（地图学与地理信息系统专业论文）基于栅格数据的gis空间分析算法及其软件实现研究.pdf

基于栅格数据的g i s 空间分析算法 及其软件实现研究 【摘要】地理信息系统( g e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e m ，g i s ) 是当代信息技术( i n f o m a a t i o n t e c h n o l 0 2 v ，i t ) 新的热点研究领域之一，在国k 经济建设、资源与环境管理、国防与国家 安全、旅游与社会文化等各领域，均具有广范的廊川。在现实的麻州开发中，g i s 的功能与 所选川的g i s 平台软什密切相关。目前流行的商川g i s 平台软件在空问分析功能方面差异 较人以a r c g i s 蒈为代表的一类发展成熟的g i s 平台软r i ：在空间分析方面功能较强，但贝 _ 仃价格昂贵、系统复杂、培训及维护成本高等缺点，从而住一定氍度上限制了这些软什的辨 及与推j 。使h j 。 本文系统的研究了栅格数据常h j 的空问分析方法及基丁栅格数据的空间建模方法，门纳 了符种栅格数据空间分析方法的使川条什及相互区别与联系。住此基础上利瑚面向对缘技 术研制、开发了一个基，栅格数据的g i s 空间分析i ：只r a s t e r l _ o o l s 。该i 具简单实用， 羿而友盘，使州的数据格式全部为明码文件。除了使州系统中预定义的空问分析功能外还 可以通过更改已有空间分析脚本，或编写全新的空间分析脚本的方法，实现更为丰寓的空间 分析和空间建模功能。 更进一步，顺应g i s 软什发展的新潮流，分析、研究了c o m g i s 软什开发所依赖的技 术基础，包括c o m 、o l e 、a c t i v e x 等内容。成功研制了一个新的g i s 组仆- - r a s t e r t o o l s o b j 。 该组什以a c t i v e x 控件的形式向客户提供了对栅格数据进行浏览、布询、空间分析等操作的 功能，川户可以很方便的在白己的应川系统中实现与r a s t e r t o o l s 系统】：贝干日同的功能。 r a s t e r t o o l s 、r a s t e r t o o l s o b j 两个产鼎为川户提供了在不同层面上实现对栅格数据进 r 操竹： 的并种方法。在与传统信息系统耦台、嵌入开发及软r l ：的开放性、可扩展性、使川复朵性及 降低歼发成本笛备方面本软什均展现出明显的优辨。 本文昂后探讨了两个研究成果的应州领域和推广前景，并通过实际系统的开发对 r a s t e r t o o | s 和r a s t e r t o o l s o b j 两个成果进行了检验。结果证明，g i s 系统l ：具r a s t e r t o o l s 以及基rc o m 披术开发的a c t i ；，e x 控f ，f ：r a s t e r t o o l s o b j ，具有较强的栅格数据处理功能并 能提供灵活的栅格数据空间分析方法，特别是该组t l ：具有的可以执行脚本语言的特点，更拓 展了它的麻h j 范同。这两个成果完全可以满足一般g i s 应用项目的要求。 伴随计算机软硬t l ：水平的不断提升，栅格数据在g i s 应川项目中必将起到越米越重要 的f 1 ：删。r a s t e r t o o l s 系统以及基r - c o m 技术开发的r a s t e r t o o l s o b j 控什成本低廉，功能专 业为基 j 栅格数据的a i s 系统开发提供了一条捷径。同时由于两个产晶功能专一，有灵 活的脚本编写功能，因而也可以h j 丁教学、科研等领域。 【关键词】地理信息系统；组件式地理信息系统；栅格数据空间分析；g i s 平台软件开发 ar e s e a r c ho nr a s t e rb a s e dg i s s p a t i a la n a l y s i sa r i t h m e t i c a n di t sp r o g r a m m ep r a c t i c e a b s t r a c t g i s ( g e o g r a p h yi n f o r r n m i o ns y s t e m ) i s an e wh o t s p o to fi t i ti s w i d e l yu s e di nm a n ya s p e c t ss u c ha sr e s o u r c ea n de n v i r o n m e n tm a n a g e m e n t t h e f u n c t i o no fag i ss y s t e mi sc l o s e l yr e l a t e dt ot h eg i ss o f t w a r ei tu s e s t h e r ei saw i d e d i f f e r e n c eo ft h es p a t i a l a n a l y s i sf u n c t i o n sa m o n gt h ep o p u l a ru s e dg 1 ss o f t w a r e s o m ew i d e l yu s e dg i ss o f t w a r e ，s u c ha sa r c g i s ，i sp o w e r f u ii ns p a t i a la n a l y s i s b u t “sl l i g hp r i c e ，c o m p l i c a t e do p e r a t i o n ，c o s t l ys y s t e mm a i n t e n a n c ef o em a d ei tab a r r i e r f o rt h e s es o f t w a r et ob ew i d e l yu s e d ht 1 1 i sa r t i c l e t h es p a t i a la n a l y s i sm e t h o d sa n ds p a t i a lm o d e l i n gm e t h o d sa r e s t u d i e d ，a n dt h ea p p l i c a t i o na r e a ，d i f f e r e n c ea n dco r r e l a t i o nb e t w e e nt h e s em e t h o d s a r ea n a l y z e d w i mt h eu s a g eo f o b j e c to r i e n tp r o g r a m m i n g g i ss o f t w a r er a s t e r t o o l s i sd e v e l o p e d t h i ss o f t w a r eu s e sp u r et e x tf i l ea si t sd a t af o r m a t i t sf u n c t i o ni s1 i m i t e d t os p a t i a la n a l y s i sa n di se a s yt ou s e b u tf o ri t si n t e g r a t e ds p a t i a la n a l y s i sf u n c t i o n s u s e r sc a l le x p a n di t sf u n c t i o nb ym e a n so fs e t f w r i t t e ns p a t i a la n a l y s i ss c r i p t a l s oi nm i sa r t i c l e c o m g i st e c h n o l o g yi ss t u d i e d a sar e s u l to ft h ea p p l i c a t i o n o ft h e s et e c h n o l o g y ，g i sc o n 竹o lr a s t e r t o o l s o b ji sd e v e l o p e d 。t h i sc o n t r o lg v ea n a c c e s sf o rt h es y s t e md e v e l o p e rt oa d d i n gg i sf u n c t i o n si n t ot h e i rs y s t e m ，j u s ta st h e f u n c t i o n sr a s t e r t o o l sc a nd o t h et w os o f t w a r e ，r a s t e r t o o l sa n dr a s t e r t o o l s o b j m a d ei tp o s s i b l ef o rt h eu s e r st om a n i p u l a t er a s t e rd a t ao nd i f f e r e n tl e v e l s a n dj ti s v a l u a b l ei nm a n ya r e a ss u c ha sc o u p l i n gw i t ht r a d i t i o n a lm i s e m b e dd e v e l o p m e n t e x p a n d a b i l i t y , o p e r a t i o nc o m p l e x i t nr e d u c i n gs y s t e mc o s t se t c a tt h ee n d t h ea p p l i c a t i o nf u t u r ei st a l k e da b o u ta n da l la p p l i c a t i o ns y s t e mi s d e v e l o p e d i nt h e s ea p p l i c a t i o ni t i sp r o v e dt h a tr a s t e r t o o l sa n dr s t e r t o o l s o b j s o f t w a r ea r ea 1 1p o w e r f u li nr a s t e rd a t am a n i p u l a t i o n ，a n dc a nd oc o m p l i c a t e ds p a t i a l a n a l y s i sw j t ht h em e r i to fs c r i p tr u n n i n g i tc a nm e e ta t m o s ta 1 1d e m a n d so fr a s t e r b a s e dg i ss y s t e m 、i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rs o f t w a r ea n dh a r d w a r e 。姐s t e rd a t aw i l lr u n a m o r ei m p o r t a n tr o l ei ng i sd r o j e c t r a s t e r t o o l sa n dr a s t e r t o o l s o b js o f t w a r ei sc h e a p a n dp o w e r f u l ，a n di sas h o r t c u tf o rg i ss y s t e md e v e l o p m e n t l i ux i a o ( g e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e m ) d i r e c t e db yc h e nz h e n g j i a n g 【k e yw o r d s g i s ；c o m - g i s ；r a s t e rb a s e ds p a t i a la n a l y s t ；g i ss o f t w a r e d e v e l o p m e n t 西北大学学位论文知识产权声明书 y ，7 8 6 皇5 5 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交沦文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和 借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫捕等复制手段保存和汇编本学位论文。同 时，本人保证，毕业后结合学位沦文研究课题再撰写的文章一律注明作 者单位为西北大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：型l ! 芝指导教师签名：銎垄三 - 嘲拜月日历样莎月，幺曰 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也1 i 包含为扶得西 北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名：钏的y 脚厶月灼日 第一章栅格数据的特点及其在g i s 空间分析技术中的应用 1 、g i s 空间数据模型 地理信息系统是在计算机硬件、软件系统的支持下，对整个或部分地球表层 ( 包括大气层) 空间中的有关地理分布的数据进行采集、存储、管理、运算、分 析、显示和描述的技术系统。计算机软件为其核心技术之一。山于计算机不能 识别复杂的地理对象，因此必须使用恰当的空阳j 数据模型对地理对象进行抽象和 描述，最终转换为计算机可以识别的形式。 g i s 使用两种基本的数据模型来表示空间要素。矢量数据模型采用坐标点的 方式，记录抽象的点、线、面地理实体。基于矢量的要素被看作是空间上离散的 实体，通常用来表示有确定位置与形状的离散要素。栅格数据模型用格网来表示 要素属性的空间变化。格网中的每个单元都有一个对应于该位置上空问要素特征 的值，栅格数掘适合用于显示空间上连续变化的要素，如降水量和高程【2 1 。 2 、栅格数据的特点 栅格数据表示的地表是不连续的，是量化和近似离散的数据。在栅格模型中， 空f o j 被规则地划分为栅格( 通常为正方形) 。地理实体的位置和状态用它们占据 的行、列以及取值来定义。因此，栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现 象分布的数搌组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征【l j 。 栅格数据结构属性明显，定位隐含，数据直接记录地物的属性，而其位置出 其行歹u 号转换得到。由于栅格阵列容易为计算机存储、显示，并进行空间分析操 作，因此基于这种结构的g i s 系统算法简单，容易实现，且易于扩充、修改， 也很直观，特别是易于同遥感影像结合处理。栅格结构的另一个优点是，特别适 合于f o r t r a n 、b a s i c 等高级语言作文件或矩阵处理。本论文即是研究基于栅 格数据的地物空间分析，并在所开发的系统中实现这些功能。 栅格数据模型中，格网单元的大小决定了栅格数掘模型的空间分辨率。大尺 j r 格网单元无法表示空间要素的精确位置，并且增加了一个格网单元中存在混合 要素的几会；采用较小的格网单元可以在一定程度上解决这种问题，但又导致栅 格数掘量的增加和数据处理时间的延长。 3 、栅格数据在现代g i s 空间分析研究中的应用 g i s 中许多数据都用栅格格式表示。这些数据包括数字高程数据、卫星影像、 数字f 射影像、扫描地图和图形文件。多数g i s 工具软件能同时支持栅格数据 和矢量数据，并可以在栅格数据和矢量数据之间相互转换。栅格数据将许多空问 数掘分析方法引入到g i s 中。矢量、栅格两种数据相结合是现代g i s 项目的一 个普遍特征【5 】。 栅格数据由于其自身数据结构的特点，在数据处理与分析中通常使用线性代 数的二维数字矩阵分析法作为数据分析的数学基础，具有自动分析处理较为简 单，而且分析处理模式化很强的特征【“”。通常对栅格数据可以进行局部运算、 邻域运算、分带运算、距离体积量测运算等。伴随空间分析方法的扩展，还可使 用栅格数掘进行空问自相关分析、元胞自动机分析、神经网络分析等。 4 、国内外软件现状 通用g i s 平台软件一般都在不同层次上支持对栅格数据的空阳j 分析。e s r i 公 司推出的a r c l n f o w o r k s t a t i o n 软件在d o s 界面下提供强大的栅格数据操作功能： a r c v i e wg i s3 x 通过扩展模块的形式，使用户可以在标准w i n d o w s 界面下进行 栅格数据的操作；在其最近推出的a r c g i s8 x 、a r e g i s9 系列软件中，栅格数据 的空白j 分析可以通过a r c t o o l b o x2 1 2 具箱实现，并且g e o d a t a b a s e 文件提供了对 栅格数据的完全支持。其他常用g i s 平台软件多数也都提供了栅格数据空间分 析功能，如i n t e g r a p h 公司推出的m g e 包括了g r i d 分析模块用以处理栅格数据。 国内g i s 软件公司提供的g i s 系统工具业具有较强的功能，如m a p g i s 软件、 s u p e r m a p 软件等等 6 2 - 6 7 1 。 虽然通用g i s 平台软件功能强大，性能稳定，但是山于其价格昂贵，功能复 杂，学习培训费用大，这给地理信息系统的普及和应用带来障碍。许多行业中应 用到的g i s 功能非常有限，而且仅仅作为附加功能，在这种情况下，用户很少 考虑购买通用g i s 软件。在进行空间分析算法研究、栅格数据空间分析教学和 演示过程中，也需要一种功能简单，可以自定义空间算法的软件，而通用g i s 平台软件很难满足这些要求。本研究中r a s t e r t o o l s 系统软件以及r a s t e r t o o l s o b j 控件的丌发即是出于这样的需求。 5 、本研究的主要内容 本研究源于西安市重大科技创新项目“d i g m a pg i s 基础软件系统研制与丌 发”，目的是为以矢量数掘处理为主的d i g m a pg i s 基础软件配备一个完整的栅 格数据处理系统。 本研究首先采用面向对象的思想分析常用的g i s 栅格数据空问分析方法。对 其进行抽象，归纳出多个对象实体，并定义其属性、方法和事件。在v i s u a lb a s i c 环境下编写程序，实现所设计的对象及其功能。对该软件进行完善，得到通用 g i s 平台软件r a s t e r t o o l s 。在此软件的基础上进行进一步开发，将设计的类及其 属性、方法进行封装，得到带有栅格数据可视化显示以及空白j 分析功能的g i s 控件r a s t e r t o o l s o b j 。最后，使用所开发的系统软件以及g i s 控件进行实际系统 丌发，检验其稳定性和易用性。 6 、本研究创新点 本论文是作者理论和实践经验的总结，对g i s 基础理论研究、g i s 软件丌发 及g i s 应用丌发具有较好的参考价值，以期对普及推广g i s 的应用，发展g i s 软件产业有所贡献。因此本研究处于g i s 软件技术研究的前沿，有重大的理论 意义和使用价值；论文的选题具有积极、现实的意义。 本论文就g i s 栅格数据空间分析方法进行汇总，使用面向对象方法进行系 统分析并_ 丌发设计了r a s t e r t o o l sg i s 系统。最后对c o m g s 的理论、开发与应 用实践作了较为深入、系统的研究，丌发了基于c o m g i s 技术的产品并应用于实 际系统中。其意义和贡献主要体现在理论基础、技术实践和系统应用等三个层次： 理论基础层次：系统地探讨了g i s 技术体系的特点、g i s 栅格数据空侧分析 方法的特点、通用商业化g i s 软件的缺陷、c o m g i s 的特点与优势、c o m g i s 的 开发和应用。通过这些分析为本研究的系统丌发奠定理论基础 技术实践层次：使用面向对象技术进行系统分析和设计，分析和探讨了 c o m g i s 软件开发所依赖的技术基础，成功地研制了自有版权的g i s 软件一 r a s t e r t o o l s 和r a s t e r t o o l s o b j 。在软件的具体开发过程中，技术上力求创新，实 现了基于脚本语言的栅格数据空间分析，丰富了g i s 技术内涵。 系统应用层次：探讨了r a s t e r t o o l s 系统的应用前景，并通过果树施肥信息 系统的研制，探讨了r a s t e r t o o l s o b j 控件在实际项目中的应用，很好地解决了 c o m g i s 与l i s 系统集成的问题。 7 、论文的组织 本文共计八章，以下列出各章的主要内容与所做的主要工作。 第一章绪论 本章首先介绍了g i s 栅格数据模型的特点及其进行空间分析的意义，然后分 析了当前商业化g i s 软件系统的优缺点，提出了论文研究的目标及主要内容， 以及r a s t e r t o o l s 系统开发的目的和任务，为以后工作的展开做好铺格。 第二章基于栅格数据的空间分析方法概览 分析了栅格数据常用的空间分析方法，并用面向对象思想对其进行分析和归 纳。为下一步r a s t e r t o o l s 系统开发设计其所需的类及属性、方法和事件奠定了 基础。 第三章基于规则格网d e m 的空间分析方法 d e m ( d i g i t a le l e v a t i o nm o d e l ) 是使用栅格值存储地表高程信息的栅格数据 系统，由于具有地理意义，对它进行的分析操作可以和许多实际地理模型联系起 来。本章归纳了这些分析操作，为第四章中系统设计提供理论依据。 第四章基于栅格数据的空间分析系统r a s t e r t o o l s 的设计与实现 根据第二、三两章的研究结论，进行r a s t e r t o o l s 系统的设计。浚系统在 m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c 环境下编译实现。对该系统进行完善和优化，总结v i s u a l b a s i c 丌发g i s 系统中提高系统效率的方法。 第五章r a s t e r t o o l s o b j 组件的设计与实现 以所丌发的g i s 系统工具r a s t e r t o o l s 为基础，应用其类结构、数据结构和 空问分析算法开发g i s 控件r a s t e r t o o l s o b j 。总结g i s 控件丌发的步骤，并进行 g i s 控件丌发优化研究。在不同丌发平台下测试该控件的稳定性和可移植性，并 4 对该控件进行优化。 第六章应用实例基于g i s 的果树施肥信息系统 使用丌发的g i s 系统工具r a s t e r t o o l s 以及r a s t e r t o o l s o b j 控件进行应用型 g i s 系统的开发。通过r a s t e r t o o l s o b j 控件在果树施肥信息系统中的应用研究， 完善其功能、提高其适用性并作为其推广实例。 第七章应用实例在g i s 课程教学及科研中的应用 讨论了r a s t e r t o o l s 系统和r a s t e r t o o l s o b j 控件在教学和科研中的应用。首先 设计了高校g i s 课程教学中应用r a s t e r t o o l s 系统、r a s t e r t o o l s o b j 控件的教案， 并与传统教学模式比较。最后以模拟元胞自动机和根据d e m 提取坡向为例，探 讨了r a s t e r t o o l s 软件在栅格数据空间分析运算和研究方面的应用。 第八章结论与展望 总结本研究的主要成果，分析r a s t e r t o o l s 系统以及r a s t e r t o o l s o b j 控件的优 缺点并展望其应用前景。 第二章基于栅格数据的空间分析方法概览 栅格数据模型是- - ；f e e 覆盖整个研究区空问的规则格网，其每个格网单元值对 应于该单元位置上的空间现象或地物属性的编码。栅格数据能直观的反映实际地 物的属性信息，并可以在计算机中存储为二维矩阵。这种简单的数据结构不仅在 计算上有效，而且可以做多种多样的数据分析5 1 。 1 、栅格数据空间分析的准备工作 栅格数据中栅格单元的数值可以分为两种类型：数值型数值和类别型数值。 数值型数值用以描述某个栅格单元对应地物量化的空间属性信息。如在d e m 中， 栅格单元的数值代表该单元所在地区的高程值。可以用平均值、标准差等统计方 法对数值型数值进行运算以描述其属性信息的内在规律。类别型数值表示陔栅格 对应地物的空间属性编码。如栅格化的土地利用图中，不同的栅格值代表不同的 土地利用类型。对这种类型的栅格数据，只能进行类型合并、面积量算等操作【5 l 。 栅格数据分析以设立分析环境丌始，分析环境包括用于分析的区域范围和输 出单元的大小。用于分析的区域范围可以对应于特定的格网，或者是x 、y 坐标 所定义的区域，也可以是不同区域范围格网的组合。g i s 用户可以用任何合适的 比例尺定义输出单元的大小，但只有当输出单元大小等于或大于输入格网中最大 单元大小时，生成的栅格单元才有意义。 对于多图层的栅格数据，不同的栅格图层必须具有相同的投影和相同的坐标 系时爿可以进行多层面复合分析。 2 、栅格数据的局部运算 局部运算是对构成栅格数据的每一个格网，其值根据输入的单个或多个格网 幽层中绝对或相对位置处栅格单元的属性值，由输入输出关系函数式计算得到。 其中的函数式可以包括以下j l 乖i 运算： 表2 1 局部运算可以使用的运算类型 6 算术运算符+ ，一，绝对值，取整数，改变小数位数 对数指数，对数 数学运算 三角函数 s i n ，c o s ，t a n ，a r c s i n ，a r c c o s ，a r c t a n 幂平方，平方根。n 次方，幂 逻辑运算逻辑运算符 ， z i , j 则v r ( i ，j ) = 一1 若z i ，叶1 ) o 时 若2 ) j z i j 则v r t i ，j ) = - l 若 z i o + 1 ) z i j 则v r ( i j ) = 1 在其它情况下，v r 0 ，j ) = 0 其中v r o j ) = - 1 表示谷点 v r ( i = 1 表示脊点 v r o 川= 0 表示其它点 这种判定只能提供概略的结果。当需对谷脊特征作较精确分析时，应由曲面 拟合方程建立地表单元的曲面方程，然后，通过确定曲面上各种插点的极小值和 极大值，确定该点属于谷点或脊点。 7 、d e m 水文分析 大多数地表水文分析模型使用d e m 提取集水流域和水流网络数掘。使用 d e m 进行水文分析的理论依掘是地表物理特| 生与流经其上水流特性的相互作用 关系。地表的物理特性决定了流经其上的水流的特性，同时水流的流动将反过米 影n 蚍也表的物理特性。对地表影响最大的水流特性为水流的方向和速度。水流方 向出地表上每一点的方位决定。水流能量由地表坡度决定，坡度越大，水流能量 也越大。当水流能量增加时，其携带更多和更大泥沙颗粒的能力也相应增加，因 此更陡的坡度意味着对地表更大的侵蚀能力。另外由不同地表曲率决定的凸形或 叫形地表也会对水流的流动产生影响，在凸形地表区域，水流加速，能量增大， 其携带泥沙的能力增加，因而凸形剖丽的区域为水流侵蚀地区。与此相反，在凹 形剖面处水流流速降低，能量减少，导致泥沙的沉积。因此对水文分析来说，关 键在于确定地表的物理特征，然后在此特征之上再现水流的流动过程，最终完成 水文分析的过程。 从数字高程模型中可提取大量的陆地表面形态信息，这些形念信息包括坡 度、坡向以及谷脊特征等。在大多数栅格处理系统中，使用邻域分析计算便可以 方便的提取这些信息。集水流域和陆地水流路径与坡度、方位之类的信息密切相 关，但同时也需要一些非邻域的操作计算，比如确定大的平坦地区范田内的水流 方向等，因此简单的邻域操作对这些计算是不够的。为克服这些限制，达到提取 地形形念的目的，一些研究者提出了既使用邻域技术又使用可称之为区域生长过 程的空间迭代技术的算法，这些算法提供了从d e m 中提取集水流域、地表水流 路径以及排水网络等形态特征的能力。 第四章基于栅格数据的空间分析系统 r a s t e r t o o l s 的设计与实现 根据以上对栅格数据空j 自j 分析内容及其方法的研究，可以发现栅格数据结构 简单，运算方便，与遥感相片等多种数字产品结合方便，并可以进行丰富的空问 分析操作，是g i s 空间分析中非常重要的一种方法。本研究根据以上两章的研 究成果，使用面向对象技术进行系统分析和设计，在v i s u a lb a s i c 环境下实现了 r a s t e r t o o l s 系统。使用该系统实现并研究栅格数据空j 日j 分析非常方便。 1 、r a s t e r t o o l s 系统的特性 对栅格数据空问分析方法的研究与探索，对已有算法的改进及新的空问分析 方法的探讨，需要丌放的丌发环境。但是，使用通用g i s 软件对栅格数掘进行 分析，很多情况下无法获耿其内部分析运算的算法与规则，且存在很多功能限制， 研究者不能将主要精力放在空问分析方法内容和算法的研究上。若从底层做起开 发专门的系统，来对栅格数据空问分析进行研究，虽然功能强大。算法设计灵活， 实现效率高，但系统开发的过程较为繁琐，数据输入输出、图形可视化以及结果 的验证比较等方面需做的工作很多，得不偿失。并且丌发所得成果的可移植性、 软件复用性都较差，在其他系统中实现时需做调整。当实现的空间分析功能比较 多时，怎样对这多个空间分析功能模块进行组织，方便地管理和更改也是设计者 需要考虑的问题。 本研究对栅