第9章 空间统计分析

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空间分析原理与方法》期末复习资料第一章地理空间数据分析与GIS1、什么是地理空间数据分析？它是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、什么是地理系统数学模拟？其模拟的一般过程是？建立地理系统数学模型的过程称为地理系统的数学模拟（简称地理模型）。

地理系统数学模拟的一般过程是：①从实际的地理系统或其要素出发，对空间状态、空间成分、空间相互作用进行分析，建立地理系统或要素的数学模型；②经验检查，若与实际情况不符，则要重新分析，修改模型；若大致相符，则选择计算方法，进行程序设计、程序调试和上机运算，从而输出模型解；③分析模型解，若模型解出错，则修改模型；若模型解正确，则对成果进行地理解释，提出切实可行的方案。

3、地理空间数据挖掘的体系结构？地理空间数据挖掘是数据挖掘的一个研究分支，其实质是从地理空间数据库中挖掘时空系统中潜在的、有价值的信息、规律和知识的过程，包括空间模式与特征、空间与非空间数据之间的概要关系等。

地理空间数据挖掘的体系结构由以下四部分组成：（1）图形用户界面（交互式挖掘）；（2）挖掘模块集合；（3）数据库和知识库（空间、非空间数据库和相关概念）；（4）空间数据库服务器（如ESRI/Oracle SDE，ArcGIS以及其他空间数据库引擎）。

4、什么是地理空间数据立方体？地理空间数据立方体是一个面向对象的、集成的、以时间为变量的、持续采集空间与非空间数据的多维数据集合，组织和汇总成一个由一组维度和度量值定义的多维结构，用以支持地理空间数据挖掘技术和决策支持过程。

5、地理空间统计模型的分为几类，它们的定义分别是什么？地理空间统计模型大致可分为三类：地统计、格网空间模型和空间点分布形态。

（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。

空间分析要点(参考)第一章1空间对象的属性大致可分为两类：一是空间要素属性是指与空间(时间)位置相关的属性，主要包括：空间对象的位置、大小、形状、速度、事件发生的时间。

二是非空间要素属性，也称描述属性，是指与空间位置无关或无直接关系的属性：如颜色、密度、质地等等。

2、空间分析的目的就是根据空间对象的属性进行分析，探求空间对象的时空分布规律、发生原因及发展规律。

3、空间对象的类型：按空间维数分类，大致可分为四类0维空间对象：有位置无长度的对象，如：居民点、地图中的城市、地震的震中位置。

1维空间对象：有长度的对象，一般由两个或多个0维目标组成，如：道路、河流。

2维空间对象：有面积的空间对象，如土地使用的类型、湖泊。

3维空间对象：具有体积的空间对象，如地下的矿体、大坝、隧道等。

根据空间对象的连续性，可分为两类：连续型的空间对象：在空间中连续分布的对象，如：某区域的地球化学元素分布，大气污染物浓度、海水的盐度。

离散型的空间对象：在空间中不连续分布的对象，女口：城市中商业网点的分布，道路与河流，建筑物。

4、空间实体之间存在复杂的空间关系，主要可包括：距离关系、方位关系、拓扑关系、空间相关、空间关联、空间配置、空间过程、空间尺度5、空间要素模型：前GIS系统中数据组织的基本方式。

点要素，线要素，面要素。

6、空间的主要内容：空间位置空间分布：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空间距离：空间物体的接近程度空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等空间过程7、空间的主要方法：(1)基于地图的空间图形分析，如GIS中的缓冲区、叠加分析、数字高程模型、数字地面模型等；(2)空间动力学分析，有城市扩张模型(驱动力等)、空间价格竞争模型(区位优势)、空间择位模型(中心地等)；(3)空间信息分析，是指根据数据或统计方法建立的模型，如空间聚_________ 模型等。

专业课复习资料（最新版）封面地理信息系统基础理论题第1章概论1、你是如何理解地理信息系统的概念的？2、地理信息系统的基本功能与应用功能的区别和联系是什么?3、现代信息技术的出现给测绘技术与地理分析技术带来哪些主要的变化？4、工具型GIS与应用型GIS的区别与联系是什么？5、试将GIS的输入设备按照不同的分类方法进行分类，并说明其特点。

6、现代空间定位技术有哪些主要方法？对GIS技术的发展产生什么影响？7、网络技术的出现与发展对GIS技术产生哪些主要的变化8、说明GIS在几个不同发展阶段的标志性技术是什么，它们的出现如何促进GIS的发展？第2章地理空间数学基础1、地球表面、大地水准面及地球椭球体面之间的关系是什么？2、地理空间数据的描述有哪些坐标系？相互的关系是什么？3、采用大地坐标与地心坐标表述地面上一点的位置各有什么优缺点？4、高斯投影的变形特征是什么？为什么常常被用作大比例尺普通地图的地图投影？5、UTM与兰伯特投影的主要特点与适用性是什么？6、在数字地图中，地图比例尺在含义与表现形式上有哪些变化？7、如何进行不同基准下的高程的转换？8、除地形分幅外，谈谈还有何种地理空间框架？他们如何进行编码？9、GPS数据如何与地图数字化数据进行集成？10、选择投影需要考虑哪些因素？如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？第3章空间数据模型空间实体一般具有哪些主要的特征？1、何为空间关系？空间关系在描述空间实体特征中的意义何在？2、空间数据的概念模型有哪些组成部分？试分析他们之间的关系？3、试分析GIS的几种主要的数据模型各自的优缺点。

4、空间数据类型有哪些？简述其特征。

第4章空间数据结构1、总结矢量数据和栅格数据在结构表达方面的特色。

2、简述栅格数据压缩编码的几种方式和各自优缺点。

3、简述矢量数据编码的几种方式和各自优缺点。

4、栅格与矢量数据结构相比较各有什么特征？5、矢量和栅格数据的结构都有通用标准吗？请说明。

第 1 章 空间数据处理1.1 数据预处理现实中采集的原始数据很多可能都是杂乱的、不完整的、有噪声的，常常还有多种不同类型，而且往往是高维度的，也就意味着有极多的可测量特征。

在数据分析步骤之前，必须对数据进行预处理，这样可以提高需要分析的数据质量，从而提高数据分析的效率和效果。

数据预处理一般包括两个部分，分别是数据准备和数据归约。

要把杂乱、有噪音的原始数据集变成具有标准形式、优化后的分析数据集，要经过清洗、转换（数据准备），以上工作对于中小型数据集就可以了，如果是大型数据集还需要进行缩减（数据归约）。

见错误！未找到引用源。

数据预处理过程。

原始数据缺失值补齐异常点分析标准化平整化差值和比例特征归约（特征选择、特征提取）值归约案例归约清洗转换归约中小型数据集大型数据集杂乱有噪声数据准备数据归约分析数据标准形式优化的数据预处理过程1.1.1 数据准备数据准备包括两个部分，分别是数据清洗和数据转换。

前者解决数据的完整和准确问题，后者解决数据分析的效果和效率问题。

数据清洗(Datqina Cleaning)过程将数据集中的噪声数据识别、删除，同时纠正不一致的数据。

错误的数据容易干扰数据分析过程的正常进行，甚至导致结果的准确性降低。

包括两个部分，缺失值补齐和异常点分析。

初始数据集应包含丢失值、失真、误记录和不当样本等，对于缺失值，要么补全，要么选择健壮模型来降低敏感性。

对于异常值需要非常小心，不能轻易丢弃，也有可能是研究母体的不寻常样本。

一些数据分析方法可以接受丢失值，其他方法则需要所有的值。

若样本足够大可以去除包含丢失值的所有样本，否则需要补齐缺失值。

一般可以采用三种方法。

首先，对于数量较小的数据，可以手动检查缺失值样本，根据经验加入可能的合理的值，但这样做可能会引入一个噪点值。

其次，可以应用一些常量自动替换缺失值，如使用一个全局常量、特征平均值、给定类型的特征平均值去替换缺失值。

这样可能会形成一个未经客观证明的正因素。

XXX计量地理学课后习题计量地理学期末第二章1.地理数据有哪几种类型，各种类型地理数据之间的区别和联系是什么？答：地理数据就是用一定的测度方式描述和衡量地理对象的有关量化指标。

按类型可分为：1）空间数据：点数据，线数据，面数据；2）属性数据：数量标志数据，品质标志数据地理数据之间的区别与联系：数据包括空间数据和属性数据，空间数据的表达可以采用栅格和矢量两种形式。

空间数据表现了地理空间实体的位置、大小、形状、方向以及几何拓扑关系。

属性数据表现了空间实体的空间属性以外的其他属性特征，属性数据主要是对空间数据的说明。

如一个城市点,它的属性数据有人口，GDP，绿化率等等描述指标。

它们有密切的关系，两者互相结合才能将一个地理试题表达清楚。

2.各种类型的地理数据的测度方法分别是什么？地理数据主要包括空间数据和属性数据：空间数据——对于空间数据的表达。

可以将其归纳为点、线、面三种几何实体以及描述它们之间空间联系的拓扑关系；属性数据——对于属性数据的表达，需求从数量标志数据和品质标志数据两方面举行描述。

其测度方法主要有：1)数量标志数据①间隔尺度（IntervalScale）数据:以有量纲的数据形式表示测度对象在某种单位（量纲）下的绝对量。

②比例尺度（Scale）数据:以无量纲的数据形式表示测度对象的相对量。

这种数据要求事先规定一个基点，然后将其它同类数据与基点数据相比较，换算为基点数据的比例。

2)品质标志数据①有序（Ordinal）数据。

当测度标准不是连续的量，而是只表示其顺序关系的数据,这种数据并不表示量的多少，而只是给出一个等级或次序。

②二元数据。

即用、1两个数据表示天文事物、天文现象或天文变乱的是非判断问题。

③名义标准（NominalScale）数据。

即用数字表示天文实体、天文要素、天文现象或天文变乱的状态类型。

3.地理数据的基本特征有哪些？1)数量化、形式化与逻辑化2 )不确定性3 )多种时空尺度4 )多维性1)来自于观测、测量部门的有关专业数据。

中国海洋大学本科生课程大纲1.课程描述本课程在数据处理课程的基础上，结合环境科学专业的特点与实际应用需求，通过案例讲解和上机实验，理解不同统计分析方法的应用情景，掌握各种分析方法的软件实现及结果解读，课程有着较强的实践性。

有助于培养学生独立分析和解决问题的能力，养成实事求是、严肃认真的科学态度，以及敢于创新的开拓精神。

选修本课程的学生应先修或同时选修数据处理课程。

Based on Advanced Mathematics and Probability and Statistic, Data Processing is a course to analyze environmental data. This course will help students to master the basic principles of environmental data processing and the analytical methods of environmental data, understand different software and results. It could lay a foundation for the person who is engaged in environmental scientific research.2.设计思路本课程通过分析应用案例，学习建立合理分析模型，利用有关专业软件工具，对数据进行处理、分析、挖掘并呈现直观的图表结果的方法，掌握数据处理的方法以及相关软件。

在本课程的教学实施过程中，倡导“做中学”的教学方式和“案例式”教学手段，将理论与应用紧密联系起来，提升教学质量。

- 4 -3. 课程与其他课程的关系：先修课程：概率统计，并行课程数据处理。

二、课程目标掌握使用专业软件对环境实验数据进行处理、转化与分析的方法，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力及创新意识。