地理信息系统实训指导书.doc

111地理信息系统（空间分析）实习指导书实习目的通过MAIGIS K9进行GIS空间分析实验，使学生加深空间分析概念的理解，通知掌握空间分析操作方法。实习要求在E盘建立自己名字命名的文件夹，保存自己所做成果。实习过程中学生必须加强自身管理，认真完成实习安排中所涉及到的各种实习项目，同时将结果保存，作为评分的一项重要标准依据；不得抄袭其他同学所做成果，若发现，实习成绩为不合格；注意保护机房仪器设备，不得将U盘，手机等移动存储设备连接于计算机，若发现，实习按不合格处理；严格按上课时间进行作息，二节课不到者按实习不合格处理。实习报告内容要求实习内容缓冲区分析数据分析叠加分析网络编辑与分析属性汇总、统计统计分析其他分析DEM分析其他分析矢量数据分析属性分析栅格数据分析GSQL查询分析 具体安排：1、矢量数据分析1）、缓冲区分析（1）线的缓冲区载入数据：道路中心线，居民地域，城市水系，城市植被，需要分析的点状地物进入缓冲区分析缓冲区方式：单位：米 半径60设置保存路径保存、确定进入缓冲区建立界面.等进度条结束，出现缓冲区文件。打开文件，复位以下为根据道路中心线文件建立的缓冲区文件。（2）点的缓冲区以邮电通讯为例做缓冲区，考察，邮局在当地服务漏洞。确定建立缓冲区，复位窗口如图：（3）面的缓冲区分析自己思考，以植被或者水域为基础建立缓冲区进行相关分析2）、叠纸分析以邮局点状地物建立的缓冲区和居民地域进行叠置分析（考察当地邮局的覆盖范围），以道路缓冲区和居民地域进行叠置缓冲区分析（道路扩展过程中占具名地域的面积）。邮局覆盖范围：道路扩展占地区域：2、栅格数据分析1）、DEM分析 DEM导入 地形因子分析 剖面分析 路径分析 连线可视性分析 全局市场分析 洪水淹没分析 水文表面流域分析2）、TIN分析 1、TIN构建： 高程点线三角化点击“TIN构建”“高程点线三角化”，系统弹出如下对话框： 2、剖面分析 点击“TIN分析”“剖面分析”功能，在TIN三角图给剖面线， 生成剖面图。 连线可视性分析点击“TIN分析”“连线可视性分析”功能，在TIN三角图绘制连线1-2点，生成可视图。高程点线栅格化方法1点击“TIN构建”“高程点线栅格化”，系统弹出如下对话框方法2点击“矢量处理”“离散数据网格化”，系统弹出如下对话框： 格网立体图绘制点击“数据分析”“格网立体图绘制”，系统弹出如下对话框：3）、表面积体积计算 栅格数据：点击“数据分析”“表面长度计算”功能，输入线求的表面距离如下图。 栅格数据：点击“数据分析”“交互计算表面积体积”功能，求表面积、体积、土方量计算如下图。栅格数据：点击“矢量处理”“区要素像元统计”功能，求的所选区域中的最高点与最低点如下图。4）、数据统计DEM数据查看数据集信息，可以对数据集根据属性进行重分类 对数据进行重分类 分类方法： 等间距分类 等数目分类 标准差分类 自定义间距分类 分类结果浏览，共分四类。12345）、表达式计算正坡向图表达式计算正坡向图反坡向图3、属性数据分析说明： 属性汇总，属性统计等内容在地图编辑中做。1）、对比分析 包括简单要素类的属性对比和空间对比。可以对给定的两个点/线/面简单要素类做指定唯一码或直接用OID查找的属性对比和候选区域内的空间对比。 一 属性对比分析 对于两个类型相同的简单要素类，若用户没有指定对比的唯一码，则直接用要素的OID进行查找，先对比出简单要素类的属性结构不同，包括属性字段名称、字段类型、字段长度和字段数目，然后，再查找出OID相同的要素的不同属性值，并以源和目的两个表格的形式列出来； 若用户指定了对比的唯一码，则直接用该唯一码进行查找，先对比出简单要素类的属性结构不同，包括属性字段名称、字段类型、字段长度和字段数目，然后，再查找出唯一码相同的要素的不同属性值，并以源和目的两个表格的形式列出来。 二 空间对比分析分为类型为点的简单要素类的空间对比、类型为线的简单要素类的空间对比、类型为面的简单要素类的空间对比。 对于点要素，利用包矩形查找到源要素对应的目标要素，不在同一区域范围内的要素保存在差异集中； 对于线要素，先利用包矩形查找到源要素对应的目标要素，然后计算两线要素是否重合，未重合的要素保存于差异集中； 对于面要素，对源和目的要素进行叠加分析，叠加结果保存于差异集中。类型为点的简单要素类的空间对比 类型为线的简单要素类的空间对比 类型为面的简单要素类的空间对比 2）、历史分析 历史数据归档实际上是将空间数据库的所有变化都保存下来，记录其变化的时间和变化后的状态，并且提供工具访问某一时刻或者某一时间段的数据库状态。 历史数据归档功能所创建的历史数据档案库，因为具备时间属性，因此可以利用时间动画、动画图表以及历史数据回放功能，实现历史数据档案库的动态显示，反映事物和现象的动态变迁过程，更加直观。 一 动画工具 二 追踪分析 三 历史数据选择 四 历史属性浏览 忽略这节3）、统计分析 意义 分析地理要素之间的相关关系 ,揭示地理要素之间相互关系的密切程度 任务 在某些难测难控的要素与其他易测易控的要素之间建立一种近似的函数表达式，可以比较容易地通过那些易测易控要素的变化情况，了解那些难测难控要素的变化情况 。相关分析主要是研究要素（变量）之间是否存在关系和关系的密切程度，没有自变量与因变量之分。统计分析方法： 一 聚类分析 聚类分析，亦称群分析或点群分析，它是研究多要素事物分类问题的数量方法。 其基本原理是，根据样本自身的属性，用数学方法按照某些相似性或差异性指标，定量地确定样本之间的亲疏关系，并按这种亲疏关系程度对样本进行聚类。 聚类分析方法，是地理学中研究地理事物分类问题和地理分区问题的重要的数量分析方法。用于各种地理要素分类、各种地理区域划分。 1聚类分析方法 直接聚类、最短距离聚类、最远距离聚类 样本距离选择方法 2绝对距离、欧氏距离、切比雪夫距离 分析操作 分析结果 二 回归分析 回归分析就是对具有相互联系的要素，根据其联系的形态，选择一个合适的数学模式，用来近似地表达要素间平均变化关系。这个数学模式称为回归模型（回归方程） 回归分析主要是研究要素之间联系的形态、确定要素之间关系的方程式，即回归方程，可用于对未来进行预测，对某些要素进行控制。回归分析有自变量与因变量之分。回归分析尚有地理预测的性质。回归分析方法： 线性回归分析 一元线性回归、多元线性回归、逐步线性回归 非线性回归分析 双曲线回归分析、幂函数回归分析、指数函数回归分析、负指数函数回归分析、对数函数回归分析、S型函数回归分析、二元多项式回归分析 三 梯度分析 梯度分析,是以排序理论为基础，在因子梯度为轴的空间中定出样本点，从而显示样本及其属性的变化关系的方法。 四 时间序列分析 用于地理过程时间序列的预测与控制研究。 时间序列：各种社会、经济、自然现象的数量指标按照时间次序排列起来的统计数据 时间序列分析模型：解释时间序列自身的变化规律和相互联系的数 时间序列的自相关：是指序列前后期数值之间的相关关系，对这种相关关系程度的测定便是自相关系数。 五 趋势面分析 空间趋势面并不是地理要素的实际分布面，而是模拟地 理要素空间分布的近似曲面。因此，通常把实际的地理曲面分解为趋势面和剩余面两部分 。前者反映地理要素的宏观分布规律，属于确定性因素作用的结果；而后者则对应于微观局域，是随机因素的结果。趋势面分析的一个基本要求就是所选择的趋势面模型应该是剩余值最小，而趋势值最大，这样拟合精度才能达 到足够的精确性。 在实际应用中，往往用次数低的趋势面逼近变化比较小的地理要素数据，用次数高的趋势面逼近起伏变化复杂的地理要素数据。次数低的趋势面使用起来比较方便，但是具体到某点拟合较差；次数较高的趋势面只在观测点附近效果较好，而在外推和内插时则效果较差。 六 主成分分析 主成分分析是把原来多个变量划为少数几个综合指标的一种统计分析方法。用于地理数据的降维处理及地理要素的因素分析与综合评价。 主成分分析是通过数理统计分析，求得各要素间线性关系的实质上有意义的表达式，将众多要素的信息压缩表达为若干具有代表性的合成变量，这就克服了变量选择时的冗余和相关，然后选择信息最丰富的少数因子进行各种聚类分析，构造应用模型。 七 判别分析 判断分析提供了依据历史资料，根据一定区别准则，比较客观的寻求一条 A、B两类的最佳分界线，使A、B两类点能被此直线最大限度地区别开来的一种统计方法。用于判别地理要素、地理单元的类型归属 八 相关分析 相关分析揭示地理要素之间相互关系的密切程度。在某些难测难控的要素与其他易测易控的要素之间建立一种近似的函数表达式，可以比较容易地通过那些易测易控要素的变化情况，了解那些难测难控要素的变化情况。而地理要素之间相互关系密切程度的测定，主要是通过对相关系数的计算与检验来完成的。 相关分析主要是研究要素（变量）之间是否存在关系和关系的密切程度，没有自变量与因变量之分。 九 马尔可夫预测分析 马尔可夫（Markov)预测法，就是一种关于事件发生的概率预测方法。它是基于马尔可夫链，根据事件的目前状况来预测其将来各个时刻 （或时期)变动状况的一种预测方法。 马尔可夫预测法是对地理事件进行预测的基本方法，它是地理预测中常用的重要方法之一。用于研究随机地理过程、预测随机地理事件。 4、网络分析概述 构成网络的基本元素：网络边线元素和网络结点元素 边线元素：现实生活中线性实体 结点元素：实体的交汇、连接点等网络模型 由于特定的任务，网络还可以有其他附属元素，如：站点、中心、障碍 站点：用来表示途径地点中可以进行资源装卸 中心：用来表示资源的发散地点 障碍：用来表示对传输或通讯起阻断作用，简而言之，就是此路不通网络分析工具 网络分析常用功能 路径分析 连通分析 网络追踪 流向分析 定位分配 通常用来处理的问题有： 紧急情况处理和辅助决策：寻找最佳路径、查找最近设施 为条街上的学生确定最近的学校 提供资源分配：定位分配等功能 提供追踪分析和流向分析等工具网络分析一般流程网络分析设置设置网标和障碍 两种方式： 从简单要素类导入 点击 或 ，批量导入网标或障碍 手动选择: 点击 或 ，在视图中鼠标点击设置网标分析方式 查找路径：绕过障碍，在指定的一系列网标之间找到一条权值最小的路径 实际应用：推销员希望可以尽可能最少的旅程访遍其所分配的每座城市；救护车从医院到病人家里走哪条路最快等在分析过程中，也可以设置网标或障碍，规定必须走哪条路或哪条路不能走分析方式 查找连通元素：查找指定网标所在的连通分量 查找非连通元素：查找指定网标所在的非连通分量 该分析方式常用于结点连通检查等查找联通元素 查找非联通元素 查找环路：查找网标所在的连通分量中存在的环路追踪分析：从一个结点开始按照一定的条件搜索此结点能够达到的网线集 流向分析：显示边界上物质流动的方向 源：产生流的结合点要素 宿：终止流的结合点要素 追踪分析常用于： 查找支流的共同上溯或共同下溯 查找水域污染源 查找水域可能受污染范围 查看分析报告网络分析应用 查找最近设施：查找距离某个事件点最近的指定数目个数的设施点 设施点：加油站、急救中心 事件点：需要服务设施的地点 实例应用：现有某区域道路交通图，已知该区域加油站的位置分布和货车当前位置，要求解算下列问题：（1）寻找距货车最近的5个加油站（2）给出每个加油站的行驶路径和行驶距离查找最佳路线 查询服务范围：根据各中心的供应量和限度等属性和各站点的需求信息，找到并标识出个供应地的服务范围，包括服务面积和服务距离 实例应用：现有某区域道路交通图，假设所有邮局的服务距离约为2500米，给出每个邮局的服务网络，计算：（1）所有邮局的服务总距离；（2）给出每个邮局的的服务区域，计算所有邮局的服务总面