第七讲+GIS的空间分析技术

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1、第七讲GIS的空间分析技术程承旗北京大学遥感与GIS研究所空间分析空间分析是分析空间数据的技术的通称。这些技术从宏观上区分，可以归纳为：1）空间图形数据的拓扑运算；2）非空间属性的数据运算；3）空间和非空间属性的联合运算等。空间分析中所涉及的概念空间分析是一组其分析结果依赖于所分析对象的位置信息的技术。空间量测一、质心量测应用范围极其广泛，如：1）商场选址应该位于具有最佳势能的定位点处。2）经济的增长极可能发生在高势能地区。一、质心量测通过对其坐标值加权平均求得其中，I为离散目标物，Wi为该目标权重，Xi、Yi为其坐标。目标

2、物对其周围目标的影响随距离的增大而减小，即：其中，I为一目标物，d为距该目标物的距离，W则为其权重。V与d相互成反比，任何定位点的目标物均可由此得到一潜在势能图。二、几何量测·点状目标（0维）：坐标·线状目标（1维）：长度，曲率，方向。·面状目标（2维）：面积，周长等。·体状目标（3维）：表面积，体积等。三、形状量测如果认为一个标准的圆目标既非紧凑型也非膨胀型的，则可定义其形状系数据r为其中，P为目标物周长，A为目标物面积。如果r〈1，目标物凑型；r=1目标物为一标准圆；r〉1，目标物为膨胀型。空间变换为了满足空间分析的需要

3、，需对原始地理图层及属性进行一系列逻辑或代数运算，以产生新的具有特殊意义的地理图层及其属性，这一过层称为空间变换。矢量结构数据的空间变换必须完成的步骤有：1）对原始数据（多边形）形成拓扑关系；2）多层多边形数据的空间叠置，形成新的层；3）对新层中的多边形重新进行拓扑组建；4）剔除多余的多边形，提取出感兴趣的部分。栅格结构的空间变换可分为以下几种方式：1）点变换方式；2）区域变换方式；3）邻域变换方式。点变换方式点变换方式只对各图上相应的点的属性值进行运算。实际上，点变换方式假定独立图元的变换不受其邻近点上的属性值的影响，也不

4、受区域内一般特征的影响现有两层栅格数据层，一为植被分布图，另一为区域开发图。植被分布图分为4种植被，其图元值分别为：0——无林地1——硬木林地2——软木林地3——混合林地区域开发图分为6种区域0——空闲地1——主要道路区2——次要道路区3——居住区4——公区建筑区5——坟区基于点像元的两图层的空间变换原则是：植被分布图中图元重分类为：0——无林地1——有林地与区域开发图叠加后图元0——无林空闲区1——主要道路2——次要道路3——居住区4——公共建筑区5——坟区6——有林区邻域变换方式邻域变换是在计算新层图元值时，不仅考虑原始

5、图层上相应图元本身的值，而且还要考虑与该图元有领域关联的其他图元值影响。1）直接几何关联2）间接几何关联植被分布图图层作一领域变换，得新图层图元值：非边缘=0：当邻元值相同时硬木林边缘=1：当邻元为空地与硬木林地交叉时（0及1）软木林边缘=2：当邻元为空地与软木林地交叉时（0及2）混合边缘=3：当邻元为空地与混合林地交叉时（0及3）由此得到树林边缘图2）区域变换方式；1、同一层的自身变换操作数学运算变换（三角函数、乘方等）直方图统计重分类聚类空间内插缓冲2、多层数据的空间变换操作数学运算（加、减、乘、除等）逻辑组合拓扑叠加缓

6、冲信息复合模型（1）视觉信息复合·面状图、线状图和点状图之间的复合；·面状图区域边界之间或一个面状图与其他专题区域边界之间的复合；·遥感影像与专题地图的复合；·专题地图与数字高程模型复合显示立体专题图；·遥感影像与DTM复合生成三维地物景观。（2）叠加分类模型叠加分类模型则根据参加复合的数据平面各类别的空间关系新划分空间区域，使每个空间区域内各空间点的属性组合一致，叠加结果生成新的数据平面，该平面图形数据记录了重新划分的区域，而属性数据库结构中则包含了原来的各个复合的数据平面的属性数据库的所有的数据项，叠加分类模型用于多要素

7、综合分类以划分最小地理景观单元，进一步可进行综合评价以确定各景观单元的等级序列。分类表新类别号图1上某类别号图2上某类别号……图n上某类别号1C11C21……Cn12C12C22……Cn2…………kC1kC2k……Cnka、点与点的叠合点与点的叠合通常是在栅格模型中进行，把许多层上有关点的属性进行组合后被入新的一层，是栅格模型在空间分析上的一大优势。b、面与面的叠合面与面的叠合是将两个多边形层叠加到一起，合成一个新的多边形层。C、线与面的叠合线与面的叠合是将一个线状要素层或网络状要素层和多边形层叠合。如网络层为道路网，可以得

8、到每个多边形内的道路网密度，内部的交通流量，进入、离开各个多边形的交通量，相邻多边形之间的相互交通量。如果网络层为河流，可得到每个多边形内的地表水径流量。线与面的叠合一般以拓扑结构的矢量模型比较方便。ｄ、点与面的叠合点与面的叠合可以分析每个多边形内某类点状要素一共有多少，或哪些点落在哪些多