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1、2023年4月3日星期一,第8章 GIS基本空间分析,空间分析是从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、分布、形态、形成和演变等信息的分析技术叠置分析缓冲区分析窗口分析网络分析,教学内容,8.1叠置分析,1、定义 叠置分析是将有关主题层组成的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面，其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性被叠加的要素层面必须是基于相同坐标系统的，基准面相同的、同一区域的数据,叠置分析是在统一空间坐标系统下，将同一地区的两个或两个以上地理要素图层进行叠置，以产生空间区域的多重属性特征的分析方法。,把两幅或多幅地图进行叠加以生成新的地图的操作 相同的空间尺度 只能同时叠加两
2、幅地图，但可连续操作 叠加的结果：几何形状改变 属性改变,叠置分析,8.1.1矢量数据的叠置分析,点与多边形叠置：是指一个点图层与一个多边形图层相叠，叠置分析的结果往往是将其中一个图层的属性信息注入到另一个图层中，然后更新得到的数据图层；基于新数据图层，通过属性直接获得点与多边形叠加所需要的信息。步骤：计算多边形对点的包含关系 进行属性信息处理 点与多边形叠置可以查询每个多边形里有多少个点，以及落入各多边形内部的点的属性信,输出地图包含输入地图相同的点要素，但点的属性已为其落入的多边形的属性,线与多边形叠置：指一个线图层与一个多边形图层相叠，叠置结果通常是将多边形层的属性注入另一个图层中，然后
3、更新得到的数据图层；基于新数据图层，通过属性直接获得线与多边形叠加所需要的信息。,多边形叠置：将两个或多个多边形图层进行叠加，产生一个新的多边形图层。新图层的多边形是原来各图层多边形相交分割的结果，每个多边形的属性含有原图层各个多边形的所有属性数据,8.1.2栅格数据的叠置分析,在栅格数据内部，叠加运算是通过像元之间的各种运算来实现的。设x1，x2，x3，分别表示第1层至第n层上同一坐标属性值，f函数表示各层上属性与用户需求之间的关系，E为叠置后属性输出层的属性值，则 叠加操作的输出结果可能是：各层属性数据的算术运算结果；各层属性数据的极值；逻辑条件组合；其他模型运算结果。同矢量数据多边形叠置
4、分析相比，栅格数据的更易处理，简单而有效，不存在破碎多边形的问题等优点，使得栅格数据的叠置分析在各类领域应用极为广泛。,布尔逻辑运算,重分类,对原来数据中的多种属性类型，按照一定的原则进行重新分类，以利于分析。重分类时必须保证多个相邻接的同一类别的图形单元应获得相同的名称，并将图形单元合并，从而形成新的图形单元,数学运算复合法-算术运算,数学运算复合法-函数运算,8.2缓冲区分析,8.2缓冲区分析,缓冲区分析是研究根据数据库的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。基本缓冲区类别,基本缓冲区类别,基本缓冲区类别,缓冲区的
5、变形,缓冲距离不一定为常数 主流用200米，支流用100米 可形成缓冲环 核电站：5km,10km,20km,50km 单侧缓冲区 单个缓冲区与完整缓冲区,缓冲区的变异,缓冲区的建立,对点状要素直接以其为圆心，以要求的缓冲区距离大小为半径绘圆，所包容的区域即为所要求区域，对点状要素因为是在一维区域里所以较为简单；而线状要素和面状要素则比较复杂，它们缓冲区的建立是以线状要素或面状要素的边线为参考线，来做其平行线，并考虑其端点处建立的原则，即可建立缓冲区 角平分线法和凸角圆弧法,8.3窗口分析,窗口分析是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗口，并在该窗口
6、内进行诸如极值、均值等一系列统计计算，或与其它层面的信息进行必要的复合分析，从而实现栅格数据有效的水平方向扩展分析 窗口分析中的三个要素：中心点，在单个窗口中的中心点可能就是一个栅格点，或者是分析窗口的最中间的栅格点，窗口分析运算后的数值赋予它。分析窗口大小与类型，依据的单个窗口中的栅格分布状况，如平滑运算的33矩形窗口，扇形窗口等。运算方式，图层根据窗口分析类型运算，依据不同的运算方式获得新的图层，如DEM提取坡度、坡向运算。,分析窗口的类型,窗口分析的类型,窗口分析的类型,追踪分析,8.4网络分析,网络分析是通过模拟、分析网络的状态以及资源在网络上的流动和分配等，研究网络结构、流动效率及网
7、络资源等的优化问题的领域 网络组成和属性网络的建立网络的应用栅格数据的网络分析,网络组成和属性,网络是现实世界中，由链和结点组成的、带有环路、并伴随着一系列支配网络中流动之约束条件的线网图形 线状要素链网络中流动的管线，是构成网络的骨架，也是资源或通信联络的通道，包括有形物体如街道，河流，水管，电缆线等，无形物体如无线电通讯网络等，其状态属性包括阻力和需求。点状要素 障碍，禁止网络中链上流动的，或对资源或通信联络起阻断作用的点；拐角点，出现在网络链中所有的分割结点上状态属性的阻力，如拐弯的时间和限制（如不允许左拐）；结点，网络链与网络链之间的连接点，位于网络链的两端，如车站、港口、电站等，其状
8、态属性包括阻力和需求；中心，是接受或分配资源的位置，如水库，商业中心、电站等。其状态属性包括资源容量，如总的资源量，阻力限额，如中心与链之间的最大距离或时间限制；站点，在路径选择中资源增减的站点，如库房、汽车站等其状态属性有要被运输的资源需求，如产品数。,网络中的属性阻强指资源在网络流动中的阻力大小 资源容量网络中心为了满足各链的需求，能够容纳或提供的资源总数量，也指从其他中心流向该中心或从该中心流向其他中心的资源总量。资源需求量指网络系统中具体的线路、链、结点所能收集的或可以提供给某一中心的资源量,网络的建立,网络分析的基础是网络的建立，一个完整的网络必须首先加入多层点文件和线文件，由这些文
9、件建立一个空的空间图形网络，然后对点和线文件建立起拓扑关系，加入其各个网络属性特征值,网络的应用,路径分析资源分配最佳选址地址匹配,路径分析,静态最佳路径：由用户确定权值关系后，即给定每条弧段的属性，当需求最佳路径时，读出路径的相关属性，求最佳路径。动态分段技术：给定一条路径由多段联系组成，要求标注出这条路上的公里点或要求定位某一公路上的某一点，标注出某条路上从某公里数到另一公里数的路段。N条最佳路径分析：确定起点、终点，求代价较小的几条路径，因为在实践中往往仅求出最佳路径并不能满足要求，可能因为某种因素不走最佳路径，而走近似最佳路径。最短路径：确定起点、终点和所要经过的中间点、中间连线，求最
10、短路径。动态最佳路径分析：实际网络分析中，权值是随着权值关系式变化的,资源分配,资源分配主要是优化配置网络资源的问题资源分配的目的是对若干服务中心，进行优化划定每个中心的服务范围，把所有连通链都分配到某一中心，并把中心的资源分配给这些链以满足其需求，也即要满足覆盖范围和服务对象数量，筛选出最佳布局和布局中心的位置。资源分配网络模型由中心点(分配中心)及其状态属性和网络组成。分配有两种方式，一种是由分配中心向四周输出，另一种是由四周向中心集中。这种分配功能可以解决资源的有效流动和合理分配。具体来说，资源分配是根据中心容量以及网线和节点的需求，并依据阻强大小，将网线和节点分配给中心，分配是沿着最佳
11、路径进行的。当网络元素被分配给某个中心点时，该中心拥有的资源量就依据网络元素的需求而缩减，中心资源耗尽，分配亦停止。,最佳选址,选址功能是指在一定约束条件下、在某一指定区域内选择设施的最佳位置，它本质上是资源分配分析的延伸 服务中心选址的步骤具体如下：对若干候选地点或方案进行资源分配分析。将待规划建设的服务中心与现有的中心合在一起进行资源分配分析，划分服务区，进行不同方案的显示。对每种选址方案的资源分配或服务区划分结果，计算这些方案中所有参与运行的链的网络运行花费的总和或平均值。比较各种方案，选择上述花费的总和或平均值为最小的方案即满足约束条件的最佳地址的选择。,地址匹配,地址匹配实质是对地理
12、位置的查询它涉及到地址的编码。地址匹配与其它网络分析功能结合起来，可以满足实际工作中非常复杂的分析要求。所需输入的数据，包括地址表和含地址范围的街道网络及待查询地址的属性值。,第九章、数字高程模型,DEM的基本概念,DEM：Digital Elevation Model，数字高程模型，指通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，它是对二维地理空间上具有连续变化特征地理现象的模型化表达和过程模拟。,DEM：数学意义上的数字高程模型是定义在二维空间上的连续函数,数字地形分析的基本概念,数字地形分析，Digital Terrain Analysis，DTA：指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。,地形属性根据地形要素的关系特征和计算特征，可以归纳为：地形曲面参数（parameters）地形形态特征（features）地形统计特征（statistics）复合地形属性（compound attributes）,2008-8-30,六、数字地形分析的基本概念,DEM,DTMs,DEM数据,DE,DTA,坡度模型,坡向模型,地形起伏度,地形粗糙度,
