第5章 GIS空间分析方法

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。

第一章绪论1、信息（Information）：是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。

2、信息的特点1)信息的客观性2)信息的适用性3)信息的传输性4)信息的共享性3、数据：数据是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。

4、数据处理：即对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作。

5、数据与信息关系：信息与数据是不可分离的，即信息是数据的内涵，而数据是信息的表达。

也就是说数据是信息的载体。

6、地理信息：是地理数据所蕴含和表达的地理含义。

7、地理信息的特点:1）空间分布性2）具有多维结构的特征3）时序特征十分明显8、地理数据：是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。

9、地理信息系统：是由计算机硬、软件和不同方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

10、简述GIS的构成。

它的的基本功能有哪些？硬件系统、软件系统、空间数据库、应用模型、用户基本功：数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析和统计、产品制作与显示、二次开发和编辑。

11、GIS与其它系统的区别 GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。

GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS 的软硬件设备要复杂、系统功能要强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。

测绘技术GIS空间分析方法介绍近年来，随着技术的发展和需求的增加，地理信息系统（GIS）在测绘领域中的应用越来越广泛。

GIS空间分析是其中一个重要的应用领域，它通过对空间数据的处理和分析，为测绘工作提供了更多的可能性和深度。

本文将介绍一些常用的GIS空间分析方法。

第一部分：空间数据模型在进行GIS空间分析之前，首先需要对空间数据进行建模和组织。

常用的空间数据模型有点、线和面。

点模型适用于表示离散的地理对象，如建筑物、道路交叉口等。

线模型适用于表示地理对象之间的线性关系，如道路、河流等。

而面模型适用于表示具有连续性的地理对象，如土地利用类型、地貌等。

对于不同类型的地理对象，可以选择不同的空间数据模型进行建模和处理。

第二部分：空间查询和空间关系分析一旦空间数据建模完成，就可以进行空间查询和空间关系分析。

空间查询是指根据某个特定条件对空间数据集进行查询，以获得符合条件的地理对象。

例如，可以根据地理坐标范围对地图上的建筑物进行查询，来获取特定区域内的建筑物信息。

空间关系分析则是研究地理对象之间的拓扑和邻近关系，以了解它们的相互作用和关联性。

例如，可以通过空间关系分析，判断某个建筑物是否与某个道路相交。

第三部分：空间插值和空间描绘除了查询和关系分析，GIS空间分析还可以进行空间插值和空间描绘。

空间插值是指根据已有的离散空间数据，通过数学模型来推算未知位置的空间值。

例如，可以根据现有的气象站数据，插值出某个地区的气温分布图。

空间描绘则是将空间数据以图形的形式进行可视化展示。

例如，可以将测量出的地形表面数据转化为等高线图或地形图，来更直观地展示地形特征。

第四部分：空间统计和空间决策支持除了前面提到的基本分析方法，GIS空间分析还可以进行空间统计和空间决策支持。

空间统计是指对空间数据进行统计分析，以获得地理现象的特征和规律。

例如，可以对某个区域的城市人口密度进行空间统计，以了解城市发展的状况。

空间决策支持则是将GIS空间分析应用于决策过程中，以提供决策者更准确的信息和可视化的支持。

使用ArcGIS进行地图制作和空间分析的简明教程第一章：ArcGIS软件介绍ArcGIS是由美国Esri公司开发的一套专业的地理信息系统（GIS）软件，提供了丰富的地图制作和空间分析功能。

该软件广泛应用于城市规划、土地利用、环境分析等领域，具有强大的数据处理能力。

第二章：准备工作在使用ArcGIS进行地图制作和空间分析前，我们需要准备相关数据。

包括地理数据、属性数据以及地图符号等。

同时，还需要明确分析的目标和问题，以便选择合适的工具和方法。

第三章：地理数据获取与处理地理数据是地图制作和空间分析的基础。

我们可以通过多种渠道获取地理数据，如使用ArcGIS内置的数据源、从开放数据平台下载等。

获取到地理数据后，我们还需要进行数据预处理，包括数据格式转换、数据清洗等。

第四章：地图制作ArcGIS提供了丰富的地图制作工具，可以帮助用户创建各种类型的地图。

首先，我们需要选择合适的地图模板或布局。

然后，在地图视图中添加底图、图层、标注等要素，并进行图层样式和符号的设置。

最后，我们可以进行视图调整和地图导出。

第五章：空间分析基础空间分析是GIS的重要功能之一，可以帮助我们发现地理现象之间的关联和趋势。

ArcGIS提供了多种空间分析工具，如缓冲区分析、叠加分析、路径分析等。

在进行空间分析前，我们需要明确分析的目的，选择合适的空间分析方法。

第六章：空间数据查询与查询分析使用ArcGIS，我们可以通过空间数据查询来获取特定条件下的空间要素。

查询可以基于空间关系、属性关系或数据库查询语言。

查询分析可以帮助我们从大量的空间数据中筛选出感兴趣的要素。

第七章：地理统计分析地理统计分析是将统计学方法应用于地理数据的过程。

ArcGIS提供了丰富的地理统计分析工具，如点密度分析、聚类分析、回归分析等。

这些工具可以帮助我们了解地理现象的分布规律和潜在问题。

第八章：空间数据可视化地图制作是空间数据可视化的重要手段之一。

除了制作传统的地图，我们还可以使用ArcGIS进行更加丰富的空间数据可视化。

GIS空间分析方法GIS（地理信息系统）空间分析是指利用GIS技术和方法对地理空间数据进行处理和分析的过程。

它包括了对地理空间数据进行统计、计算、模型建立和模拟等操作，旨在揭示地理空间现象的内在规律和相互关系，为决策提供科学依据。

1.点线面分析点线面是地理空间对象的常见形式，点线面分析是GIS空间分析的基础。

点线面分析涉及到对点、线、面要素进行拓扑关系的判定和属性数据分析，以及对点线面的距离测量、方位计算和空间关系的判断等操作。

这些操作可以用于地理空间对象的查找、选择、连接和组织等任务。

2.缓冲区分析缓冲区分析是指在地理空间对象周围建立一个等距离或者等属性值的区域，用于分析地理现象的时空关系。

通过缓冲区分析，可以确定一定距离范围内的地理对象数量、密度和分布情况，从而对资源分配、环境保护和区域规划等问题进行优化和决策。

3.可视化分析可视化分析是将地理空间数据以图形、图像或者动画的形式呈现出来，方便人们对数据进行直观理解和分析的过程。

可视化分析能够将地理空间数据转化为易于理解和记忆的图像，帮助人们发现地理空间模式、趋势和异常现象等信息，从而辅助决策和规划过程。

4.空间插值分析空间插值分析是利用已有的有限样本数据来推测或者估计未知位置上的属性值的方法。

通过空间插值分析，可以对地理现象的分布进行估计和预测，从而为资源管理、环境评价和风险分析等提供重要的参考。

5.空间网络分析空间网络分析是指在地理空间数据之上进行网络建模，进行路径分析和网络优化的方法。

空间网络分析常用于交通规划、物流分配和资源调度等问题的求解，可以帮助人们找到最优路径、确定最佳服务区域和优化交通运输等任务。

综上所述，GIS空间分析方法包括点线面分析、缓冲区分析、可视化分析、空间插值分析和空间网络分析等。

这些方法可以揭示地理空间现象的内在规律和相互关系，为决策提供科学依据，广泛应用于城市规划、环境保护和自然资源管理等领域。

GIS空间分析理论与方法第一章绪论1.空间分析概念GIS空间分析是从一个或多个空间数据图层获取信息的过程。

空间分析是集空间数据分析和空间模拟于一体的技术，通过地理计算和空间表达挖掘潜在空间信息，以解决实际问题（刘湘南等, 2008)。

2.空间分析与GIS的关系空间分析是地理信息系统的核心和灵魂。

空间分析是地理信息系统的主要特征,是评价一个地理信息系统的主要指标之一。

3.空间分析在GIS中的地位和作用空间分析是GIS的核心;空间分析是GIS的核心功能；空间分析的理论性和技术性第二章GIS空间分析的基本理论1.空间分析有哪些理论?空间关系理论；地理空间认知理论；地理空间推论理论;空间数据的不确定性分析理论2.简述空间关系的类型及各类型的特点？GIS空间关系主要分为顺序关系、度量关系和拓扑关系三大类型。

顺序关系描述目标在空间中的某种排序,主要是目标间的方向关系，如前后左右、东西南北等。

度量关系是用某种度量空间中的度量来描述的目标间的关系，主要是指目标间的距离关系。

拓扑空间关系是指拓扑变换下的拓扑不变量,如空间目标的相邻和连通关系，以及表示线段流向的关系。

3.简述拓扑空间关系的特点？拓扑空间关系是指拓扑变换下的拓扑不变量，如空间目标的相邻和连通关系,以及表示线段流向的关系.拓扑变换：拓扑所研究的是几何图形的一些性质,它们在图形被弯曲、拉大、缩小或任意的变形下保持不变,只要在变形过程中不使原来不同的点重合为同一个点，又不产生新点。

拓扑变换的条件：在原来图形的点与变换了图形的点之间存在着一一对应的关系,并且邻近的点还是邻近的点。

拓扑关系表达的代表性模型：4元组模型、9元组模型、基于V oronoi图的V91模型、RCC 模型、空间代数模型4.简述方向空间关系的类型和特点？方向关系是顺序关系中的最主要的关系。

方向关系的描述方式包括定量描述和定性描述两种。

一般方向关系的形式化描述：使用的是绝对方向关系参考。

九种方向关系：正东：restricted—east（pi，qi）≡X（pi)>X(qi）∧Y(pi）=Y（qi）5.简述距离关系的类型和计算方法？欧氏距离、切比雪夫距离、马氏距离、明氏距离P216.简述空间关系描述模型的评价准则?一般从完备性、严密性、唯一性、通用性1.空间关系表达是否是形式化的、无歧义的2.表达的完备性3.表达的可靠性4.表达的唯一性5.表达的课推理性7.简述时空空间关系的特点？地理实体之间的空间关系往往随着时间而变化,时间关系交织在一起就形成了多种时空关系。

第五章空间分析与建模空间分析（概述）概念：空间分析是指基于空间对象的属性、分布、形态及其空间关系特征的空间数据分析技术，它以地学原理为依托，通过空间分析算法和模型，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空间演变等。

目的:提取、传输空间信息，回答用户问题，是对地理数据的深加工。

*空间分析功能是GIS的主要特征和评价GIS软件的主要指标之一。

常用的空间分析方法：基于空间关系的查询、空间量算、缓冲区分析、叠置分析、网络分析、空间统计分类分析。

（对应于下列大标题）一、空间统计分析主要用于空间和非空间数据的分类、统计、分析和综合评价。

内容包括：统计图表分析、描述统计分析、空间自相关分析、回归分析、趋势分析、空间信息分类。

空间信息分类：（主成分分析、层次分析法、系统聚类分析）1、主成分分析：主成分分析是通过数理统计方法，将众多要素的信息压缩表达为若干具有代表性的合成变量（这就克服了变量选择时的冗余和相关），然后选择信息最丰富的少数因子进行各种聚类分析，构造应用模型。

2、层次分析法：AHP方法常用来解决多目标决策问题。

把相互关联的要素按隶属关系分为若干层次，请有经验的专家对各层次各因素的相对重要性给出定量指标，利用数学方法综合专家意见给出各层次各要素的相对重要性权值，作为综合分析的基础。

3、聚类分析：亦称群分析或点群分析，它是研究多要素事物分类问题的数量方法。

其基本原理是，根据样本自身的属性，用数学方法按照某种相似性或差异性指标，定量地确定样本之间的亲疏关系，并按这种亲疏关系程度对样本进行聚类。

（是一门多元统计分类法，根据多种地学要素对地理实体进行划分类别的方法。

对不同的要素划分类别往往反映不同目标的等级序列，如土地分等定级、水土流失强度分级等。

）二、空间查询分析概念：按一定的要求对GIS所描述的空间实体及其空间信息进行访问，从众多的空间实体中挑选出满足用户需求的空间实体及其相应属性。