No空间分析基本方法

1、GISGIS区别于其他信息系统的显著标志寻找隐藏的价值学习目标6.1 空间数据查询与量算6.2 缓冲区分析6.3 叠置分析6.4 网络分析6.5 空间聚类与聚合6.6 空间统计分类分析6.7 GIS空间建模6.8 空间决策支持6.4网络分析网络分析是GIS空间分析的重要组成部分公共交通运营线路选择紧急救援行动线路的选择城市消防站分布和医院配置等6.4.1网络模型网络数据模型由若干线性实体互连而成，资源经由网络来传输，实体间的联系也经网络来达成。网络基本元素结点链障碍拐角点中心站点6.4.1网络模型网络要素属性阻强：资源在网络中流动的阻力大小资源容量：网络中心为满足各链的需求，能够容纳或提供的资

2、源总量资源需求量：线路、链、结点所能收集或可以提供给某一中心的资源量6.4.2网络分析应用路径分析最短路径静态最佳路径动态最佳路径分析N条最佳路径分析动态分段技术6.4.2网络分析应用资源分配属于优化配置网络资源的问题。其目的是对若干服务中心，进行优化配置，划定每个中心的服务范围，把所有连通链都分配到某一中心，并把中心资源分配给这些链以满足其需求，也就是满足覆盖范围和服务对象数量，筛选出最佳布局和布局中心位置。分配方式：分配中心向四周输出由四周向中心集中应用：城镇中心、商业中心或港口等地吸引范围分析资源分配示意图13号链段的分配问题6.4.2网络分析应用最佳选址在一定约束条件下、在某一指定区域

3、内选择设施的最佳位置，它本质上是资源分配分析的延伸连锁超市、邮筒、消防站、飞机场、仓库、运动场等最佳位置的确定地址匹配实质是对地理位置的查询，它涉及到地址编码。邮政、通讯、供水、供电、治安、消防、医疗等领域。学习目标6.1 空间数据查询与量算6.2 缓冲区分析6.3 叠置分析6.4 网络分析6.5 空间聚类与聚合6.6 空间统计分类分析6.7 GIS空间建模6.8 空间决策支持6.7 GIS空间建模模型是将系统各个要素，通过适当筛选，用一定表现规则所描写出来的简明映像，对现实世界简化表达。模型通常表达了某个系统的发展过程或发展结果。空间模型是用来描述地理系统各要素间相互关系和客观规律信息的语言

4、的、数学的或其他表达形式。与数据模型的区别：数据模型：侧重表达空间要素的地理形态空间模型：在数据模型支撑下，运用一系列空间分析方法表达地理过程空间模型特点空间性所描述现象或过程与空间位置、分布有密切关系动态性所描述现象或过程与时间有密切联系多元性模型涉及自然、经济、社会、技术等多种因素复杂性所处理问题可能相当复杂，且因人为影响，很难完全用数学方法准确描述，常采用定量与定性结合形式。综合性往往涉及多种模型方法，且与多个子系统数据有关。空间建模空间建模通过作用于原始和派生数据的一组顺序、交互的空间分析命令，回答有关空间现象问题的过程。空间建模建立在图层数据操作之上（“地图建模）地图建模结果是“地图

5、模型”，它是对空间分析过程及其数据的一种图形或符号表示，目的是帮助分析人员组织和规划所要完成的分析过程，并逐步指定完成这一分析过程所需要的数据。空间建模与空间分析空间分析是静态、单一方法，对应某时刻某地点。空间建模是多阶段，对应不同时刻，选用系列方法。空间建模GIS分析建模步骤系统描述与数据分析选择可以描述系统状态、与外部关系、随时间变化等方面的数据，构造系统数据体系。理论推导根据地理规律和系统特点，进行理论推导，确定数据中多因子间的量纲关系，作为模型基本框架。简化表达筛选去除相对影响小的和不重要的因子，或采用主成分分析等方法简化表达，使模型接近实用。参数确定采用参数实验、层次分析、专家打分、

6、确定模糊隶属度等方法确定模型具体参数。分析模型建立GIS与空间建模的关系GIS是一种工具，它能综合不同数据源。因此，GIS用于模拟诸如探索性数据分析、数据可视化和数据库管理等有关任务是很有用的。用GIS建立模型可以基于矢量或基于栅格格式。在建模过程中可以实现矢量栅格两类数据的综合。GIS建模可以在GIS中进行，或者需要GIS与其他计算机程序的链接。ArcGIS的Model Builder和地统计分析模块IDRISI软件的空间建模功能空间建模实例二值模型指数模型回归模型过程模型二值模型二值模型用逻辑表达式从组合地图和多个格网中选择地图要素。二值模型的输出结果也是二值格式：1，0。二值模型可视为数

7、据或地图查询的扩展。基于矢量数据格式和栅格格式的二值模型 二值模型（Vector）建立基于矢量的二值模型之前，必须完成地图叠加，把用于逻辑表达式中的属性（变量）组合到同一个属性表中。 18二值模型（Raster）基于栅格的二值模型，可由多格网查询直接导出，每个格网代表一个选定的变量。 19二值模型应用二值模型常用于定点分析，分析是以对应于点位指标的各自逻辑表达式进行的。工业用地选址面积至少5公顷；商业地带；闲置或待售；不受洪涝威胁；距离重型公路不超过l Km；坡度小于10。指数模型指数模型由组合地图或多个格网计算的指数值生成分等地图。指数模型中所选择的变量在两个层次评估：评估每个变量的观测值并

8、给出得分。通常是将观测值分类，对每个类型打分。评估每个变量对其他变量的相对重要性。通过评估确定变量的权重。指数模型 （Vector）每幅地图的观测值被给定1到3的数字得分。这两幅地图被叠加。权重值2被赋予含适宜(Suit)的地图，权重值3被赋予含类型(Type)的地图。计算输出地图的每个多边形的指数值指数模型 （Raster）它是用一系列局部运算来算得指数值。每个输入格网单元值被赋予1-5的数字得分。输出格网指数值由每个格网与其所赋权重值相乘积的加和计算而得。 其它建模实例回归模型是在一个方程式中建立一个因变量与多个自变量的关系，可用于预测和估算。对数回归模型来估计灰狼适宜生存环境的数量和空间

9、分布。 过程模型把现有关于现实世界环境过程的知识综合成一组用于定量分析该过程的关系式或方程。通用土壤流失方程农业非点源污染(AGNPS)模型SWAT(土壤和水评价工具)模型6.8空间决策支持决策的概念决策支持系统的概念和特点决策支持系统的构成空间决策支持的一般过程6.8.1决策的概念决策是为达到某一目的而在若干可行方案中经过科学分析、比较、判断，从中选取最优方案并赋予实施的过程。 决策过程一般步骤：识别问题或对决策的要求；分析和阐明方案；做出选择；传达和执行决策；追踪和反馈决策的结果。 6.8.1决策的概念决策划分：（决策过程可描述程度）结构化：决策方法和决策过程有固定规律可寻；非结构化：决策

10、方法和决策过程没有固定规律可寻；半结构化：是指介于结构化决策和非结构化决策之间的一种情况；三种划分随人们对决策认识程度的加深而变化。6.8.2决策支持系统的概念和特点决策支持系统（DSS）是以管理科学、运筹学、控制论和行为科学为基础，以计算机技术、仿真技术和信息技术为手段，利用各种数据、信息、知识、人工智能和模型技术，面对半结构化的决策问题，支持决策活动的人机交互信息系统。主要解决半结构化决策问题；面向决策者；强调支持的概念；模型和用户共同驱动；强调交互式的处理方式；6.8.3决策支持系统的构成6.8.4空间决策支持的一般过程空间决策支持：应用空间分析的各种手段，对空间数据进行变换，提取出隐含

11、于空间数据中的某些事实与关系，并以图形和文字形式表达，为各种应用提供科学、合理的支持，帮助决策者解决复杂空间问题。 空间决策支持的一般过程确定目标：根据用户的要求、任务等，确定目标。 搜集数据：广泛搜集与解题有关的各种数据 建立模型：根据目标，形成定量分析模型。寻求手段：寻找空间分析手段，形成分析的结果。 结果评价：对结果评价，确定科学性性和合理性。学习目标6.1 空间数据查询与量算6.2 缓冲区分析6.3 叠置分析6.4 网络分析6.5 空间聚类与聚合6.6 空间统计分类分析6.7 GIS空间建模6.8 空间决策支持一、空间信息分类 空间信息分类方法是地理信息系统功能组成的重要组成部分。与地

12、图上所负载的已经专门分类和处理的数据相比较，地理信息系统存储的数据具有原始数据的性质，这样用户就可以根据不同的使用目的对数据进行任意提取和分析。6.6空间统计分类分析326.6 空间信息分类与统计分析1. 主成分分析法 地理问题往往涉及大量的相互关联的自然和社会要素，太多的变量，无疑增加了分析问题的难度与复杂性。主成分分析就是把原来多个变量化为少数几个综合指标的一种统计分析方法。它克服了变量选择时的冗余和相关。要使这些较少的综合指标能够尽量多地反映原来较多指标的信息，那么它们的形式应当是原来变量指标的线性组合，且它们之间必须是独立的。33设有n个样本， p个变量指标 x1，x2 ，xp ，它们

13、的综合指标为 Z1，Z2 ，Zp ，（ mp ）, 则应有Lij是据相关系数矩阵求出的相应的特征向量。 6.7 空间信息分类与统计分析342. 层次分析法 层次分析（AHP）是系统分析的数学工具之一，它把人的思维过程层次化、数量化，并用数学方法为分析、决策、预报、控制提供定量的依据。AHP方法把相互关联的要素按隶属关系分为若干层次，请有经验的专家对各层次各要素的相对重要性给出定量指标，利用数学方法综合专家意见给出各层次各要素的相对重要性权值，作为综合分析的基础。6.7 空间信息分类与统计分析35选择旅游地的层次结构 P3选择旅游地景色费用居住饮食旅途P1P2目标层 准则层 方案层 6.7 空间

14、信息分类与统计分析363. 系统聚类分析法 聚类分析是根据地理变量的属性或特征的相似性、亲疏程度，用数学方法逐步地化型分类的一种方法。聚类分析应有如下几步操作：数据处理聚类分析统计量的选择和计算选择合适的聚类方法进行聚类分析6.7 空间信息分类与统计分析374. 判别分析法 判别分析是根据某一地理对象的各种特征指标来分辨或判断其类型归属问题的一种统计方法。它对于地理类型的划分和边界判断具有重要的理论和实践意义。包括：（1）两类判别； （2）多类判别； （3）逐步判别 。6.7 空间信息分类与统计分析38二、空间统计分析 1. 常规统计分析 常规统计分析主要完成对数据集合的均值、总和、方差、频数

15、、峰度系数等参数的统计分析。6.7 空间信息分类与统计分析392. 空间自相关分析?公式有问题吗？ 空间自相关分析是认识空间分布特征、选择适宜的空间尺度来完成空间分析的最常用方法。目前普遍使用空间自相关系数MoranI指数，其计算公式如下：N表示空间实体数目； xi表示空间实体的属性值； 是xi的平均值；Wij1表示空间实体i与 j相邻， Wij 0表示空间实体i与j不相邻。6.7 空间信息分类与统计分析403. 回归分析 回归分析是以地理要素的相关分析为基础的，地理要素的相关程度用相关系数来表达。回归分析可分为线性回归和非线性回归。线性回归又分为一元线性回归和多元线性回归。非线性回归又有指数回归、对数回归等。6.7 空间信息分类与统计分析414. 趋势分析 通过数学模型模拟地理特征的空间分布与时间过程，把地理要素时空分布的实测时间点之间的不足部分内插或预测出来。6.7 空间信息分类与统计分析425. 专家打分模型 专家打分模型将相关影响因素按其相对重要性排队，给出各因素的权重值。对每一要素内部进行进一步分析，按其