空间分析总结

一、空间分析的定义：是对空间数据一系列的运算和查询，集空间数据分析和空间模拟于一体的技术，通过地理计算和空间表达挖掘潜在空间信息，以解决实际问题。二、空间分析的内容：叠置分析、缓冲分析、网络分析、地形分析、统计分析，此外，空间查询与量算、趋势面分析、三维空间分析、空间插值方法、集合分析及其他应用分析模型如小波分析应用模型等。三、空间分析的一般步骤：（1）确定问题；（2）选择分析工具；（3）准备空间数据；（4）制定空间分析流程；（5）展示并解释分析结果。四、空间分析的根本目标：建立有效的空间数据模型来表达地理实体的时空特性，发展面向应用的时空分析模拟方法，以数字化方式动态地、全局地描述地理实体和地理现象的空间分布关系，从而反映地理实体的内在规律和变化趋势。一、空间欧式：空间目标的空间方位或规模的表达。拓扑空间：描述空间目标宏观分布或目标之间相互关系的有效方法。拓扑属性：在拓扑空间中，若空间目标间的关联、相邻与连通等几何属性不随空间目标的平移、旋转、缩放等变换而改变，这些保持不变的性质称为拓扑属性。拓扑关系：不考虑距离和方向的空间目标之间的关系，包括相邻、邻接、关联和包含等。二、地理空间：（1）地理学中的地理空间：具有空间参考信息的地理实体或地理现象的时空位置集。（2）GIS中的地理空间：绝对空间+相对空间；是指经过投影变换后，在笛卡儿坐标系中的地球表层特征空间。是信息世界层面的地理空间。三、地理空间特点：（1）地理空间是多维的；（2）地理空间具有可分性；（3）地理空间具有尺度特征。四、地理空间参考系统：（1）地理空间坐标系统：地球椭球体、坐标系统。（2）地图投影。五、地球椭球体：大地球体（大地体）、大地水准面、参考椭球体（椭球体）六、坐标系统：1.（1）地球坐标系：地心坐标系、参心坐标系、站心坐标系；（2）天球坐标系：惯性坐标系、天球空间直角坐标系。2.（1）国家大地坐标系：北京54坐标系统、西安80坐标系统；（2）高斯平面直角坐标系与UTM坐标系；（3）世界大地坐标系WGS—84；（4）独立坐标系。七、地图投影：（1）平面坐标系统——投影坐标系统；（2）球面坐标系统——地理坐标系统。八、我国GIS采用的地图投影：（1）兰勃特(Lambert)投影；（2）艾尓勃斯（Albers）投影；（3）高斯—克吕格投影。九、地理空间数据特征：时空特征、多维结构、多尺度性、不确定性、海量性特征。十、空间分析的数据模型：（1）矢量数据；（2）栅格数据；（3）矢量栅格一体化模型；（4）三维数据模型；（5）时空数据模型。一、缓冲区分析的具体操作？答：Customise|Tools|BufferWizard；选择要建立缓冲区的图层；设置缓冲区类型及半径；完成。二、叠置分析的概念答：（1）叠置分析是将代表不同主题的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性，不仅生成了新的空间关系，而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生了新的属性关系。其中，被叠加的要素层面必须是基于相同坐标系统的，同一地带，还必须查验叠加层面之间的基准面是否相同。（2）EraseArcToolbox|AnalysisTools|Overlay|Erase;选择输入图层，擦除参照，输出图层，聚类容差。三、网络分析的概念及其组成有？答：网络分析是通过研究网络的状态以及模拟和分析资源在网络的流动和分配情况，对网络结构及其资源等的优化问题进行研究的一种空间分析方法。组成：链和节点四、网络分析中的几何网络的由哪两部分组成及其格式有？答：组成部分：线状要素-链和点状要素组成；线状要素：包括有形物体如街道、河流、水管、电缆线等以及无形无体如无线电通讯网络等；点状要素：障碍（禁止网络中链上流动的点）拐角点（拐弯的时间和限制）；中心（接受资源分配位置如水库，商业中心，电站等）站点（在路径选择中资源增减的站点如库房、汽车站）。五、网络分析的基本功能？答：路径分析；连通分析；资源分配；流分析；动态分段；地址匹配。六、网络流向的决定因素以及网络中边要素的流向分三大类？答：决定因素：连通性；起点或终点要素的位置；网络要素的可运行性；分类：确定的流向；不确定的流向；未初始化的流向；一、重分类概念及分为哪四种形式？答：重分类即基于原有数值，对原有数值重新进行分类整理从而得到一组新值并输出。四种基本形式：新值替代、旧值合并、重新分类、空值设置；二、重分类的功能及操作？三、栅格计算器的基本功能及操作？答：功能：数学运算、函数运算、栅格数据空间分析函数等；操作：1启动栅格计算器2编辑计算公式3检查计算公式；四、栅格统计的方法？其中单元统计，栅格邻域统计及分类区统计的概念及实践？答：方法：单元统计，领域统计，分类区统计；单元统计：多层面栅格数据叠合分析需要以栅格单元来进行单元统计分析；邻域统计：是以待计算栅格为中心，向其周围扩展一定范围，基于这些扩展栅格数据进行函数运算，从而得道此栅格的值。分类区统计：即以一个数据集的分类为基础，对另一个数据及进行述职统计分析，包括计算数值取值范围、最大值、最小值等等；其实践有：一、DTM：是描述二维区域上的一个有限项的向量序列{Vi=（Xi，Yi，Zi），i=1,2,3，……，n}，其中（Xi，Yi∈D）是平面坐标，Zi是（Xi，Yi）点对应的地面属性数据。从广义上理解可以是地形高程，也可以是气温、降水量、人口、GDP等地面上各种特性信息。二、DEM：表示区域D上地形三维向量的有限序列{Vi=（Xi，Yi，Zi），i=1,2,3，……，n}，其中（Xi，Yi∈D）是平面坐标，Zi是（Xi，Yi）点对应的高程。三、TIN及其特点：（1）概念：用一系列互不交叉、互不重叠的连接在一起的用来表示地形表面的三角形网络模型。（2）特点：存储高校、数据结构简单、与不规则的地面特征和谐一致、可以表示细微特征或叠加任意形状的区域边界；较复杂，数据量大，不便于规范化管理与动态显示，难以与矢量和栅格数据结构进行联合分析。四、空间差值的概念、方法、创建TIN的数据源以及如何创建TIN表面模型：（1）概念：由已知的有限点处的属性值，通过数学方法建立一个连续的函数曲面，通过该函数计算任意点的地面属性数据的方法。（2）方法：反距离权重法、样条函数法、克里格方法。（3）数据源：多种矢量数据，可以用点、线、多边形要素作为创建TIN的数据源。（4）通过Arcmap中的3D分析模块中Create/ModifyTIN下的CreateTINFromFeatures工具来创建TIN。五、DEM表面分析的功能？六、等值线、表面阴影的概念？坡度、坡向的概念及提取意义？度量方法？答：（1）等值线：是将表面上相邻的具有相同值的点连接起来的线，在Grid和TIN数据中均可以绘制等值线.（2）表面阴影：是光源从某个特定的角度照射表面时所产生的明暗效果，它有助于增加三维表面的深度视觉效果，对分析某位置的太阳辐射有作用。（3）坡度：是指表面的倾斜或者陡峭程度，意义：根据坡度起伏变化，确定崩塌、滑坡区域或严重的土壤侵蚀区，作为灾害防治与水土保持工作的基础。提取平坦区域，为大型商业中心或房屋建筑选址。度量方法：角度法和比例法rise/sun。（4）坡向：是一个坡面的朝向。意义：决定地表局部地面接受阳光和重新分配能量的重要地形因子，直接造成局部地区气候特征的差异，影响水分、地面无霜期以及作物生长适宜性程度等。七、可视化分析？八、基于DEM的表面分析可以提取哪些因子？哪些特征线？答：（1）地形特征点（山顶点、鞍部点、径流节点、凹陷点、脊点、谷点、平底点）；（2）地形特征线（山脊线、沟沿线、破沿线）水系（径流水网、流域）、特殊地貌、可视域。一、地统计分为几大功能？答：（1）地统计：以区域化变量为基础，借助变异函数，研究既具有随机性又具有结构性，或具有空间相关性和依赖性的自然现象的一门科学（2）ARCGIS中地统计分析模块三个功能模块：1、探索性数据分析；2、地统计分析向导3、生成数据子集。二、区域化变量：当一个变量呈现一定的空间分布时，称之为区域化变量，它反映了区域内某种特征或现象。三、半变异函数及其参数的意义？答：（1）半变异函数又称之为半变差函数，半变异矩是地统计分析的特有函数，区域化变量Z（x）再点x和x+h处的值Z（x）与Z（x+h）差的方差的一半称之为区域化变量Z（x）的半变异函数。（2）参数意义：块金值：理论上，当采样点间的距离为0时，半变异函数值应该为0，但由于存在测量误差，和空间变异，使得两采样点非常接近时，他们的半变异函数值不为0，即存在块金值。基台值：当采样点间的距离h增大时，半变异函数r（h）从初始的块金值打到一个相对稳定的常数时，该常数值称为基台值。偏基台值：基台值与块金值的差值。变程：当半变异函数的取值由初始的块金值达到基台值时，采样点的间隔距离称之为变程。四、建立预测表面模型的步骤？答：（1）原始数据显示表达；（2）考察数据；（3）模型分析，选择方法，设置参数；（4）结果诊断，交叉验证；（5）不同方法比较，验证结果之横向比较。五、空间自相关的定义？答：反映的是一个区域单元上的某种地理现象或某一属性值与邻近区域单元上同一现象或属性值的相关程度，是一种检测与量化从多个标定点中取样值变异的空间依赖性的空间统计方法。六、克里格插值的定义及常见模型包括？答：（1）克里格（Kriging)插值法是建立在半变异函数理论分析基础上的，是对有限区域内的区域化变量取值进行无偏最优估计的一种方法（2）模型：普通克里格插值简单克里格插值泛克里格插值概率克里格插值析取克里格插值协同克里格插值一、闭合流域与非闭合流域的概念？答：闭合流域：地面分水线与地下分水线重合的流域；非闭合流域：地面分水线与地下分水线不重合的流域。二、流域分析的主要内容？答：1.提取水流方向；2.汇流累计量3.水流长度；4.河流网络；5.河网分级；6；流域分析；三、流向的判定及几大算法？答：算法：单流向算法（D8；随机四方向算法；随机八方向算法；流向驱动法）；多流向算法（基于坡度的MFD；基于坡度指数的MFD；流管理DEMON;无穷方向算法；形态算法；）；其他（混合算法；多级骨架算法）D8算法：在汇流区和边界明确的峡谷地区效果较好，但它趋向于在主方向上产生平行的水流，并且无法充分表示凸地和山脊线处的分流。计算中心格网与邻域格网的最大距离权落差确定。距离权落差指中心栅格与邻域栅格的高程差除以两栅格间的距离（与方向有关）。四、汇流累积量？在算法上？答：汇流累积量数值矩阵表示区域地形每点的流水累积量，基于水流方向数据计算得到。（1）思想：以规则格网表示的数字地面高程模型，每点处有一个单位的水量，按照自然水流由高处流往低处的自然规律，根据区域地形的水流方向数据计算每点处所流过的水量数值，便得到了该区域的汇流累积量。（2）算法设计：基于无洼地DEM水流方向的计算；得到水流方向之后可以利用水流方向数据计算汇流累积量。五、利用DEM提取河网信息？答：首先：在无洼地DEM上利用最大坡降法计算出每一个栅格的水流方向；然后：计算出每一个栅格的汇流累计量；最后：根据特定阈值选择潜在的水流路径，这些路径即为河网，并对河网进行矢量化。六、流域分析中的流向提取答：流向提取原理：水流的流向是通过计算中心格网与邻域格网的最大距离权落差来确定。距离权落差是指,中心栅格与邻域栅格的高程差除以两栅格间的距离，栅格间的距离与方向有关。七、水文分析中的河网分析的两种方法？答：Strahler方法；Shreve方法八、流域分析的影响因素，以及应用领域有哪些？答：（1）影响因素：1）不同DEM的分辨率；2）DEM的质量3）生成流向的算法4）流域自动勾绘：基于流量累积栅格生成河网（2）应用：1）自然资源的管理和规划；2）水文建模的必要输入数据：如模拟降雨的地表径流过程，子流域、河段、汇流点、源和汇的等水文要素的参；3）洪水预报模型：有效集水区、河道坡度、河流长度和流域高程；4）融雪径流模型：流域内积雪覆盖面积和流域的地形要素。一、空间分析模型及其类型？答：（1）空间分析模型：是指运用GIS空间分析，建立数学模型的过程，过程包括明确问题，分解问题，组建模型，检验模型结果和应用分析结果；（2）类型：1）空间分布模型；2）空间关系模型；3）空间相关模型；4）预测、评价与决策模型。二、图解建模的概念？基本组成？答：（1）图解建模：是指用直观的图像语言将一个具体的过程模型表达出来。（2）基本组成：输入数据，输出数据，空间处理工具；三、图解模型的连接、类型及其形成过程？答：1.类型：按其包含过程的数量可分为单过程模型和多过程模型；按模型中过程的种类可分为单一处理