空間查詢與空間分析

空間查詢與空間分析第1頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間數(shù)據(jù)查詢指從空間數(shù)據(jù)庫中找出所有滿足屬性約束條件和空間約束條件的地理對(duì)象。空間查詢是GIS最基本最常用的功能?？臻g數(shù)據(jù)查詢的方式有兩大類：即“屬性查圖形”和“圖形查屬性”。§5-1空間查詢第2頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月空間數(shù)據(jù)庫查詢條件屬性限制空間拓?fù)湎拗贫呓Y(jié)合GIS軟件查詢結(jié)果統(tǒng)計(jì)結(jié)果：圖、表、文字新圖層新的屬性域添加到屬性數(shù)據(jù)庫查詢方式圖形--屬性空間查詢語言閃爍、顏色等明顯表示第3頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月一、空間查詢的方式返回1、給出圖形信息：如鼠標(biāo)點(diǎn)取，拉框等方式。1）檢索其相應(yīng)屬性；2）檢索其空間拓?fù)潢P(guān)系

2、給出屬性特征條件1）檢索對(duì)應(yīng)的空間實(shí)體2）查詢屬性單純查詢：?jiǎn)渭兊夭樵儗傩裕蛑徊樵兛臻g拓?fù)潢P(guān)系聯(lián)合查詢：將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)聯(lián)合查詢。第4頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月空間查詢是GIS最基本最常用的功能。可以分為四種方式：幾何參數(shù)查詢空間定位查詢空間關(guān)系查詢SQL查詢§5-1空間查詢第5頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月二、空間數(shù)據(jù)查詢種類

1、幾何參數(shù)查詢：

包括點(diǎn)的位置坐標(biāo)，兩點(diǎn)間的距離，一個(gè)或一段線目標(biāo)的長(zhǎng)度，一個(gè)面目標(biāo)的周長(zhǎng)或面積等。實(shí)現(xiàn)：查詢屬性庫或空間計(jì)算2、空間定位查詢：給定一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)幾何圖形，檢索該圖形范圍內(nèi)的空間對(duì)象及其屬性。1）按點(diǎn)查詢：

給定一個(gè)鼠標(biāo)點(diǎn)，查詢離它最近的對(duì)象及屬性---點(diǎn)的捕捉。2）開窗查詢----按矩形、圓、多邊形查詢

分為該窗口包含和穿過的區(qū)域。實(shí)現(xiàn)：根據(jù)空間索引，檢索哪些對(duì)象可能位于該窗口，然后根據(jù)點(diǎn)、線、面在查詢開窗內(nèi)的判別計(jì)算，檢索到目標(biāo)。--空間運(yùn)算方法

第6頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3、空間關(guān)系查詢1）相鄰分析檢索---通過檢索拓?fù)潢P(guān)系面—面：如查詢與面狀地物相鄰的多邊形的實(shí)現(xiàn)方法：A、

從多邊形與弧段關(guān)聯(lián)表中，檢索該多邊形關(guān)聯(lián)的所有弧段；B、

從弧段關(guān)聯(lián)的左右多邊形表中，檢索出這些弧段關(guān)聯(lián)的多邊形。線—線（與某干流A相連的所有支流）A、

從線狀地物表中，查找組成A的所有弧段及關(guān)聯(lián)的結(jié)點(diǎn)；B、

從結(jié)點(diǎn)表中，查詢與這些結(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的弧段；點(diǎn)—點(diǎn)（A與B是否相通）等。2）相關(guān)分析檢索（不同要素類型之間的關(guān)系）--通過檢索拓?fù)潢P(guān)系線—面（我國邊境線總長(zhǎng)度）、點(diǎn)—線（自來水GIS中，與某閥門相關(guān)的水管）、點(diǎn)—面A12BC第7頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3）包含關(guān)系查詢查詢某個(gè)面狀地物所包含的空間對(duì)象。同層包含，如，某省的下屬地區(qū)，若建立有空間拓?fù)潢P(guān)系，可直接查詢拓?fù)潢P(guān)系表來實(shí)現(xiàn)。不同層包含，如某省的湖泊分布，沒有建立拓?fù)?，?shí)質(zhì)是疊置分析檢索，通過多邊形疊置分析技術(shù)，只檢索出在窗口界限范圍內(nèi)的地理實(shí)體，窗口外的實(shí)體作裁剪處理。4）穿越查詢某公路穿越了某些縣，采用空間運(yùn)算的方法執(zhí)行，根據(jù)一個(gè)線目標(biāo)的空間坐標(biāo)，計(jì)算哪些面或線與之相交。5）落入查詢一個(gè)空間對(duì)象落入哪個(gè)空間對(duì)象之內(nèi)。--空間運(yùn)算

6）緩沖區(qū)查詢根據(jù)用戶給定的一個(gè)點(diǎn)、線、面緩沖的距離，從而形成一個(gè)緩沖區(qū)的多邊形，再根據(jù)多邊形檢索原理，檢索該緩沖區(qū)內(nèi)的空間實(shí)體。7）邊沿匹配檢索空間查詢?cè)诙喾貓D的數(shù)據(jù)文件之間進(jìn)行，這時(shí)需應(yīng)用邊沿匹配處理技術(shù)。第8頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月4、SQL查詢（屬性查詢）1）

查找僅選擇一個(gè)屬性表，給定一個(gè)屬性值，找出對(duì)應(yīng)的屬性記錄或圖形。

在屏幕上已有一個(gè)屬性表，用戶任意點(diǎn)取記錄，對(duì)應(yīng)的圖形以高亮顯示。

實(shí)現(xiàn)：執(zhí)行數(shù)據(jù)庫查詢語言，找到滿足要求的記錄，得到它的目標(biāo)標(biāo)識(shí)，再通過目標(biāo)標(biāo)識(shí)在圖形數(shù)據(jù)文件中找到對(duì)應(yīng)的空間對(duì)象，并顯示出來。

實(shí)現(xiàn)：交互式選擇各項(xiàng)，輸入后，系統(tǒng)再轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的SQL，由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)執(zhí)行或ODBC語言執(zhí)行，得到結(jié)果，提取目標(biāo)標(biāo)識(shí)，在圖形文件中找到空間對(duì)象，并顯示。Select屬性項(xiàng)From屬性表Where條件1or條件2and條件32）SQL查詢第9頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3）擴(kuò)展SQL空間數(shù)據(jù)查詢語言是通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)SQL的擴(kuò)展來形成的，即在數(shù)據(jù)庫查詢語言上加入空間關(guān)系查詢。為此需要增加空間數(shù)據(jù)類型（如點(diǎn)、線、面等）和空間操作算子（如求長(zhǎng)度、面積、疊加等）。在給定查詢條件時(shí)也需含有空間概念，如距離、鄰近、疊加等。例如，“查詢長(zhǎng)江流域人口大于50萬的縣或市”，可表示為：

SELECT*

FROM縣或市

WHERE

縣或市.人口>50萬

AND

CROSS（河流.名稱=“長(zhǎng)江”）主要優(yōu)點(diǎn)是：保留了SQL的風(fēng)格，便于熟悉SQL的用戶的掌握，通用性較好，易于與關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接。執(zhí)行擴(kuò)展SQL，如果要將屬性和空間關(guān)系整體統(tǒng)一起來，從底層進(jìn)行查詢優(yōu)化，有一定困難。目前一般將兩層分開進(jìn)行查詢。返回第10頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月5、其它查詢方法1）可視化空間查詢可視化查詢是指將查詢語言的元素，特別是空間關(guān)系，用直觀的圖形或符號(hào)表示。查詢主要使用圖形、圖像、圖標(biāo)、符號(hào)來表達(dá)概念。具有簡(jiǎn)單、直觀、易于使用的特點(diǎn)。缺點(diǎn)：當(dāng)空間約束條件復(fù)雜時(shí)，很難用圖符描述；用二維圖符表示圖形之間的關(guān)系時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)歧義；難以表示“非”關(guān)系；不易進(jìn)行范圍（圓、矩形、多邊形等）約束；無法進(jìn)行屏幕定位查詢等。第11頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2）超文本查詢圖形、圖像、字符等皆當(dāng)作文本，并設(shè)置一些“熱點(diǎn)”（HotSpot），“熱點(diǎn)”可以是文本、鍵等。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“熱點(diǎn)”后，可以彈出說明信息、播放聲音、完成某項(xiàng)工作等。但超文本查詢只能預(yù)先設(shè)置好，用戶不能實(shí)時(shí)構(gòu)建自己要求的各種查詢。3）自然語言空間查詢?cè)赟QL查詢中引入一些自然語言，如溫度高的城市

SELECTname FROMCities WHEREtemperatureishighSELECTname FROMCities WHEREtemperature>=33.75這種查詢方式只能適用于某個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的地理信息系統(tǒng)，而不能作為地理信息系統(tǒng)中的通用數(shù)據(jù)庫查詢語言。作定量轉(zhuǎn)換第12頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

GIS空間分析模型柵格數(shù)據(jù)分析的基本模式矢量數(shù)據(jù)分析的基本方法空間數(shù)據(jù)的其它分析方法數(shù)字地面模型及其應(yīng)用§5-2GIS空間分析第13頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月一、GIS空間分析空間分析

空間分析是基于地理對(duì)象的位置和形態(tài)特征的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其目的在于提取和傳輸空間信息。

空間分析是GIS系統(tǒng)的重要功能之一,是GIS系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)輔助繪圖系統(tǒng)的主要區(qū)別?？臻g分析的對(duì)象是一系列跟空間位置有關(guān)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括空間坐標(biāo)和屬性特征兩部分。其中空間坐標(biāo)用于實(shí)體的空間位置和幾何形態(tài)，屬性特征則是實(shí)體某一方面的性質(zhì)。第14頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月二、柵格數(shù)據(jù)分析的基本模式1.空間聚類－進(jìn)行有選擇的信息提取 空間聚類是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的聚類條件，從柵格數(shù)據(jù)中將所有符合標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域輸出到圖上，不符合條件的區(qū)域?yàn)榭瞻住?/p>

柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)樣圖

提取要素“2”的聚類結(jié)果

第15頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月模型：將系統(tǒng)的各個(gè)要素，通過適當(dāng)?shù)暮Y選，用一定的表現(xiàn)規(guī)則所描寫出來的簡(jiǎn)明映象。模型通常表達(dá)了某個(gè)系統(tǒng)的發(fā)展過程或發(fā)展結(jié)果。地學(xué)模型：是用來描述地理系統(tǒng)各地學(xué)要素之間的相互關(guān)系和客觀規(guī)律信息的語言的、數(shù)學(xué)的或其它的表達(dá)形式，通常反映了地學(xué)過程及其發(fā)展趨勢(shì)或結(jié)果。地學(xué)模型也稱為專題分析模型。對(duì)于地理信息系統(tǒng)來說，專題分析模型是根據(jù)關(guān)于目標(biāo)的知識(shí)將系統(tǒng)數(shù)據(jù)重新組織，得出與目標(biāo)有關(guān)的更為有序的新的數(shù)據(jù)集合的有關(guān)規(guī)則和公式。發(fā)展適用于GIS的地理分析模型是GIS實(shí)用化的關(guān)鍵第16頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月模型化：是將主觀性的思考，以模型的形式反映出來。不同的理論觀點(diǎn)，不同的體系可以產(chǎn)生不同的結(jié)果。地學(xué)分析模型的幾種形式：邏輯模型：由地理名詞和邏輯運(yùn)算符組成的邏輯表達(dá)式物理模型：由物理模擬過程表達(dá)數(shù)學(xué)模型：公式圖像模型：圖像或圖像運(yùn)算的集合表達(dá)第17頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月專題分析模型在GIS中的作用GIS的設(shè)計(jì)：根據(jù)具體需要采用適當(dāng)?shù)姆治瞿Ｐ椭笇?dǎo)GIS的總體設(shè)計(jì)－數(shù)據(jù)項(xiàng)的選擇，硬件環(huán)境，軟件功能GIS的應(yīng)用：缺乏足夠的專題分析模型利于信息交流：模型是表達(dá)思維對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的工具，GIS分析模型有利于完整準(zhǔn)確地表達(dá)使用者對(duì)問題的認(rèn)識(shí)和處理方法，既利于使用者與系統(tǒng)設(shè)計(jì)者之間的交流以發(fā)展系統(tǒng)功能，又利于使用者之間交流以增強(qiáng)系統(tǒng)的共享性。第18頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月GIS模型化的一般方法

XOY=M X－表示某個(gè)體系；Y－表示某種介質(zhì)；O－表示Y對(duì)X產(chǎn)生的作用；M－建立的模型分析模型按建立的方法分： （1）概念模型：定性，作為專家系統(tǒng)的知識(shí)庫 （2）統(tǒng)計(jì)模型：定量模型，簡(jiǎn)單實(shí)用，如回歸分析方法建立的模型 （3）數(shù)學(xué)模型：又稱理論模型，往往理想化第19頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月建模方法： （1）由概念模型→統(tǒng)計(jì)模型→數(shù)學(xué)模型 （2）綜合方法：系統(tǒng)描述與數(shù)據(jù)分析→理論推導(dǎo)→簡(jiǎn)化表達(dá)→參數(shù)確定第20頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月模型舉例 土壤侵蝕模型——一種數(shù)學(xué)模型，隨具體區(qū)域而不同 美國普渡大學(xué)根據(jù)30余個(gè)觀測(cè)站的數(shù)以萬計(jì)的資料，用計(jì)算機(jī)加以分析，得出土壤流失方程。 A=0.224×R×K×L×S×C×P A——土壤流失量，kg×（m2×a）－1

R——降雨侵蝕力；K——土壤可蝕性 L——坡長(zhǎng)；S——坡度 C——植被覆蓋度；P——土壤侵蝕控制措施第21頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計(jì)土壤侵蝕數(shù)據(jù)處理流程

暴雨數(shù)據(jù)土壤數(shù)據(jù)土地利用數(shù)據(jù)數(shù)字地形模型確定R值的計(jì)算方法確定K值的計(jì)算方法確定各類型C值計(jì)算坡度坡向由離散點(diǎn)柵格化數(shù)字化計(jì)算P值矢柵轉(zhuǎn)換計(jì)算年均土壤侵蝕量A=土壤侵蝕量的分級(jí)和輸出第22頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月二、柵格數(shù)據(jù)分析的基本模式1.空間聚類－進(jìn)行有選擇的信息提取 空間聚類是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的聚類條件，從柵格數(shù)據(jù)中將所有符合標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域輸出到圖上，不符合條件的區(qū)域?yàn)榭瞻住?/p>

柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)樣圖

提取要素“2”的聚類結(jié)果

第23頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2空間聚合

根據(jù)空間分辨率和分類表，進(jìn)行數(shù)據(jù)類別的合并與轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)空間地域的兼并?？臻g聚合的結(jié)果是將較復(fù)雜的類別轉(zhuǎn)換為較簡(jiǎn)單的類別，并且常以較小比例尺的圖形輸出

。當(dāng)從點(diǎn)→地區(qū)→大區(qū)域的制圖綜合變換時(shí)常需要這種分析處理方法（圖6-2）。

二、柵格數(shù)據(jù)分析的基本模式第24頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月柵格數(shù)據(jù)的聚合分析

1、2類合并為b，3、4類合并為a

2、3類合并為c，1、4類合并為d

第25頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月柵格數(shù)據(jù)的聚類、聚合分析處理法在DTM及遙感圖像處理中應(yīng)用十分普遍。如由數(shù)字高程模型轉(zhuǎn)換為數(shù)字高程分級(jí)模型便是空間聚合，從遙感影像信息中提取某一地物的方法則是柵格數(shù)據(jù)的聚類。二、柵格數(shù)據(jù)分析的基本模式第26頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3疊置分析----柵格數(shù)據(jù)的一種復(fù)合分析方法 疊置分析功能是將同—地區(qū)、同—比例尺的兩個(gè)或兩個(gè)以上數(shù)據(jù)層進(jìn)行疊置，生成一個(gè)新的數(shù)據(jù)層，讓新數(shù)據(jù)層的各個(gè)目標(biāo)具有各疊置層目標(biāo)的多重屬性或各疊置層目標(biāo)屬性的統(tǒng)計(jì)特征。即求兩組或兩組以上空間圖形的交集。柵格疊置分析得到的是合成的數(shù)據(jù)串。通過疊置分析功能，可以完成以下工作： (1)類型疊置：它是將兩組或兩組以上的柵格數(shù)據(jù)，通過求它們的交集，以建立新的數(shù)據(jù)文件。二、柵格數(shù)據(jù)分析的基本模式第27頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

(2)數(shù)量統(tǒng)計(jì)：與矢量中的統(tǒng)計(jì)疊置類似，數(shù)量統(tǒng)計(jì)是計(jì)算一種要素（如面積）在另一種要素（如行政區(qū)域）的某個(gè)區(qū)域內(nèi)的分布狀況和數(shù)量特征。

(3)幾何提?。和ㄟ^隨機(jī)建立的幾何圖形（例如圓、矩形或某種帶狀區(qū)），提取該圖形范圍內(nèi)的某種信息。例如，以不同半徑的圓作為搜索區(qū)，通過建立圓左右邊界之間的數(shù)據(jù)串，與專門內(nèi)容的屬性作比較，可以快速實(shí)現(xiàn)圓范圍內(nèi)信息的提取。

二、柵格數(shù)據(jù)分析的基本模式第28頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

疊置分析方法 （1）邏輯判斷疊置法 利用布爾邏輯算子. 二、柵格數(shù)據(jù)分析的基本模式第29頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

（2）數(shù)學(xué)運(yùn)算疊置法 指不同層面的柵格數(shù)據(jù)逐網(wǎng)格按一定的數(shù)學(xué)法則進(jìn)行運(yùn)算，從而得到新的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)的方法 算術(shù)運(yùn)算：加減運(yùn)算 函數(shù)運(yùn)算：以函數(shù)關(guān)系對(duì)兩個(gè)以上柵格數(shù)據(jù)層進(jìn)行第30頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月 算術(shù)運(yùn)算：加減運(yùn)算

第31頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月函數(shù)運(yùn)算：

第32頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月4視覺信息復(fù)合－參加復(fù)合的平面之間未發(fā)生邏輯關(guān)系，仍保留原來的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

將不同專題內(nèi)容疊加顯示在結(jié)果圖上，以便系統(tǒng)使用者判斷不同專題地理實(shí)體間的相互關(guān)系，獲得更為豐富的信息。GIS中視覺信息復(fù)合分類（含柵格數(shù)據(jù)的復(fù)合）： （1）面狀圖、線狀圖和點(diǎn)狀圖之間的復(fù)合； （2）面狀圖區(qū)域邊界之間或一個(gè)面狀圖與其它專題區(qū)域邊界之間的復(fù)合； （3）遙感影像與專題地圖的復(fù)合； （4）專題地圖與數(shù)字高程模型復(fù)合顯示立體專題圖； （5）遙感影像與DEM復(fù)合生成真三維地物景觀。第33頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月5柵格數(shù)據(jù)的追蹤分析

對(duì)于特定的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)，由一個(gè)或多個(gè)起點(diǎn)，按照一定的追蹤線索進(jìn)行目標(biāo)追蹤或提取追蹤軌跡信息的空間分析方法。如追蹤提取水流路徑等。追蹤分析法在掃描矢量化、利用DEM自動(dòng)提取等高線、污染源的追蹤分析等方面都發(fā)揮著十分重要的作用。323812171817499121823232041316202528262031221233332292071425323931251412212730322417111522342521151281619202510746第34頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月6柵格數(shù)據(jù)的窗口分析 指對(duì)于柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的柵格點(diǎn)開辟一個(gè)固定分析半徑的分析窗口，并在該窗口內(nèi)進(jìn)行極值、均值等一系列統(tǒng)計(jì)計(jì)算，或與其它層面信息進(jìn)行必要的復(fù)合分析，從而實(shí)現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)有效的水平方向擴(kuò)展分析。第35頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月 窗口類型： 矩形窗口（3×3，5×5，7×7） 圓形窗口 環(huán)形窗口 扇形窗口

第36頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月 窗口統(tǒng)計(jì)分析的類型： (1)Mean;(2)Maximum;(3)Minimum;(4)Median; (5)Sum;(6)Range;(7)Majority;(8)Minority; (9)Variety第37頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法矢量數(shù)據(jù)的分析方法具有多樣性和復(fù)雜性，本節(jié)介紹幾種常見的矢量數(shù)據(jù)分析方法。1、包含分析 包含分析在地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用較為廣泛，它的主要功能是確定空間對(duì)象間的拓?fù)浒P(guān)系。也是在地理信息系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)圖形—屬性對(duì)位檢索的前提條件與基本的分析方法。包含分析的算法： 1）點(diǎn)與點(diǎn)、點(diǎn)與線的包含分析：通過計(jì)算點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到線之間的距離，然后利用最小距離閾值判斷包含的結(jié)果。第38頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月 2）點(diǎn)與面的包含分析（point-in-polygon）：確定點(diǎn)與面之間是否存在包含關(guān)系可以采用鉛垂線算法來解決，其原理如下： (1)假設(shè)研究區(qū)域T的一個(gè)封閉多邊形，頂點(diǎn)為ni。T域內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)狀要素為Pt，由Pt作一鉛垂線R； (2)計(jì)算鉛垂線與多邊形的所有交點(diǎn)； (3)如果交點(diǎn)數(shù)為偶數(shù)，那么，點(diǎn)Pt在多邊形外；如果交點(diǎn)數(shù)為奇數(shù)，那么點(diǎn)Pt在多邊形內(nèi)。三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法第39頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法第40頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月包含分析應(yīng)用： 點(diǎn)與點(diǎn)的包含分析：如在計(jì)算機(jī)屏幕上用鼠標(biāo)點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的點(diǎn)狀地物，查詢其屬性，則要用到點(diǎn)與點(diǎn)的包含分析。 點(diǎn)與線的包含分析：如在在計(jì)算機(jī)屏幕上用鼠標(biāo)點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的線狀地物，查詢其屬性，則要用到點(diǎn)與線的包含分析。 點(diǎn)與面的包含分析：確定某一區(qū)域的礦井個(gè)數(shù)要用之。 線與面的包含分析：確定某一區(qū)域公路的類型以及不同級(jí)別道路的里程，要用之。三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法第41頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月包含分析應(yīng)用： 第42頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2多邊形疊置分析（polygon-on-polygon）

它是將同一地區(qū)、同一比例尺的兩組或兩組以上的多邊形要素的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行疊置，根據(jù)兩組多邊形邊界的交點(diǎn)來建立具有多重屬性的多邊形或進(jìn)行多邊形范圍內(nèi)的屬性特征的統(tǒng)計(jì)分析。其中，前者叫做地圖內(nèi)容的合成疊置，后者稱為地圖內(nèi)容的統(tǒng)計(jì)疊置。

合成疊置的目的是通過區(qū)域多重屬性的模擬，尋找和確定同時(shí)具有幾種地理屬性的分布區(qū)域，或者按照確定的地理指標(biāo)，對(duì)疊置后產(chǎn)生的具有不同屬性級(jí)的多邊形進(jìn)行重新分類或分級(jí)。合成疊置的結(jié)果形成新的多邊形（見圖(a)）；三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法第43頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月統(tǒng)計(jì)疊置的目的是精確地計(jì)算一種要素（例如，土地利用）在另一種要素（例如，行政區(qū)域）的某個(gè)區(qū)域多邊形內(nèi)的分布狀況和數(shù)量特征（包括擁有的類型數(shù)、各類型的面積及其所占總面積的百分比等），或提取某個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)某種專題內(nèi)容的數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)疊置的結(jié)果為統(tǒng)計(jì)報(bào)表或列表輸出（見圖(b)）。

三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法第45頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3矢量數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析（Buffle分析） 緩沖區(qū)分析是研究根據(jù)數(shù)據(jù)庫中點(diǎn)、線、面實(shí)體，自動(dòng)建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形。在GIS系統(tǒng)中，緩沖區(qū)分析的應(yīng)用十分廣泛。在如下的幾個(gè)例子中，都需要利用緩沖區(qū)分析方法：在城市研究中，當(dāng)改變某個(gè)轄區(qū)的行政界線時(shí)，需要通知一定距離范圍內(nèi)的住戶；在林業(yè)規(guī)劃中，需要按照距河流一定縱深范圍來規(guī)劃森林的砍伐區(qū)，以防止水土流失；在地震帶，需按照斷裂線的危險(xiǎn)等級(jí)，繪出圍繞每一斷裂線的不同寬度的緩沖帶，使之作為警戒線的指示；在土地評(píng)價(jià)時(shí)，要根據(jù)離開交通線的遠(yuǎn)近進(jìn)行成本的估算等等。

三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法第46頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月在建立緩沖區(qū)時(shí)，所產(chǎn)生的緩沖區(qū)為一些新的多邊形。

構(gòu)造緩沖區(qū)示意圖三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法第47頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月4泰森多邊形分析（荷蘭氣象學(xué)家A.H.Thiessen）三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法第48頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月 Thiessen多邊形1）每個(gè)多邊形內(nèi)僅含有一個(gè)離散點(diǎn)2）多邊形內(nèi)任一點(diǎn)至構(gòu)成該多邊形的離散點(diǎn)的距離小于該點(diǎn)至其它多邊形離散點(diǎn)的距離3）位于相鄰多邊形公共邊上的點(diǎn)至構(gòu)成這兩個(gè)多邊形的兩個(gè)離散點(diǎn)的距離相等。

滿足上面三個(gè)條件的多邊形就叫做泰森多邊形。連接相鄰多邊形內(nèi)的離散點(diǎn)，構(gòu)成三角網(wǎng)。三角網(wǎng)中的三角形叫泰森三角形。

三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法第49頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月

泰森多邊形的分析方法、構(gòu)成的多邊形和三角網(wǎng)在地學(xué)分析中具有廣泛的意義。例如，近鄰關(guān)系分析，區(qū)域?qū)ｎ}現(xiàn)象的分級(jí)統(tǒng)計(jì)分析等。

近鄰關(guān)系分析：只要判斷兩個(gè)目標(biāo)之間具有公共邊，即兩者就側(cè)向臨近。

三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法第50頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月5矢量數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)分析1）基本概念網(wǎng)絡(luò)分析的主要用途： 選擇最佳路徑：距離最近，花費(fèi)最少 選擇最佳布局中心的位置：距離最近，花費(fèi)最少網(wǎng)絡(luò)中的基本組成部分和屬性： 鏈（link）：屬性為阻力和需求 障礙：禁止網(wǎng)絡(luò)中鏈上流動(dòng)的點(diǎn) 拐角點(diǎn)：出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)鏈中所有的分割結(jié)點(diǎn)上狀態(tài)屬性的阻力，如拐彎的時(shí)間和限制（如不允許左拐）三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法第51頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)絡(luò)中的基本組成部分和屬性： 中心：是接受或分配資源的位置，如水庫、商業(yè)中心等。其狀態(tài)屬性包括資源量；阻力限額，如中心與鏈之間的最大距離或時(shí)間限制。站點(diǎn)：在路徑選擇中資源增減的站點(diǎn)，如庫房、汽車站等，其狀態(tài)屬性有要被運(yùn)輸?shù)馁Y源需求，如產(chǎn)品數(shù)。第52頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2）基本方法（1）路徑分析 靜態(tài)求最佳路徑 動(dòng)態(tài)分段技術(shù) N條最佳路徑分析 最短路徑 動(dòng)態(tài)最佳路徑分析：實(shí)際網(wǎng)絡(luò)分析中權(quán)值是隨權(quán)值關(guān)系式變化的，而且可能會(huì)臨時(shí)出現(xiàn)一些障礙點(diǎn)，所以往往要?jiǎng)討B(tài)地計(jì)算最佳路徑。三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法第53頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）地址匹配 實(shí)質(zhì)是對(duì)地理位置的查詢，它涉及到地址編碼。地址匹配與其它網(wǎng)絡(luò)分析功能結(jié)合起來，可以滿足實(shí)際工作中非常復(fù)雜的分析要求。所需輸入的數(shù)據(jù)，包括地址表和含地址范圍的街道網(wǎng)絡(luò)及待查詢地址的屬性值。（3）資源分配 模型由中心點(diǎn)及其狀態(tài)屬性和網(wǎng)絡(luò)組成。分配有兩種方式：由中心向四周輸出；由四周向中心集中。三、矢量數(shù)據(jù)的基本分析方法第54頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月四、空間數(shù)據(jù)的其它分析方法1空間數(shù)據(jù)的量算 1）質(zhì)心量算：通過對(duì)目標(biāo)坐標(biāo)值加權(quán)平均求得。 2）幾何量算：點(diǎn)、線、面、體四類目標(biāo) 點(diǎn)：坐標(biāo) 線：長(zhǎng)度、曲率、方向 面：面積、周長(zhǎng) 體：表面積、體積等 3）形狀量算 第55頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插 內(nèi)插與推估：觀測(cè)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)、外離散空間：跳躍特征，土地類型的分布；鄰近元法內(nèi)插——用鄰近圖元的值表征未知圖元的特征值，但在邊界上有誤差 連續(xù)空間：漸變特征，地形表面；整體擬合和局部擬合整體擬合：擬合模型由所有采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)建立；趨勢(shì)面擬合局部擬合：用鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)來估計(jì)未知點(diǎn)的值；雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插；移動(dòng)擬合法；最小二乘配置法；有限元內(nèi)插法等 第56頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插

通過已知點(diǎn)或分區(qū)的數(shù)據(jù)，推求任意點(diǎn)或分區(qū)數(shù)據(jù)的方法稱為空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插。其方法是從存在的觀測(cè)數(shù)據(jù)中找到一個(gè)函數(shù)關(guān)系式，使該關(guān)系式最好地逼近這些已知的空間數(shù)據(jù)，并能根據(jù)函數(shù)關(guān)系式推求出區(qū)域范圍內(nèi)其它任意點(diǎn)或任意分區(qū)的值。一般來講，在已存在觀測(cè)點(diǎn)的區(qū)域范圍之內(nèi)估計(jì)未觀測(cè)點(diǎn)的特征值的過程稱內(nèi)插；在已存在觀測(cè)點(diǎn)的區(qū)域范圍之外估計(jì)未觀測(cè)點(diǎn)的特征值的過程稱推估?？臻g數(shù)據(jù)的內(nèi)插有離散空間內(nèi)插和連續(xù)空間內(nèi)插第57頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插是地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理常用的方法之一，廣泛應(yīng)用于等值線自動(dòng)制圖、數(shù)字高程模型的建立、不同區(qū)域界線現(xiàn)象的相關(guān)分析和比較研究等。連續(xù)空間內(nèi)插技術(shù)包括樣條函數(shù)、最小二乘趨勢(shì)面、傅里葉級(jí)數(shù)、克里金(Kriging)的移動(dòng)平均法等。也可以分為整體擬合和局部擬合技術(shù)兩大類。第58頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3空間統(tǒng)計(jì)分析1）常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析：均值、總和、方差等2）回歸分析：線性回歸、指數(shù)回歸、多元回歸3）趨勢(shì)分析：內(nèi)插數(shù)據(jù)點(diǎn)4）專家打分模型：復(fù)合計(jì)算出最終結(jié)果分值。第59頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月五數(shù)字地面模型及其應(yīng)用1DTM與DEM的概念 DTM-digitalterrainmodel DEM-digitalelevationmodel DTM是描述地球表面形態(tài)多種信息空間分布的有序數(shù)值陣列。是對(duì)某一種或多種地面特性空間分布的數(shù)字描述，本質(zhì)共性是二維地理空間定位和數(shù)字描述。 DEM：是DTM的一個(gè)子集，是對(duì)地球表面地形地貌的一種離散的數(shù)字表達(dá)。其應(yīng)用遍及整個(gè)地學(xué)領(lǐng)域。在測(cè)繪中可用于繪制等高線、坡度圖、坡向圖、立體透視圖、立體景觀圖，并應(yīng)用于制作正射影像圖、立體匹配片、立體地形模型及地圖修測(cè)。在各種工程中可用于體積和面積計(jì)算、各種剖面圖的繪制及線路設(shè)計(jì)等。第60頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月 DEM是國家地理信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。我國現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)4D產(chǎn)品的建設(shè)，即數(shù)字線化圖（digitallineargraphs,簡(jiǎn)稱DLG），數(shù)字高程模型，數(shù)字正射影像（digitalorthophotoquadrangles，簡(jiǎn)稱DOQ），數(shù)字柵格圖（digitalrastergraphs,簡(jiǎn)稱DRG），并以前3D作為國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（NSDI）的框架數(shù)據(jù)。DEM的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。第61頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月2DTM的數(shù)據(jù)采集與表示 1）DTM的數(shù)據(jù)源與采集方法（1）以航空或航天遙感圖像為數(shù)據(jù)源 選擇采樣（地形特征點(diǎn)）、適應(yīng)性采樣（根據(jù)地形的復(fù)雜程度采樣）、先進(jìn)采樣法（自動(dòng)采樣，先粗采樣，分析，再視情況加密采樣）；借助全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件（2）以地形圖為數(shù)據(jù)源 手工方法、手扶跟蹤數(shù)字化儀采集、掃描數(shù)字化儀采集（3）以地面實(shí)測(cè)記錄為數(shù)據(jù)源（4）其它數(shù)據(jù)源 近景攝影測(cè)量攝取地面立體相對(duì)，構(gòu)造解析模型，可獲得小區(qū)域的DTM。第62頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月 2）DTM的表示方法 （1）數(shù)學(xué)分塊曲面表示法 這種近似數(shù)學(xué)函數(shù)表示的DTM不太適合于地圖制圖，但廣泛用于復(fù)雜表面模擬的機(jī)助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 （2）規(guī)則格網(wǎng)表示法－－最通用的表示方法 高程矩陣，一般按正方形交點(diǎn)布網(wǎng)；數(shù)據(jù)自規(guī)則格網(wǎng)采樣或離散數(shù)據(jù)及其內(nèi)插。 （3）不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）表示法 利用所有采樣點(diǎn)的離散數(shù)據(jù)，按照優(yōu)化組合的原則，把這些離散點(diǎn)連接成相互連續(xù)的三角面。利于計(jì)算。第63頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月3DTM的空間內(nèi)插方法

分塊內(nèi)插：方塊，相鄰塊有重疊，數(shù)學(xué)面，可得到光滑連續(xù)的空間曲面； 剖分內(nèi)插：大小和形狀不同的子區(qū)，不重疊，數(shù)學(xué)面，內(nèi)插任意點(diǎn)，得到的面不光滑，不連續(xù)，最簡(jiǎn)單的是TIN； 單點(diǎn)移面內(nèi)插：待插點(diǎn)為中心，圓、正方形作為移動(dòng)面去捕捉適當(dāng)數(shù)目的數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)學(xué)面，內(nèi)插中心點(diǎn)。第64頁，課件共75頁，創(chuàng)作于2023年2月4DTM在地圖制圖與地學(xué)分析中的應(yīng)用 1）利用DEM繪制等高線 2）利用DEM繪制地面暈渲圖 3）透視立體圖的繪制 流程：建立透視變換基礎(chǔ)→DEM高程陣列剖面布設(shè)→消除隱藏線處理→粘貼表面影像與紋理 4）DEM的地形分析 地形因子提取、地表類型分類、以及剖面圖的繪制等。由柵格DEM可作坡度和坡向分析、地表粗糙度的計(jì)算、地表曲率計(jì)算。第65頁，課件共75頁，創(chuàng)