地理信息系统空间分析原理

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。

地理信息系统下的空间分析——第六章_空间数据的量算及统计分析方法0地理信息系统 (Geographic Information System, 简称GIS) 是一种用于捕捉、存储、管理、分析和展示地理数据的技术。

GIS的空间分析是指对地理数据进行计量和统计分析的过程。

本文将介绍GIS中空间数据的量算及统计分析方法。

一、空间数据的量算方法1.面积量算：面积量算是对地理空间对象的面积进行计算的方法。

常见的面积量算方法有几何方法、计算公式等。

在GIS中，可以通过点、线、面等要素的矢量数据来计算其面积。

2.距离量算：距离量算是对地理空间对象之间的距离进行计算的方法。

常见的距离量算方法包括欧氏距离、曼哈顿距离、最短路径距离等。

在GIS中，可以通过点、线、面等要素的矢量数据来计算其之间的距离。

3.方位角量算：方位角量算是对地理空间对象之间的方向角进行计算的方法。

常见的方位角量算方法有方位角计算公式等。

在GIS中，可以通过点、线要素的矢量数据来计算其之间的方位角。

二、空间数据的统计分析方法1.面状数据的统计分析：对面状数据进行统计分析是研究地理空间对象在空间范围内的分布情况和特征的方法。

常见的面状数据的统计分析方法有面积统计分析、面积比例统计分析、分区统计分析等。

2.点状数据的统计分析：对点状数据进行统计分析是研究地理空间对象在空间位置上的分布情况和特征的方法。

常见的点状数据的统计分析方法有点密度统计分析、距离统计分析、聚类统计分析等。

3.线状数据的统计分析：对线状数据进行统计分析是研究地理空间对象在空间路径上的分布情况和特征的方法。

常见的线状数据的统计分析方法有长度统计分析、方向统计分析、曲率统计分析等。

三、GIS空间分析的应用场景1.环境保护：通过对空间数据的量算和统计分析，可以评估环境状况和监测环境污染等问题。

2.城市规划：通过对地理空间对象的量算和统计分析，可以评估城市土地利用情况、交通网络等，为城市规划提供科学依据。

地理信息系统中的空间分析地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间信息与属性数据相结合的技术，用于捕捉、存储、管理、分析和展示地理信息的系统。

而空间分析则是GIS中的重要组成部分，通过对地理数据的处理和分析，揭示地理现象之间的空间关系和规律，为决策提供科学依据。

一、空间数据的获取和处理在地理信息系统中，空间数据的获取是空间分析的基础。

通过卫星遥感、GPS定位、无人机航拍等技术手段，可以获取到大量的空间数据。

这些数据包括地图、遥感影像、地形图、矢量数据等。

在数据获取之后，需要对数据进行处理和预处理，包括数据清洗、数据转换、数据融合等操作，以确保数据的准确性和完整性。

二、空间数据的存储和管理地理信息系统需要存储和管理大量的空间数据，以便后续的分析和应用。

传统的GIS系统采用数据库来存储数据，如Oracle Spatial、PostGIS等。

而随着云计算和大数据技术的发展，云GIS和分布式GIS成为了新的趋势，可以实现对海量空间数据的存储和管理。

三、空间分析的方法和技术空间分析是地理信息系统的核心功能之一，其目的是通过对地理数据的处理和分析，揭示地理现象之间的空间关系和规律。

常用的空间分析方法包括空间插值、空间关联、空间聚类、空间回归等。

而在实际应用中，还可以结合统计分析、模型建立等方法，进行更加深入的研究。

四、空间分析的应用领域空间分析在各个领域都有广泛的应用。

在城市规划中，可以通过空间分析来确定最佳用地布局、交通规划等。

在环境保护中，可以通过空间分析来评估生态环境的状况、预测自然灾害等。

在农业领域，可以通过空间分析来确定最佳的农田利用方式、农作物种植布局等。

在交通运输中，可以通过空间分析来优化路网规划、交通流量预测等。

在商业领域，可以通过空间分析来确定最佳的商铺位置、市场分布等。

五、空间分析的挑战和发展趋势尽管空间分析在各个领域都有广泛的应用，但在实际应用中仍然面临一些挑战。

地理学中的第一条法则，任何事物都与其它事情相关，但是距离近的事物比距离远的关系更大。

Waldo Tobler第八章空间分析导读：空间分析源于60年代地理和区域科学的计量革命，在开始阶段，主要是应用定量（主要是统计）分析手段用于分析点、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。

地理信息系统集成了多学科的最新技术，如关系数据库管理，高效图形算法，插值，区划和网络分析，为空间分析提供了强大的工具，使得过去复杂困难的高级空间分析任务变得简单易行。

目前绝大多数地理信息系统软件都有空间分析功能。

空间分析早已成为地理信息系统的核心功能之一，它特有的对地理信息（特别是隐含信息）的提取、表现和传输功能，是地理信息系统区别于一般信息系统的主要功能特征。

空间分析是对分析空间数据有关技术的统称。

根据作用的数据性质不同，可以分为：（1）基于空间图形数据的分析运算；（2）基于非空间属性的数据运算；（3）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库，其运用的手段包括各种几何的逻辑运算、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地理空间的实际问题，提取和传输地理空间信息，特别是隐含信息，以辅助决策。

本章介绍GIS中实现空间分析的基本功能，包括空间查询与量算，缓冲区分析、叠加分析、路径分析、空间插值、统计分类分析等，并描述了相关的算法，以及其中的计算公式。

1．空间查询与量算查询和定位空间对象，并对空间对象进行量算是地理信息系统的基本功能之一，它是地理信息系统进行高层次分析的基础。

在地理信息系统中，为进行高层次分析，往往需要查询定位空间对象，并用一些简单的量测值对地理分布或现象进行描述，如长度，面积，距离，形状等。

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与空间分析原理与方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间信息与属性数据相结合的技术和工具，用于收集、存储、查询、分析和显示地理信息的系统。

空间分析是GIS的重要组成部分，它是通过对地理空间数据进行处理和分析，挖掘地理空间特征和关联关系的一种方法。

本文将介绍GIS与空间分析的原理和常用方法，以及其在实际应用中的意义与挑战。

一、GIS的基本原理GIS的基本原理是将地理空间信息与属性数据进行关联，通过空间参考和属性链接来实现地理数据的管理和分析。

地理空间信息可以是点、线、面等地理实体，属性数据则包括这些地理实体所具有的属性信息，如名称、面积、人口等。

GIS根据地理实体的属性数据和空间坐标，将其存储为地理特征，通过属性查询和空间查询等方法来实现对地理实体的查询和分析。

二、常用的空间分析方法1. 空间查询空间查询是GIS中最常用的空间分析方法之一，它可以根据空间位置和属性属性对地理实体进行查找和分析。

常见的空间查询方法有点查询、线查询和面查询等。

通过空间查询，可以找出特定地区的地理实体，并进行相关的空间分析。

2. 空间插值空间插值是一种通过已知的空间点数据来估计未知位置上的值的方法。

常见的空间插值方法有反距离加权法（IDW）、克里金插值法等。

空间插值可以用来推测地理空间的连续性属性，如温度、降雨量等。

3. 空间连接空间连接是指通过地理空间位置的关联，将不同数据集中的相关要素连接起来，以实现地理实体之间的关联分析。

常见的空间连接方法有点点连接、点线连接和面面连接等。

空间连接能够帮助我们发现地理实体之间的关联关系，如道路和学校的连接关系等。

4. 空间缓冲区分析空间缓冲区分析是通过在地理实体周围创建缓冲区，来研究缓冲区内的空间特征和关联关系。

常见的空间缓冲区分析方法有单一缓冲区分析、多重缓冲区分析等。

空间缓冲区分析可以用于研究城市规划、环境保护等问题。

第六章GIS空间分析原理与方法第一节GIS空间分析模型一、地学模型概述地理信息系统以数字世界表示自然世界，具有完备的空间特性，可以存储和处理不同地理发展时期的大量地理数据、并具有极强的空间系统综合分析能力，是地理分析的有力工具。

因此，地理信息系统不仅要完成管理大量复杂的地理数据的任务，更为重要的是要完成地理分析、评价、预测和辅助决策的任务，必须发展广泛的适用于地理信息系统的地理分析模型，这是地理信息系统走向实用的关键。

所谓模型，就是将系统的各个要素，通过适当的筛选，用一定的表现规则所描写出来的简明映像。

模型通常表达了某个系统的发展过程或发展结果。

地学模型是用来描述地理系统各地学要素之间的相互关系和客观规律信息的语言的或数学的或其他表达形式，通常反映了地学过程及其发展趋势或结果。

地学模型也称为专题分析模型。

对于地理信息系统来说，专题分析模型是根据关于目标的知识将系统数据重新组织，得出与目标有关的更为有序的新的数据集合的有关规则和公式。

这是应用地理信息系统进行生产和科研的重要手段。

模型化是将主观性的思考，以模型的形式反映出来，不同的理论观点，不同的体系可以产生不同的结果。

地学分析模型主要包含以下几种形式：1、逻辑模型：由地理名词和逻辑运算符组成的逻辑表达式表示；2、物理模型：由物理模拟过程表达；3、数学模型：由常数、参数、变量和函数关系等组成的数学表达式表示；4、图像模型：由某种图像或图像运算的集合表达，如各种专题地图。

专题分析模型在地理信息系统中的作用表现在以下几个方面：1、地理信息系统的设计任何地理信息系统都是为一定的应用目的而建立的，必须根据具体需要采用适用的分析模型指导地理信息系统总体设计。

主要包括：①数据项的选择，数据的范围、精度、量测方法等，如果毫无选择地录入数据，只会使系统增加负担，降低效率，无法突出主要因素，甚至因为数据采集周期过长而失去意义；数据结构应以最好地表示地理现象和易于模型实现为标准；②硬件环境的选择，根据模型的输入、输出和运算方法选择经济实用的硬件支持；③软件功能的选择，根据模型的管理和运行设计适用的软件功能。