五空间查询与空间分析PPT课件

.,1,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,5-2统计分析,5-3DEM分析,5-4叠置分析,5-5缓冲区分析,5-6网络分析,5-7空间分析模型,.,2,5-1空间查询,第五章空间查询与空间分析,空间数据库,查询条件,属性限制,空间拓扑限制,二者结合,GIS软件,查询结果,统计结果：图、表、文字,新图层,新的属性域添加到属性数据库,查询方式,图形-属性,空间查询语言,闪烁、颜色等明显表示,.,3,一、空间查询的方式,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,返回,1、给出图形信息：如鼠标点取，拉框等方式。1）检索其相应属性；2）检索其空间拓扑关系2、给出属性特征条件1）检索对应的空间实体2）查询属性单纯查询：单纯地查询属性，或只查询空间拓扑关系联合查询：将空间数据与属性数据联合查询。,.,4,二、空间数据查询种类,1、几何参数查询：包括点的位置坐标，两点间的距离，一个或一段线目标的长度，一个面目标的周长或面积等。实现：查询属性库或空间计算,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,.,5,二、空间数据查询种类,2、空间定位查询：给定一个点或一个几何图形，检索该图形范围内的空间对象及其属性。1）按点查询：给定一个鼠标点，查询离它最近的对象及属性-点的捕捉。2）开窗查询-按矩形、圆、多边形查询分为该窗口包含和穿过的区别。实现：根据空间索引，检索哪些对象可能位于该窗口，然后根据点、线、面在查询开窗内的判别计算，检索到目标。-空间运算方法,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,.,6,3、空间关系查询,1）相邻分析检索-通过检索拓扑关系面面：A、从多边形与弧段关联表中，检索该多边形关联的所有弧段；B、从弧段关联的左右多边形表中，检索出这些弧段关联的多边形。线线：A、从线状地物表中，查找组成A的所有弧段及关联的结点；B、从结点表中，查询与这些结点关联的弧段；点点：（A与B是否相通）等。,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,A,1,2,B,C,二、空间数据查询种类,.,7,2）相关分析检索（不同要素类型之间的关系）-通过检索拓扑关系线面（我国边境线总长度）点线（自来水GIS中，与某阀门相关的水管）点面,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,二、空间数据查询种类,3、空间关系查询,.,8,3）包含关系查询,查询某个面状地物所包含的空间对象。同层包含：可直接查询拓扑关系表来实现。不同层包含：实质是叠置分析检索，通过多边形叠置分析技术，只检索出在窗口界限范围内的地理实体，窗口外的实体作裁剪处理。,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,返回,二、空间数据查询种类,3、空间关系查询,.,9,4）穿越查询采用空间运算的方法执行，根据一个线目标的空间坐标，计算哪些面或线与之相交。5）落入查询一个空间对象落入哪个空间对象之内。-空间运算6）缓冲区查询根据用户给定的一个点、线、面缓冲的距离，从而形成一个缓冲区的多边形，再根据多边形检索原理，检索该缓冲区内的空间实体。,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,返回,二、空间数据查询种类,3、空间关系查询,.,10,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,返回,7）边沿匹配检索空间查询在多幅地图的数据文件之间进行，这时需应用边沿匹配处理技术。,二、空间数据查询种类,3、空间关系查询,.,11,4、属性查询,1）查找仅选择一个属性表，给定一个属性值，找出对应的属性记录或图形。在屏幕上已有一个属性表，用户任意点取记录，对应的图形以高亮显示。实现：执行数据库查询语言，找到满足要求的记录，得到它的目标标识，再通过目标标识在图形数据文件中找到对应的空间对象，并显示出来。,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,二、空间数据查询种类,.,12,4、属性查询,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,二、空间数据查询种类,1）查找,.,13,4、属性查询,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,实现：交互式选择各项，输入后，系统再转换为标准的SQL，由数据库系统执行或ODBCC语言执行，得到结果，提取目标标识，在图形文件中找到空间对象，并显示。,2）SQL查询,3）扩展SQL,二、空间数据查询种类,.,14,3）扩展SQL,空间数据查询语言在数据库查询语言上加入空间关系查询。空间数据类型增加空间操作算子空间概念主要优点是：保留了SQL的风格，便于熟悉SQL的用户的掌握，通用性较好，易于与关系数据库连接。,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,返回,二、空间数据查询种类,4、属性查询,.,15,5、其它查询方法,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,二、空间数据查询种类,.,16,5、其它查询方法,1）可视化空间查询用直观的图形或符号表示。查询主要使用图形、图像、图标、符号来表达概念。具有简单、直观、易于使用的特点。缺点：1）当空间约束条件复杂时，很难用图符描述；2）用二维图符表示图形之间的关系时，可能会出现歧义；3）难以表示“非”关系；4）不易进行范围（圆、矩形、多边形等）约束；5）无法进行屏幕定位查询等。,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,二、空间数据查询种类,.,17,2）超文本查询,图形、图像、字符等皆当作文本，并设置一些“热点”（HotSpot），“热点”可以是文本、键等。用鼠标点击“热点”后，可以弹出说明信息、播放声音、完成某项工作等。但超文本查询只能预先设置好，用户不能实时构建自己要求的各种查询。,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,二、空间数据查询种类,5、其它查询方法,.,18,3）自然语言空间查询在SQL查询中引入一些自然语言，如温度高的城市SELECTnameFROMCitiesWHEREtemperatureishighSELECTnameFROMCitiesWHEREtemperature=33.75只适用于某个专业领域的地理信息系统，而不能作为地理信息系统中的通用数据库查询语言。,第五章空间查询与空间分析,5-1空间查询,作定量转换,二、空间数据查询种类,5、其它查询方法,.,19,第五章空间查询与空间分析,5-2统计分析,一、统计图表分析,.,20,第五章空间查询与空间分析,5-2统计分析,一、统计图表分析,统计表格是详尽地表示非空间数据的方法，不直观，但可提供详细数据，便于对数据进行再处理。,.,21,二、属性数据的集中特征数-找出数据分布的集中位置,3、数学期望：反映数据分布的集中趋势。4、中数：有序数据集中出现频率占半数的数据值。5、众数：众数是具有最大可能出现的数值。,第五章空间查询与空间分析,5-2统计分析,1、频数和频率,频数：变量在各组出现或发生的次数；频率：各组频数与总频数之比；,2、平均数：有简单算术平均数和加权算术平均数。,三、属性数据的离散特征数,返回,.,22,三、属性数据的离散特征数,第五章空间查询与空间分析,5-2统计分析,1、极差：是一组数据中最大值与最小值之差,2、离差，平均离差与离差平方：,1）离差：一组数据中的各数据值与平均数之差,2）平均离差：将离差取绝对值，然后求和，再取平均数,3）离差平方：离差求平方和,四、统计数据的分类分级,返回,.,23,三、属性数据的离散特征数,3、方差与标准差1）方差：是以离差平方和除以变量个数求得的。2）标准差：标准差是方差的平方根。,第五章空间查询与空间分析,5-2统计分析,4、变差系数：用来衡量数据在时间和空间上的相对变化的程度，它是无量纲的量。为标准差除以平均数取百分。,四、统计数据的分类分级,返回,.,24,四、统计数据的分类分级,1、系统聚类法：根据距离，将相似的样本归为一类，把差异大的样本区分开来。,第五章空间查询与空间分析,5-2统计分析,距离：表示相似程度，欧氏距离绝对值距离相似系数距离,九大农业区聚类分析,3,49281576,.,25,2、最优分割分级法针对有序样本或可变为有序(排序)的样本,对于每种分级，可按定义为各级内数据的离差平方和之和的误差函数公式来计算分级误差的大小，选择级内离差平方和为最小而级间离差平方和为极大的一种分级方法为最优。离差：一组数据中的各数据值与平均数之差称为离差。,第五章空间查询与空间分析,5-2统计分析,四、统计数据的分类分级,.,26,一、DEM概述,1、含义：DEM（DigitalElevationModels）：z=f（x，y）。DTM（DigitalTerrainModels）：z为其他二维表面上连续变化的地理特征。,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,2、表示法：,.,27,2、表示法：,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,一、DEM概述,.,28,1）等高线法,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,等高线是一条带有高程值属性的简单多边形或多边形弧段。需要用插值方法来计算落在等高线以外的其他点的高程。,一、DEM概述,2、表示法：,矢量等高线,栅格等高线,.,29,2）TIN法,TIN（TriangulatedIrregularNetwork)利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点连接成相互连续的三角面。,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,一、DEM概述,2、表示法：,连接原则：尽可能地确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等-Delaunay。,.,30,2）TIN法,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,一、DEM概述,2、表示法：,.,31,3）规则格网法(Grid),规则格网法是把DEM表示成高程矩阵，DEM来源于直接规则矩形格网采样点或由不规则离散数据点内插产生。结构简单，计算机对矩阵的处理比较方便，成为DEM最通用的形式。,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,一、DEM概述,2、表示法：,.,32,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,一、DEM概述,2、表示法：,3）规则格网法(Grid),缺点：a)地形简单的地区存在大量冗余数据；b)如不改变格网大小,则无法适用于起伏程度不同的地区；c)对于某些特殊计算如视线计算时，格网的轴线方向被夸大；d)由于栅格过于粗略，不能精确表示地形的关键特征,如山峰、洼坑、山脊等；,.,33,3、DEM特点,1）容易以多种形式显示地形信息。2）精度不会损失。3）容易实现自动化、实时化。,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,一、DEM概述,.,34,二、DEM建立,1、数据获取与处理,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,沿断面采集,选点采集,1）数据采集,资料来源于张超主编的地理信息系统教程所配光盘,地形图数字化采集航空相片采集地面测量采集机载测高仪采集,选点采集随机采集沿等高线采集沿断面采集,.,35,2)数据处理,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,二、DEM建立,1、数据获取与处理,格式转换坐标系变换数据编辑数据分快数据内插,.,36,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,二、DEM建立,2、DEM生成,1）人工网格法在地形图上蒙上格网，逐格读取中心点或交点的高程值。,.,37,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,对有限个离散点，每三个邻近点联结成三角形，每个三角形代表一个局部平面，再根据每个平面方程，可计算各格网点高程，生成DEM。,2）三角网法,二、DEM建立,2、DEM生成,.,38,3）立体像对法,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,资料来源于张超主编的地理信息系统教程所配光盘,二、DEM建立,2、DEM生成,通过遥感立体像对，根据视差模型，自动选配左右影像的同命点，建立数字高程模型。,.,39,4）曲面拟合法,整体拟合：根据研究区域内所有采样点的观测值建立趋势面模型。局部拟合：利用邻近的数据点估计未知点的值，能反映局部特征。,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,二、DEM建立,2、DEM生成,.,40,5）等值线插值法,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,二、DEM建立,2、DEM生成,距离加权法移动拟合法双线性多项式内插法样条函数内插法最小二乘匹配法有限元法分形插值法,.,41,三、DEM的应用,（一）基于DEM的信息提取1、坡度定义为地表单元的法向与Z轴的夹角，即切平面与水平面的夹角。2、坡向坡向是地表单元的法向量在水平面上的投影与X轴之间的夹角，（GridDEM上制作坡度、坡向图）3、地表粗造度（破碎度）定义为地表单元的曲面面积与其水平面上的投影面积之比。,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,.,42,GridDEM上制作坡度、坡向图,通常用3*3的格网窗口在DEM数据矩阵中连续移动计算完成。,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,返回,部分资料来源于张超主编的地理信息系统教程所配光盘,.,43,4、高程变异分析,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,包括平均高程、相对高程、高程标准差，高程变异。高程变异：为格网顶点的高程标准差与平均高程的比值。,三、DEM的应用,（一）基于DEM的信息提取,.,44,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,DEM,计算地表形态要素H,H,坡度、坡向等,地形分类标准表,地形自动分类,5、地貌形态的自动分类,三、DEM的应用,（一）基于DEM的信息提取,.,45,（二）等高线的绘制,在格网DEM上自动绘制等高线主要包括两个步骤：1、等高线追踪：利用DEM矩形格网点的高程内插出格网边上的等高线点，并将这些等高线点排序；2、等高线光滑：进一步加密等高线点并绘制光滑曲线。,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,三、DEM的应用,.,46,（二）等高线的绘制,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,三、DEM的应用,.,47,（三）基于DEM的可视化分析,1、剖面分析1）意义：以线代面，研究区域的地貌形态、轮廓形状、地势变化、地质构造、斜坡特征、地表切割强度等。如果在地形剖面上叠加其它地理变量，可以提供土地利用规划、工程选线和选址等的决策依据。,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,三、DEM的应用,.,48,（三）基于DEM的可视化分析,2）绘制,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,可在格网DEM三角网DEM上进行。,三、DEM的应用,1、剖面分析,.,49,（三）基于DEM的可视化分析,3）应用,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,三、DEM的应用,1、剖面分析,.,50,2、通视分析,通视分析是指以某一点为观察点，研究某一区域通视情况的地形分析。1）方法：a、以O为观察点，对格网DEM或三角网DEM上的每个点判断通视与否，通视赋值为1，不通视赋值为0。b、以观察点O为轴，以一定的方位角间隔算出0360的所有方位线上的通视情况。,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,三、DEM的应用,（三）基于DEM的可视化分析,.,51,a）倾角法观察点与各交点的倾角为i(iA,B,C)若tgmax(tgi,iA、B、C)，则OP通视否则，不通视。,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,b)剖面图两点连线是否与剖面相交。,A,B,A,2）关键算法：判断格网或三角网上的某一点是否通视,三、DEM的应用,（三）基于DEM的可视化分析,2、通视分析,.,52,3）通视分析示例,观察点,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,不通视,通视,资料来源于张超主编的地理信息系统教程所配光盘,三、DEM的应用,（三）基于DEM的可视化分析,2、通视分析,.,53,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,雷达盲区飞行,可视域的三维显示,资料来源于张超主编的地理信息系统教程所配光盘,三、DEM的应用,（三）基于DEM的可视化分析,2、通视分析,3）通视分析示例,.,54,3、地形三维图绘制,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,DEM高程点,建立几何模型,透视变换,隐藏线、面的消除,光照模型计算,贴纹理,图形输出,三、DEM的应用,（三）基于DEM的可视化分析,（示图）,.,55,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,.,56,4、地貌晕渲图绘制,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,资料来源于张超主编的地理信息系统教程所配光盘,三、DEM的应用,（三）基于DEM的可视化分析,即阴影立体法，可增加丘陵和山区地区描述高差起伏的视觉效果。,.,57,5、模拟飞行,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,三、DEM的应用,（三）基于DEM的可视化分析,.,58,（四）数字流域分析,1、流向计算,2、流线追踪：,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,三、DEM的应用,.,59,3、累积流水量：流入每个栅格的所有的栅格的数目。,4、水系自动生成：累积流水量达到某值形成水系。,5、地形结构线自动提取,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,三、DEM的应用,（四）数字流域分析,.,60,6、汇流区分割与汇水量计算,与地表植被、土壤渗透、降雨等数据结合分析，可以进行区域洪水预报。,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,三、DEM的应用,（四）数字流域分析,.,61,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,（四）流域水文特征及土木工程,三、DEM的应用,.,62,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,三、DEM的应用,（五）应用领域,1）土木工程：各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制；2）测绘：用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测；3）遥感：作为分类的辅助数据。它还是地理信息系统的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划等；4）军事：可用于导航及导弹制导、作战电子沙盘等。5）数字水文分析：水系自动提取、流域划分、洪水险情预报等。,.,63,第五章空间查询与空间分析,5-3DEM分析,四、DEM精度评价,1）原始数据精度(采样密度、测量误差、地形类别、控制点等)2）内插精度(内插方法、地形类型、原始数据的密度等)。,1：5万DEM生产规定：DEM等高线回放图与原底图按公里格网叠合检查，等高线偏离不大于1/2等高距。,.,64,叠置分析是将同一地区的两组或两组以上的要素（地图）进行叠置，产生新的特征（新的空间图形或空间位置上的新属性的过程）的分析方法。,第五章空间查询与空间分析,5-4叠置分析,图片摘自张超主编的地理信息系统教程所配光盘,.,65,一、基于矢量数据的叠置分析,第五章空间查询与空间分析,5-4叠置分析,1、内容1）点与多边形的叠置点层与面层的叠置核心算法为判断点是否在多边形内。2）线与多边形的叠置,线与多边形的叠置是把一幅图(或一个数据层)中的多边形的特征加到另一幅图(或另一个数据层)的线上。线与多边形叠置的算法就是线的多边形裁剪。,.,66,2、多边形与多边形的叠置,1）定义：是指不同图幅或不同图层多边形要素之间的叠置，根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形（合成叠置）或进行多边形范围内的属性特性的统计分析（统计叠置）。2）应用：寻求和确定同时具有几种属性的分布区域。,第五章空间查询与空间分析,5-4叠置分析,一、基于矢量数据的叠置分析,.,67,3）实施步骤,a）对原始数据（多边形）形成拓扑关系。b)多层多边形数据的空间叠置，形成新层。c）对新层中的多边形重建拓扑。d）删除多余多边形（或处理意义多边形）提取感兴趣的部分。,第五章空间查询与空间分析,5-4叠置分析,一、基于矢量数据的叠置分析,2、多边形与多边形的叠置,.,68,第五章空间查询与空间分析,4)难点a）会产生大量对用户无关的多边形，需建拓扑，工作量大。b）会产生多边形叠置的位置误差，需要进行处理。c）建新多边形拓扑和多边形与新属性的连接，工作量大。,5-4叠置分析,一、基于矢量数据的叠置分析,2、多边形与多边形的叠置,.,69,二、基于栅格数据的叠置分析,（一）单层栅格数据的分析1、布尔逻辑运算用布尔逻辑运算组合更多的属性作为检索条件，以进行更复杂的逻辑选择运算。2、重分类重分类是将属性数据的类别合并或转换成新类。,第五章空间查询与空间分析,5-4叠置分析,.,70,3、滤波运算,滤波运算可将破碎的地物合并和光滑化，通过边缘增强和提取，获取区域的边界。4、特征参数计算对栅格数据计算区域的周长、面积、重心等，以及线的长度、点的坐标等。,第五章空间查询与空间分析,5-4叠置分析,二、基于栅格数据的叠置分析,（一）单层栅格数据的分析,.,71,第五章空间查询与空间分析,5-4叠置分析,5、相似运算-匹配识别相似运算是指按某种相似性度量来搜索与给定物体相似的其它物体的运算。,二、基于栅格数据的叠置分析,（一）单层栅格数据的分析,.,72,（二）多层栅格数据的叠置分析,A，B，C等表示各层上的属性值，f函数取决于叠置的要求。,第五章空间查询与空间分析,5-4叠置分析,Uf(A,B,C,),部分资料摘自张超主编的地理信息系统教程所配光盘,二、基于栅格数据的叠置分析,.,73,（二）多层栅格数据的叠置分析,第五章空间查询与空间分析,5-4叠置分析,1、单点变换：1）概念：只将对应栅格单元的属性作某种运算得到新图层属性，而不受其邻近点的属性值的影响。,2）算法原理：,二、基于栅格数据的叠置分析,赋常数提取加法覆盖减法分类逻辑组合,.,74,2、区域变换,新属性的值不仅与对应的原属性值相关，而且与原属性值所在的区域的长度、面积、形状等特性相关。3、邻域变换计算新图层属性时，不仅考虑原始图上对应栅格本身的值，还需考虑该图元邻域关联的其他图元值的影响。,第五章空间查询与空间分析,5-4叠置分析,二、基于栅格数据的叠置分析,（二）多层栅格数据的叠置分析,.,75,第五章空间查询与空间分析,5-4叠置分析,1）类型叠置：获取新的类型2）数量统计:即计算某一区域内的类型和面积3）动态分析4）益本分析5）几何提取,二、基于栅格数据的叠置分析,（二）叠置分析的作用,.,76,一、缓冲区及其作用,缓冲区是地理空间目标的一种影响范围或服务范围，具体指在点、线、面实体的周围，自动建立的一定宽度的多边形。数学表达为：作用：缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一，一般应用于求地理实体的影响范围，即邻近度问题。,第五章空间查询与空间分析,5-5缓冲区分析,.,77,第五章空间查询与空间分析,5-5缓冲区分析,二、基于矢量数据的缓冲区的建立,点的缓冲区,线的缓冲区,面的缓冲,多个实体的缓冲区，各实体缓冲区的并，半径可以不同,.,78,三、基于栅格的缓冲区建立,算法比较简单，核心问题是距离变换。,第五章空间查询与空间分析,栅格数据,距离变换,提取一定宽度的多边形,缓冲区,5-5缓冲区分析,.,79,一、概念,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,网络分析的基础是图论和运筹学。,GIS的网络分析是依据网络的拓扑关系，通过考察网络元素的空间及属性数据，以数学理论模型为基础，对网络的性能特征进行多方面的一种分析计算。,.,80,二、网络的组成,1、网络：是一系列联结的弧段，形式物质，信息流通的通道。2、网络基本要素：1）结点：网络中任意两条线段的交点。2）链：连通路线，连结两点的段要素。,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,结点,站点,3）转弯：从一条链上经结点转向另一条链。4）停靠点（站点）：网络中资源的上、下结点。5）中心：收发资源的结点处的设施。6）障碍：资源不能通过的结点。,.,81,二、网络的组成,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,3、属性1）阻碍：资源在网络中运行的阻力。2）资源需求量：网络中与弧段和停靠点相联系资源的数量。3）资源容量：网络中心为弧段的需求能容纳或提供的资源总数量。,.,82,4、网络要素的表示,1）链弧,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,4,二、网络的组成,.,83,4、网络要素的表示,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,2)转弯M条弧相连共有转弯个数N：,二、网络的组成,.,84,3）停靠点、中心的属性,停靠点：直接在相应的结点上附上需求量属性，负为下卸，正值为装载，中心：资源最大容量、服务范围和服务延迟数。,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,学校,二、网络的组成,4、网络要素的表示,.,85,三、网络分析,（一）路径分析1、最短路径分析含义：在网络中从起点经一系列特定的结点至终点的资源运移的最佳路线，即阻力最小的路径。2、核心算法求两点间的权数最小路径，常用的算法是Dijkstra。,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,.,86,三、网络分析,（一）路径分析3、路径分析包括：1）静态求最佳路径2）N条最佳路径3）最短路径或最低耗费路径4）动态最佳路径分析,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,.,87,（二）连通分析-最小生成树,1、含义连通图：如果一个图中，任意两个节点之间都存在一条路。树：若一个连通图中不存在任何回路，则称为树。最小生成树：生成树是图的极小连通子图。生成树T的权数：生成树中各边的权数之和。,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,三、网络分析,.,88,（二）连通分析-最小生成树,2、应用类似在n个城市间建立通信线路这样的连通分析问题。图的顶点表示城市，边表示两城市间的线路，边上所赋的权值表示代价。,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,三、网络分析,.,89,3、构造最小生成树的依据有两条,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,1）在网中选择n1条边连接网的n个顶点；2）尽可能选取权值为最小的边。,赋权图,最小生成树之一,最小生成树之二,三、网络分析,（二）连通分析-最小生成树,.,90,4、算法（Kruskal，克罗斯克尔算法，也叫“避圈”法）1）先把图G中的各边按权数从小到大重新排列，并取权数最小的一条边为T中的边。2）在剩下的边中，按顺序取下一条边。若该边与T中已有的边构成回路，则舍去该边，否则选进T中。3）重复2），直到有m-1条边被选进T中，这m-1条边就是G的。,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,三、网络分析,（二）连通分析-最小生成树,.,91,（三）资源分配定位与分配问题,1、含义：在一些候选点中选择给定数量的供应点以使预定的目标方程达到最佳结果。-最佳分配中心，最优配置。包括：,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,定位问题：指已知需求源的分布，确定在哪里布设供应点最合适的问题；分配问题：确定这些需求源分别受哪个供应点服务的问题。,三、网络分析,.,92,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,2、算法在实际应用中常用一些启发式算法来逼近或求得最佳结果。3、应用：仅仅是P中心模型不足以解决更多的实际问题，需要进行修改、扩充。,三、网络分析,（三）资源分配定位与分配问题,.,93,（四）流分析,1、概念：1）流：资源在结点间的传输。2）流分析：按照某种优化标准（时间最少、费用最低、路程最短或运送量最大等）设计资源的运送方案。3）最小费用最大流量：要使网络上的流量最大，要使运送流的费用或代价最小。,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,三、网络分析,.,94,2、要根据最优化标准的不同扩充网络模型3、计算：网络流理论是它的计算基础。,第五章空间查询与空间分析,5-6网络分析,三、网络分析,（四）流分析,最小费用最大流问题就是求极值问题：,.,95,一、空间分析建模专业应用模型,1、定义：空间分析模型是指用于GIS空间分析的数学模型，是在GIS空间数据基础上建立起来的模型，是通过作用于原始数据和派生数据的一组顺序的、交互的空间分析操作命令，对一个空间决策过程进行的模拟。,第五章空间查询与空间分析,5-7空间分析模型,.,96,2、空间分析与应用模型的关系,第五章空间查询与空间分析,空间分析,应用模型,空间分析是基本的，解决一般问题的理论和方法，而一般应用模型是不可枚举的，是复合、复杂的，解决专门问题的理论和方法，它的解决应以空间分析的基本方法和算法模型为基础。（局部与整体的关系）,5-7空间分析模型,一、空间分析建模专业应用模型,.,97,（1）空间分析模型是联系GIS应用系统与专业领域的纽带，必须以广泛、深入的专业研究为基础；（2）空间分析模型是综合利用GIS中大量数据的工具，数据的综合分析和应用主要通过模型来实现；（3）空间分析模型是分析型和辅助决策型GIS区别于管理型GIS的一个重要特征，是解决空间分析和辅助决策问题的核心。,第五章空间查询与空间分析,3、空间分析模型的意义,5-7空间分析模型,一、空间分析建模专业应用模型,.,98,一、空间分析建模专业应用模型,第五章空间查询与空间分析,5-7空间分析模型,4、地理信息建模系统（GIMS）,是研究如何根据给定条件（如已知数据和约束条件）自动生