GIS__空间分析原理与方法第二章

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1、GIS空间分析原理与方法授课教师:刘湘南2005.03.NortheastNormalUniversity东北师范大学空间分析基础Spatialanalysis第二章NortheastNormalUniversity东北师范大学第二章空间分析基础空间分析以地理空间数据库为基础，运用各种手段提取和传输地理空间信息，实现辅助地学空间问题决策的目标。是有关空间数据分析技术的统称。NortheastNormalUniversity东北师范大学2.1.1空间的概念1空间空间可以定义为一系列结构化物体及其相互间联系的集合（Gatrell，1991）。尺

2、寸、方向、纹理等是比较容易描述的一类空间特征，因此通常空间被定义为物理空间，从感观的角度将其看作是目标或物体所存在的容器或框架（Freksa，1991；Nunes，1991）。§2.1空间与地理空间NortheastNormalUniversity东北师范大学2.1.1空间的概念2欧氏空间又称欧氏几何所研究的空间，分为平面和立体两种，是对现实空间最为简单而确切的近似描述。在现代数学中，目前，大多数空间实体在GIS中用二维方法描述。其关于距离以及方位的度量依赖于欧式空间，许多地学模型也建立在欧式空间的基础之上。NortheastNormalU

3、niversity东北师范大学2.1.1空间的概念3拓扑空间拓扑关系是最基本的空间关系之一，在空间分析和空间推理中占据重要的地位。空间关系研究空间目标之间在一定区域上构成的与空间特性有关的联系，传统上分为拓扑关系、度量关系、方位关系三类。NortheastNormalUniversity东北师范大学2.1.1空间的概念空间目标间的关联、相邻与连通等几何属性不会随空间目标的平移、旋转、缩放等变换而发生改变，拓扑关系即研究这些保持不变的拓扑属性的描述与表达。“拓扑”一词取自希腊文，其原意为“形状的研究”，度量关系是用某种度量空间中的度量来描述的

4、目标间的关系。NortheastNormalUniversity东北师范大学2.1.1空间的概念地理空间被认为是上至大气电离层，下至地幔莫霍面的区域内物质与能量发生发展转化的时空载体，是具有空间参考信息的地理实体或地理现象发生的时空位置集（Worboys，1995）。4地理空间NortheastNormalUniversity东北师范大学2.1.1空间的概念地理学常用解析几何的方法来分析地理实体的几何位置和形态特征，包括其坐标、角度、方向、距离、周长和面积等，并用拓扑几何的方法来描述地理实体间的空间关系，如相邻、相离、相交、包含、重合等。目

5、标间的关系多种多样并与空间参考密切相关，定义一种关系就必然定义一种空间。NortheastNormalUniversity东北师范大学2.1.1空间的概念地理空间可以模拟为由精确坐标值组成的域，也可以描述为空间参考物体的集合，即通过实体间的空间关系和空间分布来记录，分别被称作绝对空间和相对空间。但实际上，坐标值必须参照地理空间坐标系来定义，地理位置的唯一性建立在统一的坐标框架之下，从这个意义上说，绝对空间也是相对的概念。NortheastNormalUniversity东北师范大学2.1.1空间的概念在传统上，地理空间以欧式空间为基础。但它

6、对于宏观的空间分布或目标之间的相互关系的表达存在困难.因此，GIS进行空间分析的过程中引入拓扑空间，用于表达空间目标之间的邻接、连通等关系，通过各种分析操作解算空间目标的相关特征，发现地理规律和知识。NortheastNormalUniversity东北师范大学2.1.2地理空间的多级抽象一OpenGIS的九层抽象开放地理信息系统协会（OpenGISConsortium，OGC）制订的OpenGIS规范将地理空间认知模型抽象为九个层次，如下页图示。OpenGIS规范认为从现实世界到GIS工程世界要经过九个层次的转化和抽象，九个层次之间通过八

7、个接口相互连接。从第二层到第九层，每一层都由前一层派生而来，后一层是对前一层的抽象。NortheastNormalUniversity东北师范大学一OpenGIS的九层抽象现实世界（基本语言）系统库（编程语言、数学库等）概念世界（自然语言）地理空间世界（GIS语言）维度世界项目世界地理点阵世界地理几何特征世界地理要素世界要素集成世界层层抽象NortheastNormalUniversity东北师范大学二ISO/TC211的三级抽象国际标准化组织的地理信息技术委员会(ISO/TC211).规定以数据管理和数据交换为目标的地理信息基本语义和结构

8、，旨在准确描述地理信息，从而规范管理地理数据。ISO/TC211从现实世界到数字世界的抽象过程进行了概括，其基本思路是:2.1.2地理空间的多级抽象NortheastNormal