第4章GIS空间分析

GIS数据处理与空间分析教程引言：地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据进行捆绑组织、存储、查询、分析、可视化并生成可输出图形报告的系统。

在各个领域，如城市规划、环境管理、资源分配、农业发展等都有广泛的应用。

本教程将就GIS数据处理与空间分析的相关内容进行深入的介绍和讲解。

第一章：GIS数据处理的基础知识GIS数据由地理空间数据和属性数据组成，地理空间数据包括点、线、面等地理要素。

在这一章节，我们将学习地图投影的基本知识，了解常见的地理坐标系和地图投影方式，并介绍GIS数据的各种数据格式，如Shapefile、GeoJSON等。

第二章：GIS数据获取与预处理本章节将介绍如何获取地理空间数据，包括地理信息系统数据和其他来源的数据。

我们将探讨如何使用GPS设备采集地理数据，并学习如何使用影像处理软件提取图像中的地理信息。

另外，还将涉及数据预处理的工作，如数据清洗、数据转换和数据拓扑校正等。

第三章：GIS数据管理与存储GIS数据管理与存储是GIS应用中关键的一环，本章节将重点介绍如何进行数据管理和数据存储。

我们将学习如何使用数据库管理系统（DBMS）对GIS数据进行组织和存储，并了解属性数据表的设计和建立。

此外，还将介绍如何维护和更新数据，以及数据备份和恢复的相关策略。

第四章：GIS空间分析基础在进行GIS空间分析之前，我们需要了解一些基础概念和方法。

本章节将介绍GIS空间分析的基本概念，如空间关系、空间查询和空间操作等。

我们还将学习常见的空间分析方法，如缓冲区分析、叠加分析和网格分析等，并通过具体案例来加深理解。

第五章：GIS空间分析进阶本章节将介绍一些进阶的GIS空间分析方法和技术，如网络分析、三维分析和时空分析等。

我们将详细讲解这些方法的原理和应用场景，并通过实际案例来展示如何使用这些方法进行空间分析。

第六章：GIS可视化和报告生成通过可视化和报告生成，我们可以有效地展示和传达GIS数据和分析结果。

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。

地理信息系统(GIS)具有很强的空间信息分析功能，这是区别于计算机地图制图系统的显著特征之一。

利用空间信息分析技术，通过对原始数据模型的观察和实验，用户可以获得新的经验和知识，并以此作为空间行为的决策依据。

空间信息分析的内涵极为丰富。

作为GIS的核心部分之一，空间信息分析在地理数据的应用中发挥着举足轻重的作用。

叠置分析(Overlay Analysis)覆盖叠置分析是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素层的操作，其结果将原来要素分割生成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。

也就是说，覆盖叠置分析不仅生成了新的空间关系，还将输入数据层的属性联系起来产生了新的属性关系。

覆盖叠置分析是对新要素的属性按一定的数学模型进行计算分析，进而产生用户需要的结果或回答用户提出的问题。

1)多边形叠置这个过程是将两层中的多边形要素叠加，产生输出层中的新多边形要素，同时它们的属性也将联系起来，以满足建立分析模型的需要。

一般GIS软件都提供了三种多边形叠置：(1)多边形之和(UNION)：输出保留了两个输入的所有多边形。

(2)多边形之积(INTERSECT)：输出保留了两个输入的共同覆盖区域。

(3)多边形叠合(IDENTITY)：以一个输入的边界为准，而将另一个多边形与之相匹配，输出内容是第一个多边形区域内二个输入层所有多边形。

多边形叠置是个非常有用的分析功能，例如，人口普查区和校区图叠加，结果表示了每一学校及其对应的普查区，由此就可以查到作为校区新属性的重叠普查区的人口数。

2)点与多边形叠加点与多边形叠加，实质是计算包含关系。

叠加的结果是为每点产生一个新的属性。

例如，井位与规划区叠加，可找到包含每个井的区域。

3)线与多边形叠加将多边形要素层叠加到一个弧段层上，以确定每条弧段(全部或部分)落在哪个多边形内。

网络分析(Network Analysis)对地理网络(如交通网络)、城市基础设施网络(如各种网线、电力线、电话线、供排水管线等)进行地理分析和模型化,是地理信息系统中网络分析功能的主要目的。

第四章空间分布空间聚类分析第一节概述聚类分析是一种数字分类方法。

对分类对象间的关系用某些相似性度量进行刻划，根据相似性度量进行分类。

也有称群分析、簇群分析、簇分析、点群分析、丝分析等，在1975年(苏州)概率统计会上，决定使用聚类分析这一名称。

从数学角度来看，聚类分析是在一个大的对称矩阵中探索诸元素间相关关系的一种数学分类方法。

一．两种不同的模式识别(有无训练集)有训练集:如判别分析，在已知样本分类的情况下设计判别函数。

这些已知分类的样本称为训练集，也称为有人管理或有教师的分类法。

无训练集:如聚类分析，在设计分类器时，所选用的样本预先不知所属的类别，需要根据样本间的距离或其它相似性的程度来自动地进行分类，也称为无人管理的分类。

二．聚类分析的两种类型根据分类对象不同，分为Q型(Q-mode)和R型(R-mode)。

Q型−对样品进行分类。

即把不同的物体(如岩石标本、样品等物种或人种)进行比较，目的是要确定不同物体之间的关系，从而将物体进行归类分群。

R型−对变量进行分类。

即属于同一物种的各种属性，即各类变量(如岩石厚度、岩石成分及各种化验观测数据)进行比较，目的是要不同变量之间的关系，从而对变量进行分类。

三．两种不同的聚类方法(步骤)根据聚类的方法，分为系统聚类法和分解法两种。

系统聚类法(Hierachical Clustering Methods)是从少到多的聚类法，开始各个样本都各自为一类，以后逐步归并，直至全部样本变成一类。

分解法则相反，开始时全部样本为一类，以后分解，直至各个样本自成一类。

系统聚类法又包括几种不同的方法。

这里主要介绍系统聚类法。

聚类分析的结果一般通过聚类图(谱系图、枝状图)反映。

例，在煤田地质勘探过程中，有时煤系含有多个煤层，如果标志层不明显，只用宏观的标志进行煤层对比较为困难，这时就可用聚类分析进行煤层的数字分类，从而达到对比煤层的目的。

做法是在一个煤田或勘探区内，选择若干个煤钻孔，对所有煤层进行工业分析、光谱分析等取得一批实验观测数据(如下表)。

利用GIS软件进行地理空间分析的教程GIS（地理信息系统）软件是一款强大的工具，可用于进行地理空间分析。

地理空间分析是利用地理信息和位置数据进行研究、可视化和预测的过程。

在本教程中，我们将介绍一些常见的地理空间分析技术和如何使用GIS软件进行这些分析。

第一章：GIS软件简介首先我们将介绍GIS软件的基本概念和功能。

GIS软件可以处理、存储、分析和可视化地理数据，它可以帮助人们更好地理解地理现象和问题。

常见的GIS软件包括ArcGIS、QGIS和Google Earth等。

第二章：地图投影和坐标系统在进行地理空间分析之前，我们需要了解地图投影和地理坐标系统。

地图投影是将地球的曲面投影到平面上的过程，而地理坐标系统则是在地图上标识位置的方式。

不同的地图投影和坐标系统对地理空间分析有重要的影响。

第三章：地图数据采集与处理地理空间分析的第一步是采集和处理地图数据。

通过使用GPS设备、航空遥感和卫星图像等工具，可以收集到各种类型的地理数据，包括地形、建筑物、道路和土地利用等。

然后，可以使用GIS软件对这些数据进行处理和清洗，以便进行进一步的分析。

第四章：空间查询和数据查询地理空间分析的核心是空间查询和数据查询。

空间查询是通过在地图上绘制特定范围的区域来找到符合特定条件的要素，例如，在一个城市中找到所有的公园。

数据查询是通过指定特定的属性条件来查找符合要求的数据记录，例如，查找特定类型的建筑物或土地利用。

第五章：空间分析和空间统计使用GIS软件进行地理空间分析还包括空间分析和空间统计。

空间分析是通过对地理数据的空间关系进行计算和分析，以研究地理现象和模式。

常见的空间分析技术包括缓冲区分析、交互分析和网络分析等。

空间统计是利用统计方法来研究地理现象的空间分布和相关性。

第六章：地理可视化和地图制图地理空间分析的结果通常需要以地图或其他可视化形式进行展示和传达。

使用GIS软件可以创建各种类型的地图，包括点线面地图、等值线地图和热力图等。

GIS包含以下特征：以计算机软件、硬件为基础，具有对空间信息的采集、管理、存储分析、显示、输出等功能；具有丰富的空间分析及模型能力，能基于地理空间数据库，对复杂的现实地理世界进行描述、抽象、分析、模拟、预测和优化，不仅认识许多地学现象的格局，还深刻探究其过程；能深入不同领域、机构和行业，为各种用户提供空间信息的服务。

GIS的功能:结果显示、空间分析、数据管理、数据采集收入GIS应用领域：地图制图、辅助决策、区域规划、环境评价、国土、灾害监测、资源调查GIS空间分析：定义：空间分析（简称SA）是指分析具有空间坐标或相对位置的数据和过程的理论和方法，其目的在于提取并传输空间数据中隐含的空间信息。

理解：以地理空间数据库为基础，运用逻辑运算、一般统计和地统计、图形与形态分析、数据挖掘等技术，提取隐含在空间数据内部的与空间信息有关的知识和规律，包括位置、形态、分布、格局以及过程等内容，以解决涉及地理空间的各种理论和实际问题。

基于GIS的空间分析是地理信息系统的核心功能之一，是地理信息系统区别于其他信息系统的主要特征之一。

可以从以下3个角度来理解：1.按空间数据结构：矢量数据分析、栅格数据分析；2.按分析对象的维数：一维、二维、三维和多维；3.按分析的复杂性：空间查询分析、空间信息提取、空间综合分析、数据挖掘、模型构建；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。

空间形态：空间对象的几何形态。

3.空间距离：空间物体的接近程度4.空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。

GIS空间分析方法：GIS空间分析的一般方法和空间统计分析方法GIS空间分析步骤：步骤1：建立分析目的和标准。

步骤2：准备空间操作的数据。

步骤3：进行空间分析操作。

步骤4：准备表格分析的数据。

gis空间分析【GIS空间分析】GIS空间分析（Geographic Information System）是指利用计算机和特殊软件技术对地理、地貌、地质、水文等地球表层信息进行科学分析和处理的一种技术手段。

它通过空间数据的获取、管理、分析和可视化展示，帮助人们深入了解地理空间关系，从而在地理决策、规划和管理中发挥重要作用。

本文将从GIS空间分析的定义、原理、应用以及未来发展等方面进行探讨，以期给读者对这一领域有一个系统、全面的了解。

一、GIS空间分析的定义GIS空间分析是通过对空间数据进行处理和分析，以实现地理空间信息的获取、提取、融合和展示的一种技术手段。

它结合了计算机科学、地理学、数学和统计学等多学科的知识，通过对地理空间数据进行空间关系、属性关系和统计关系的分析，从而揭示地理空间的内在规律。

GIS空间分析可以对地理空间数据进行分类、查询、计算和模拟，进而为地理决策提供科学支持。

二、GIS空间分析的原理GIS空间分析的原理基于空间数据的统计分析和空间拓扑分析，主要包括以下几个方面：1. 空间统计分析：通过统计学方法对地理空间数据进行描述、分布和变异等分析，揭示地理现象的空间规律。

例如，可以通过点密度分析、缓冲区分析和空间插值等方法，推测出分布在特定区域的事件规律，为决策提供依据。

2. 空间拓扑分析：通过对地理空间数据进行空间关系和拓扑关系分析，揭示地物之间的相互作用和约束关系。

例如，可以使用拓扑关系分析方法，判断道路网的连通性和阻断情况，为交通规划和设施布局提供支持。

3. 空间模拟分析：通过对地理空间数据进行模拟和预测，揭示不同因素对地理现象的影响和变化趋势。

例如，可以使用地理模型和算法，模拟城市扩张、环境变化等情景，并评估不同决策方案的效果。

4. 空间可视化分析：通过将分析结果以图形、图像或动画的形式展示，帮助人们直观地理解和掌握地理空间的特征和规律。

例如，通过空间分析结果的可视化呈现，可以使决策者更好地理解地理现象，从而做出科学决策。