GIS第七章空间数据的分析

1、数据采集与输入数据编辑与更新数据存储与管理空间分析数据显示与输出缓冲区分析叠加分析空间查询网络分析地形分析GIS能作什么？ http:/ 空间分析有着十分丰富的内涵，它是构成地空间分析有着十分丰富的内涵，它是构成地理信息系统的核心部分之一，在整个地理数据的理信息系统的核心部分之一，在整个地理数据的应用中发挥着举足轻重的作用，也是应用中发挥着举足轻重的作用，也是GISGIS区别与区别与其它信息系统的一个显著标志。其它信息系统的一个显著标志。基本的空间分析包括以下方面：基本的空间分析包括以下方面：p空间查询空间查询 7.1q缓冲区分析缓冲区分析 7.2q叠加分析叠加分析 7.3q空间数据的统计分析

2、空间数据的统计分析7.4q数字高程模型数字高程模型7.5q网络分析网络分析7.6q 空间建模与空间决策支持系统空间建模与空间决策支持系统 7.7q空间分析与空间动态建模空间分析与空间动态建模 7.807.1.1 什么是空间查询什么是空间查询q空间查询是空间分析基础，任何空间分析都开始于空间查询。空间查询是空间分析基础，任何空间分析都开始于空间查询。l回答用户的简单问题回答用户的简单问题l不改变空间数据库数据不改变空间数据库数据l不产生新的空间实体和数据不产生新的空间实体和数据l空间查询技术由简单到复杂空间查询技术由简单到复杂在讲空间查询之前我们先了解一下什么是空间索引： 我们对这个点图层作了网

3、格索引，判断哪些点在这个矩形选择框内，是不我们对这个点图层作了网格索引，判断哪些点在这个矩形选择框内，是不需要把这个图层里所有的点都要与矩形进行几何包含运算的，只对需要把这个图层里所有的点都要与矩形进行几何包含运算的，只对a,b,c,d,e,f,g这七个点做了运算。可以推想一下，如果一个点图层有十万个点，不建立空这七个点做了运算。可以推想一下，如果一个点图层有十万个点，不建立空间索引，任何地图操作都将对整个图层的所有图元遍历一次，也就是要间索引，任何地图操作都将对整个图层的所有图元遍历一次，也就是要For循循环环10万次；建立索引将使得万次；建立索引将使得For循环的次数下降很多很多，效率自然

4、提高很多！循环的次数下降很多很多，效率自然提高很多！BSP树树 R树根据地物的树根据地物的最小外包矩形最小外包矩形进行建立，进行建立，可以直接对空间中占据一定范围的空间对象进可以直接对空间中占据一定范围的空间对象进行索引。行索引。R树树 R+树树 考虑到考虑到R树和树和R+在插入、删除和空间在插入、删除和空间搜索效率两方面难于兼顾，搜索效率两方面难于兼顾，CELL树应运而树应运而生。它在空间划分时不再采用矩形作为划生。它在空间划分时不再采用矩形作为划分的基本单位，而是采用分的基本单位，而是采用凸多边形凸多边形来作为来作为划分的基本单位。划分的基本单位。CELL树树 07.1.2 空间查询的定义

5、空间查询的定义 空间数据的查询就是依靠数据库所储存空间数据的查询就是依靠数据库所储存的空间与属性信息来回答现实世界中一些应的空间与属性信息来回答现实世界中一些应用问题。用问题。 该查询工作可分为两步：该查询工作可分为两步：首先，借助于空间索引，在空间数据库中快首先，借助于空间索引，在空间数据库中快 速检索出被选空间实体；速检索出被选空间实体；然后，根据空间数据和属性数据的连接即可然后，根据空间数据和属性数据的连接即可 得到该空间实体的属性列表。得到该空间实体的属性列表。查询过程分为三种类型：查询过程分为三种类型：1.根据数据库中的根据数据库中的数据及信息数据及信息，直接回答人们，直接回答人们的

6、问题；的问题；2.通过通过逻辑表达式逻辑表达式完成查询；完成查询；3.根据现有数据模型，根据现有数据模型，构造复杂模型构造复杂模型，回答更，回答更为为“复杂复杂”的问题的问题 。定位查询定位查询分层查询分层查询区域查询区域查询条件查询条件查询空间关系查询空间关系查询最基本的查询功能，可查询图最基本的查询功能，可查询图形与属性数据形与属性数据7.1.3 查询内容查询内容查询分层存放的图形与查询分层存放的图形与属性数据属性数据定位查询定位查询分层查询分层查询区域查询区域查询条件查询条件查询空间关系查询空间关系查询定位查询定位查询分层查询分层查询区域查询区域查询条件查询条件查询空间关系查询空间关系查

7、询查询区域内的图形与属查询区域内的图形与属性数据性数据定位查询定位查询分层查询分层查询区域查询区域查询条件查询条件查询空间关系查询空间关系查询根据条件表达查询图根据条件表达查询图形与属性数据形与属性数据定位查询定位查询分层查询分层查询区域查询区域查询条件查询条件查询空间关系查询空间关系查询又称拓扑查询，面与面，又称拓扑查询，面与面，线与线，点与点，点与线，线与线，点与点，点与线，点与面，线与面点与面，线与面实现界面： 为一家新开设的银行选址。为一家新开设的银行选址。要求：要求：1、远离目前存在的银行、远离目前存在的银行;2、附近有大量的人口数量、附近有大量的人口数量; 7.1.5 应用举例应用

8、举例人口密度专题图人口密度专题图(popden)银行位置专题图银行位置专题图(bank. wt)街区专题图街区专题图(street. wl)1、查询提取私人储、查询提取私人储蓄额高于蓄额高于10000000的的银行。银行。2、计算生成距离远、计算生成距离远近分布图。近分布图。3、根据距离和人中、根据距离和人中密度专题图层，查询密度专题图层，查询提取远离已有银行提取远离已有银行500m且人口密度大且人口密度大于于3000的区域。的区域。4、与街区专题图、与街区专题图进行叠加显示。在进行叠加显示。在结果途中找出满意结果途中找出满意区域。区域。p1467.2.1 7.2.1 缓冲区分析的概念缓冲区分

9、析的概念 缓冲区就是地理空间目标的一种影响范缓冲区就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。围或服务范围。 缓冲区分析缓冲区分析(Spatial Buffer Analysis)是指根据分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或主体邻近对象的辐射的带状区，用以识别这些实体或主体邻近对象的辐射范围或影响程度，以便为某项分析或决策提供依据。范围或影响程度，以便为某项分析或决策提供依据。 7.2.1 7.2.1 缓冲区分析的概念缓冲区分析的概念7.2.1 7.2.1 缓冲区分析的概念缓冲区分析的概念点缓冲区

10、点缓冲区是选择一组点状地物或一层点状地物，根据给定是选择一组点状地物或一层点状地物，根据给定的缓冲区距离，形成的缓冲区多边形图层（如图的缓冲区距离，形成的缓冲区多边形图层（如图 (a)）。）。线缓冲区线缓冲区是选择一类或一层线状地物，按给定的缓冲区距是选择一类或一层线状地物，按给定的缓冲区距离，形成的缓冲区多边形图层（如图离，形成的缓冲区多边形图层（如图 (b)）。）。面缓冲区面缓冲区是选择一类或一层面状地物，根据给定的缓冲区是选择一类或一层面状地物，根据给定的缓冲区距离形成缓冲区多边形（如图距离形成缓冲区多边形（如图 (c)）。）。7.2.1 7.2.1 缓冲区分析的概念缓冲区分析的概念u1

11、.矢量点的缓冲区：矢量点的缓冲区：u如建立污染源缓冲区，该区不能有饮用水如建立污染源缓冲区，该区不能有饮用水源通过源通过7.2.2 7.2.2 缓冲区分析的分类缓冲区分析的分类R完整缓冲区完整缓冲区单个缓冲区单个缓冲区2. 矢量线的缓冲区：矢量线的缓冲区：线的窄缓冲区线的窄缓冲区线的宽缓冲区线的宽缓冲区R角分线法的缺点是难以最大限度保证双线的等宽性，尤其是在凸侧角点在进一步变锐时，将远离轴线顶点。 RRdOOABP148凸角圆弧法最大限度的保证了平行线的等宽性，避免了角分线法的众多异常情况。RRABOR 比如比如 公路噪声污染，在公路两侧公路噪声污染，在公路两侧建立缓冲区，该区内不建立居民区；

12、建立缓冲区，该区内不建立居民区； 为防止水土流失，河流两侧建立为防止水土流失，河流两侧建立缓冲区，该区内森林不许砍伐。缓冲区，该区内森林不许砍伐。3. 矢量面的缓冲区：矢量面的缓冲区： 湖泊周围一定范围内为水源涵养林，湖泊周围一定范围内为水源涵养林，限砍限砍。自然保护区7.2.4 7.2.4 缓冲区分析举例缓冲区分析举例 1、下面将以某道路的拓宽改建为例进行具体阐述。、下面将以某道路的拓宽改建为例进行具体阐述。 第一步：在道路周边现状图基础上，画出道路中心线；第一步：在道路周边现状图基础上，画出道路中心线；实例1：第二步：以道路中心线为基础，进行线缓冲，道路宽度为第二步：以道路中心线为基础，进

13、行线缓冲，道路宽度为80米米的话，线缓冲区半径大小为的话，线缓冲区半径大小为40米；米；第三步：生成线缓冲区域，如图所示；第三步：生成线缓冲区域，如图所示；第四步：生成的缓冲区域与原现状图（宗地图层、房屋图层）第四步：生成的缓冲区域与原现状图（宗地图层、房屋图层）进行叠加分析，统计房屋拆迁与土地征用情况。进行叠加分析，统计房屋拆迁与土地征用情况。实例实例2： 土地适宜性评价土地适宜性评价1）目的：）目的：找出适宜耕种的地区找出适宜耕种的地区2）标准：）标准： 在对现有林区中开发在对现有林区中开发 道路沿线道路沿线300m范围内不能种值；范围内不能种值； 河流沿线河流沿线500m范围内不能种植。

14、范围内不能种植。3）准备数据：）准备数据： 道路分布图道路分布图 河流分布图河流分布图 森林分布图森林分布图 4）空间操作）空间操作河流河流道路道路BUFFER500mBUFFER300m河流缓冲区河流缓冲区道路缓冲区道路缓冲区overlay叠置层叠置层林地林地overlay适宜区域适宜区域已知一湖泊，要求在它周围5000m 内必须禁止任何污染性工业企业存在，在它周围500m 内必须禁止建筑任何永久性建筑物。思考：思考：解题思路解题思路 ： （1）先建立缓冲区；（2）同现有污染性工业企业图叠置，显示在范围内应禁止的污染性工业企业；（3）同现有永久性建筑物图叠加，显示在范围内应禁止的永久性建筑物

15、。概念 视觉信息叠加包括以下几类：视觉信息叠加包括以下几类：1.1.点状图，线状图和面状图之间的叠加显示；点状图，线状图和面状图之间的叠加显示；2.2.面状图区域边界之间或一个面状图与其他专面状图区域边界之间或一个面状图与其他专 题区域边界之间的叠加；题区域边界之间的叠加；3.3.遥感影像与专题地图的叠加遥感影像与专题地图的叠加4.4.专题地图与数字高程模型（专题地图与数字高程模型（DEMDEM）叠加）叠加1.点对多边形的叠加：点对多边形的叠加：某行政区划内有多少个乡镇？某行政区划内有多少个乡镇？合并合并判别判别相交相交p153相减分析的话剩下的是输入图层的四个角相减分析的话剩下的是输入图层的

16、四个角叠 加 生 成碎 屑 多 边 形T2时 刻 多 边 形多 边 形 叠 加 结 果T1时 刻 多 边 形应用*1 *3 *4 *2A DB C点 属性1234多边形 属性1 属性2ABCD点 多边形 点属性 面属性1 面属性21 A2 D3 C4 B实例实例应用例如：例如：当确定某一行政区内各种等级道路的里程数时，就需要将道路图与境界图相叠置，计算弧段与多边形边界的交点，在交点处截断弧段，并对弧段重新编号，建立弧段与多边形的归属关系。线与多边形叠置分析实例实例应用日喀则地区沙漠化类型分布图日喀则地区行政区界线图有日喀则地区的行政界线图层和通过遥感技术提取的该区沙漠化类型分布图层，求日喀则地

17、区各县沙漠化类型统计数据。图层1图层2实例实例行政区界图属性表图层1：图形，属性表日喀则地区行政区界线图日喀则地区沙漠化类型分布图属性表图层2：图形，属性表日喀则地区沙漠化类型分布图空间叠置图叠置图属性表使用使用IDENTITY命令，命令，进行两图层空间叠置叠置，得到叠置叠置图p139 常规统计分析常规统计分析主要完成对数据集合的均值、总主要完成对数据集合的均值、总和、方差、频度、峰度系数等的统计分析。和、方差、频度、峰度系数等的统计分析。 其他的统计分析往往对空间数据及其相关信其他的统计分析往往对空间数据及其相关信息进行抽象，采用更加复杂的数据模型进行分析，息进行抽象，采用更加复杂的数据模型

18、进行分析，主要包括：主要包括：q 回归分析回归分析q 趋势分析趋势分析q 层次分析层次分析q 主成分分析主成分分析q 聚类分析聚类分析q 判别分析判别分析 地理系统是多要素的复杂系统。在地理学研究地理系统是多要素的复杂系统。在地理学研究中，多变量问题是经常会遇到的。变量太多，无疑中，多变量问题是经常会遇到的。变量太多，无疑会增加分析问题的难度与复杂性，而且在许多实际会增加分析问题的难度与复杂性，而且在许多实际问题中，多个变量之间是具有一定的相关关系的。问题中，多个变量之间是具有一定的相关关系的。 事实上，这种想法是可以实现的，主成分分事实上，这种想法是可以实现的，主成分分析方法就是综合处理这种

19、问题的一种强有力的工析方法就是综合处理这种问题的一种强有力的工具。具。 主成分分析是把原来多个变量划为少数几个主成分分析是把原来多个变量划为少数几个综合指标的一种统计分析方法。综合指标的一种统计分析方法。 从数学角度来看，这是一种从数学角度来看，这是一种降维处理降维处理技术。技术。 分解分解建立建立 确定确定计算计算判断判断实际问题实际问题层次结构层次结构多个因素多个因素诸因素的相诸因素的相 对重要性对重要性权向量权向量综合决策综合决策1 1 建立层次结构模型建立层次结构模型 2 2 构造成对比较矩阵构造成对比较矩阵3 层次单排序及一致性检验层次单排序及一致性检验4 层次总排序及其一致性检验层

20、次总排序及其一致性检验三三 层次分析法的优点和局限性层次分析法的优点和局限性1 系统性系统性 层次分析法把研究对象作为一个系统，按照分层次分析法把研究对象作为一个系统，按照分解、比较判断、综合的思维方式进行决策解、比较判断、综合的思维方式进行决策 ，成为系，成为系统分析的重要工具。统分析的重要工具。 2 实用性实用性 层次分析法把定性和定量方法结合起来，能处理层次分析法把定性和定量方法结合起来，能处理许多用传统的最优化技术无法着手的实际问题，应用许多用传统的最优化技术无法着手的实际问题，应用范围很广，同时，这种方法使得决策者与决策分析者范围很广，同时，这种方法使得决策者与决策分析者能够相互沟通

21、，决策者甚至可以直接应用它，这就增能够相互沟通，决策者甚至可以直接应用它，这就增加了决策的有效性。加了决策的有效性。3 3 简洁性简洁性 具有中等文化程度的人即可以了解层次分析法的基具有中等文化程度的人即可以了解层次分析法的基本原理并掌握该法的基本步骤，计算也非常简便，并且所本原理并掌握该法的基本步骤，计算也非常简便，并且所得结果简单明确，容易被决策者了解和掌握。得结果简单明确，容易被决策者了解和掌握。该法的局限性主要表现在以下几个方面：该法的局限性主要表现在以下几个方面：第一第一 只能从原有的方案中优选一个出来，没有办只能从原有的方案中优选一个出来，没有办法得出更好的新方案。法得出更好的新方

22、案。第二第二 该法中的比较、判断以及结果的计算过程都是粗糙该法中的比较、判断以及结果的计算过程都是粗糙 的，不适用于精度较高的问题。的，不适用于精度较高的问题。第三第三 从建立层次结构模型到给出成对比较矩阵，人主观从建立层次结构模型到给出成对比较矩阵，人主观 因素对整个过程的影响很大，这就使得结果难以因素对整个过程的影响很大，这就使得结果难以 让所有的决策者接受。当然采取专家群体判断的让所有的决策者接受。当然采取专家群体判断的 办法是克服这个缺点的一种途径。办法是克服这个缺点的一种途径。要 素聚 类 对 象mi21mnmjmminijiinjnjxxxxxxxxxxxxxxxx21212222

23、21111211njxxxx21表3.4.1 聚类对象与要素数据 某农业生态经济系统各区域单元的有关数据某农业生态经济系统各区域单元的有关数据 某农业生态经济系统区域单元的系统聚类（组平均某农业生态经济系统区域单元的系统聚类（组平均法）谱系图法）谱系图 根据自己分析的需要看分为几类根据自己分析的需要看分为几类p157网络由一组线状要素（一系列联结的网络由一组线状要素（一系列联结的弧段）相互联结组成的，是物质、信弧段）相互联结组成的，是物质、信息流通的通道，非计算机网络。息流通的通道，非计算机网络。v1v2v3v4v5v6v7v8v9e1e2e3e4e5e6e7e8e9连通连通无向图无向图不连通

24、不连通连通连通有向图有向图不连通不连通强连强连通性通性v1v2v3v4v5e1e2e3e4v1v2v3e1e2v4v5e3v1v2v3v4v5e1e2e3v1v2v3v4v5(1)(2)p159v1v2v3v4v5v6334433221）计算）计算G的距离表的距离表njjijdva1,)(a(v1)=3a(v2)=2a(v3)=7a(v4)=1a(v5)=5a(v6)=1a(v7)=431.521.82631.512654319331821161114665P160V1V2V3V4V5V6V7V81233323331142p154一、一、DEMDEM的数据采集的数据采集u以航空或航天以航空或航

25、天遥感图像遥感图像为数据源为数据源 ；u以以地形图地形图为数据源；为数据源； u以地面以地面实测记录实测记录为数据源。为数据源。 这种方法是由航空或这种方法是由航空或航天遥感立体像对，航天遥感立体像对，用摄影测量的方法建用摄影测量的方法建立空间地形立体模型，立空间地形立体模型，量取密集数字高程数量取密集数字高程数据，建立据，建立DEMDEM。1.以航空或航天遥感图像为数据源以航空或航天遥感图像为数据源 ； 2.以地形图为数据源以地形图为数据源 :u主要以比例尺不大于主要以比例尺不大于1 1：1 1万的国家近期地形图万的国家近期地形图为数据源，从中量取中等密度地面点集的高程数为数据源，从中量取中

26、等密度地面点集的高程数据，建立据，建立DEMDEM。 3.以地面实测记录为数据源以地面实测记录为数据源u用电子速测仪和电子手簿或测距经纬仪配合用电子速测仪和电子手簿或测距经纬仪配合PC1500PC1500等袖珍计算机，在已知点位的测站上，观测到目标点等袖珍计算机，在已知点位的测站上，观测到目标点的方向、距离和高差三个要素。计算出目标点的的方向、距离和高差三个要素。计算出目标点的x x、y y、z z三维坐标，存储于电子手簿或袖珍计算机中，成为建三维坐标，存储于电子手簿或袖珍计算机中，成为建立立DEMDEM的原始数据。的原始数据。u这种方法一般用于建立小范围大比例尺这种方法一般用于建立小范围大比

27、例尺( (比例尺大于比例尺大于1 1：5000)5000)区域的区域的DEMDEM，对高程的，对高程的精度要求较高精度要求较高。 二、二、DEM的数据表示的数据表示u1.数学分块曲面表示法数学分块曲面表示法 u2.规则格网表示法规则格网表示法 u3.不规则三角网不规则三角网(TIN)表示法表示法1.数学分块曲面表示法数学分块曲面表示法 这种方法把地面分成若干个块，每块用一这种方法把地面分成若干个块，每块用一种数学函数，以连续的三维函数高平滑度地表种数学函数，以连续的三维函数高平滑度地表示复杂曲面，并使函数曲面通过离散采样点。示复杂曲面，并使函数曲面通过离散采样点。 将区域空间分为规则的网格单元

28、（可以是将区域空间分为规则的网格单元（可以是正方形或三角形），每个单元对应一个数值。正方形或三角形），每个单元对应一个数值。优点：计算机处理以栅格为基础的矩优点：计算机处理以栅格为基础的矩阵很方便，使阵很方便，使高程矩阵高程矩阵成为最常见的成为最常见的DEM； 缺点：在平坦地区出现大量数据冗余；缺点：在平坦地区出现大量数据冗余；若不改变格网大小，就不能适应不同若不改变格网大小，就不能适应不同的地形条件。的地形条件。3.不规则三角网不规则三角网(TIN) 将区域划分为相邻的三角面网络，区域中将区域划分为相邻的三角面网络，区域中任意点落在三角面顶点、线或三角形内，落在任意点落在三角面顶点、线或三角

29、形内，落在顶点其高程与顶点相同，落在线上则由两个顶顶点其高程与顶点相同，落在线上则由两个顶点线性插值得到，落在三角形内则由三个顶点点线性插值得到，落在三角形内则由三个顶点插值得到。插值得到。 TIN TIN表示法利用所有采样点取得的离散数表示法利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点据，按照优化组合的原则，把这些离散点( (各各三角形的顶点三角形的顶点) )连接成相互连续的三角面连接成相互连续的三角面( (在连在连接时，尽可能地确保每个三角形都是锐角三角接时，尽可能地确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等形或是三边的长度近似相等) )。 三、三、DEM建立的主

30、要方法建立的主要方法1.手工数字化等高线手工数字化等高线2.从遥感影像上自动提取从遥感影像上自动提取汉汉源源流流沙沙河河流流域域三三维维景景观观从遥感影像上自动提取22Y)Z/(X)Z/(GtandsZbZa2)(2ZbZaZcZdsdZdZc2)(2AxzyzA/tandsZbZa2)(2ZbZaZcZdsdZdZc2)(2xyz1x1y1z11x2y2z21x3y3z31=0平面方程Z=Z1-（x-x1) (y21z31-y31z21)+(y-y1)(z21x31-z31x21)/(x21y31-x31y21)p164空间分析与应用模型的关系空间分析与应用模型的关系 空间分析空间分析应用模

31、型应用模型 空间分析是基本的、解决空间分析是基本的、解决一般问题的理论和一般问题的理论和方法，而一般应用模型是不可枚举的，是复合、方法，而一般应用模型是不可枚举的，是复合、复杂的，解决专门问题的理论和方法，它的解决复杂的，解决专门问题的理论和方法，它的解决应以空间分析的基本方法和算法模型为基础。应以空间分析的基本方法和算法模型为基础。（局部与整体的关系）（局部与整体的关系） 空间分析模型是指用于空间分析模型是指用于GISGIS空间空间分析的数学模型，是在分析的数学模型，是在GISGIS空间数据空间数据基础上建立起来的模型，是通过作用基础上建立起来的模型，是通过作用于原始数据和派生数据的一组顺序

32、的、于原始数据和派生数据的一组顺序的、交互的空间分析操作命令，对一个空交互的空间分析操作命令，对一个空间决策过程进行的模拟。间决策过程进行的模拟。1) 1) 相关分析模型相关分析模型-用来分析研究各种地理要素用来分析研究各种地理要素数据之间相互关系的一种有效手段。数据之间相互关系的一种有效手段。2) 2) 趋势面分析模型趋势面分析模型- -用来将现象的空间分布特用来将现象的空间分布特征及其区域变化趋势模拟出来。征及其区域变化趋势模拟出来。3) 3) 预测模型预测模型-反映地理要素的动态发展规律，反映地理要素的动态发展规律，并用于预测分析。并用于预测分析。-常用回归模型。常用回归模型。4 4）聚

33、类模型）聚类模型描述各种地理要素数据之间的描述各种地理要素数据之间的近似程度，相似的可合并。近似程度，相似的可合并。 地理信息系统不仅要完成管理大量复杂的地理数据的地理信息系统不仅要完成管理大量复杂的地理数据的任务，更为重要的是要完成地理分析、评价、预测和辅任务，更为重要的是要完成地理分析、评价、预测和辅助决策的任务，必须发展广泛的适用于地理信息系统的助决策的任务，必须发展广泛的适用于地理信息系统的地理分析模型，这是地理信息系统走向实用的关键。地理分析模型，这是地理信息系统走向实用的关键。模型：所谓模型，就是将系统的各个要素，通过适当模型：所谓模型，就是将系统的各个要素，通过适当的筛选，用一定

34、的的筛选，用一定的表现规则表现规则描写出来的简明的映象。通描写出来的简明的映象。通常表达了某个系统的发展过程或发展结果。常表达了某个系统的发展过程或发展结果。 地学模型：地学模型：是用来描述是用来描述地理系统地理系统各个要素之各个要素之问问相互关系相互关系和和客观规律客观规律的，它用信息的、语的，它用信息的、语言的、数学的或其它表达形式，通常反映地言的、数学的或其它表达形式，通常反映地学过程及其发展趋势或结果。是在对系统所学过程及其发展趋势或结果。是在对系统所描述的具体对象与过程，进行大量专业研究描述的具体对象与过程，进行大量专业研究的基础上，总结出来的客观规律的抽象或模的基础上，总结出来的客

35、观规律的抽象或模拟。拟。地学模型地学模型也称为也称为专题分析模型专题分析模型。数学模型数学模型 ：是是应用数学应用数学的语言和工具，对部分现的语言和工具，对部分现实世界的信息实世界的信息( (现象、数据现象、数据) )加以翻译、归纳的产物。加以翻译、归纳的产物。数学模型经过演绎、推导，给出数学上的分析、预报、数学模型经过演绎、推导，给出数学上的分析、预报、决策或控制，再经过解释回到现实世界，完成实践决策或控制，再经过解释回到现实世界，完成实践理论理论实践这一循环。实践这一循环。l应用模型应用模型是联系是联系GISGIS应用系统与常规专业研究的纽带应用系统与常规专业研究的纽带 l应用模型应用模型

36、是综合利用是综合利用GISGIS应用系统中大量数据的工具应用系统中大量数据的工具 l应用模型应用模型是是GISGIS应用系统解决各种实际问题的武器应用系统解决各种实际问题的武器 l应用模型应用模型是是GISGIS应用系统向更高技术水平发展的基础应用系统向更高技术水平发展的基础（1）空间分析模型是联系）空间分析模型是联系GISGIS应用系统与专业领应用系统与专业领域的纽带，必须以广泛、深入的专业研究为基础；域的纽带，必须以广泛、深入的专业研究为基础； （2）空间分析模型是综合利用）空间分析模型是综合利用GISGIS中大量数据的中大量数据的工具，数据的综合分析和应用主要通过模型来实工具，数据的综合

37、分析和应用主要通过模型来实现；现； （3 3）空间分析模型是分析型和辅助决策型）空间分析模型是分析型和辅助决策型GISGIS区区别于别于管理型管理型GISGIS的一个的一个重要特征，是解决空间分重要特征，是解决空间分析和辅助决策问题的核心。析和辅助决策问题的核心。 4. 空间分析模型的意义空间分析模型的意义5.5.地理信息建模系统地理信息建模系统（GIMSGIMS） 是研究如何根据给定条件（如已知数据和约是研究如何根据给定条件（如已知数据和约束条件）自动生成解决问题（如确定候选地址）束条件）自动生成解决问题（如确定候选地址）的整个操作过程。的整个操作过程。它能支持面向用户的空间分析它能支持面向

38、用户的空间分析模型的定义、生成和检验的环境，支持与用户交模型的定义、生成和检验的环境，支持与用户交互式的基于互式的基于GISGIS的分析、建模和决策。的分析、建模和决策。 GIMSGIMS是目前是目前GISGIS研究的热点问题之一。研究的热点问题之一。 2. 空间分析建模空间分析建模 地图分析方法是一种分析和综合空间数据地图分析方法是一种分析和综合空间数据（地图数据）的方法，其目的是有助于对空间数（地图数据）的方法，其目的是有助于对空间数据的解释。据的解释。 要求地图数据结构、数据处理方法、过程控要求地图数据结构、数据处理方法、过程控制要具有一定的规范和统一标准。制要具有一定的规范和统一标准。

39、地图数据规范地图数据规范要求空间数据具有一定的数据模型和数据结构，要求空间数据具有一定的数据模型和数据结构，有一定的区域框架结构。有一定的区域框架结构。数据处理控制规范数据处理控制规范 系统对数据运算进行指令控制，包括识别图层，系统对数据运算进行指令控制，包括识别图层，陈述执行函数及执行顺序。陈述执行函数及执行顺序。 地图分析模型构造与数据处理规范地图分析模型构造与数据处理规范一个地理数据集：一个地理数据集：数据层构造产生数据层构造产生新层最终成果新层最终成果数据变换：数据变换：再分类，叠加分析，距再分类，叠加分析，距离量离量 测，视野分析，模拟分布等测，视野分析，模拟分布等一个地图模型一个地

40、图模型三、空间决策支持三、空间决策支持-GIS空间分析的主要目的空间分析的主要目的1 1、空间决策支持定义、空间决策支持定义 是应用空间分析的各种手段对空间数据进是应用空间分析的各种手段对空间数据进行处理变换，以提取隐含于空间数据中的某些行处理变换，以提取隐含于空间数据中的某些事实和关系，并以图形和文字的形式直观地加事实和关系，并以图形和文字的形式直观地加以表示，为现实世界中的各种应用提供科学、以表示，为现实世界中的各种应用提供科学、合理的支持。合理的支持。 2、GIS解决空间问题的一般步骤解决空间问题的一般步骤 1）明确目的、要求；）明确目的、要求； 2）收集（准备）数据并建库）收集（准备）

41、数据并建库; 3）确定）确定GIS空间分析步骤；空间分析步骤； 4）输出结果）输出结果 ；3、空间决策过程的复杂性、空间决策过程的复杂性 决策是一个决策者为达到某种目标或决策是一个决策者为达到某种目标或目标集合，根据一定的约束条件，在多种目标集合，根据一定的约束条件，在多种候选方案里进行选择的复杂过程。候选方案里进行选择的复杂过程。 例：辅助建筑项目选址例：辅助建筑项目选址轻度污染工厂轻度污染工厂 1 1）建立分析的目的和标准）建立分析的目的和标准 目的：确定一些具体的标准，作为一个目的：确定一些具体的标准，作为一个轻度污染轻度污染工厂工厂的可能建设位置的条件。的可能建设位置的条件。 2）从数

42、据库中提取用于选址的数据）从数据库中提取用于选址的数据 A、全市所有地块信息的数据层；、全市所有地块信息的数据层； B、全市公共设施的分布图。、全市公共设施的分布图。 5、空间决策支持的实例、空间决策支持的实例 3）进行特征提取和空间拓扑叠加）进行特征提取和空间拓扑叠加 从地块图中提取满足条件的地块，并与公共设从地块图中提取满足条件的地块，并与公共设施层数据进行叠加。施层数据进行叠加。 4）进行邻域分析）进行邻域分析 对叠加结果进行邻域分析和特征提取，去掉周对叠加结果进行邻域分析和特征提取，去掉周围有幼儿园、学校等公共设施的地块，选择满围有幼儿园、学校等公共设施的地块，选择满足要求的地块。足要

43、求的地块。 5）将选择的地块及相关信息以地图和表格的形）将选择的地块及相关信息以地图和表格的形式打印输出。式打印输出。 p1761 1）明确分析的目的和标准）明确分析的目的和标准目的目的：计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的面积和房产价值；：计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的面积和房产价值；道路拓宽改建的道路拓宽改建的标准标准是：是：a)a)道路从原有的道路从原有的20m20m拓宽至拓宽至60m60m；b)b)拓宽道路应尽量保持直线；拓宽道路应尽量保持直线；c)c)部分位于拆迁区内的部分位于拆迁区内的1010层以上的建筑不拆除。层以上的建筑不拆除。2 2）准备进行分析的数据）准备进行分析的数据涉及两类信息：一类是现状道路图；另一类是分析区域内建筑物分布图及相关的信息；涉及两类信息：一类是现状道路图；另一类是分析区域内建筑物分布图及相关的信息；3 3）进行空间操作）进