空间分析的原理与方法

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1、第五章空间分析的原理和方法第一节数字地面模型分析第二节空间叠合分析第三节空间缓冲区分析第四节空间网络分析第五节空间统计分析第六节空间数据的集合分析和查询空间分析是GIS系统的重要功能之一,是GIS系统与计算机辅助绘图系统的主要区别。空间分析的对象是一系列跟空间位置有关的数据，这些数据包括空间坐标和专业属性两部分。其中空间坐标用于实体的空间位置和几何形态，专业属性则是实体某一方面的性质。第五章空间分析的原理和方法一、空间分析的意义是地理信息系统的重要组成部分，也是区别于其它类型系统的一个最主要的功

2、能特性。二、空间分析的目的：在于通过对空间数据的深加工或分析，获取新的信息。三、空间分析：是基于空间数据的分析技术，以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理现象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成、空间演变等信息。四、空间分析类型：1.产生式分析：如数字地面模型分析、空间叠合分析、缓冲区分析、空间网络分析、空间统计分析；2.咨询式分析：如空间集合分析，空间数据查询等。第一节数字地面模型分析一、DTM与DEM1.DTM：数字地面模型，是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，以

3、离散的平面点来模拟连续分布的地形。2.DEM：数字高程模型，是高程关于平面坐标自变量的连续函数的一个有限的离散表示。又叫地形模型。DTM={Zi,j}i=1,2,3,…,m-1,m；j=1,2,3,…,n-1,n二、DEM的主要表示模型1.规则格网模型2.等高线模型3.不规则三角网模型（TIN）4.层次模型三、DEM的建立数字地形模型DTM和DEM数字地形模型(DigitalTerrainModel,DTM)是在空间数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称。是带有空间位置特征和地形属性特征的数

4、字描述。是建立不同层次的资源与环境信息系统不可缺少的组成部分。地表属性的三维特征，诸如高度、坡度、坡向等重要的地貌要素，是地学分析和生产应用中的基础数据，它们可以广泛地应用在多种领域，如农、林、牧、水利、交通、军事领域等。具体地说象公路、铁路、输电线的选线、水利工程的选址、军事制高点的地形选择、土壤侵蚀、土地类型的分析等；也可应用于测绘、制图、遥感等领域。DTM的生成已成为GIS的研究课题之一。DTM中属性为高程的要素叫数字高程模型(DigitalElevationModel，简称DEM)。高程

5、是地理空间的第三维坐标，DEM是地表单元上的高程集合，通常用矩阵表示，广义的DEM可包括等高线、三角网等，这里特指由地表网格单元构成的高程矩阵。DEM是建立DTM的“基础数据”或称为单要素图，其它要素均可以从DEM数据直接或间接导出，因此称为“派生数据”，如：平均高程、坡度、坡向等仍是系统数据库中存储的一个层面或基本图件。这些层面都是位置配准的，将它们与其它属性的层面叠置，可以完成多种资源与环境分析。对于DTM，只输入和存储数字高程模型DEM，并保证其精度符合要求，其它派生要素在需要的时候通过计

6、算得到且精度就可以得到保证。DEM的表示方法某地区地表高程的变化可用多种方法模拟。用数学定义的表面或点、线影像都可用来表示DEM。数学分块法数学方法拟合表面时需依靠连续的三维函数，连续的三维函数能以高平滑度表示复杂表面。局部拟合法是将复杂表面分成正方形像元，或面积大致相同的不规则形状小块，根据有限个离散点的高程，可得到拟合的DEM。图形法线模式：表示地形的最普通线模式是一系列描述高程曲线的等高线。地图（有等高线）便是数字地面模型的现成数据源，用扫描仪在这些图上自动获取DEM数据方面已做了许多工作

7、。另外是根据各局部等值线上的高程点，通过插值公式计算各点的高程，得到DEM。点模式：人工网格法：将地形图蒙上格网，逐格读取中心或角点的高程值，构成数字高程模型。由于计算机中矩阵的处理比较方便，特别是以网格为基础的地理信息系统中高程矩阵已成为DEM最通用的形式。网格法的缺点，即：①地形简单的地区存在大量冗余数据；②如果不改变网格大小，无法适用地形复杂程度不同的地区。立体像对分析：先进采样法(ProgressiveSampling)(消除冗余数据问题）就是通过遥感立体像对，根据视差模型，自动选配左

8、右影像的同名点，建立数字高程模型。在产生DEM数据时，地形变化复杂的地区，增加网格数量(提高分辨率)，而在地形起伏不大的地区，则减少网格数量(降低分辨率)。不规则三角网方法(TIN)：对有限个离散点，每三个最邻近点联结成三角形，每个三角形代表一个局部平面，再根据每个平面方程，可计算各网格点高程，生成DEM。不规则三角网是产生DEM数据而设计的采样系统。该DEM系统克服了高程矩阵中冗余数据的问题，而且能更加有效地用于各类以DEM为基础的计算。DEM生成的上述方法中，人工网格方法的精底低、工作量大