GIS空间分析理论与方法复习资料

1、GIS空间分析理论与方法第一章绪论1空间分析槪念GIS空间分析是从个或多个空间数据图层获取信息的过程。空间分析是集空间数据分析和空间 模拟干一体的技术，通过地理计算和空间农达挖掘潜在空间信息，以解决实际问题(刘湘南等， 2008) =2空间分析与GIS的关系空间分析是地埋信息系统的核心和灵魂。空间分析是地理信息系统的主要特征，是评价一个地理 信息系统的主要指标之為3空间分析在GIS中的地位和作用空间分析是GIS的核心：空间分析是GIS的核心功能：空间分析的理论性和技术性第二章GIS空间分析的基本理论1空间分析有哪些埋论？空间关系理论：地理空间认知理论：地理空间推论理论：空间数据的不确定性分析埋

2、论2简述空间关系的类型及各类型的特点？GIS空间关系主要分为顺序关系、度量关系和拓扑关系三大类型。烦序关系描述目标在空间中的某种排序，主要是目标间的方向关系，如前后左右、东西南北等。 度量关系是用某种度量空间中的度量來描述的目标间的关系，主要是指目标间的距离关系。拓扑空间关系是指拓扑变换下的拓扑不变量，如空间目标的相邻和连通关系，以及衣示线段流向 的关系。3简述拓扑空间关系的特点？拓扑空间关系是指拓扑变换下的拓扑不变量，如空间目标的和邻和连通关系，以及农示线段流向 的关系。拓扑变换：拓扑所研究的是几何图形的一些性质，它们在图形被弯曲、拉大、绵小或任意的变形下保持不变， 只要在变形过程中不使原來

3、不同的点重合为同一个点，又不产生新点。拓扑变换的条件：在原来图形的点与变换了图形的点之间存在着一对应的关系，并且邻近的点 还是邻近的点。拓扑关系衣达的代农性模型：4元组模型、9元组模型、基于bronoi图的V91模型、RCC模型、 空间代数模型4简述方向空间关系的类型和特点？方向关系是顺存关系中的最主要的关系。方向关系的描述方式包括定量描述和定性描述两种。 一般方向关系的形式化描述：使用的是绝对方向关系参考。?Y(pi>Y(qi) X(pi)>X(qi)九种方向关系：正东：restricted-east(pi,qi)5.简述距离关系的类型和计算 方法？欧氏距离、切比雪夫距离、马氏距

4、离、明氏距离P216简述空间关系描述模型的评价准则？一般从完备性、严密性、唯一性、通用性空间关系表达是否是形式化的、无歧义的1.2表达的完备性3农达的可靠性4农达的唯性5表达的课推埋性7简述时空空间关系的特点？地理实体之间的空间关系往往随若时间而变化，时间关系交织在一起就形成了多种时空关系。 时空关系模型是吋间区间关系和空间区域关系的正交组合。时间区间关系包括时间方向和吋间拓 扑关系，空间区域关系仅为空间拓扑关系。第三章GIS空间分析的数据模型1.简述空间数据的基本概念及其基本特性？空间数据指用來农示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，可以用来 描述来自现实世界的目标，它

5、具有定位、定性、时间、空间关系等特征。基本特性：空间性、抽样性、概括性、多态性、多时空性2简述空间数据的抽象层次？任何数据模型，在由现实世界抽象到计算机存储模式的过程中，都将农现为不同的形式概念层 亠农达层亠实现层3简述空间数据模型的基本概念及基本类型概念：是描述数据库的槪念集合，是以定方式组织起来的，有足够的抽象性和概揺性”是对客 观事物及其联系的描述。这种描述包枯数据内容的描述和各类实体数折之间联系的描述 类型：槪念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型4简述场模型的主要特征场模型的衣达使用近似方法。抿据实际的楕度需要.将需要存储的空间点数量，减少到计算机可 以存储的范围内的过程。且每-种场

6、模型必须定义-种离散化规则，使那些未知区域所有点的空 间变量数值，可以由已知点的数值进行估计。特征：空间结构特性和属性域：连续的、可微的、离散的：各向同性和各向异性：空间自相关5简述要素模型的主要特征地理要素是通过地理实体定义的，地埋实体是真实世界中不能再彼细分为同一类现象的地埋 现象。地理要素模型只对地埋实体的属性（包括空间属性和地理属性）及关系感兴趣。欧氏空间中的三类地物要素对象：点对象、线对象、多边形对象6简述常用的网络结构模型1网络跟踪一用于研究网络中资源和信息的流向2路径选择一-3资源分配一反映现实世界网络中资源的供需关系模型4地址编码与匹配5选址和分区分析一决定个或多个服务设施的最

7、优位置的过程6空间相互作用和引力模型7简述时空数据模型的主要类型序列快照模型一将系列时间片段的快照保存起来，各个切片分别对应不同时刻的状态图层, 反映地理现象的时空演化过程。（NetCDF数据格式）基图修正模型一基态修正模型按事先设定的时间间隔进行采样，它只存储某个时间数据状和 相对于基态的变化量）基态（态.空间时间立方体模型时空合成模型面向对象的时空数据模型8简述三维空间数据模型的主要类型基于而模型的构模一侧重于三维空间实体的衣面农示，如地形衣面、地质层面、构筑物及地下 工程的轮廓与空间框架。基于体模型的构模一基于三维空间的体元分割和真三维实体农达，体元的属性可以独立描述和 存储，可以进行三

8、维空间操作和分析，但存储空间人，模型数据结构复杂.计算速度慢混合模型的构模方法一一综合而模型和体模型的优点，综合规则体元与非规则体元的优点，取长 补短-第四章栅格数据的空间分析方法1.简述你对栅格数据的埋解?2简述栅格数据的聚类、聚合分析方法，并举例说明？聚类分析：根据设定的聚类条件对原有数据进行有选择的信息提取而建立新的柵搭数据的方法。 包拾：单-层而的柵格数据聚类分析一根据设定的某种聚类条件对单-层面的栅格数据进行 有选择的信息提取，从而建立新的棚格数据系统的方法。 多个层面的柵格数据聚类分析一 -常常对多层而柵格数据构成的柵格数据集进行聚类分析，每个柳格图层代农某个专题。栅格图 层的每个

9、栅格单元对应多个属性值。聚合分析：指根据空间分辨率和分类农，进行数据类型的合并或转换以实现空间地域的兼并。3简述栅格数据的信息复介分析方法，并举例说明？能够非常便利地进行同地区多层而空间信息的自动复合叠置分析，是柵格数据个最为突出的优 点。信息复合模型包拾两种类型：简单的视觉信息复合一将不同专题的内容叠加显示在结果 图件上，以便系统使用者判断不同专题地理实体的相互空间关系，获得更为丰富的信息。较复杂的叠加分类模型一根据参加复合的数据平而各类别的空间关系重新划分空间区域，使每 个空间区域内各空间点的属性组合-致。4简述栅格数据的窗口分析方法，并举例说明？概念：指对于柵格数据系统中的个、多个柳格点

10、或全部数据，开辟一个有固定分析半径的 分析窗口，并在该窗口内进行诸如极值、均值等系列统计计算，或与其他层而的信息进行必要 的复合分析，从而实现栅格数据有效的水平方向扩展分析类型：矩形窗口、圆形窗口、环形窗口、扇形窗口统计分析的类型：最大值、最小值、均值、中值、范围、总和、方差、频数、众数等5简述栅格数据的量算方法？6简述栅格数据的空间分析工具？密度制图分析、距离制图分析、柵格插值分析、柵格数据的统计分析、重分类分析、衣面分析第五章矢量数据的空间分析方法矢S数据的理解 1 分别简述点状要素的缓冲区生成方法、线状要素的缓冲区生成方法和面状要素的缓冲区生成 方法？点目标的缓冲：形成围绕点的半径为缓冲

11、距的圆形缓冲区：直接绘圆法和圆弧步进拟合法线目标的缓冲：形成圉绕线目标两侧距离不超过缓冲距的-系列长条形缓冲带：角平分线法和凸 角圆弧法面要素缓冲：形成围绕多边形边界线内侧或外侧距离不超过缓冲距的而状区域：2简述网络分析的类型？网络分析是对地理网络、城市基础设施网络进行地理分析和模型化的过程，通过研究网络的状态 及模拟和分析资源在网络上的流动和分配情况，解决网络结构及其资源等的优化问题。类型：定向网络（效用网络一-流向由源（source）至汇（sink）；网络中流动的资源自身不能 决定流向（如：水流、电流）非定向网络（传输网络）一-流向不完全由系统控制：网络中流动的资源可以决定流向（如：交 通

12、系统） 3简述传输网络分析和效用网络分析的区别?4简述效果网络分析的应用？ 5简述传输网络分析的应用？ 6简述追踪分析的作用及常见应用？第六章三维数据的空间分析方法DTM的概念、DTM的应用DTM是指描述地球表面形态多种信息空间分布的有浮数值阵列。DEM的概念，DEM的表示方法（GRID和TIN优缺点）DEM是DTM的一个特例或考了集DEM是DTM中最基本的部分，是对地球衣Iftf地形地貌的种离散的数学衣达。表示方法：数学方法、图形法规则格网Grid优点：1结构简单、易于计算机处埋，特别是栅格数据结构的地理信息系统2可以很容易地计算等高线、坡度、坡向、山坡阴影和自动捉取流域地形缺点：1.地形简

13、单的地区存在人量冗余数据2地形起伏差别大的地区无法适用3对某些特殊计算（如视线计算）的格网轴线方向彼夸大4如栅格过于粗略，则不能精确农示地形的关键特征，如山峰、坑洼、山脊、山谷等不规则格网Tin优点：1可根据地形的复杂程度确定采样点的密度和位置，能充分衣示地形特征点和线，减少了 地形较平坦地区的数据冗余。2在显示速度及农示精度方面优于规则格网3.TIN是种变精度衣示方法：平坦地区数据点较少，地形起伏较人的地区数据点密度较大。这 种机制使得TIN数据可用较小的数据量实现较高的表达精度。TIN方法的特点（与Grid相比）：.并生成规则格网，在两者数据量相同的情况下，TIN从等高线数据中选取重要的点

14、构成1.TIN数据具有最小的中谋差RMS：2与数字正射影像（DOM）的叠加方面，基于TIN的地形图与影像的吻合程度比规则格网的地形图 好：3当采样数据点的数量减少时，规则格网模型的质量比TIN模型降低的速度快，但随若采样点或 数据密度的增加，两者的差别会越来越小。4从数据结构占用的数据量來看，在顶点个数相同的情况下.TIN的数据量要比规则格网的人（约 3-10 倍）。三维可视化的基本流程 三维空间查询的方式基于属性数据的三维査询；基于图形数据的三维査询；图形属性的混合三维査询；模糊三维査询等。表面积计算方法将曲面片转换成平面片，通过计算平而片的而积来计算曲而1三角形格网上的农面积计算片的而积。

15、2正方形格网上农面积的计算一曲面拟合重积分法和分解为三角形的方法体积计算方法基本思想：以基底面积（三角形或正方形）乘以格网点曲面高度的均值，区域总体积是这些基本格 网体积之和。方法：1.基于三角形格网的体积计算方法2基于正方形格网的体积计算方法掌握坡度坡向的槪念及原理坡度：某点在曲面上的法线方向与垂庖方向的夹角，是地面特定点高度变化比率的度量。坡向：法线的正方向在平面上的投影与正北方向的夹角，即法方向水平投影向量的方位角。取值 范圉从零方向（正北方向）顺时针到360度。计算方法：基于规则格网DEM的坡度坡向计算、基于不规则三角网（TIN）的坡度坡向计算、基 于等高线的坡度坡向计算掌握三维缓冲区

16、分析、叠置分析的概念点缓冲区分析：如空中爆炸物影响范闱的确定：缓冲区是以该目标为球心，缓冲半径为半径的一 个球状区域。线缓冲区分析：地下管网、水利管道的分析：缓冲区域是-个以该线目标为内核，缓冲半径为外 缘的缆索状区域面缓冲区分析：城甫规划中的公园扩建。利用一维缓冲区方法生成-个面缓冲区多边形，以该多 边形为横断而，沿若Z轴上下延伸缓冲区半径人小范圉，得到-个空间体范圉S置分析：指在统空间坐标参照系统下，每次将同一地区两个地理对象的图层进行叠介，以产 生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。掌握剖面分析、可视化分析的概念及原理剖面分析：以数字地形模型（DEM）为基础构造某-

17、个方向的剖面，以线代IM.概括研究区域 的地势、地质和水文特征：地形剖而线是剖而分析的基础;地形剖面线根据所选剖而与数字地形图上地形农面的交点反应地 形的起伏情况。的方法（TIN）朕于不规则三角网的方法（Grid）地形剖面线的生成方法：基于规则格网.可视性分析：实质上属于对地形逬行最优化处埋的范畴，比如：设置雷达站、电视台的发射站、 道路选择、航海导航等。可视性分析对军事汕动、微波通讯网和旅游娱乐点的规划开发都有若重要的应用价值。可视性分析包括：两点之间的可视性(intenisibility)分析可视域(vie寂shed)分析可视性分析的基本用途：可视査询、可视域计算、水平可视计算等掌握水文分析、谷脊特征分析、水淹分析概念及原理水文分析：水文分析使用DEM数据派生其它水文特征：提取河流网络、自动划分流域。这些是 描述某一地区水文特征的重要因素。水文分析主耍包括：无洼地dem的生成、汇流累积矩阵的计算、水流长度的计算、河网的提取、 流域的分割谷脊特征分析：基r- DEM的谷脊分析是地形分析的重要内容，在地学中的水文