第五章空间的原理与方法

第五章空间分析的原理及方法空间分析是地理信息系统科学内容的重要组成部分，也是评价一个地理信息系统功能的主要指标之一。空间分析的根本目的在于通过对空间数据的深加工或分析，获取新的信息。空间分析的概念：

是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成、空间演变等信息。空间分析方法分类：产生式分析：数字地面模型分析，空间叠合分析，缓冲区分析，空间网络分析，空间统计分析咨询式分析：空间集合分析，空间数据查询第一节数字地面模型数字地形模型与数字高程模型DTM（DigitalTerrainModel）与DEM（DigitalElevationModel）数字地形模型(DTM)是定义在二维区域上的一个有限项的向量序列，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。按平面等间距规则采样，或内插所建立的数字地面模型，称为基于栅格的数字地面模型。写成DTM={Zi,j}DTM中的地形属性为高程时成为数字高程模型DEM1.1DEM数据采集航空或航天遥感图像为其数据源地形图为数据源地面实测记录其他数据源1.2DEM的表示方法格网DEM不规则的三角网DEM（TIN）等值线数据采样数据内插数据记录1.3DEM的建立1.4DEM的分析1.地形因子的自动提取2.地表形态的自动分类3.地学剖面的绘制和分析1.5DEM的应用在军用和军用的工程项目中计算挖填土石方量为武器精确制导进行地形匹配为军事目的显示地形景观进行越野通视情况分析道路设计的路线选择、地址选择不同地形的比较和统计分析计算坡度和坡向，绘制坡度图、晕渲图等用于地貌分析，计算侵蚀和径流等与专题数据（如土壤等）进行组合分析第二节空间叠合分析空间叠合分析（spatialoverlayanalysis）是指在统一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的土层进行叠合，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。

空间合成叠合空间统计叠合空间合成叠合：用于搜索同时具有几种地理属性的分布区域，或对叠合后产生的多重属性进行新的分类。空间统计叠合：用于提取某个区域范围内某些专题内容的数量特征。

合成叠合统计叠合2.1空间叠合分析的类型1.根据叠合队形图形特征的不同，分为三种：A.点与多边形的叠合点与多边形的叠合是确定一图层上的点落在另一个图层的哪个多边形内，以便为图层的每个点建立新的属性。B.线与石多边惭形的棉叠合线与绿多边带形的哑叠合膜是确皆定一灾图层意上的冷弧段弹落在名另一附图层惧的哪荐个多味边形爪内，承以便衣为图虽层的供每条霜弧段筹建立装新的碎属性键。C.多变半形与顽多边胶形的呢叠合多边僚形与为多边籍形的勒叠合碎是指荡将两性个不误同图循层的葛多边炉形要尤素相舌叠合直，产淹生输效出层破的新刮多边歪形要贴素，弄用以蔽解决点地理岸变量宅的多脆准则尼分析坏、区桃域多岗重属朽性的死模拟尊分析条、地完理特绳征的愿动态廉变化束分析孕，以均及图筑幅要乏素更齿新、特相邻浅图幅前拼接词、区色域信旨息提孝取等乏。它或是空役间叠辽合分亡析的格主要脊类型泉。2.按采该用的注数据热结构柄不同绑，分窗为基嘱于矢饶量的杀叠合铸分析栽和基括于栅百格的患叠合净分析A.基于书矢量冻数据留的叠用合分手析B.基于容栅格酸数据浓的叠亦合分犹析栅格翠数据迟的信谎息复赛合分尘析信息允复合鄙可以差通过洽算术捕运算披和函哪数运照算两址种方优式实嘱现。睁算术数运算张指通胃过简押单的甲加、障减、膨乘、府除运云算得委到。函数萍运算旦指两黄个以抓上层威面的奇栅格摇数据夜系统戒以某还种函特数关补系作印为复买合分律析的冻依据丈进行煤逐网武格运您算，岭从而商得到渔新的域栅格撕数据使系统企的过虑程。土壤决侵蚀震多因委子函京数运字算复慢合分情析栅格增数据摸的信燃息复坡合分擦析栅格毅数据怖的信皱息复谁合分爱析函数绿运算栅格班数据俗的信剪息复快合分恩析栅格黑数据筹的聚址类分早析根据穴设定国的聚填类条营件对音原有狱数据芬系统帝进行弹有选假择的咏信息衬提取乡丰而建淹立新午的栅肾格数畅据系俩统的信方法冶。在四悉种类低型要书素中妨提取合其中映要素2的聚咸类现有肢两层贺栅格香数据疾层，劫一为讽植被赠分布插图，骄另一采为区师域开验发图尾。植被莲分布搁图分泄为4种植弟被，侧其图齐元值懂分别别为：0—笋—无林麻地1—坚—硬木科林地2—约—软木询林地3—口—混合姑林地区域供开发驰图分买为6种区抄域0—师—空闲万地1—宏—主要瞎道路脱区2—马—次要野道路哲区3—顷—居住拜区4—熔—公区似建筑正区5—桶—坟区基于夫点像锅元的扮两图秋层的砖空间杀变换混原则右是：植被师分布约图中姓图元堆重分毛类为洒：0—认—无林奖地1—直—有林别地与区喷域开驾发图尼叠加痰后图稿元0—晋—无林唯空闲盐区1—择—主要宜道路2—绍—次要乡丰道路3—焦—居住晕区4—骡—公共狡建筑等区5—饰—坟区6—种—有林远区第三枝节稻空间葵缓冲棉区分差析3.盐1空间旅缓冲轨区分愤析的铺模型1.定义糖：空间善缓冲获区分皮析（sp柴at扇ia荐l絮bu开ff结er养a伍na数ly该si饮s）:是根踪蝶据分辫析对舞象的诱点、袖线、筝面实塔体，模自动飞建立扩它们雕周围曾一定丛距离叙的带掀状区摘，用堡于识脖别这夏些实寇体或顽主体拍对邻左近对彼象的葵辐射忽范围办或影坟响度己，以主便为扰某项旧分析合或决诞策提肢供依轮据。2.涉及朽缓冲利区分氏析的婆三类组因素主体恭：表近示分隙析的孔主要顿目标寸，一构般分侄为点辰源、弟线源樱和面欣源三里种类认型。邻近阳对象荣：表渐示周丛围受跌主体乓影响级的客敬体。作用侵条件社：表乡丰示主弃体对遭邻近淘对象搁施加坏作用便的影走响条各件或拿强度税。缓蒙冲米区俭分计类点的缓冲区线的缓冲区面的缓冲区三类盼主体缓梳冲损区组分飞类点的缓冲区线的缓冲区面的缓冲区三类悄主体缓苦冲朽区厦分狡类点的缓冲区线的缓冲区面的缓冲区三类琴主体3.空间榨缓冲隆区分躺析的掀三类馋模型A.线性产模型绘：用犯于当宏主体陡对邻始近对杰象的脱影响宽度随纤距离见的增冤大而渣呈线督性减鸡小的捷情况驴。Fi=f0(1盲-ri)ri=di/d0B.二次塘模型铜：用忽于当睛主体亭对邻滚近对单象的蒙影响舱度随早距离闪的增滑大而汽呈二渗次形沫式减萝小的坏情况末。Fi=f0(1青-ri)²C.指数竟模型困：用身于当圣主体极对邻雨近对悼象的查影响爷度随险距离中的增鸡大而妇呈指粱数形民式减凝小的榜情况Fi=f0Fi：为主牺体对剥邻近腐对象峡的实淹际影术响度f0：为主麦体自蹲身的种综合贵规模葬指数di：为邻惧近对摩象离酷开主跟体的敲实际睡距离d0：为主勾体对萝邻近躲对象联的最脉大影递响距尝离(1含-r猜i)3.雄2空间都缓冲岸区分钞析方俱法：例：席某研辞究区10涌km²区域谦内有株三条妻道路得，它犬们相漏关的骆几何屈属性洞和属繁性数爷据如坛表。粪现以尽这些袄道路穷为主绞体，共道路传附近竞居民乳出行企为邻态近对妙象，补进行饮这些碍道路秩通达削度的结缓冲片区分梨析。A路总迅长度阔：10级00逐0米B路总镜长度耗：42宋68米C路总成长度保：35闹71血4米1.计算励道路咳的综丢合规授模标四准化幕指数f0对上呀表所叛列的撕各项规统计但数据捏采用节最大朽值标陵准化压方法认，得遮到下榜表的禽标准进化指染数。2.计算冷道路迅的最到大影隐响距而离道路俗的最杯大影颂响距邀离d0与该先道路爆的级桐别标刃准和轨总长世度有州关，卧级别怀越高裳，则正影响直距离莲越大涝。d0＝S/扫2lS:为研罪究区决面积l:为各依级道梨路的呈长度A:闷d0＝S/没2l吉=5豆00鸣M,点B:葛d0＝S/磨2(予la+lb)=补35静0mC:魔d0＝S/矮2(渣la+lb+lc)=息10民0m3.实施薪缓冲剥区操习作道路萄通达残度的育缓冲既区操也作适尤宜选砌择指轻数形要式的蔽分析挨模型浴。（1）由研设定di求取Fi值弹输出摊缓冲筒区图顶形技樱术。首先芒，根建据应音用需铸求和浓道路抵的最姐大影卵响距尚离，细分别冈设定射他们狮的di值。辰例如六，A分别银为10费0，20妨0…其次挎，根械据计杂算式字分别买计算泻所有嫩道路掠在不溉同di时的ri和Fi最后束，依筐据di值在竿道路慕的两载边绘面制平喉行线零，于馋线的息端点磨处绘鼓半圆泊，生抵成缓延冲区寄多边第形，歇并赋梅予相猜应的龟属性糟。（2）由碍设定Fi值亭求慢取di输出贪缓冲葵区图信形技寇术di＝d0（1－In狡Fi/相In仔f0）根据疏应用同需求脚设定Fi值，铲例如路：20、40、80等，匠并利邻用上型式计撇算对请应的di值。稿最后画，依筛据di值生他成道鼻路两诉边的型缓冲裂区多倘边形作，该朋缓冲污区多怖边形垮内部险的属肚性值索便与丑事先发设定形的需盛求值糊一致晴。3.忘3在建抖立或糕分析鄙缓冲方区时询，应粮注意礼的问追题1.当缓诊冲区窄发生吼重叠辣时的羞处理。对于蝴多个附特征挽的缓耳冲区套之间宝的重芦叠，讯通过备拓扑复分析疮方法把，自器动识该别出误落在仗某个团缓冲烦区内虚部的浇线段常或弧念段，诉然后纷删除奥，得泳到处伪理后行的连装通缓况冲区婚。对于预同一助特征迅的缓恐冲区牲重叠惩，如肌果有痕交点对且在林两条粒线段抚上，渔记录翅该交适点。毙至于透第二衫个端炊点是茄不是充要保自留，把则看每是进腹入重疑叠区甚还是狗从中涉出来填，对档进入凝的删惜除，垮否则及记录厅。2.当对漫特征歇规定篮不同顺缓冲千区宽碎度时俩的处己理。建立畜属性讽表，瓶通过仿不同革的属狸性确屠定不旁同的里缓冲艇区宽格度，茂产生田所需柱要的嗽缓冲熔区。3.复杂楼情况拐下的称缓冲槐区与沫非缓扫冲区熊的标乘示处便理。对每乞个多勉边形隐加以该特征可属性慌的标肝识4.当需率要对却缓冲知区图期形与线原输厦入图旗形作兰比较盗分析鞋时的扬处理份。第四洋节侦空猾间网锁络分庄析空间幅网络产分析圾（sp帮at询ia野l化ne字tw霞or肤k赢an副al润ys扯is）是GI旗S空间甘分析宅的重翻要组范成部贞分。远网络荡是一做个由理点、斥线的立二元期关系据构成排的系朝统，双通常炼用来牲描述炉某种夫资源涝或物细质在颈空间塑上的毛运动悟。网络逆分析签用途旧广泛去，主衬要用坡于选美择最氏佳路骑径和话最佳凑布局缝中心斥的位枪置。4.怎1网络暗图论军的基婶本概圆念4.裕2空间次网络郊的类借型与圈构成4.喂3空间斩网络祝分析艺方法1.路径艳分析2.定位贵－配饭置分纷析第五真节衬空皆间统适计分房诚析5.垮1变量站筛选颈分析常用笔的变痛量筛蓬选分贼析方晨法有建主成判分分肚析法籍、主雅因子拍分析析法、辞关键很变量谈法等主成侄分分论析是通锹过数膛理统绘计分鼠析，察求得胜各要嫁素间澡线性纪关系葵的实昏质上夹有意忌义的唱表达善式，趋将众夏多要以素的欺信息府压缩攻表达改为若猾干具铁有代只表性榜的合秤成变厅量，充这就电克服况了变纽奉量选苦择时折的冗掀余和举相关架，然支后选课择信需息最斧丰富坐的少企数因泻子进金行各食种聚被类分屯析，富构造裁应用冠模型向。设有n个样膛本，p个变冤量。挽将原留始数强据转绑换成枣一组桐新的丙特征仓值——主成钳分，爹主成炉分是扰原变蜓量的肯线性穴组合旋且具巧有正诱交特尤征。丹即将x1，x2，…，xp综合染成m(旁m＜p)个指纹标zl，z2，…，zm，即z1=l11*x1+l12*x2+.朽..幼+l1p*xpz2=l21*x1+l22*x2+.针..苗+l2p*xp..竿..援..亲..榨..惰..去..极..烫..zm=lm1*x1+lm2*x2+.揉..免+lmp*xp这样谅决定催的综袜合指邮标z1，z2，…，zm分别霜称做百原指强标的鼻第一董，第严二，…，第m主成磁分，宏且z1，z2，…，zm在总涨方差夜中占卡的比围例依右次递万减。烦而实恢际工落作中魄常挑串选前航几个蜂方差帅比例因最大充的主咏成分悬，从刊而简外化指霸标间侍的关弦系，刺抓住棵了主征要矛夕盾。主成势份分酿析这券一数哭据分黑析技趟术是怠把数声据减伏少到栽易于杂管理康的程稻度，榴也是膨将复役杂数骆据变戴成简止单类愉别便棍于存惑储和禁管理毅的有爷力工绳具。地理经研究经和生仅态研头究的GI唇S用户灿常使伯用上风述技泼术，畏因而舰应把寇这些谣变换麻函数端作为GI真S的组嘱成部低分。5.露2变量雾聚类窄分析聚类冈分析膜的基茅本思梦想是扔：首幅先是N个样诊本各兄自成赛一类软，然闷后规排定类