GIS空间特性

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。

GIS名词解释一建立DEM的方法之一【建立不规则三角网方法(TIN)】原理：对有限个离散点,每三个最临近点联结成三角形，每个三角形代表一个局部平面，再根据每个平面方程，计算每个网格点的高程，生成DEM。

TIN定义：将离散分布的实测数据点连成三角网，网中的每个三角形要求尽量接近等边形状，并保证由最近邻的点构成三角形，即三角形的边长之和最小。

【空间插值】常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，它包括内插和外推两种算法。

前者是通过已知点的数据计算同一区域内其他未知点的数据，后者则是通过已知区域的数据，求未知区域的数据。

通常，在以下几种情况下要做空间插值：1、现有数据的分辨率不够，如遥感图象从一种分辨率转换到另一种分辨率。

2、现有数据的结构与所需结构不同，如将栅格数据转换到TIN数据。

3、现有数据没有完全覆盖整个区域，如只有一些离散点数据。

4、需要进行空间插值处理的原始数据包括：航片/卫片、野外测量采样数据、等值线图等。

【空间内插】定义：从已知点或分区的数据推求任意点或分区的数据的方法称为间数据的内插。

有点内插和区域内插两种。

【数字地面（形）模型】定义：描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列，从数学的角度，可以用二维函数系列取值的有序集合来概括地表示数字地面模型的丰富内容和多样形式。

书中定义：用数字化的形式表达的地形信息。

【地理空间的特征实体】概念：地理空间实体特征是指具有形状、属性和时序特征的空间对象或地理实体。

；实体包括点、线、面、曲面和体等类型，它包括两种基本表达形式：矢量表示法、栅格表示法【E-R模型】常用的语义数据模型之一是实体--联系模型。

提供三种重要的语义概念，即实体、联系和属性。

实体: 就是对客观存在起独立作用的客体的抽象，用矩形符号表示；关系: 就是客体间有意义的相互作用或对应关系, 用菱形符号表示；属性: 对实体和联系特征的描述, 每个属性都有一个域，用椭圆表示【数据与信息的关系】数据是信息的一种表现形式，数据通过能书写的信息编码表示信息。

地理信息系统GIS第3讲空间数据组成与特点2地理信息系统GIS第3讲空间数据组成与特点2地理信息系统（GIS）是一种用于收集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的工具。

它涵盖了各种类型的数据，包括地图、地形、气候、人口统计数据等。

在GIS中，空间数据是一种重要的数据类型，它包括地理要素和地理属性。

地理要素是GIS中的基本单元，代表地球表面上的物体、地物或空间实体。

地理要素可以分为点、线、面等不同的类型。

点表示地理现象的位置，例如城市、河流等；线表示地理现象的线状特征，例如公路、河流等；面表示地理现象的面状特征，例如土地利用类型、湖泊等。

地理属性是地理要素相关的非空间属性数据，用于描述地理要素的特征和属性。

地理属性可以是定量数据，如温度、人口数量等，也可以是定性数据，如土地利用类型、土壤类型等。

地理属性可以与地理要素关联，构成空间数据。

空间数据具有以下几个特点：1.地理位置信息：空间数据包含地理要素的位置信息，可以通过坐标系或地址来表示。

这使得GIS系统可以在地图上准确标识、表示和分析地理现象的位置。

2.地理属性信息：空间数据不仅包含地理要素的位置信息，还包含与其相关的地理属性信息。

地理属性信息可以用于描述地理要素的特征和属性，如颜色、高度、属性等。

3.地球表面的多样性：地球表面具有多样性，包括不同地区的地质、气候、植被等。

空间数据可以捕捉和表示地球表面的多样性，为各种地质现象和分析提供基础数据。

4.时空关联性：空间数据不仅具有地理位置信息，还具有时空关联性。

GIS系统可以根据时间和空间维度，对地理现象进行分析和挖掘，揭示地理现象的时空规律和变化趋势。

5.空间数据的多源性：空间数据可以来自各种不同的数据源，如遥感影像、地图、传感器等。

这些数据源可以提供不同分辨率和精度的空间数据，为GIS分析提供不同层次和尺度的信息。

6.数据冗余性与互补性：由于不同数据源的差异和多样性，空间数据可能存在冗余性和互补性。

GIS空间分析Spatial Analysis of GIS张洪岩中国东北资源与环境研究吉林省高等学校重点实验室2009年9月第一章GIS 空间分析概说GIS技术的发展已经超过了30年。

多数人认为，GIS的功能用于制图；GIS 还可以用于分析：–事物分布的原因，以及事物之间的空间关系。

–获得更为精确、时势（up-to-date）的信息，甚至建立新的信息。

本章将主要学习：–什么是GIS分析?–GIS空间分析的主要方法–GIS分析的主要过程1.1 什么是GIS分析?GIS分析是人们发现地理数据的分布格局（geographic patterns）和要素（features）之间关系（relationships）的过程。

其结果将有助于了解当地的特点，采取合理的行动，作出最优的决策。

方法（Methods）–地图（Maps）–模型（models）—多个数据图层的结合。

GIS 分析的目标获得对某一地方更为深入的了解；作出最佳的决策；为未来的规划作好准备和创造条件。

为什么应用GIS进行分析的人不多?GIS的应用只是在近年来才得到较为广泛的应用，对许多人仍很陌生。

采用GIS进行分析还比较困难。

多数人还不知道，除了制图和创建报告之外，GIS 还能够作什么。

1.2 GIS空间分析的数据表达地理现象的两种途径：–矢量Vector每个要素是表格中的一行；要素的形状由空间中x,y坐标定义；–位置、线、面或事件–栅格Raster要素表现为在一个连续空间中的单元矩阵（matrix of cells）；每个图层表示为属性；单元大小将影响到分析的结果和地图的形式；原始地图的比例尺决定了单元大小。

认识地理要素（Geographic Features）要素的类型Types of features认识地理属性（Geographic Attributes）属性值的类型Types of attribute values–种类Categories–排序Ranks–个数Counts–数量Amounts–比率Ratios–比率表示每个要素两种数量之间的关系，由两者相除来获得。

GIS地理信息系统空间数据结构解析GIS是地理信息系统的英文缩写，即Geographic Information System。

它是一种利用计算机和软件技术来收集、管理、分析和展示地理空间数据的工具。

GIS空间数据结构是指在地理信息系统中用来组织和存储地理空间数据的方式和方法。

GIS空间数据结构的核心是地理空间数据的表示方法。

在GIS中，地理空间数据可以分为两种类型：矢量数据和栅格数据。

矢量数据以几何实体为基本单位，通过点、线、面等几何对象来描述地理现象的空间分布。

而栅格数据以网格为基本单位，通过将地理空间划分为规则的网格单元来表示地理现象的分布。

矢量数据通常由三要素组成：空间位置、属性信息和拓扑关系。

空间位置是指地理现象在地球表面上的位置，可以用点、线、面等几何对象来表示。

属性信息是指地理现象的有关属性和属性值，例如地名、面积、人口等。

拓扑关系是指不同几何对象之间的空间关系，例如点和线之间的相交、包含等关系。

在矢量数据的存储和管理上，常用的数据结构包括点、线和多边形数据结构。

点数据结构采用坐标表示地理位置，通常使用点图层进行存储和管理。

线数据结构由多个点连接而成，可以表示河流、道路等线状地理现象。

多边形数据结构由多条线构成封闭的区域，可以表示湖泊、行政区等面状地理现象。

除了矢量数据外，栅格数据也是GIS中常用的一种数据结构。

栅格数据将地理空间划分为规则的网格单元，每个网格单元包含一个数值或类别信息。

栅格数据适用于连续变化的地理现象，例如地形高程、气候等。

在栅格数据存储和管理上，常用的数据结构包括二维数组和图像数据结构。

在GIS空间数据结构中，数据之间的空间关系是一个重要的概念。

常见的空间关系包括相交、邻接、包含等。

相交是指两个地理现象在地理空间上有交集，邻接是指两个地理现象在地理空间上相连或相邻，包含是指一个地理现象包含另一个地理现象。

GIS空间数据结构的选择取决于具体的应用需求和数据特点。

矢量数据适用于描述点、线、面等离散的地理现象，可以准确表示地理位置和拓扑关系。

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。

地理信息系统与空间分析地理信息系统（GIS）是一种集成地理数据收集、管理、分析和展示功能的软件系统。

它利用计算机技术，将地理空间数据与属性数据相结合，帮助人们更好地理解和解释地理现象。

地理信息系统在各个领域中都有广泛的应用，其中最重要的就是空间分析。

本文将探讨地理信息系统与空间分析的关系，以及在实际应用中的价值和挑战。

一、地理信息系统的基本原理和功能地理信息系统是由地理数据、硬件设备、软件系统和人员组成的综合系统。

它可以收集和管理各种地理数据，包括地图、卫星影像、遥感数据、地理统计数据等。

地理信息系统的主要功能包括数据输入、数据管理、数据查询和分析、数据展示和输出等。

数据输入是地理信息系统的基础，包括地理数据的获取和数据格式的转换。

数据管理是地理信息系统的核心，它包括数据的存储、索引、更新和共享等。

数据查询和分析是地理信息系统的重要功能，它可以通过空间查询、属性查询、地理分析等方法，从海量地理数据中提取有用信息。

数据展示和输出可以通过地图制作、图表生成、报告输出等方式呈现地理信息。

二、空间分析在地理信息系统中的应用空间分析是地理信息系统的重要应用领域，它通过对地理空间数据进行分析和模拟，帮助人们揭示地理现象的分布规律、趋势和变化趋势。

空间分析主要包括网格分析、缓冲区分析、插值分析、栅格分析、网络分析等。

网格分析是一种基于网格数据模型的分析方法，它将地理现象分割为一个个格网单元，并通过对单元内的属性进行计算和统计，揭示地理现象的空间特征。

缓冲区分析是指在地理空间数据上，以某个点、线或面为中心，创建一定距离范围内的缓冲区，并分析缓冲区内的地理现象。

插值分析是通过已有的离散点数据，预测和填补缺失的空间数据，以获得连续和平滑的空间表面。

栅格分析是指将连续的地理现象数据转换为栅格数据，并对栅格数据进行分析和建模。

网络分析是指在地理网络上进行路径分析、设施选址等操作，以解决交通、物流等问题。

三、地理信息系统与空间分析的价值地理信息系统与空间分析在许多领域具有重要价值，包括城市规划、环境保护、交通管理、农业生产、自然资源管理等。

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。