空间分析及GIS学科观察和思考

1、空间分析（地理分析）是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术， 其目的在于提取和传输空间信息。自从有了地图，人们就自觉或者不自觉地进行 着各种类型的空间分析。空间分析是地理信息系统的主要特征。空间分析能力是 地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统成功 与否的一个主要指标。空间分析是GIS的核心和灵魂，是GIS区别于一般的信息系统、CAD或者 电子地图系统的主要标志之一。空间分析，配合空间数据的属性信息，能提供强 大、丰富的空间数据查询功能。因此，空间分析在GIS中的地位不言而喻。空间分析源于60年代地理学的计量革命，在开始阶段，主要是应用定量（主 要是统计）分

2、析手段用于分析点、线、面的空间分布模式。后来更多的是强调地 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分析。实际上 自有地图以来，人们就始终在自觉或不自觉地进行着各种类型的空间分析。如在 地图上量测地理要素之间的距离、方位、面积，乃至利用地图进行战术研究和战 略决策等，都是人们利用地图进行空间分析的实例，而后者实质上已属较高层次 上的空间分析。在地学领域中，空间分析一般是指“GIS空间分析”，或“地理空间分析”。任 何信息，总含有空间、时间、属性特征。如水文走向含属性和时间特征疾病传 播含时间、空间和属性特征，而河道演变则反映了空间形态特征随时间变化性质。国内外许多学者都对空间

3、分析进行研究（UnWin,1981 ；李德仁等，1993 ; Rober t Haining，1994 ；郭仁忠,1997 ；王劲峰，2000），但是对空间分析下定义是比 较困难的，目前尚无一个统一的定义，不同的应用领域给出不同的涵义，它们的 侧重点各不相同，但是都从不同的方面对空间分析的内涵进行了阐释：或侧重于 地理学（地学），或侧重于测绘学（地图学）；或侧重于几何图形分析，或侧重 于地学统计与建模。综合这些学者的研究成果。综述之，GIS空间分析是使用几 何分析、统计分析、数学建模、地理计算等方法，对地理空间中的目标的空间关 系进行描述、分析、建模，并进一步为空间决策支持提供服务的技术。一、

4、功能划分空间分析是对分析空间数据相关方法的统称，空间分析是GIS系统的先进性 的标志。早期的GIS强调的是简单的空间查询，空间分析功能很弱或根本没有， 随着GIS的发展，用户需要更多更复杂的空间分析的功能，这就促进了 GIS空 间分析技术的发展，也使得多种空间分析技术出现。根据分析的数据性质不同， 可以分为：基于空间图形数据的分析运算；基于非空间属性的数据运算； 空间和非空间数据的联合运算。空间分析赖以进行的基础是地理空间数据，运用各种几何逻辑运算、数理统 计分析、代数运算等数学手段，最终的目的是解决人们所涉及到的地理空间实际 问题。本文将常用的空间分析进行适当归纳，将常用空间分析分为几何分析

5、、地 形分析、栅格分析、网络分析、空间统计分析以及综合模型分析等，如表1所示。表1空间分析功能划分GIS空间分析功能几何分析空间量算、空间查询、叠加分析、缓冲区分析、拓扑分析、相似度分析、Voronoi图分析等地形分析坡向坡度分析、剖面分析、通视分析、DTM/DEM数据分析、三维景观分析、虚拟现实等栅格分析遥感影像分析、空间滤波、高程-影像叠加分析等网络分析最优路径分析、网络流分析、通达性分析等空间统计分析空间插值、主成分分析、聚类分析、相关分析、回归分析、趋势面分析等综合模型分析布局优化模型、频率指配模型、疾病传输模型、城市空间发展模型等二、主要流派由于当前空间分析研究主要有3个主要专业研究

6、 地理学、测绘学和建筑学 分别有不同的学术流派。1、地理学的空间分析以分析地理数据为主，也可称为地理分析，以遥感图、地 图和经济、社会等数据为分析对象，以地理建模、计量地理、地统计学等方法分 析问题，主要研究群体以中科院地理类研究生、师范大学地理系、综合性大学地 理系为代表。代表著作：中科院地理所，王劲峰空间分析的理论与方法2、测绘学的空间分析以测绘数据、遥感数据、地图数据（二维、三维）为主， 经济、社会等数据为分析对象研究较少，主要使用计算几何、地图代数等方法分析问题，主要研究群体以武汉大学、测绘学院、矿业大学测量系为代表。代表图 书：武汉大学，郭仁忠空间分析3、建筑学的空间分析以建筑空间、

7、城市空间或环境空间为主，依托建筑学和城 市规划理论，结合规划实际需求，从微观和中观的角度分析空间分布情况，主要 研究群体以东南大学、清华大学、同济大学等建筑系为代表。代表著作：东南大学，黄亚平城市空间理论与空间分析1、GIS与相关学科的关系：GIS的发展和地理学（地球科学）、测绘科学、计算机技术有着紧密的关系，G IS主要是运用计算机、网络通信技术对地理空间数据进行采集、存储、管理、显示、分析的一门学科，地图学是GIS的研究基础。地理信息系统兼具“学科”、 “资源”、“工具”三大属性。2、GIS研究层次：地理信息科学：空间分析/空间关系理论、制图综合、地理建模、计算地理学、 空间认知、空间推理

8、、空间数据库等、空间统计学、信息社会的地理学等；地理信息技术：WebGIS、三维GIS、移动GIS、嵌入式GIS、分布式GIS、3 $”集成、计算机信息技术、空间数据挖掘、GIS工作流、GIS软件工程；地理系统工程：生态保护、资源环境、流域经济、城市发展、可持续发展、产业 布局、考古发现、海洋资源、交通、国土、气象、农林、军事等领域的地理信息 化管理与规划建模。注：地理系统工程简介北京大学马蔼乃地理系统工程是地理科学在工程层次上的学科,。主要是人口、资源、环境、生 态、灾害、城镇、基建、产业等方面在区域中的人与地理环境的关联，是一个开 放的复杂巨系统。地理系统工程同时又是物质文明、政治文明、精

9、神文明的基础， 也是可持续发展战略的基础。3陈述彭院士观点： 据陈述彭院士对地理信息系统学科的发展的分析，他认为：地理信息科学的三个 战略领域（地理空间认知模型，地理概念的计算机实现,信息社会的地理学）及地 理信息科学的优先领域（分布式计算，地理信息的认知，地理信息的互操作，尺度效 应,空间信息基础的未来，地理信息系统与社会,地理信息系统环境下的空间分析， 空间数据的获取与集成,地理数据的不确定性）7。因此，基于地理信息系统理论 与系统集成的研究仍是其研究重点，最终实现信息化社会中人类社会与自然环境 的协调发展。4 GIS人才培养建议：由于GIS属于多学科交叉的学科，因此需要学习的东西较多，作

10、为一个研究生， 3年学习的时间是有限的，我们不可能全面的学习，在打好专业基础的情况下， 尽可能的选择一个自己感兴趣的方向去深刻研究，结合自己的专长，在校期间尽 量做出一些成绩来。本科：注重应用新人才的培养，即GIS软件开发，GIS信息（数据库）管理。G IS软件开发：主要掌握常用软件开发工具（.NET JAVA）、GIS开发组件、GI S网络服务等技能；GIS信息（数据库）管理：主要掌握常用GIS软件平台、 多类空间数据转换、空间数据库管理等知识。研究生：强调理论联系实际，在掌握GIS常用工具的前提下，结合各人专业背 景分别施教。当研究生然也可根据各自兴趣选择合适自己的研究方向。地理学背景：可研究空间