GIS第五章 空间分析原理与方法

GIS空间分析原理与方法学院：资源与环境学院专业：地理信息系统班级：2011010班姓名：李松青学号：201101014GIS空间分析原理与方法地理信息系统是地理空间数据处理、分析的重要手段和平台。

在计算机软硬件的支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中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。

地理信息系统的核心是功能是空间分析。

空间分析使GIS超越一般空间数据库、信息系统和地图制图系统，不仅能进行海量空间数据中隐藏的模式、关系和趋势，挖掘出对科学决策具有指导意义的信息，从而解决复杂的地学应用问题，进行地学综合研究。

以下是对本册内容的总结：第一章地理空间数据源分析与GIS本章简要回顾了20世纪50年代以来地理空间数据处理与建模领域，探讨了GIS 环境下空间分析的基本框架。

1.地理空间数据处理与建模1.1数量地理学讲述了数量地理学的发展、与传统地理学的比较及其地理分析模拟方法（地理系统分析，随机数学方法，地理系统数学模拟）。

1.2 地理信息系统主要介绍了GIS的概念与功能1.3 地理计算介绍了地理计算的概念与地理计算的模型和方法2.地理空间数据挖掘2.1 地理空间数据挖掘概述介绍了数据挖掘的概念、发展及其体系结构2.2 地理空间数据立方体介绍了数据立方体的基本思想与数据立方体概念所涉及的维度类型（非空间维度，空间-非空间维度，空间-空间维度），度量值（数值度量，空间度量）和成员属性2.3 联机分析处理技术介绍了OLAP概念以及与地理空间数据立方体的关系。

2.4 地理空间数据挖掘典型方法地理空间数据挖掘主要方法有：地理空间统计方法，地理空间聚类方法，地理空间关联分析，地理空间分类与预测分析，异常值分析3.GIS环境下的空间分析3.1 空间分析概念介绍了空间分析的概念与本质特征，空间分析的研究对象与目标3.2 空间分析的萌芽与发展介绍了空间分析的发展过程3.3 GIS与空间分析介绍了GIS与空间分析的关系以及地理信息系统未能大量引入专业空间分析模块的原因。

第一章地理空间数据分析与GIS1.地理空间数据处理与建模地理空间数据分析是:(地理学和地理信息科学领域)，它通过研究地理空间数据及其相应分析理论、方法和技术，探索、证明地理要素之间的关系，揭示地理特征和过程的内在规律和机理，实现对地理空间信息的认知、解释、预测和调控。

2.1地理空间数据挖掘概述按照不同的挖掘任务，地理空间数据挖掘可以分为预测模型发现、聚类、关联规则发现、序列模式发现、依赖关系发现、异常值分析和趋势发现等。

地理空间数据挖掘系统包括三大支柱模块：地理空间数据立方体、联机分析处理（OLAP）模块和空间数据挖掘模块.2.2地理空间数据挖掘典型方法:⑴地理空间统计方法:分析地理空间数据的统计方法，主要是基于空间中邻近的要素通常比相离较远的要素具有较高的相似性这一原理。

ⅰ.与传统分析有两大差异：①空间数据间并非独立，而是在多维空间中具有某种空间相关性，且在不同的空间分辨率下呈现不同的相关程度；②大多数空间问题仅有一组（不规则分布空间中）观测值，而无重复观测的资料。

ⅱ.地理空间统计模型大致可分为三类:①地统计;是以区域化变量理论为基础，以变差函数为主要工具，研究空间分布上既具有随机性又具有结构性的自然现象的科学。

根据离散数据生成连续表面，通过空间自相关进行空间预测。

②格网空间模型：用以描述分布于有限（或无穷离散）空间点（或区域）上数据的空间关系。

③空间点分布形态：在自然科学研究中，许多资料是由点（或小区域）所构成的集合。

由于形成机制不同，空间点分布形态具有随机、丛聚或规则等不同类型。

⑵地理空间聚类方法:地理空间数据聚类是按照某种距离度量准则，在大型、多维数据集中标识出聚类或稠密分布的区域，从而发现数据集的整体空间分布模式。

该方法把空间数据库中的对象分为有意义的子类，使同一子类内部的成员有尽可能多的相同属性，而不同的子类之间差异较大。

⑶地理空间关联分析:地理空间关联分析利用空间关联规则提取算法发现空间数据库中空间目标间的关联程度.GIS数据库是典型的空间数据库，从GIS数据库中挖掘空间关联规则是理解GIS模型和将GIS数据转化成知识的一种有效方法。

GIS原理与应用教案——第五章空间查询与空间分析第五章空间查询与空间分析学习要求：掌握1、GIS的数据查询的基本知识2、GIS空间分析模型及其算法§5.1 空间数据的查询一、空间数据查询的含义数据查询是GIS的一个非常重要的功能，定位空间对象、提取对象信息，是地理信息系统进行高层次空间分析的基础。

二、空间数据查询的方式1、基于属性数据的查询：2、基于图形数据的查询：3、图形与属性的混合查询4、模糊查询：5、自然语言空间查询：6、超文本查询7、符号查询三、查询结果的显示方式查询结果的显示环境参数1、显示方式（the display mode）有5种显示方式用语多次查询结果的运算：刷新、覆盖、清除、相交和强调。

2、图形表示（the graphical presentation）用于选定符号、图案、色彩等。

3、绘图比例尺（the scale of the drawing）确定地图显示的比例尺（内容和符号不随比例尺变化）。

4、显示窗口（the window to be shown）确定屏幕上显示窗口的尺寸。

5、相关的空间要素（the spatial context）显示相关的空间数据，使查询结果更容易理解。

6、查询内容的检查（the examination of the content）检查多次查询后的结果。

§5.2 空间数据的统计分析讲述空间数据统计分析中基本统计量的计算和常用统计数据的分类分级算法。

一、属性数据的集中特征数反映属性数据集中特性的参数有：频数：变量在各组出现或发生的次数；频率：各组频数与总频数之比；平均数：反映了数据取值的集中位置；简单算术平均数的计算公式为：加权算术平均数的计算公式为：数学期望：以概率为权值的加权平均数的；中数：对于有序数据集X，如果有一个数x，能同时满足以下两式：则称x为数据集X的中数，记为M。

e若X的总项数为奇数，则中数为：若X的总顶数为偶数，则中数为：众数：众数是具有最大可能出现的数值。

gis空间分析原理与方法GIS（地理信息系统）是一种以地理空间数据为基础，利用计算机技术进行数据管理、空间分析和空间可视化的系统。

GIS空间分析是GIS系统中最核心和重要的功能之一，它基于地理空间数据，通过一系列的理论和方法，揭示地理现象之间的空间关系和规律。

本文将介绍GIS空间分析的原理和方法。

一、GIS空间分析的原理GIS空间分析的原理包括空间对象和空间关系。

1. 空间对象在GIS中，地理空间数据可以表示为不同的空间对象，如点、线、面等。

每个空间对象都有其特定的几何形状和属性信息。

2. 空间关系空间关系指的是空间对象之间的相对位置和相互作用。

常见的空间关系有邻接关系、包含关系、重叠关系等。

空间关系能够帮助我们理解地理现象之间的联系和相互影响。

二、GIS空间分析的方法GIS空间分析方法包括空间查询、空间统计、空间插值和空间模型等。

1. 空间查询空间查询是根据特定的空间条件，在地理空间数据集中提取与条件匹配的数据信息。

常见的空间查询操作有点查询、线查询和面查询等。

2. 空间统计空间统计是通过对地理空间数据的属性信息进行统计和分析，揭示地理现象的空间分布和规律。

常见的空间统计方法有点密度分析、热力图和聚类分析等。

3. 空间插值空间插值是通过已知的有限样本点，推算未知位置处的属性值。

常见的空间插值方法有反距离加权插值法、克里金插值法和样条插值法等。

4. 空间模型空间模型是对地理现象和过程进行建模和模拟，从而预测和分析未来的空间变化。

常见的空间模型有流域模型、土地利用模型和城市增长模型等。

三、GIS空间分析的应用GIS空间分析在各个领域都有广泛的应用，如城市规划、环境保护、农业管理和风险评估等。

1. 城市规划GIS空间分析可以帮助城市规划师分析和评估不同用地类型之间的空间关系，进行最优用地布局和交通规划。

2. 环境保护GIS空间分析可以用于环境监测和评估，分析污染源的扩散范围和影响程度，制定环境保护措施和应急预案。

GIS空间分析原理与方法GIS空间分析是地理信息系统中的一项重要业务，它通过对空间数据的处理和分析，揭示地理现象之间的空间关系和模式，帮助决策者进行科学决策。

在实际应用中，GIS空间分析主要涉及空间数据模型、空间对象关系和空间分析方法三个方面。

一、空间数据模型空间数据模型是GIS空间分析的基础，它描述了在GIS中如何表示和管理地理空间数据。

在空间数据模型中，常用的模型包括向量模型和栅格模型。

向量模型以点、线和面作为基本空间对象，通过记录它们的坐标和属性信息来描述地理对象。

向量模型适合表示形状复杂且几何关系明确的地理实体，如建筑物、道路等。

其中，点对象表示一个位置，线对象表示一条路径，面对象表示一个区域。

向量模型的优点是精度高、适用于复杂的空间关系和拓扑操作；缺点是数据量大，存储和处理复杂。

栅格模型通过将地理空间划分为一个规则的网格单元来表示地理对象，每个网格单元包含高程、属性和坐标信息。

栅格模型适用于描述连续分布的地理数据，如地形、气候等。

栅格模型的优点是数据结构简单，适合于大规模数据的存储和处理；缺点是精度相对较低，不适用于复杂的拓扑关系和空间分析。

二、空间对象关系空间对象关系是指地理实体之间的空间关系，常见的关系包括邻接、包含、相交、接触等。

空间对象关系的研究对于空间分析具有重要意义，它可以帮助我们发现地理现象之间的关联和规律。

邻接关系是指地理实体之间在空间上的直接相连，如一个国家与其邻国之间的关系。

邻接关系可以通过空间查询或空间缓冲区分析来确定。

包含关系是指一个地理实体完全包含另一个地理实体，如一个县完全包含一个乡镇。

包含关系可以通过空间查询和空间缓冲区分析来确定。

相交关系是指地理实体之间在空间上有交集，如两条道路之间的交叉口。

相交关系可以通过空间查询和空间缓冲区分析来确定。

接触关系是指地理实体之间在空间上有接触，但没有重叠，如两个水域之间的接触关系。

接触关系可以通过空间查询和空间缓冲区分析来确定。