《空间分析与应用》第1章-绪论课件

1、空间分析与应用 Spatial Analysis and Application梅志雄华南师范大学地理科学学院系教学目标要求掌握和了解：空间分析的基本理论和方法矢量数据的空间分析栅格数据的空间分析空间度量与统计分析 三维空间分析 智能化空间分析与建模 教学资源和主要参考资料教学资源：教材+教案、课件教材：汤国安等，ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程，2006,科学出版社.教材附带光盘资料实习资料：实习实例和数据等主要参考文献：刘湘南等，GIS空间分析原理与方法，2005，科学出版社黎夏等， GIS与空间分析原理与方法，200，科学出版社郭仁忠，空间分析，2001，高等教育出版社吴秀琴等，

2、 ArcGIS地理信息系统应用与实践，2007，清华大学出版社汤国安等，ArcView地理信息系统空间分析方法，2002，科学出版社一些期刊（如地理学报、遥感学报、测绘学报、 武汉大学学报（信息版）、地理研究、地理科学、自然资源学报等）例一：因道路拓宽而需拆除的建筑物和搬迁的居民？例二：找出适宜种植的可用林地。 标准（约束条件）：在道路沿线300英尺范围内和河 流沿线500英尺范围内不能种植。 分析数据：道路图、河流图形、森林覆盖图 具体分析方法和流程？例三： “每回爆管，满地涌动的水看着就让人心疼，那不是水，流的是钱呀！” 自来水公司的一位工作人员 爆管分析:管网中某一点出现故障后，分析应关

3、闭的阀门及影响的管段、用户区域等。 这些问题都用到什么方法？几个问题引言1.2 GIS的发展过程60年代起源于北美：加拿大国家土地调查局为了处理大量的土地调查资料，于60年 代开始建立地理信息系统（CGIS），于70年代初投入产品生产；同一时期的美国哈佛大学的计算机图形与空间分析实验室，建立通 用的制图软件包，竭力发展空间分析模型和软件。 70年代是GIS发展的巩固阶段：美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对地理信息系统的研究均投入了大量的人力、物力、财力，研究不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统。 80年代为地理信息系统的大发展阶段：计算机的迅速发展和普及，地理信息系统也

4、逐 步走向成熟，并在全世界范围内全面地推向应用阶段。 90年代至今为地理信息系统的应用普及时代 ：由于计算机的软硬件均得到飞速的发展，网络已进入千家万户，地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等。从美国的 “国家信息基础设施：行动计划（National Information Infrastructure ,简称NII）” 建设到数字地球的提出，由“数字地球”细化到“数字中国”、“数字省区”、“数字城市” 、“数字小区”直到“企业信息化”、“电子商务”、“数字通讯”、“虚拟现实”等众多的信息化领域

5、的工作已全面铺开。 1.3 GIS在我国的发展准备阶段：1978年到1980年，进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍、组织个别实验研究。 起步阶段：1981年到 1985年，理论探索和区域性实验研究。并在此基础上制定国家地理信息系统规范。 初步发展阶段：1986年到90年代。地理信息系统的研究被列入我国“七 五”攻关课题，并且作为一个全国性的研究领域，已逐步和国民经济建设相结合，并取得了重要进 展和实际应用效益。快速发展阶段： 90年代末到现在。理论日趋成熟，应用日益广泛，三维GIS、WEBGIS走向应用，GIS市场开始形成。第一章 绪论 1 空间分析的概念 2 空间分析的主要内容 3 空

6、间分析与GIS 4 空间分析的发展与存在的问题 1-1 空间分析的概念第一章绪论 第一章绪论 1-1 空间分析的概念1.1 空间分析定义字面定义：空间数据的分析和数据的空间分析空间数据分析描述空间对象的非空间特性方法：概率、数理统计等数学方法特点：几何特征不是主要限制因子（例：聚类分析）数据处理与一般的数据统计分析基本一致分析结果依托于地理空间，描述的是空间过程，揭示空间规律和机制。 第一章绪论 1-1 空间分析的概念数据空间分析 描述空间对象的空间位置、关系，对空间对象进 行定量描述 方法：空间统计学、图论、拓扑学、计算几何等。 特点： 非严格意义的分析，是空间事物的描述和说明，特征提取和参

7、数计算 回答是什么、在那里、有多少和怎么样，并不回答为什么。 第一章绪论 1-1 空间分析的概念空间信息应该成为空间分析理论和方法的结构框架，从空间信息内容出发去界定空间分析的内容是一个适宜的思路1- 空间分析的内容第一章绪论以空间信息作为框架来构造空间分析的体系，必须考虑不同信息之间的空间联系（比如人口分布图，既传递了人口分布，又传递了人口的分布趋势和密度对比）空间分析框架应该基于空间信息的综合我们认为空间分析的模型和方法应该从以下几个方面去组织和阐述 第一章绪论 1-2 空间分析的内容空间关系空间分析的主要内容：(1)空间位置：借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息，是空间对象表述的研究基

8、础，即投影与转换理论。(2)空间分布：同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容。(3)空间形态：空间对象的几何形态(4)空间距离：空间物体的接近程度(5)空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。 第一章绪论 1-2 空间分析的内容一、空间位置借助于空间坐标系来传递空间物体的个体定位信息。内容：地图投影与变换 第一章绪论 1-2 空间分析的内容 第一章绪论 1-2 空间分析的内容二、空间分布反映了同类空间事物的群体定位信息。描述空间分布的参数和方法多种多样，常用的有分布中心、标准距离、分布密度、分布轴线、空间聚类、趋势面等。从图中既可以看出疫情的分布情况，又可以

9、感受到疫情分布的基本趋势。 第一章绪论 1-2 空间分析的内容三、空间形态是空间物体的几何特征，一些特征易于被视觉感受，如走向、连通性等，另一些特征则必须用数值来描述，如面积、周长、坡度。周长面积1、空间物体的形态计算主要就物体的几何特征进行描述。如线状地物的长度、弯曲程度、分数维。、空间物体的形态表示主要指空间物体的数值表示。如曲线与曲面的插值与拟合。 第一章绪论 1-2 空间分析的内容五、空间方位、拓扑、相似及相关方位关系：描述两个物体之间位置关系的另一种度量，常以角度来表示。方位关系又称为方向关系、延伸关系，它定义了地物对象之间的方位，如“河北省在河南省北部” 。拓扑关系：不考虑度量和方

10、向的空间物体之间的结构关系，包含拓扑关联、邻接、包含关系。 第一章绪论 1-2 空间分析的内容五、空间方位、拓扑、相似及相关相似关系：一是指空间物体形态上的相似。（大陆漂移学说，数字影像上对体育场的识别等）二是指空间物体结构上的相似。（城市路网分为放射、棋盘状结构，河网分为树状、扇状、网状结构等）相关关系：空间相关在地学上的应用非常多。如降水与地表径流，河流上下游的流量，风力风向与沙丘形状，居民地和道路网的分布。 第一章绪论 1-3 空间分析与GIS二、地理信息系统与空间数据库 第一章绪论 1-3 空间分析与GIS发现空间数据中内在的、隐含的空间关系，空间模式和空间规律为已有的问题寻找解决方法

11、和答案检验和证实已有的论点和假设从空间数据中找到满足某些应用的新理论、新观点和普遍性的方 法由于空间分析对空间信息（特别是隐含信息）的提取和传输功能，它已成为地理信息系统区别于其他信息系统的主要功能特征，也成为评价一个地理信息系统功能强弱的主要指标之一。空间分析是各类综合性地学分析模型的基础，为人们建立复杂的空间应用模型提供了基本工具。 第一章绪论 1-3 空间分析与GIS三、GIS空间分析主要的功能和作用1- 空间分析技术发展及存在的问题第一章绪论一、空间分析技术的发展空间分析在地理学研究中有着悠久的传统与历史，从某种意义上说，空间分析孕育了地理学；地理学的第二语言地图的出现使人类的空间分析

12、能力大大增强。从1863年Lalanne L提出六边形轨道模式，前GIS时期的地图学家就注重对地理空间数据的“自我表述”。为使地图有助于空间分析，地理学家试图寻找一种能以形象方式描述数据空间分布的方法，这就是早期的空间统计方法；现代“空间分析”概念的提出源于20世纪60年代地理与区域科学的计量革命。初始阶段主要应用统计分析方法定量描述点、线、面的空间分布模式，后期逐渐强调地理空间本身的特征、空间决策过程和复杂空间系统的时空演化过程；新一代空间分析的主要目的是从现有数据的空间关系中挖掘出新的信息，如探测性空间分析方法不仅可以揭示出空间数据库中许多非直观的内容（如空间异常点、层次关系、时域变化关系及空间交互模型），还可以揭示出传统地图不能辨明的数据模式和趋势；互联网环境下的新计算技术网格计算正在对空间分析产生深远影响，为空间分析提供了在统一环境中工作的可能，未来的空间分析将实现互操作。 第一章绪