《地理信息系统》第七章-空间分析

第七章空间分析李芳玉中国石油大学资源与信息学院油气勘探开发工作中要解决的一些问题:某采油场采油井的分布情况;石油管线的动态监测;钻井过程中的应急处理;北京市加油站的分布情况；井喷后损失情况调查；石油管线辅设方案的选择；石油勘探远景区的确定。主要内容7.1空间分析的概念、内容与步骤7.2数据的检索7.3叠置分析7.4缓冲区分析7.5

网络分析7.1空间分析的概念、内容与步骤一、空间分析的基本概念

空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析，其目的在于提取和传输空间信息。7.1空间分析的概念、内容与步骤二、空间分析的内容(1)拓扑分析：空间图形数据的拓扑运算;(2)属性分析：数据检索、逻辑与数学运算、重分类、统计分析等;(3)拓扑与属性的联合分析：与拓扑相关的数据检索、叠置处理、邻域分析、网络分析等。宏观划分7.1空间分析的概念、内容与步骤三、空间分析的步骤(1)建立分析目的和评价标准

例：对某一地区进行储层评价。

一类储层、二类储层、三类储层(2)收集、输入空间和属性数据包括地理底图数据、地质、物探数据、测井数据。(3)进行空间分析操作作空间位置的处理和分析（包括检索、提取，缓冲区分析、叠置分析等）；作属性数据的处理和分析。7.1空间分析的概念、内容与步骤三、空间分析的步骤(4)获得简要的分析结果

包括地图和表格

(5)解释和评价结果解释和评价结果，若不满意，返回(1)、(2)、(3)任一处重做。(6)以专题地图，文字报表形式作为正式结果，供决策用。主要内容7.1空间分析的概念、内容与步骤7.2数据的检索7.3叠加分析7.4缓冲区分析7.5

网络分析7.2数据的检索一、基本概念

定义：以空间数据为操作对象，按照给定条件对特定的空间数据进行查询，并以用户易于理解的方式把查询结果显示出来的一个操作过程。7.2数据的检索一、基本概念检索条件：属性数据空间拓扑关系空间数据与属性数据的联合检索结果：提供统计结果生成新的属性生成新的数据层7.2数据的检索二、几何查询由图形查找属性1、点击式单要素查询（Identity）7.2数据的检索二、几何查询2、开窗选择查询（selectfeature）7.2数据的检索三、属性查询1、特定字符串查询（Find）7.2数据的检索三、属性查询2、点击记录选择式查询(selectrecord)7.2数据的检索三、属性查询3、条件组合查询（QueryBuilder）基本的布尔逻辑运算：与（AND）、或（OR）、异或（XOR）、非（NOT）；7.2数据的检索三、属性查询3、条件组合查询（QueryBuilder）例：在地下管网信息系统中，设A为埋深小于3米的煤气管；B为长度小于300米的煤气管。

AANDB：检索出埋深小于3米且长度小于300米的所有煤气管；

AORNOTB：检索出埋深小于3米及长度大于或等于300米的所有煤气管；

AXORB：检索出埋深小于3米而长度大于或等于300米的煤气管道和长度小于300米而埋深大于或等于3米的煤气管道；7.2数据的检索三、属性查询4、属性汇总和统计单属性统计：某个属性字段做统计分析7.2数据的检索三、属性查询4、属性汇总和统计单属性函数变换：属性带入数学函数计算建立较复杂的应用模型。7.2数据的检索三、属性查询4、属性汇总和统计双属性分类统计：分类字段，统计字段例如：土壤类型作为分类字段，面积作为统计字段，统计出不同土壤类型的面积。7.2数据的检索四、空间关系的查询相邻（AreWithinDistanceof）：点和点，点和线，点和面，线和线，线和面，面和面例：与某个省相邻的省有哪些？包含（AreCompletelyWithin）：点和面，线和面，面和面例：某个油田包含的油井有哪些？相交（Intesect）：线和线，线和面，面和面例：与某条主要油气管道相交的支管道有哪些？7.2数据的检索五、空间数据库查询语言1、标准SQL--StructuredQueryLanguage

Select

属性名

From

属性表

Where

条件例如：查询面积大于100平方公里的省、直辖市。关系型数据库的标准查询语言，目前大多数GIS所采用。查询条件7.2数据的检索五、空间数据库查询语言2、扩展SQL查询将属性条件和空间关系的图形条件组合在一起。目前还没有统一的标准，空间关系的谓词也没有规范化。例子：查询三峡地区长江流域人口大于50万的县或市。

select*

from

县或市

where

县或市.人口>50万

andcross（河流.名称=“长江“）主要内容7.1空间分析的概念、内容与步骤7.2数据的检索7.3叠置分析7.4缓冲区分析7.5

网络分析7.3叠置分析

叠置分析（Overlay）是指将有两个或多个数据层进行叠加产生一个新的数据层的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。例：找有利的储层，将构造图、孔隙度平面分布图、渗透率平面分布图等叠加到一起进行分析。7.3叠置分析7.3.1基于栅格的叠置分析7.3.2基于矢量的叠置分析7.3.3视觉信息叠置7.3.1基于栅格的叠置分析一、布尔逻辑运算111111111111111111AND孔隙度>5%渗透率>5mD孔隙度>5％and渗透率>5mD7.3.1基于栅格的叠置分析二、重分类(Reclassify)

将属性数据的类别合并或转换成新类。例子：石油最终可采储量值重分类可分成4种：特大油田：>7亿吨；大型油田：0.7～7亿吨中型油田：710～7100万吨；小型油田：<710万吨。

7.3.1基于栅格的叠置分析三、基于栅格数据的叠置分析定义：两个或多个栅格图层间同一像元通过各种运算来获得该像元新的属性特征的分析方法。7.3.1基于栅格的叠置分析三、基于栅格数据的叠置分析层间叠加可通过像元之间的各种运算实现：

U＝f(A,B,C,……)

1、各层属性的平均值2、各层属性数据的最大值或最小值3、算术运算结果4、逻辑条件组合7.3.1基于栅格的叠置分析

三、基于栅格数据的叠置分析7.3.1基于矢量的叠置分析一、点与多边形的叠加PointV1V2V3Poly1A2B3C4D1234ABCD7.3.1基于矢量的叠置分析二、线与多边形的叠置ABCD123LineIDOldLOIDPoly11C21B32B43BABCD7.3.1基于矢量的叠置分析三、多边形与多边形的叠置合并（union）：保留所有多边形7.3.1基于矢量的叠置分析三、多边形与多边形的叠置求交（Intersect）：保留公共区域7.3.1基于矢量的叠置分析三、多边形与多边形的叠置相减（Substraction）：从一个数据层剔除另一个数据层的全部。7.3.1基于矢量的叠置分析三、多边形与多边形的叠置判别（Identity）：以一个层为模板，另一层叠其上，位于模板内者保留，外者剪除。模板图层识别图层具有双重属性7.3.1基于矢量的叠置分析三、多边形与多边形的叠置

1、合成叠置：通过叠置形成新的多边形，对不同的多边形进行属性合并。7.3.1基于矢量的叠置分析三、多边形与多边形的叠置

2、统计叠置：确定一个多边形中含有其他多边形的属性类型的面积。7.3.3视觉信息叠置定义：将不同层面的信息叠加显示在结果图件或屏幕上。特点：不产生新的数据层面，只是将多层信息复合显示，以便研究者判断其相互关系，获得更为丰富的空间关系。遥感影像+专题地图7.3.3视觉信息叠置遥感影像+DEM遥感影像DEM7.3.3视觉信息叠置主要内容7.1空间分析的概念、内容与步骤7.2数据的检索7.3叠置分析7.4缓冲区分析7.5

网络分析7.4缓冲区分析一、缓冲区分析的概念在点、线、面实体的周围建立一定宽度的多边形。点缓冲区线缓冲区面缓冲区7.4缓冲区分析二、缓冲区分析意义是地理目标或工程项目的一种影响范围或服务范围（邻近度问题）7.4缓冲区分析三、缓冲区的建立单个点（线、面）的缓冲区的合并。输入数据

缓冲区操作

重叠处理后的缓冲区对一条线建立缓冲区7.4缓冲区分析三、缓冲区的建立输入数据

缓冲区操作

重叠处理后的缓冲区对多条线建立缓冲区井喷损失分析7.4缓冲区分析四、应用实例1）以乡镇为单位估计因井喷造成的损失并进行相应赔偿；2）井喷影响范围为以井为中心，半径为20km以内的区域；赔偿与距离井的远近有关。3）损失的大小和居民的财产、土地类型有关。1、分析目的和评价准则：7.4缓冲区分析四、应用实例2、可获得的资料

1）数字化的地块多边形地图。每个地块均有土地使用、可遭损失的财产状况、不同土地类型、面积等属性；2）地块多边形属性表中有地均财产这一项，地均财产=估计财产/地块面积；3）各乡镇的行政区划图；4）赔偿标准。7.4缓冲区分析四、应用实例3、估算步骤与方法将地块多边形和乡镇多边形叠合，产生各乡镇不同地块多边形地图和对应的属性表。7.4缓冲区分析四、应用实例地块多边形图乡镇区划+3、估算步骤与方法ABC7.4缓冲区分析四、应用实例地块—乡镇多边形图A-6A-5A-4B-7B-3B-2B-4C-1ABCA-7C-6C-2C-43、估算步骤与方法在乡镇—地块多边形图层中进行点缓冲区分析，获得乡镇—地块—影响范围图层和对应的属性表。7.4缓冲区分析四、应用实例地块—乡镇—赔偿系数影响多边形图A-6A-5A-4B-7B-3B-2B-4C-1A-7C-6C-2C-4GZDG-C-1Z-C-1D-C-1ABC主要内容7.1空间分析的概念、内容与步骤7.2数据的检索7.3叠置分析7.4缓冲区分析7.5

网络分析7.5

网络分析一、基本概念二、常规的网络分析功能7.5

网络分析一、基本概念1、网络：由若干线状实体通过节点连接而成的一类数据实体。2、网络分析：以网络拓扑关系为基础，综合分析网络空间和属性数据，并对网络的性能特征进行分析和评价的过程。7.5

网络分析一、基本概念3、网络数据模型：真实世界中网络系统（如交通网、通信网、自来水管网等）的抽象表示。

网线节点ABCDEFGHIJKL123456789101112137.5

网络分析二、常规的网络分析功能1、路径分析

1）最佳路径求解：在指定的网络中的两节点间找一条阻碍强度最小的路径。实际距离最短时间最短费用最少线路利用率最高。。。。

7.5

网络分析二、常规的网络分析功能1、路径分析

2）最佳游历方案网线游历：由指定节点出发至少经过每条网线一次而回到起始节点。节点游历：由起点出发遍历全部中间节点而达终点。7.5

网络分析二、常规的网络分析功能2