地理空间数据分析与GI

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1、王红hongwang@hhu.edu.cn83787891（严恺馆319）；13601588348河海大学水文院地理信息科学系空间分析与建模7/29/20211地理信息系统真正的功能在于它利用空间分析技术对空间数据的分析—M.F.Goodchild（美国地理信息与分析国家中心，GIS的奠基人之一）7/29/20212第一章空间数据分析与GIS7/29/20213空间数据处理与建模发展历史GIS空间分析定义空间分析的主要方法、步骤空间分析一般模型地理空间问题7/29/20214空间数据处理与建模发展历史GIS空间分析定义空间分析的主要方法、步骤空间分析一般模型地理空间问题7/29/2021

2、5空间数据分析是地理学和地理信息科学领域的重要研究内容，它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。7/29/20216数量地理学（QuantitativeGeography）又称计量地理学。试图以定量的精确判断来弥补定性文字描述的不足；以抽象的、反映本质的数学模型去刻画具体的、庞杂的各种地理现象；以对过程的模拟和预测来代替对现状的分析和说明；以合理的趋势推导和反馈机制分析来代替简单的因果关系分析。7/29/20217图1.1数量地理学与传统地理学研究方法比较7/29/2

3、0218计量革命的直接成果是导致了GIS革命的到来—JohnstonRJ，1995（英国著名地理学家）7/29/20219GIS是客观现实世界抽象化的数字模型GIS是地理空间空间数据管理、显示与制图的集成工具GIS是地理空间数据分析模拟与可视化的技术平台7/29/202110计算地理学（GeocomputationalGeography）地理计算本质上是继地理信息科学之后的革命，是一种高性能计算，用以解决目前不能解决、甚至未知的空间问题的科学。—Openshaw1999（英地理学家）应用计算机技术求解地理问题的理论、方法和过程。—Ress（英地理学家）7/29/202111地理计算模型与

4、方法地理计算学是数量地理学向深层次的拓展，强调数学模型与模拟实验并重的理念，凭借计算机工具对地理学问题进行定量或非定量分析的抽象概括和综合研究，解决海量、复杂数据集或数据库分析的复杂空间问题。7/29/202112包含的新的理论技术方法:GIS创建数据库；人工智能技术（AI）和智能计算技术（CI）提供计算原理和计算工具；高性能计算服务系统提供动力核心技术：智能计算技术中神经网络模型（NN）、模糊逻辑模型（fuzzylogic），遗传算法（GA）、元胞自动机（CA）以及分形分析（fractalanalysis）等。7/29/202113空间数据挖掘是从地理空间数据库中挖掘时空系统中潜在的、

5、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。图1.2地理空间数据挖掘体系结构7/29/202114空间数据分析与GIS空间数据处理与建模发展历史GIS空间分析定义空间分析的主要方法、步骤空间分析一般模型地理空间问题7/29/202115以地理空间数据库为基础，应用逻辑运算、一般统计和地统计、图形与形态分析、数据挖掘等技术，提取隐含在空间数据内部的与空间信息有关的知识和规律，包括位置、形态、分布、格局以及过程等内容，以解决涉及地理空间的各种理论和实际问题。7/29/202116GIS空间分析不仅要分析实体的属性数据，更要分析它们的空间位置、分布特点

6、和空间关系等与地理空间分析有关的信息，即空间分析的结果依赖于地理事件的空间分布特征，而且通过空间分析可以发现隐藏在空间数据之后的重要信息和一般规律，这是一般统计方法所不能胜任的。7/29/202117现有研究内容和体系由于空间分析的应用领域含盖面极广，学科新兴，源于不同领域的分析方法内涵和外延不同，对应不同的称谓，有空间分析（spatialanalysis）、空间数据分析（spatialdataanalysis）、空间统计（spatialstatistics）、地统计（geostatistics）。7/29/202118表1空间分析不同称谓的内容差别王劲峰2000《地理学报》7/29/2

7、02119空间数据分析与GIS空间数据处理与建模发展历史GIS空间分析定义空间分析的主要方法、步骤空间分析一般模型地理空间问题7/29/202120GIS空间分析的一般方法空间查询和检索空间量算空间插值叠置分析缓冲区分析网络分析数字高程分析7/29/202121空间统计分析属性数据的一般统计方法空间统计方法景观格局分析7/29/202122步骤1.明确分析目标和分析要求规定了如何利用分析功能来解决问题，以及在满足什么条件的前提下解决