第十一章Arcview空间分析例证
Arcview空间分析在具体的实践中，应用很广泛，也很方便快捷。
第一节地形指标提取
地形指标是最基本的自然地理要素，也是对人类的生产和生活影响最大的自然要素。地形特征制约着地表物质和能量的再分配，影响着土壤与植被的形成和发育过程，影响着土地利用的方式和水土流失的强度，也影响着城市规划中工农业生产布局的各个方面。地形指标的提取对水土流失、土地利用、土地资源评价、城市规划等方面的研究起着重要的作用。
地形指标，根据研究区域尺度的不同，有许多因子。基于Arc view的地形因子的提取，均是基于DEM的基础上的。
图11-1 DEM数据
图11-1是一个区域的分辨率为5米的DEM数据，图例是按照其高程值采用渐变色来显示。下文中关于地形指标的提取都是以这个数据为基础。
一、坡度：
坡度的定义和提取方法上一章已作了介绍：激活DEM数据所在的主题层，选择surface 菜单下的Derive slope命令即可。
形成的主题层，默认的是以DEM层的层名前加“slope of ”来命名，当然，你也可以
图11-2 坡度图
通过Theme下的Properties来改名。Arcview自动生成的坡度图，图例采用的是等间距分类，并不一定能满足每个人的需要，可以激活坡度主题层，编辑其图例。图就是DEM生成的坡度图，其图例是按照水土保持方面划分坡度的标准来编辑的。
二、坡向：____
坡向的定义和提取方法上一节也已做了介绍：激活DEM数据所在的主题层，选择【surface 】菜单下的【Derive Aspect】命令。图11-3是根据图11-1提取的坡向图。
图11-3 坡向图
三、剖面曲率：
剖面曲率是地面上任一点位地表坡度的变化率，或者称为高程变化的二次导数。
根据定义，剖面曲率的提取实际上是对DEM层两次求坡度，即”slope of sl op e”；
其提取方法如下：
1、激活DEM主题，选择【surface 】菜单下的【Derive Aspect】命令，提取DEM主
题的坡度，得到主题Slope of DEM；
2、激活主题Slope of DEM，再对其用上述的方法提取坡度，得到DEM主题坡度的坡
度，即剖面曲率主题。
图11-4 剖面曲率图
四、平面曲率：
平面曲率指的是地面上任一点位地表坡向的变化率，它是一个反映等高线弯曲程度的指标，可以反映出地表所有的山脊线、山谷线。
根据平面曲率的定义，平面曲率就是对DEM层进行坡向的提取，然后再对这个坡向提取坡度。
但需要注意的是，对于如图所示的A、B两个相邻的栅格单元，其坡向值分别是359°和1°，显然，A、B两个栅格单元只差了2°，而在自动提取坡向差时，却计算成了|359°-1°|=358°，从而在北坡出现平面曲率的误差。
所以，提取平面曲率的主要工作就是消除北坡的误差。这里，引入负地形的概念：负地形是和真实的地表高度相反，它通过一个计算（H -（DEM）），把原来高点变低，把原来低点变高，H的取值可以给定一个远大于此区域高程值的值如10000。负地形的实现可以通过【Analysis】下的【Calculator】命令，公式为[[DEM-H]*（-1）]，即可生成负地形。下面讨论如何通过负地形消除北坡的平面曲率误差。首先，利用正负地形分别提取平面曲率，因为负地形的平面曲率的误差出现在南坡，这样，正负地形的平面曲率的误差就对称
分布于北坡和南坡，记这两个层面分别为A、B 。当这两个层面相加时，没有误差的地方值翻倍，有误差的地方除了其本身的值以外，还使误差得到了累积。当这两个层面相减时，没有误差的地方值为零，有误差的地方只剩下了累积的误差，误差有正有负，对相减得到
图11-5 平面曲率在北坡存在误差
的新层面取绝对值。最后，对相加、相减得到的两个新层面再相减，即得到了没有误差的翻倍的平面曲率的值，对此值除以2，即可得到了没有误差的平面曲率的层面。
平面曲率的提取方法如下：
1、提取DEM层的坡向主题，再对此坡向主题提取坡度，得到的主题记为A；
2、在【Analysis】菜单下使用【Calculator】命令，公式为[[DEM-H]*（-1）]，提取
DEM层的负地形；
3、提取负地形的坡向的坡度，记为B；
4、在【Analysis】菜单下使用【Calculator】命令，公式为[[[A+B]-[A-B].abs.]/2]，即可求出没有误差的DEM的平面曲率。如图11-6
图11-6 消除误差后的平面曲率图
另外，根据求出的平面曲率，通过【Analysis 】菜单的【Map query 】命令，选取平面曲率>80的要素,即可提取出沟脊线和沟谷线.提取结果如图11-7。
五、地形起伏度
地形起伏度是指在一个特定的区域内，最高点海拔高度与最低点海拔高度的差值。它是描述一个区域地形的一个宏观性的指标。
从地形起伏度的定义可以看出，求地形起伏度的值，首先要求出一定范围内海拔高度的最大值和最小值，然后，对其求差值即可。求一定范围内的最大值和最小值，可以通过用【Analysis 】菜单的【Neighborhood statistics 】分别设置statistic 值为最大值和最小值，邻域的设置可以为圆，也可以为矩形，邻域的大小可根据自己的要求来确定。
地形起伏度的具体提取方法如下：
1、 激活DEM 数据，在【Analysis 】菜单中使用【Neighborhood statistics
】命令，
图11-7 提取的沟脊线和沟谷线
图11-8 地形起伏度
设置statistic 值为最大值，邻域的类型为矩形（也可以为圆），邻域的大小为100个Map units （这个值也可以根据自己的需要进行改变），则可得到一个邻域为100*100的矩形的最大值层面，记为A ；
2、 对DEM 数据采用同样的方法，只是把statistic 值设置为最小值，即可得到DEM 数据的最小值层面，记为B ；
3、 在【Analysis 】菜单下使用【Calculator 】命令，公式为[A-B]，即可得到一个新层面，其每个栅格的值是以这个栅格为中心的确定邻域的地形起伏值。
如果还想知道更大范围或整个区域、整个图幅的地形起伏度，则可通过【Theme 】下的【Edit legend 】中的statistics 来查看，其内容包括地形起伏的最大值、最小值、均值等。提取的结果如图11-9。
六、地面粗糙度：
地面粗糙度是指在一个特定的区域内，地球表面积
与其投影面积之比。它也是反映地表形态的一个宏观指
标。
根据地面粗糙度的定义，求每个栅格单元的表面积
与其投影面积之比，可以用如下方法来完成。如图11-10，假如AB 是一个栅格单元的纵剖面，BC 为其高程值，α
为此栅格的坡度，则AB 面的面积为此栅格的表面积，AC
面为此栅格的投影面积（也既是此栅格的面积），根据公
式，cos α=AC/AB ，
则可得出AC 栅格单元的地面粗糙度M 为：M =“AB 面的面积”/“AC 栅格单元的面积”
= （AC * AB ）/ （AC * AC ） = 1 / cos α
图11-9 Edit Legend 中的Statistics 查询
A B C α 图11-10 栅格单元剖面图
地面粗糙度的提取步骤如下：
1、提取DEM层的坡度α；
2、在【Analysis】菜单下使用【Calculator】命令,公式为:
((([Slope]*3.14159/180).cos))Pow(-1))
即可得到地面粗糙度的层面。
图11-11 地面粗糙度
需要注意的是，在Arcview中，计算cos默认的角度值是弧度值，而通过提取坡度得到的值是角度，所以在计算时必须把角度转为弧度。
七、沟壑密度：
沟壑密度是指在一个特定的区域内，地表单位面积内沟壑的总长度。
沟壑密度的提取可通过水文分析方法提取沟壑，然后通过统计查询，查出沟壑的长度，再除以区域面积，则可得到区域的沟壑密度。其关键是确定沟壑的标准。具体方法如下：
1、激活DEM数据，在【Hydro 】菜单下使用【Fill】命令，对DEM数据中的高程为0
的栅格进行填充，得到新的层面，记为A；
图11-12 通过水文分析求出的沟壑
2、对A层使用【Hydro 】菜单的【Flow direction】命令,提取水流方向；
3、对水流方向层再用【Hydro 】菜单的【Flow accumulation】命令，得到水流的累
积量层；
4、用【Map query】命令，提取出水流累积量大于500（此值需根据研究区域的土壤、
植被、地形等特征及研究目的来确定）的值，即可得到提取出的沟壑层；
5、通过【Edit legend】编辑沟壑层的图例，通过其中的statistics项，可以查出沟壑
层中构成沟壑的栅格单元数，则得出沟壑的长度为“沟壑的栅格单元数*栅格单元的长度”，区域的总面积可通过此统计项中的count数来算出，为“count数*每个栅格单元的面积”，最后，把单位换算成公里，则沟壑密度=沟壑的栅格单元数/（区域总的栅格单元数*栅格单元的长度*0.001）
对于如图所示的例子，沟壑的栅格单元数为8959，总的栅格单元数为391140，栅格单元的分辨率为5米，则最后的沟壑密度=8959/（391140*5*0.001）=4.58公里/平方公里。
八、坡长的提取
ARCVIEW没有直接求坡长的功能。但可以先求负地形（负地形的概念见前面平面曲率的提取），再通过ARCVIEW的水文分析功能，求出负地形的水流方向、水流长度等（也即求出了正地形的山脊线、坡长）。
坡长的具体提取方法如下：
1、激活DEM主题层；
2、在【Analysis】菜单下使用【Calculator】命令，公式为[[DEM-10000]*（-1）]，提取
DEM层的负地形，把DEM层的负地形记为A；
3、激活A 层，调用【Hydro 】菜单下的【Flow Direction 】命令，则生成负地形的流向层，记为B ；
4、激活B 层，调用【Hydro 】菜单下的【Flow Accumulation 】命令，则生成负地形的水流累计量层Flow Accumulation ，记为C ，编辑C 层的图例，使其值分为三个范围：0-固定值、固定值-最大值和NO DATA 值，这三个值的颜色分别设为无填充色、任一彩色、黑色。这个固定值的确切值，可以通过C 层和Hillshade 层(通过)的共同显示来选定，选定固定值的标准是彩色值能比较好的反映山脊线，如图11-13。
5、调用【Analysis 】菜单下的【Map Query 】命令，查询的表达式为：Flow Accumulation ≥“固定值”，得到新的主题层Map Query 1，记为D ，D 是对C 的二值化；
6、激活D 层，点击【Theme 】菜单下的【Table 】命令或快捷按纽 打开D 主题的表，选择值为1的数据，再调用【Analysis 】菜单下的【Find Distance 】命令，则得到新的主题层，记为E 。E 上的每一个栅格的值是距最近的山脊线之间的垂直方向上的栅格数。
图11-13 选定的固定值的图形显示
7、调用【Analysis】菜单的【Calculator】命令，公式为[E *栅格单元的尺寸]，则得到
的新的主题F的值为距最近的山脊线的垂直距离。（见图11-14）。
图11-14 坡长
因为水流的方向不是严格的和山脊线成90°，（如图11-15），大多数的水流方向只是接近90°，实际的坡长应是沿水流方向的长度，所以求得的主题F的值只是一种坡长的近似值，这种方法求坡长只是一种求取坡长的快速的、近似的方法。
图11-15 水流的实际方向
第二节明暗等高线图的制作
等高线是地图上最常用的表示地貌的方法，但其不足之处是所表示的地形立体感不强，并非所有读者都能准确读出它所描述的实际地表形态。对于如何用等高线表示地貌的立体形态，1895年，波乌林（J. Pauling）提出明暗等高线法，又称波乌林法。其基本论点主要建立在以下三方面：
1、根据斜坡所对的光线方向确定等高线的明暗程度；
2、将受光部分的等高线印为白色，背光部分的等高线印为黑色；
3、地图的底色饰为灰色.
依上述三点制成的有一定立体感的等高线地貌图，称为明暗等高线地图。其特点是利用受光面白色等高线与背光面黑色等高线的明暗对比提高地貌图形的立体效果。
传统的明暗等高线地图手工制作方法由于其生产周期较长、整饰、编辑极为不便、对作业人员的实践经验依赖性过强等原因，一直无法广泛应用于实际工作中。目前，随着计算机技术和GIS技术的飞速发展，明暗等高线地图的制作可以在Arcview软件下得以实现。
明暗等高线地图的制作，其数据源是建立三维地形的基础——DEM数据。
要生成明暗等高线，首先，要从DEM中提取一定等高距的矢量等高线，并把其转化为二值栅格化的等高线地图，这样，才有可能用明暗不同的颜色来显示等高线。剩下的问题是如何把表示等高线的栅格分为受光和背光两部分，并分别显示。要把等高线的栅格区分为受光部分和背光部分，可以对原始的全栅格DEM数据进行坡向提取，并根据坡向对等高线的栅格分类，进而生成明暗等高线地图。背光和受光栅格要根据入射光的方向进行确定，例如假定光源位置定位于地面西北方向，则坡向为0。~ 45。、225。~ 360。时地表面为受光面，用白色表示；坡向为45。~ 225。时地表面为背光面，用黑色表示。
显示等高线的栅格单元的尺寸太大，地图的整个图面显得粗糟，不够精致；栅格单元尺寸太小，则整个图面较虚，整体视觉效果不是很好。实验的结果表明，以0.2mm作为基本的栅格尺寸往往能得到理想的效果。即对1：1万地形图，栅格单元的尺寸最好为2米。
在Arcview中，明暗等高线地图的制作方法如下：
1、激活DEM主题层A；（在本例中，DEM数据是以1：10000的地形图为数据源采
集得到的，DEM的分辨率为5米）；
2、点击【Analysis】下的【Neighborhood Statistics】命令，选择平均值作统计分析，邻
域为3*3单元的矩形，对DEM数据做邻域分析，得到一个新的主题，Arcview 自动
命名为Nbrmean of DEM，记为B；
3、激活B，点击【Surface】下的【Create Contours】命令，提取等高线，得到等高
线主题，系统自动命名为Contours of Nbrmean of DEM，记为C；
注意：因为如果直接对原始DEM主题提取等高线，则提取的等高线不够圆滑，描述山谷的等高线的有些节点有扭曲和变形（见图11-16），所以，须首先对DEM
主题做邻域分析，然后再提取等高线，才会取得比较好的效果。虽然，用平均值做
图11-16 从原始DEM 数据提取的等高线
邻域分析，会对DEM 主题有平滑的作用，影响其精度，但其图面可视化的效果会比较好。（见图11-17）
4、激活C 主题，首先点
击【Analysis 】下的
【Properties 】，修
改分析的栅格单元
为2米，再点击
【Theme 】下的
【Convert to
Grid 】，把矢量等高
线转为栅格数据。在
转栅格的过程中，可
以把任何一个字段作为栅格单元的值。形成的栅格等高线
主题记为D ；
因为本例中DEM 是
5米的分辨率，如果等
高线在转栅格的过程中
也仍然用5米的分辨
率，则会出现有的栅格
已连成一片，显示效果
很差。经过实验，2米
的分辨率整体效果比较
合适。如图11-18。
5、激活A 主题，首先点
击【Analysis 】下的
【Properties 】，分
析的栅格单元再修
改为5米，然后点击【Surface 】下的【Derive Aspect 】命令，提取坡向，主题名为Aspect of DEM 。
提取的坡向的分辨率为5米，但栅格等高线的分辨率是2米，所以，要根据坡向来区分受光的等高线栅格和背光的等高线栅格就会存在问题。所以，需要把坡向主题的分辨率调整为2米。
方法为：点击【Analysis 】下的【Properties 】，将分析的栅格单元修改为2米，调用【Analysis 】菜单的【Calculator 】命令，公式为[（Aspect of DEM ） *1]，则可得到分辨率为2 米的坡向，记为E ；
图11-17 经过邻域分析后提取的等高线
6、调用【Analysis 】菜单下的【Map Query 】命令，查询的表达式为：[E>45]and[E<225]。则新形成的主题中所有栅格有两类值，1或0，也即把坡向分为两类，1表示这个栅格的坡向在45—225之间，为背光栅格，0表示这个栅格的坡向在0—45或225—360之间，为受光栅格。新形成的主题记为F ；
7、调用【Analysis 】菜单的【Calculator 】命令，公式为[D *F]。形成的新的主题的值分为三类。对于F 的值为1的栅格单元的值，则新主题的值是栅格等高线主题的原来的值。如原来的值非零，则新的值也非零。如原来是No Data ，则新的值也是No Data ；非零的值，则表示了栅格等高线中背光的栅格；对于F 的值为0的栅格单元的值：如原来的值非零，则新的值为零，如原来的值是No Data ，则新的值也是 No
Data
。为零的值，则表示了栅格等高线中受光的栅格。所以，新主题的值分
图11-18 2米分辨率的栅格等高线
图11-19 明暗等高线地图
为三类：非零值、零值、No Data值。编辑新主题的图例，使其非零值显示为黑色，零值显示为白色，No Data值显示为灰色。则效果如图11-19。
当然，在实际制图中，也可将这些色彩调整为彩色。
除了以明暗不同的栅格的等高线来显示制图外，还可以将栅格等高线转变为一定宽度的矢量线，更具有较好的视觉效果
。
第三节退耕还林还草的监测研究
退耕还林还草是西部地区生态环境建设的一项重要措施，也是我国西部大开发的一项重要内容。退耕还林还草中急需掌握地面坡度与土地利用，特别是与耕地分布状况之间的关系。地面坡度的大小直接影响着土壤的演化、植被的立地条件与土地质量，决定着土地利用方向和工农业生产建设布局。
下面以陕西省绥德县刘家沟、韭园沟两个流域部分地区做为样区，样区范围为一幅标准分幅的1：1万地形图区域，面积为25.5km2。以土地利用现状图和数字高程模型为主要信息源，在Arcview中进行叠合分析，快速查清各土地利用类型的坡度组成状况，为坡耕地退耕还林还草提供基础数据。
一、信息源
在此项工作中基本的信息源有两个：
●数字高程模型Dem数据。根据黄土高原的实际情况，采用本样区5米分辨率1：1万的DEM。
●土地利用现状图。采用样区1：1万的土地利用现状图，图中的各主要土地利用类型按《陕西省土地利用现状调查技术规程》的分类系统标准进行分类及属性编码。
将土地利用现状图数字化、编辑后，在ARC/INFO下进行地图投影转换、与样区的DEM 叠置套准。并在Arcview中将矢量型的土地利用类型数据转换为栅格型数据（见图11-20）。
图11-20 样区土地利用类型分布
二、坡度数字模型的建立
黄土丘陵沟壑区的土壤侵蚀以面蚀和沟蚀为主，土壤侵蚀量的大小受地面坡度大小的制约。根据多年实验结果，黄土丘陵沟壑区地面坡度在3°、8°、15°、25°、35°是较为明显的土壤侵蚀临界坡度值。在土地利用中，6—15°是可修筑梯田的范围，也是主要的耕地；<6°的耕地在耕作时采用水保耕作法既可以防止面蚀的发生；>25°的坡地宜作为林牧用地，是须退耕还林还草的区域。因此，对样区的坡度分为五级：
<6°、6—15°、15—25°、25—35°、>35°
输入DEM数据，从【Surface】菜单选取【Derive Slope】命令提取样区的数字坡度模型，并按样区的坡度分级系统重新进行分级（见图11-22）。
图11-22 利用DEM提取的数字坡度模型
三、土地利用类型的提取
输入土地利用类型栅格数据，提取各土地类型，例如：耕地、林地、园地的分布等等。提取耕地的具体操作如下：
1．在视图目录表中激活土地利用类型栅格数据TDL Y。
2．从【Analysis】菜单选取【Map Calculator】命令,在Map Calculator对话框中建立提取耕地的表达式。在本样区内，耕地类型有以下几种：141（川旱地）、143（梯旱地）、144（坡地）等，所以，其表达式（见图11-22）表述如下：
图11-22 采用Map Calculator命令建立提取耕地的表达式
3． 单击Evaluate 。
4． 输出耕地栅格数据（见图11-23）。
采用此种方法，依次提取园地、林地、牧草地、居民点及工矿用地、水域、未利用地等等。
四、黄土丘陵沟壑区坡耕地坡度现状分析
采用土地利用数据和数字坡度模型进行叠置分析，根据上述坡度分级系统进行统计可快速获取各种土地利用类型的坡度组成状况。
首先，以耕地为例，提取其坡度组成数据的方法如下：
1． 在视图目录表中添加坡度主题Slope of Dem 和耕地分布数据GengDi 。
2． 从【Analysis 】菜单选取【Map Calculator 】命令,在Layers 列表中双击Slope of Dem 将其添加到表达式输入框中,单击按钮将其添加到表达式中，然后在Layers 列表中双击GengDi 将其添加到表达式中，完成表达式（见图11-24）。
3． 单击evaluate 。
4． 新生成的GengDi-Slope 数据表示了耕地中坡度分布状况。双击其图例在
Legend
图11-23 耕地提取
图11-24 建立提取耕地坡度组成的表达式
Editor对话按样区的坡度分级系统重新进行分级（见图11-25）。
图11-25 耕地的坡度分级图
其次，对耕地的坡度组成进行统计。例如：计算15—25°的坡耕地在样区中占的比例。
1．从【Analysis】菜单选取【Map query】命令。
2．在Map Query对话框中构建查询表达式（见图11-26），从耕地坡度主题GengDi-Slope 中提取坡度为15—25°的数据。
图11-26 建立提取15—25°坡耕地的表达式
3．单击evaluate。提取的新主题GDslope（15-25）表示了坡度为15—25°的耕地的分布状况（见图11-27）。
4．激活GDslope（15-25）。
5．单击，打开此主题的属性表（见图11-28）
样区的总栅格数为817777+196574=1014351，坡度为15—25°的耕地的栅格数为196574，其在样区中所占的比例为196574/1014351=0.1933。
采用此种方法，依次计算各土地类型中各级坡度所占的比例（见表1）。
表1 样区内各土地利用类型的坡度分析（面积百分比）用地类型<6°6—15°15-25°25-35°>35°合计耕地 1.13 5.41 19.33 19.74 15.88 61.49 园地0.08 0.21 0.64 0.81 0.85 2.59
林地0.56 2.48 8.02 9.58 11.18 31.82 牧草地0.01 0.03 0.11 0.08 0.10 0.33
居民点及工矿用地0.16 0.25 0.70 0.78 0.74 2.63
图11-27 提取的坡度在15—25°的耕地的分布图图11-28GDslope（15-25）主题属性表
未利用地0.04 0.08 0.09 0.14 0.20 0.55
合计 1.98 8.51 28.98 31.30 29.23 100.00 本样区耕地类型为旱地、主要有滩旱地、沟旱地、梯旱地、和坡旱地四种。以同样的方法计算耕地的坡度组成（见表2）。
表2 耕地坡度组成
坡度分级<6°6—15°15-25°25-35°>35°合计.百分比（%） 1.83 8.80 31.44 32.11 25.82 100.00 面积（平方米）287024.7 1379148.7 4928170.5 5034745.4 4048221.3 15677310.7
从表中可知，本样区坡度在25°以上需进行还林还草的面积约为9.08平方千米，占全区总面积的57.93%。
“GIS原理及应用”上机实验报告 班级环科1011 姓名学号上机日期 5月2日报告成绩 报告内容： GIS厂房选址分析过程介绍 一、选址目的 通过GIS对建厂位置进行空间分析。该厂房位置的选择需满足以下条件： a，位于陆地坚实的土壤上（地基要求） b，位于灌木分布区（地价最便宜） c，距离河流至少20米以外（保护水质） d，距离已有的下水管道300米以内（降低花费） e，所选地块不仅同时符合以上条件，而且面积要大于2000平方米。（面积要求）二、数据 图a 本区水陆分布图图b 土壤图
图c 土地利用图图d 河流图 图e 下水管道分布图 三、GIS分析、选址步骤 利用GIS进行选址分析主要应用缓冲区生成和图层叠置处理，基本步骤为： 1、打开土壤图（soil）,在查询中单机选择，选出suit>=2的类型，并另存为副本soil_suit。 打开存好的soil_suit，全选后合并。
2、打开土地利用图(landuse), 选出Lucode＝300的类型，将副本另存为。 3、打开河流图（stream），全选，右击选择编辑对象里的缓冲区，建立20米的缓冲区并另存。 4、打开下水管道分布图（sewer），全选后建立300米的缓冲区并另存。
5、打开河流缓冲区图和下水管道缓冲区图并设置为可编辑，设置下水道图缓冲区图为目标， 全选河流缓冲区图，选择擦除，留下满足3、4条件的公共区域。结果另存。 6、将上一结果与土壤图层用擦除外部的方法产生满足3、4、1的区域。 7、将步骤6的结果与土地利用图层擦除外部剪切，产生满足3、4、1、2的区域。
8、选择并删除面积小于2000平米图斑，得到的结果就是分析选择的结果，可用于建设选址 的地块以红色表示。 9、将这一结果与template和road图层同时打开，调好区域和线条颜色，以图片形式保存。 四、选址分析结果图 五、讨论 在对某个工厂的环境影响评价中，可以利用GIS对工厂所在的位置进行环境影响分析，考察其选址是否符合规定。也可以通过对地理位置的空间分析来考虑某企业的选址。
地理信息系统空间分析方法及其若干应用吴静 发表时间：2018-01-16T10:06:49.090Z 来源：《基层建设》2017年第30期作者：吴静 [导读] 摘要：地理信息系统是一种特殊的具有特定性的空间信息系统，它能够提供地理空间共享以及地图服务，地理信息系统是60年代中期发展起来的，近年来获得了非常迅速的发展，由于其种类、数量非常多 四川省冶金地质勘查局测绘工程大队四川成都 610212 摘要：地理信息系统是一种特殊的具有特定性的空间信息系统，它能够提供地理空间共享以及地图服务，地理信息系统是60年代中期发展起来的，近年来获得了非常迅速的发展，由于其种类、数量非常多，加上发展变化非常快，因此对地理信息系统的定义也非常多，简单来说，地理信息系统就是利用计算机软硬件进行输入、输出及分析的系统，当前它已经在现代经济活动的方方面面得到了应用，人们对地理信息系统的了解也逐渐深入.基于此，本文着重针对有关地理信息系统空间分析的相关问题进行了分析。 关键词：信息系统；空间；分析方法；应用 近年来，计算机技术发展非常迅速，虽然地理信息系统的输入、存储和输出功能进展较快，但是空间分析功能的发展就显得比较落后。而空间分析是建立在空间目标位置和属性表达以及目标间复杂空间关系表达的基础上，若要提高空间分析能力，必须解决空间关系描述与表达，而空间关系的建立也是提高ＧＩＳ效率的一个关键。 1 空间拓扑关系描述 空间拓扑关系描述的是基本的空间目标点、线、面之间的邻接、关联和包含关系。ＧＩＳ传统的基于矢量数据结构的结点－段－边形，用于描述地理实体之间的连通性、邻接性和区域性。这种拓扑关系难以直接描述空间上虽相邻但并不相连的离散地物之间的空间关系。 目前，对于空间实体之间的拓扑关系的描述，主要有基于网络的拓扑模型和基于点集拓扑理论的拓扑模型，前者比后者具有直观、结构清晰、互导性强、便于组织存储等优点。基于点集拓扑的空间拓扑关系描述有三种方法：四元组、九元组和维６４２００８扩展法。基于点集拓扑的空间关系描述框架能够十分有效地描述有公共元素的空间目标间的拓扑关系，甚至能够根据交集的维数更进一步区分成为各种不同的形式，但是基于点集拓扑的空间关系描述框架无法描述分离开的、没有公共元素的目标间的拓扑空间关系，这正是其缺点所在。 2 地理信息系统空间分析方空间位置 2.1叠置分析 叠置分析是通过叠加至少两层地图要素而得到一个新的要素层，其结果是分割原要素并生成新要素，且新要素中包含原要素的全部属性。据此，叠置分析既可生成新的空间关系，还可联系输入数据层的属性并生成新的属性关系。总体而言，叠置分析是按数学模型计算分析新要素的属性，从而解决用户面临的问题。 在城市规划中，建设用地适宜性评价是一种典型的格栅叠置，其通过对用地评定因子图层进行标准化处理、重新分类及加权叠加，从而形成用地适宜性评价结果。对于灾害风险综合评估、城镇发展条件综合评价及生态敏感性综合评价等规划，都可采用多因子叠加分析法来实现叠置分析。在规划中，两期用地的演变亦可进行叠置分析，即：根据土地利用数据，叠置获得两期土地利用的变化图层，用以分析土地利用的变化；根据城市建设用地数据，叠置获得两期建设用地转化的图层，用以辅助规划评估或比选规划方案。此外，还应深入挖掘矢量数据中的叠置分析功能，其中矢量叠置蕴含一种拓扑关系及其包含至少两个矢量图层的并集、交集、属性的空间赋值与关联等功能，如建设量的分区统计便是矢量叠置的具体应用。 2.2相关分析 在同一空间范围内，任一小的空间单元都包含多项属性信息，而相关分析的研究内容是对应位置上的属性信息是否具有相关关系及这一相关关系的表现。在相关分析中，通常包括时间域、空间域，两者关注的焦点分别是不同时期同一属性的观测值、同一时期不同属性的观测值。在规划中，相关分析涉及较多的社会领域、自然领域。例如，犯罪高发地的成因分析研究的是在同一地區，犯罪率与家庭收入、教育水平、失业率、租住比例、新迁入居民比例及单亲家庭比例等属性的相关性。在规划中，还可运用相关分析来分析土地利用演变的驱动力。例如，在某一省域的区县范围内，先空间化处理社会经济统计指标，再从土地利用转化的角度开展主成分分析、相关分析、回归分析及因子分析，从而探明引起这一区域土地利用演变的驱动力。 3 空间拓扑关系的应用 3.1软件平台中的空间拓扑关系建立 软件平台中的空间拓扑关系的建立常为了拓扑检错和拓扑应用。拓扑检错是在建立好拓扑规则后，再打开些拓扑规则，根据错误提示进行修改。拓扑应用主要指的是为了提供空间分析的功能，比如线拓扑生成面、网络分析功能等。在软件平台中，拓扑关系的建立和使用的过程如下：获取图形文件，新建或打开。 对图形文件进行拓扑关系的建立，即根据需求调用特定的模块对其进行处理。 3.2根据所得的拓扑关系进行拓扑检错或拓扑应用 当然，拓扑关系的建立是可以在进行图形绘制的时候进行的，但是由于所需要的拓扑关系待定，就需要考虑所有的拓扑关系，而此时图形还在动态变化当中，因此在每次图形更新的时候都需要对其进行拓扑关系的建立，如此将严重影响图形绘制及拓扑关系的建立的效率。 以使用ＡｒｃＧＩＳ进行最短路径分析为例，其使用的拓扑关系是线文件的网络拓扑关系，这种关系在其它拓扑处理时使用很少，因此如果是在图形绘制时就建立网络拓扑关系，就会造成的时间上的浪费。而ＡｒｃＧＩＳ实行的机制就是首先在ＡｒｃＭａｐ中进行图形的矢量化，而后在ＡｒｃＣａｔａｌｏｇ中建立其网络拓扑关系，最后再在ＡｒｃＭａｐ中进行最短路径分析。这种性质的，值得在软件平台设计时借鉴。 3.3二次开发中的空间拓扑关系建立 空间拓扑关系是ＧＩＳ中空间分析的基础，限制着其在空间分析方面的应用。目前大多数的应用软件都是通过二次开发实现的，这种软件开发的空间分析功能就不仅是建立在其使用平台的基础上，而且还要看其平台所提供的二次开发组件。例如ＥＳＲＩ公司所提供的Ｍ
网络GIS原理与应用 主要内容： 网络GIS概述 网络GIS基本理论 网络GIS应用现状 网络GIS发展趋势 网络GIS应用软件介绍 一、网络GIS概述 ?地理信息系统(Geographic Information System，GIS)是一种采集、 传输、存储、管理、处理、分析、表达和使用地理空间数据的计算机系统，是分析、处理和挖掘海量地理空间数据的通用技术。它集计算机软硬件、地理空间数据和最终用户等几个部分于一体，借助其独有的空间分析功能，准确、真实、图文并茂地输出用户感兴趣的信息。 一、网络GIS概述 1、GIS的发展 ?60年代是GIS的开拓期; ?70年代是GIS的稳步发展期; ?80年代是GIS的应用推广期; ?90年代为GIS的用户期; ?21世纪以来,计算机技术/通信技术/网络技术结合,GIS运用更加广泛。 一、网络GIS概述 2、GIS的功能与特点 ?GIS的基本功能 ?数据输入 ?数据编辑 ?数据存储与管理 ?空间查询与空间分析
?图形输出与交互操作 一、网络GIS概述 ?GIS的基本特点 ?空间数据组成 ?特有的空间分析能力 ?强大的图形处理和表达能力 ?辅助决策支持 一、网络GIS概述 3、GIS的主要运用领域 ?数字城市 ?数字流域 ?物流管理 ?军事领域 ?位置相关服务 ?… 一、网络GIS概述 4、GIS的网络化 ?网络化GIS(简称网络GIS)是以网络为平台的GIS。 ?网络GIS是指在网络环境下为各种地理信息科学的应用提供GIS的基本功能(如分析工具、制图功能)、分布式计算和空间数据管理的空间信息管理系统。本质上它是一个基于网络的分布式空间信息管理与服务系统，能实现空间数据管理、分布式协同作业、网上发布、地理信息应用服务等多种功能。 一、网络GIS概述 ?GIS网络化的优点： ?拓展了GIS的应用领域及服务范围 ?为用户提供透明的操作方式 ?降低用户购买GIS软件系统成本
注：划黄线的为了解性内容 第一章地理信息系统概论 1、名词解释 1）地理信息系统（GIS）、 2）空间数据（地理数据） 2、地理信息除具有一般信息的特征外，还具有哪些独特的特征？ 3、简述地理信息系统的基本组成部分？ 第三章空间数据模型 1、简述目前国际上GIS空间数据模型研究的学术前沿 2、空间数据模型的类型 第四章空间参照系统和地图投影 1、名词解释 1)地图投影； 2、简述地图投影的变形种类及其特点？ 3、按变形性质地图投影可分为哪几类？简述各类的特点？ 第五章GIS中的数据 1、名词解释 1)元数据(Metadata)；2不确定性（Uncertainty） 2、地理数据（空间数据）的基本特征是什么？ 3、按照数据特征可将GIS数据分为哪几种类型？简述各类型的基本特征？ 4、简述GIS中元数据的作用？论述GIS中使用元数据的原因？ 5、论述地图数据的误差？ 第七章空间数据管理 1、名词解释 1）数据库管理系统； 2、简述空间数据库的特点？ 3、简述决定栅格单元代码的方式？ 4、简述栅格数据及其主要编码方式。 5、论述栅格结构和矢量结构的优缺点？ 6、写出该矩阵的块码 0 2 2 5 0 2 2 2 2 2 2 2 0 0 2 3
7、写出该矩阵的四叉树编码 0 2 2 5 5 5 5 5 2 2 2 2 2 5 5 5 2 2 2 2 3 3 5 5 0 0 2 3 3 3 5 5 0 0 3 3 3 3 5 3 0 0 0 3 3 3 3 3 0 0 0 0 3 3 3 3 0 0 0 0 0 3 3 3 8、写出该多边形树状索引的点、线、面文件 第八章空间分析 1、名词解释 1）缓冲区分析；2）空间插值；3）泰森多边形；4）网络分析 2、简述GIS中矢量数据空间叠加分析的种类及方法？ 3、简述GIS空间插值方法中趋势面分析的基本原理？ 4、简述距离倒数插值的计算方法及其特点 第九章DTM与地形分析 1、名词解释 1) 数字高程模型(DEM)；2）不规则三角网(TIN)； 2、简述DTM与DEM的异同？ 3、论述DEM的主要表示模型及其基本特征？ 5、简述DEM数据采集方法？ 6、论述格网DEM的应用？
中国地质大学研究生院 硕士研究生入学考试《地理信息系统原理及应用》考试大纲 一、地理信息系统基础 考试内容： 地理信息系统的基本概念、地理信息系统发展过程、地球信息科学、地理信息系统类型、地理信息系统与其它相关学科系统间的关系、地理信息系统组成、地理信息系统主要功能及应用 考试要求： 1、掌握数据、信息、空间数据、地图、地理信息、地理信息系统基本概念 2、掌握国内外地理信息系统发展过程及不同阶段的主要特点， 3、了解地球信息科学及其与GIS的关系 4、了解地理信息系统类型，掌握时态GIS等概念，掌握国内外几种主导地理地理信息系统软件 5、了解地理信息系统与地图学、一般事务数据库、计算机地图制图、计算机辅助设计(CAD)、测绘学、地理学的关系 6、掌握地理信息系统组成，包括硬件组成、软件组成 7、掌握地理信息系统主要功能，了解掌握地理信息系统主要应用领域 二、空间数据结构 考试内容： 空间认知模型、空间实体模型、栅格数据的基本概念、栅格数据层的概念、栅格数据结构的表示、栅格数据的组织方法、栅格数据取值方法、栅格数据存储的压缩编码、实体式数据结构、拓扑数据结构、矢量与栅格数据结构的比较、三维矢量模型及结构、三维体元模型及结构、三维混合数据模型及结构 考试要求： 1、了解空间认知过程、理解空间认知三层模型
2、理解面向对象空间实体模型的概念，掌握点、线、面体空间实体的特征 3、掌握栅格数据的基本概念、栅格数据层的概念 4、理解一维及二维栅格数据结构的表示方法 5、掌握栅格数据的组织方法和取值方法 6、掌握链式编码、行程编码、块式编码、四叉树编码等栅格数据存储的压缩编码 7、掌握矢量数据点、线和面实体的描述内容及坐标编码方法 8、理解拓扑关系的概念，掌握拓扑数据结构编码方法 9、掌握矢量与栅格数据结构的比较 10、了解三维矢量模型及结构、三维体元模型及结构、三维混合数据模型及结构 11、矢栅数据转换的应用 三、GIS的地理数学基础 考试内容： 地球椭球体、大地控制、地图投影的基本概念、地图投影的变形、地图投影的分类、地图投影与GIS的关系、GIS中地图投影的配置与设计、正轴等角圆锥投影、高斯-克吕格投影、地图投影的转换 考试要求： 1、了解地球椭球体基本特征，掌握地理坐标、大地坐标、高程系、大地控制网基本概念 2、掌握地图投影的基本概念，学会地图投影的变形 3、掌握地图投影的分类，重点掌握正轴等角圆锥投影、高斯-克吕格投影 4、掌握地图投影与GIS的关系、学会如何在GIS中进行地图投影的配置与设计 5、掌握地图投影的转换方法，学会如何应用GIS软件完成地图投影的转换，解决不同坐标系间转换、不同比例尺地图间投影转换 四、地理信息系统数据输入 考试内容： GIS数据来源、数据规范化和标准化、GIS数据输入、GIS数据质量问题、GIS误差来源 考试要求：
GIS原理与应用(高起专) 填空题 1. 空间数据的内插方法一般包括___(1)___ 和区域的内插。(2分) (1).标准答案:点的内插 2. 地理信息系统产品输出的主要形式包括常规地图和___(2)___ 两大类。(2分) (1).标准答案:数字地图 3. ___(3)___ 是空间信息可视化的最主要的形式，也是最古老的形式。(2分) (1).标准答案:地图 4. 解决道路拓宽中拆迁指标的计算问题，可应用的空间分析方法是___(4)___ 。(2分) (1).标准答案:缓冲区分析 5. 栅格数据结构的主要类型包括栅格矩阵结构、游程编码结构、___(5)___ 、八叉树结构和十六叉树结构。(2分) (1).标准答案:四叉树数据结构 6. 空间量算包括几何量算、形状量算、___(6)___ 、距离量算。(2分) (1).标准答案:质心量算 7. 游程编码结构是逐行将相邻同值的网格合并，并记录合并后网格的值及合并网格的长度，其目的是___(7)___ ，___(8)___ 。(4分) (1).标准答案:压缩栅格数据量 (2).标准答案:消除数据间的冗余 8. 对一幅地图而言，要保持同样的精度，栅格数据量要比矢量数据量___(9)___ 。(2分) (1).标准答案:大 9. 在大多数GIS中，提供的空间查询方式有基于空间关系查询、___(10)___ 、地址匹配查询三类。(2分) (1).标准答案:基于空间关系和属性特征查询 名词解释 10. 缓冲区分析(6分) 标准答案：是根据数据库点、线、面实体自动建立其周围一定宽度范围内的多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得益扩展的信息分析方法。 11. 信息(6分) 标准答案：是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理设备形式的改变而改变。 12. 元数据(6分) 标准答案：是关于数据的描述性数据信息，它应尽可能多地反映数据集自身的特征规律，以便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用。元数据的内容包括对数据集的描述、对数据质量的描述、对数据处理信息的说明、对数据转换方法的描述、对数据库的更新、集成等的说明。 13. 地理信息系统(6分) 标准答案：定义由两个部分组成的。一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科；另一方面，地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。 14. 地理实体(6分) 标准答案：是指地球空间上不能继续分割的单元，地理实体的界定依赖于研究的空间尺度，对一个地理实体的描述称为地理特征。 问答题 15. 简述栅格数据的主要编码方式。(25分) 标准答案：栅格数据的主要编码方式包括： （1）直接栅格编码：这是最简单直观而又非常重要的一种栅格结构编码方法，就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以每行都从左到右逐个象元记录，也可以奇数行地从左到右而偶数行地从右向左记录，为了特定目的还可采用其他特殊的顺序。 （2）压缩编码方法：目前有一系列栅格数据压缩编码方法，如键码、游程长度编码、块码和四叉树编码等。其目的是用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息，其类型又有信息无损编码和信息有损编码之分。 a）链码：又称为弗里曼链码或边界链码，链码可以有效地压缩栅格数据，而且对于估算面积、长度、转折方向的凹凸度等运算十分方便，比较适合于存储图形数据。b）游程长度编码：栅格图像常常有行（或列）方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容。一种编码方案是，只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同的代码重复的个数；另一种方案是逐个记录各行（或列）代码发生变化的位置和相应代码。 c）块码：块码是游程长度编码扩展到二维的情况，采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格，数据结构由初始位置（行、列号）和半径，再加上记录单位的代码组成。 d ）四叉树：又称四元树或四分树，是最有效的栅格数据压缩编码方法之一。四叉树将整个图像区逐步分解为一系列被单一类型区域内含的方形区域，最小的方形区域为一个栅格象元。分割的原则是，不管是哪一层上的象限，只要划分到仅代表一种地物或符合既定要求的少数几种地物时，则不再继续划分，否则一直划分到单个栅格象元为止。 16. 何为拓扑关系？建立拓扑关系有何应用价值？(25分) 标准答案：要素之间的连通性或相邻性等关系统称为拓扑关系。用来表示拓扑关系的数据结构称为拓扑结构。GIS软件中，拓扑的主要意义就是用于保证数据质量。拓扑在空间数据模型中表达和规定数据之间的空间关系。通过表达和规定这些空间关系，拓扑尽可能将地理数据与现实世界保持一致。拓扑是精准地表达空间数据的有效方法，通过严格地约束要素之间的关系，提高了空间数据的准确度和可用性。
第一章 1.地理信息系统：是在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 2.地理信息系统的主要组成部分：硬件系统、软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。 3.GIS功能分为以下五个方面： ①数据采集与输入；②数据编辑与更新； ③数据存储与管理；④空间数据分析与处理； ⑤数据与图形的交互显示。 4.21世纪GIS应用新的发展趋势：网络GIS、组件式GIS、虚拟现实GIS、时态GIS、互操作GIS、3S集成。 5.对基于GIS的空间分析的理解不同的角度和层次： ①按空间数据结构类型；②按分析对象的维数； ③按分析的复杂性程度。 第二章 1.ArcGIS的基础模块：ArcMap、ArcCatalog、Geoprocessing。 2.Geoprocessing地理处理框架：具有强大的空间数据处理和分析工具，包括地理处理工具的集合和模型构建器。 第三章 1.空间数据采集：是指将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感图像、文本资料等转成计算机可以识别处理的数字形式。 2.数据组织：就是按照一定的方式和规则对数据进行归并、存储、处理的过程， 3.ArcGIS中主要有Shapefile、Coverage和Geodatabase三种数据组织方式。 4.地理数据库：是按照层次型的数据对象来组织地理数据。 5.要素类：是具有相同几何类型和属性的要素的集合，即同类空间要素的集合。 6.地理数据库建立的一般过程： ①地理数据库设计；②地理数据库建立； ③建立地理数据库的基本组成项；④向地理数据库各项加载数据； ⑤进一步定义地理数据库。 7.地理数据库的基本组成项：对象类、要素类和要素数据集 8.要素类的分类：简单要素类和独立要素类。 9.创建拓扑的优势：
GIS原理与应用课程教学大纲 课程名称：GIS原理与应用课程编号：H01707 英文名称：Geographic Information System 课程属性：必修课 学时：56 学分：3.5 先修课程：数据结构、数据库原理 适用专业：地理信息系统 一、课程简介 地理信息系统课程内容主要包括：地理信息系统的基本概念、原理；地理空间数据概念；如何实施一项地理信息工程；如何获取空间地理数据；如何保障空间数据的可用性；如何获得属性数据；如何管理空间和相应的属性数据，建立空间数据库；如何进行与地学等学科专业有关的空间分析；如何评价空间分析结果等内容。通过本课程的学习，学生能够了解地理信息系统的基本概念，主要应用领域和发展方向，掌握地理信息系统的基本理论和技术方法，为从事地理信息系统的应用、开展和研究奠定理论与技术基础。教学运用多媒体课件，以课堂讲授为主，结合课堂演示，加强理论与实践相结合。 二、课程内容及学时分配 教学环节课时安排 讲课习题课讨论课实验课上机其它合计 40 16 56 第一单元：GIS绪论(建议学时数：4学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握:GIS概念、构成、功能与应用、GIS发展动态。 2.能力培养:通过学习，提高学生思维方法、创新意识、分析解决实际问题、动手能力等。 3.教学方法:运用多媒体课件，以课堂讲授为主，结合课堂演示，加强理论与实践相结合。 【重点】 GIS本质概念和特点、GIS基本功能和应用功能 【难点】 空间数据和GIS应用模型 第二单元：GIS空间数据结构和数据模型(建议学时数：6 学时） 【学习目的和要求】 1.知识掌握:GIS空间数据结构和数据模型。 2.能力培养:掌握空间数据结构建立的定义，通过学习，提高学生思维方法、创新意识、分析解决实际问题、动手能力等。 3.教学方法: 运用多媒体课件，以课堂讲授为主，结合课堂演示，加强理论与实践相结合。 【重点】 地理实体的特征和描述地理实体数据的类型、矢栅数据结构的不同，相互转换方法，用矢栅一体化的概念组织数据的思想。
GIS复习资料 一、名词解释 1.地理信息：指与研究对象的空间地理分布有关的信息。它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。 2.地理数据：是各种地理特征和现象间关系的数字化表示，包括空间位置、属性 信息、时空特征。 3.地理实体（空间实体）---GIS处理对象：指自然界现象和社会经济事件中不 能再分割的单元，它是一个具体有概括性，复杂性，相对意义的概念。 4.地理信息系统：一种特定的十分重要的空间信息系统，是在计算机软、硬件系 统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、 储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 5.拓扑关系：指图形在保持连续状态下的变形（缩放、旋转和拉伸等），但图形 关系不变的性质。 6.矢量数据结构：矢量数据结构是对矢量数据模型进行组织的。通过记录空间对 象的坐标及空间关系来表达空间对象的位置。尽可能精确地表示点、线、多边形 等实体；坐标空间设为连续,允许任意位置、长度和面积的精确定义。 7.栅格数据结构：又称为网络结构或像元结构，是将地球表面划分为大小均匀紧 密相邻的网格阵列,在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据 组织形式。 8.数据压缩：是指从所取得的数据集合中抽出一个子集，使得该子集在规定的精 度范围内较好地逼近原集合，且尽可能降低其数据量的数据处理过程。是将数据 表示成更紧凑的格式以减少存储空间的一项技术。 9.影像金字塔：指在统一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与 显示，形成分辨率由粗到细、数据量由小到大的金字塔结构。影像金字塔结构用 于图像编码和渐进式图像传输，是一种典型的分层数据结构形式，适合于栅格数 据和影像数据的多分辨率组织，也是一种栅格数据或影像数据的有损压缩方式。 10.空间数据库：是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储和应用的相关的 地理空间数据的总合，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之 上的。 11.空间分析：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 于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的 过程。 12.空间叠置分析：是指在统一的空间参照系统条件下，将同一地区的两组或两 组以上的图层要素进行叠置，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象 之间的空间对应关系分析方法。
实验八、网络分析（道路网络分析） —xxxxxxx xxx 一、实验目的 通过对本实习的学习，应达到以下几个目的： (1)加深对网络分析基本原理、方法的认识； (2)熟练掌握ARCGIS下进行道路网络分析的技术方法。 (3)结合实际、掌握利用网络分析方法解决地学空间分析问题的能力。 二、实验准备 软件准备：ArcMap, 要求有网络分析扩展模块的许可授权 数据准备： Shape文件创建网络数据集（高速公路：Highways, 主要街道：Major Streets, 公园：Parks，湖泊：Lakes，街道：Streets） Geodatabase网络数据集：NetworkAnalysis.mdb：包含：街道图层：Streets 仓库图层：Warehouses 商店图层：Stores 在ArcMap中加载启用NetWork Anylyst网络分析模块： 三、实验内容及步骤 3.1 最佳路径分析 3.1.1 数据准备 （1）双击ArcMap工程，或从ArcMap中打开工程EX8_1.mxd. （2）如果网络分析扩展模块（Network Analyst Extension）已经启用（参考实验准备中的步骤） （3）如果网络分析工具栏没有出现，则在工具栏显区点右键打开或执行菜单命令[View-视图]>>[Toolbars-工具栏],并点击［Network Analyst］以显示网络分析工具栏。
3.1.2 创建路径分析图层 在网络分析工具栏[ Network Analyst]上点击下拉菜单[Network Analyst],然后点击［New Route］菜单项.
3.1.3 添加停靠点 (1) 在网络分析窗口[Network Analyst Window]中点选Stops(0). (2). 在网络分析工具栏[Network Analyst]上点击“新建网络位置”[Create Network Location]工具。 (3) 在地图的街道网络图层的任意位置上点击以定义一个新的停靠点。 程序将在街道网络上自动的计算并得到一个距离给定位置最近的停靠点，已定义的停靠点会以特别的符号进行显示。停靠点会保持被选中的状态，除非它被明确地反选（Unselected）或者又新增了一个另外的停靠点。停靠点的所在的位置会同时显示一个数字“1”，数字表示经停的顺序。 （4）再添加4 个停靠点。新增加的停靠点的编号为2,3,4,5。经停的顺序可以在网络分析窗口[Network Analyst Window]中更改。第一个停靠点被认定为出发点，最后一个停靠点被认定为是目的地。
GIS原理与应用（专升本）综合测试 4. 下列有关GIS的叙述错误的是_____。(5分) (A) GIS是一个决策支持系统 (B) GIS是研究地理系统的科学技术保证 (C) 地图学理论与地图分析方法是GIS重要学科基础 (D) GIS是数字地球演变的必然趋势 参考答案：D 3. GIS按_____分为专题地理信息系统、综合地理信息系统与地理信息系统工具。(5分) (A) 数据容量 (B) 用户类型 (C) 内容 (D) 用途 参考答案：C 1. 有一点实体其矢量坐标为P（9.5，15.6），若网格的宽与高都是2，则P 点栅格化的行列坐标为_____。(4分) (A) P（5，8） (B) P（8，5） (C) P（4，7） (D) P（7，4） 参考答案：A 8. 在多边形矢量编码方法中，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相联系的编码方法是_____。(4分) (A) 多边形环路法 (B) 树状索引编码法 (C) 拓扑结构编码法 (D) 四叉树编码法 参考答案：C 5. 下列既是获取矢量数据的方法，又是获取栅格数据的方法是_____。(4分) (A) 手扶跟踪数字化法 (B) 扫描仪法 (C) 数据结构转换法 (D) 分类影象输入法 参考答案：C 6. 解决点、线、面之间是否存在直接联系的分析方法是_____(4分) (A) 统计分析 (B) 包含分析
(C) 多边形叠置分析 (D) 网络分析 参考答案：B 1. 下列哪些属于GIS产品的输出设备_____。(4分) (A) 键盘 (B) 硬盘 (C) 主机 (D) 显示器 参考答案：D 6. 栅格结构与矢量结构相比较_____。(4分) (A) 数据结构复杂，冗余度大 (B) 数据结构复杂，冗余度小 (C) 数据结构简单，冗余度小 (D) 数据结构简单，冗余度大 参考答案：B 6. GIS所包含的数据均与_____相联系。(5分) (A) 地理空间位置 (B) 非空间属性 (C) 地理事物的质量特征 (D) 地理事物的类别 参考答案：A 1. 数字地球是以___(1)___ 作为研究对象，以___(2)___ 和计算机信息处理为主体的技术系统。(2分) (1) . 参考答 案: 地球 (2) . 参考答 案: 网络 (1) . 参考答 案: 关联关系 (1) . 参考答 案: 质心量算 4. 在大多数GIS中，提供的空间查询方式有基于空间关系查询、___(4)___ 、地址匹配查询三类。(1分) (1) . 参考答 案: 基于空间关系和属性特征查询
GIS原理与应用 实验指导书 前言 《GIS原理与应用》是一门理论与实践紧密结合的专业课程.本课程以地理信息系统理论为基础,系统地学习地理数据的采集,处理和科学管理,地理信息的空间分析和地学建模以及地理信息系统的建立和应用.地理信息系统是覆盖领域十分广泛的高新技术,它包括空间数据输入子系统,空间数据存储和检索子系统,数据处理和空间分析子系统,数据和图形输出子系统,具有实践性,操作性强的特点.要掌握该技术,培养学生的创新精神和实践能力,加强GIS上机实习是十分必要的,地理信息系统上机实践是该课程教学的重要环节,通过上机教学,既能培养学生的上机操作能力,又让他们加深对GIS的基本知识,原理,应用和发展的掌握,并通过上机实习课巩固和拓展课堂讲授的内容. 目前实习的场所主要在河海学院仿真实验室,使用的GIS软件主要有MAPGIS和ArcView GIS等,同时在有条件的情况下了解MapInfo和ARCGIS软件.实习资料除了有本指导书外,还有实习所需要的全部数据和PPT详细操作指导课件,它们可以在仿真实验室服务器机器的软件库-专业软件类-2006GIS原理与应用中获取. 林孝松 实习一 ArcView GIS简介和MAPGIS矢量化 一,实习目的 (1)了解ArcView GIS和MAPGIS软件的安装,操作界面和基本功能; (2)了解ArcView GIS的简单查询功能; (3)掌握MAPGIS地图扫描矢量化的基本原理与方法,完成栅格地图的矢量化. 二,实习准备 1.软件准备:ArcView GIS和MAPGIS; 2.数据准备:该实习用到的数据全部保存在提供的PAGIS子文件夹DATA的01中. 三,实习内容
《地理信息系统原理与应用》模拟试卷（B）卷 考试时间：100 分钟考试方式：闭卷 （注：除填空题以外的各题请在答题纸上解答） 一、填空题（每题1分，共10分） 1．GIS软件开发是整个GIS工程中最重要的环节，目前主要的开发路线有结构化开发方法（SP）方法、___________、___________、集成式开发策略。 2．地理空间认知模型大体上分为、、三类。 3．面向对象方法的数据抽象技术包括分类、概括、、等。 4．三维空间数据模型研究主要有两个趋势：一是采用基元及其组合来表示三维空间目标，并且这些基元本身能够用较简单的数学解析函数描述，二是采用模型来表示三维空间特征及其属性的非均衡变化。 5．专题地图的制图表示方法比较多，有定点符号法、等值线法、、等。 二、名词解释（每题2分，共20分） 1．DIME 2．OpenGIS 3．GIS互操作 4．地理数据和地理信息 5．空间索引 6．规则格网模型7．DTM空间拟合8．叠置分析（Overlay Analysis）9．空间数据质量10．3S集成 三、选择题（每题2分，共10分） 1．空间集合分析主要完成： A 地形分析B缓冲区分析C逻辑运算D叠置分析 2 以下哪种方法是判断点是否在多边形内常用： A空间内插B空间拟合C射线法D维数变化 3. 我国地理信息系统的发展自20世纪（）起步。 A.60年代初； B.70年代初； C.80年代初； D.90年代初 4. 以下分析方法中不属于空间统计分类分析的是（）。 A.地形分析； B.主成分分析； C.系统聚类分析； D.判别分析 5 以线性四叉树表示8*8的栅格矩阵时，第6行第5列位置处的栅格的MORTON（M D）码值为：（）（行列下标从0开始） A 57 B 50 C54 D36 四、判断题（每题2分，共10分）
《GIS原理与应用》课程复习提纲 要求学生准确地理解地理信息系统涉及的基本概念，识记其中的主要概念；系统地掌握地理空间数据的采集、存储、处理、查询、分析、输出和应用的基本内容，了解地理信息系统的相关技术和方法；具有综合运用地理信息系统分析和解决问题的能力。 内容与要求 （一）地理信息系统的基本知识 1．地理信息系统的基本概念 a）深刻理解地理空间数据的特殊性和地理信息系统的含义 地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征及时域特征三部分。 GIS是由计算机硬软件、地理数据和用户组成，通过对地理数据的采集，输入、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理数据，从而为工程设计、土地利用、资源管理、城市管理、环境监测、管理决策等应用服务的计算机系统。 b）了解地理信息系统的其他相关概念 2．地理信息系统的组成 a）熟悉实用型地理信息系统的组成 GIS组成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员、应用模型。 b）了解工具型地理信息系统的模块结构 3．地理信息系统的功能 a）熟悉地理信息系统的基本功能 GIS功能：数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理和变换、空间分析和统计、产品制作与显示、二次开发和编程。 b）了解地理信息系统的应用功能 城乡规划灾害监测环境管理辅助决策 4．地理信息系统的发展 a）了解国内外地理信息系统的发展历程 1）GIS思想和技术方法探索时期(20世纪60年代) 2）GIS的巩固发展时期(20世纪70年代) 3）GIS技术突破与趋向成熟的大发展时期(20世纪80年代) 4）GIS的应用普及时代(20世纪90年代) 5）网络GIS和GIS社会化发展时期(20世纪90年代中期至今)
第一章绪论 1、GIS定义：地理信息系统是对地球及表面有关地理分布数据进行采集、存储、管理、处理、分析、描述和三维可视化的技术系统。 2、GIS构成：硬件、软件、空间数据、人员。 3、GIS功能：数据采集、数据编辑与处理、数据存储、组织和管理、空间查询和空间分析、数据输出。 4、GIS与相关学科的关系： 1）GIS与CAD： 同：坐标参考系统；处理图形、非图形数据；对空间对象的空间相关关系建立和处理。异：CAD不能建立地理坐标系统和完成地理坐标变换；CAD处理多为规则图形，而GIS为非几何图形；CAD图形功能强而属性处理能力弱，而GIS图形与属性的操作比较频繁，且专业化特征比较强；GIS数据量比CAD大得多，数据结构、数据类型复杂，数据之间联系紧密；CAD不具备地理意义上的查询和分析能力。 2）GIS与MIS：同：对属性数据进行管理和处理；对图形数据进行存储。异：GIS对图形和属性数据共同管理、分析和应用，MIS一般只处理属性数据，对图形数据以文件形式进行管理，图形要素不能分解查询，图形与数据之间没有联系；管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS,MIS在概念上更接近DBMS。 3）GIS与RS：a.遥感数据是GIS的重要信息源。经过遥感信息系统处理的遥感信息，或进入GIS系统作为制图的背景图像，或是与经过分类的信息协同GIS与遥感的集成分析。b.遥感图像信息处理系统是专门用于对遥感数据进行处理的软件，主要强调对遥感数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取，具有较强的制图功能，可设计丰富的符号和注记，虽有空间叠置分析功能，但由于缺少实体关系的描述，难以进行实体空间关系的描述，难以进行空间实体的空间关系查询、属性查询及网络分析等。 5、GIS的发展趋势：地球观测与信息技术；网络地理信息系统；嵌入式地理信息系统；4D 地理信息系统和基于Web的空间信息服务。 第二章地理空间与空间数据 1、地球模型的建立：第一次逼近——大地水准面——大地体；第二次逼近——地球椭球体（旋转椭球体）；第三次逼近——参考椭球体（总椭球体）。 2、投影配置的原则：1）配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图（基本比例尺地形图，基本省区图或国家大地图集）投影系统一致；2）一般最多只采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于中小比例尺的数据处理与输入输出；3）投影以等角投影为宜；4）投影应能与网格坐标系统相适应，即所用的网格系统在投影带中应保持完整。 3、我国常用坐标系与椭球体：中国1952年前采用海福特（Hayford）椭球体；1953—1980年采用克拉索夫斯基椭球体（坐标原点是前苏联玻尔可夫天文台），建立“1954北京坐标系”；自1980年开始采用GRS 1975（国际大地测量与地球物理学联合会IUGG 1975 推荐）新参考椭球体系，并确定陕西泾阳县永乐镇北洪流村为“1980西安坐标系”大地坐标的起算点。 4、我国常用投影及原因：中国国家基本比例尺地形图（除1：100万)均采用高斯-克吕格投影：中央经线投影为直线，长度无变形，其余经线为向极点收敛的弧线，距中央经线愈远变形愈大。随远离中央经线，面积变形也越大。若采用分带投影的方法，可使投影边缘的变形
《GIS原理与应用》复习题 一、单项选择题 1．世界上第一个地理信息系统是（ C ） A. SPAN B. ARC/INFO C. CGIS D. MAPGIS 2．同计算机辅助制图相比，GIS制图的显著优势在于( D ) A. 是地理信息的载体 B. 具有存储地理信息的功能 C. 具有显示地理信息的功能 D. 具有强大的空间分析功能 3．栅格属性代码的确定通常有三种方法，下面哪个不是( ) A. 中心点法 B. 面积占优法 C. 重要性法 D. 最小二乘法 4．空间数据库与传统数据库相比，在管理地理空间数据上存在的区别( C ) A. 操纵和查询文字和数字信息 B. 实体类型之间通常是简单、固定的空间关系 C. 地理信息数据是连续的，并且具有很强的空间相关性 D. 存贮的数据通常为等长记录的数据 5．以下哪些是属于地理信息系统的主要应用领域( D ) A. 资源管理 B. 区域规划 C. 辅助决策 D. 以上都是 6．通常用来选择最佳路径或最佳布局中心的位置的一种空间分析方法是( ) A. 包含分析法 B. 缓冲区分析方法 C. 网络分析法 D. 叠置分析法 7．有关地图符号的描述不正确的是( D ) A. 地图符号是地图的语言 B. 地图符号是表达地图内容的主要手段 C. 地图符号可由形状不同、大小不一和色彩有别的图形组成 D. 注记作为地图上的一种必要的说明文字，它不是地图符号 8．地理信息可视化形式包括( ) A. 地图 B. 三维仿真地图 C. 虚拟现实 D. 以上都是 9．下列哪些属于GIS产品的输出设备（ D ） A. 键盘 B. 硬盘 C. 主机 D. 显示器 10．图中阴影部分集合运算的表达式为( C ) A. L1? AND ?L2? AND ?L3 B. L1? NOT ?L2? AND ?L3 C. (L1? AND ?L2 ) ? OR ?L3 D. L1? AND ? (L2? OR ?L3) 二、名词解释 1. 地理信息系统：为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。 2. 矢量数据结构：通过记录空间对象的坐标及其空间关系来表达地理实体的一种数据结构。 3. 空间数据库：空间数据库指的是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总 和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。 空间数据库是随着地理信息系统GIS的开发和应用发展起来的数据库新技术，主要用来处理空间数据 4. 空间叠置分析：是指在统一的空间参照系统条件下，将同一地区的两组或两组以上的图层要素进行叠置，产生 新的数据层的分析方法。 5. 数字高程模型：是一种空间地形连续变化的表示方法，通常按照一定的格网间隔采集地面高程而建立的规则格 网高程数据库模型。 三、简答题 1. 简述一个实用GIS系统的基本组成。 答：一个实用的GIS系统，要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能。其基本组成一般包括以下五个主要部分：