安徽理工大学空间分析考试总结

a空间分析基础知识空间分析概念答：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技术，其目的在于提取和传输空间信息，是利用各种空间分析模型及空间操作对地理数据库中的空间数据进行深加工，进而产生新的知识。空间分析主要研究内容答：1叠置分析：在同一空间参照下，将同一地区的地理对象的图层进行叠合，产生新的几何数据或属性数据；2缓冲区分析：点、线、面实体，自动建立他们周围一定距离的带状区；3网络分析：网状事物以及他们的相互关系和内在联系进行地理分析和模型化；4地形分析：对地形及其特征进行分析；5统计分析：主要对数据进行分类和综合评价。空间分析还包括：空间查询和量算、趋势面分析、三维空间分析、空间插值方法、几何分析以及其他应用模型分析等空间分析与GIS关系空间分析与GIS结合的层次：1）空间分析模型与GIS相互独立；2）空间分析模型与GIS的松散结合；3）空间分析模型软件与GIS的紧密结合；4）空间分析过程与GIS完全一体化；5）空间分析功能相对较弱。空间分析是GIS的核心和重要功能之一，开发空间分析功能强大的GIS系统，本质上是建立功能强大的空间分析模型。地理空间数据概念：面向主题的、集成的、动态更新的、持久的空间数据集合。地理空间数据库概念：空间数据库介绍存贮、管理和检索空间数据的有效技术。是用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征等方面信息的数据库。组织特征：1）空间特征；2）非结构化特征；3）空间关系特征；4）分类编码；5）海量数据特征。矢量数据模型、栅格数据模型概念及空间分析中优、缺点认识栅格数据模型：地理空间作为一个整体被划分为规则的格网空间位置由格网的行、列所表示。格网的大小反映了数据的分辨率。优点：1、结构简单，易数据交换。2、叠置分析和地理（能有效表达空间可变性）现象模拟较易。3、利于与感遥数据的匹配应用和分析，便于图像处理。4、输出快速，成本低廉。缺点：1、现象识别效果不如矢量方法，难以表达拓扑2、图形数据量大，数据结构不严密不紧凑，需用压缩技术解决该问题。3、投影转换困难4、图形质量转低，图形输出不美观，线条有锯齿，需用增加栅格数量来克服，但会增加数据文件。矢量数据模型：地理空间作为一个空域，地理要素根据其空间形态特征分为点、线、面等。优点：1、便于面向现象2、结构紧凑，冗余度低，便于描述线或边界。3、利于网络、检索分析，提供有效的拓扑编码，对需要拓扑信息的操作更有效4、图形显示质量好，精度高。缺点：1、数据结构复杂，各自定义，不便于数据标准化和规范化，数据交换困难2、多边形叠置分析困难，没有栅格有效，表达空间变化性能力差3、不能像数字图像那样做增强处理4、软硬件技术要求高，显示与绘图成本较高。Geodatabase数据模型：是一种全新的面向对象的空间数据模型，是建立在DBMS之上的统一的、智能的空间数据模型。ARCGIS空间分析主要功能及扩展模块认识 主要功能：对于GIS为空间分析提供了良好支撑平台；空间分析也因为有了GIS而真正得以应用；而GIS真是因为有空间分析功能才使之区别于一般的计算机辅助设计系统。对基于GIS的空间分析的理解有不同的角度和层次。 1.按空间数据结构类型按处理的空间数据结构类型来看，可分为栅格数据分析、矢量数据分析。栅格数据分析是建立在矩阵代数基础上的。 2.按分析对象的维数按分析对象的维数来看，包括二维分析、DTM三维分析及多维分析。其中二维分析包括常规GIS分析的大部分内容，如矢量数据空间分析、栅格数据空间分析、空间统计分析（空间插值、创建统计表面等）、水文分析（河网提取、流域分割、汇流累积量计算、水流长度计算等）、多变量分析、空间插值、地图代数等。 3.按分析的复杂性程度从分析复杂性程度来看，GIS空间分析可以分为空间问题查询分析、空间信息提取、空间综合分析、数据挖掘与知识发现、模型构建。扩展模块：ARCGIS空间分析扩展模块提供了功能强大的空间建模和分析工具，利用这个扩展模块可以创建基于栅格的数据，并对其查询、分析、绘图。在空间分析模块中，我们可以采用的数据包括影像、GRID以及其他栅格数据集。功能：1）根据要素生成规则格网Grid；2）由点状要素生成密度栅格图；3）由离散要素点生成连续曲面；4）根据要素派生出等高线，坡度线，坡向图和山体阴影；5）进行基于栅格数据的分析；6）进行栅格分类和显示。ARCGIS矢量数据模型空间分析(二维,可分为无拓扑和拓扑两种类型,如shape、coverage)缓冲区建立步骤及应用基于矢量数据的缓冲区分析点缓冲区：以点要素为圆心，以缓冲区距离R为半径的圆，包括单点要素形成的缓冲区、多点要素形成的缓冲区和分级点要素形成的缓冲区等；线缓冲区：以线要素为轴线，以缓冲距离R为平移量向两侧作平行曲(折)线，在轴线两端构造两个半圆弧最后形成圆头缓冲区；面缓冲区：以面要素的边界线为轴线，以缓冲距离R为平移量向边界线的外侧或者内侧作平行曲(折)线所形成的多边形。应用：多等级超市选址分析基于栅格数据的缓冲区分析：实质上就是对栅格数据的距离制图的应用应用：学校选址分析叠加分析基本形式及存在问题叠加分析是地理信息系统中一种基本的空间分析方法，它是在统一空间坐标系下，将同一地区的两个或两个以上地理要素图层进行叠置，以产生空间区域的新的几何特征或属性特征的分析方法。矢量数据叠置分析，根据操作形式的不同(arcgis中)有图层擦除：图层擦除是指输入图层根据擦除图层的范围大小，将擦除参照图层所覆盖的输入图层内的要素去除，最后得到剩余的输入图层的结果。识别叠加：输入图层和另外一个图层进行识别叠加，在图形交迭的区域，识别图层的属性将赋给输入图层在该区域内的地图要素，同时也有部分的图形的变化在其中。交集操作：交集操作是得到两个图层的交集部分，并且原图层的所有属性将同时在得到的新的图层上显示出来。对称区别：在矢量的叠置分析中也有为了获得两个图层去掉它们之间的公共部分，而只需要剩下的部分，同时对原有图层的空间上的分布也进行一定区域内的调整，新生成的图层的属性也是综合两者的属性而产生的。图层合并：图层合并是通过把两个图层的区域范围联合起来而保持来自输入地图和叠加地图的所有地图要素修正更新：首先对输入的图层和修正图层进行几何相交的计算，然后输入的图层被修正图层覆盖的那一部分的属性被修正图层而代替。栅格数据叠置分析：对于多层的栅格数据进行叠置分析，起操作相对简单，且算法效率高。可以进行多层栅格数据间的各种数学运算，并能将复杂的函数关系反映在运算中。因此，栅格数据的叠置分析可以表达为地图代数运算的过程。对基于GIS的空间分析的理解有不同的角度和层次。 1.按空间数据结构类型按处理的空间数据结构类型来看，可分为栅格数据分析、矢量数据分析。栅格数据分析是建立在矩阵代数基础上的。 2.按分析对象的维数按分析对象的维数来看，包括二维分析、DTM三维分析及多维分析。其中二维分析包括常规GIS分析的大部分内容，如矢量数据空间分析、栅格数据空间分析、空间统计分析（空间插值、创建统计表面等）、水文分析（河网提取、流域分割、汇流累积量计算、水流长度计算等）、多变量分析、空间插值、地图代数等。 3.按分析的复杂性程度从分析复杂性程度来看，GIS空间分析可以分为空间问题查询分析、空间信息提取、空间综合分析、数据挖掘与知识发现、模型构建。扩展模块：ARCGIS空间分析扩展模块提供了功能强大的空间建模和分析工具，利用这个扩展模块可以创建基于栅格的数据，并对其查询、分析、绘图。在空间分析模块中，我们可以采用的数据包括影像、GRID以及其他栅格数据集。功能：1）根据要素生成规则格网Grid；2）由点状要素生成密度栅格图；3）由离散要素点生成连续曲面；4）根据要素派生出等高线，坡度线，坡向图和山体阴影；5）进行基于栅格数据的分析；6）进行栅格分类和显示。ARCGIS矢量数据模型空间分析(二维,可分为无拓扑和拓扑两种类型,如shape、coverage)缓冲区建立步骤及应用基于矢量数据的缓冲区分析点缓冲区：以点要素为圆心，以缓冲区距离R为半径的圆，包括单点要素形成的缓冲区、多点要素形成的缓冲区和分级点要素形成的缓冲区等；线缓冲区：以线要素为轴线，以缓冲距离R为平移量向两侧作平行曲(折)线，在轴线两端构造两个半圆弧最后形成圆头缓冲区；面缓冲区：以面要素的边界线为轴线，以缓冲距离R为平移量向边界线的外侧或者内侧作平行曲(折)线所形成的多边形。应用：多等级超市选址分析基于栅格数据的缓冲区分析：实质上就是对栅格数据的距离制图的应用应用：学校选址分析叠加分析基本形式及存在问题叠加分析是地理信息系统中一种基本的空间分析方法，它是在统一空间坐标系下，将同一地区的两个或两个以上地理要素图层进行叠置，以产生空间区域的新的几何特征或属性特征的分析方法。矢量数据叠置分析，根据操作形式的不同(arcgis中)有图层擦除：图层擦除是指输入图层根据擦除图层的范围大小，将擦除参照图层所覆盖的输入图层内的要素去除，最后得到剩余的输入图层的结果。识别叠加：输入图层和另外一个图层进行识别叠加，在图形交迭的区域，识别图层的属性将赋给输入图层在该区域内的地图要素，同时也有部分的图形的变化在其中。交集操作：交集操作是得到两个图层的交集部分，并且原图层的所有属性将同时在得到的新的图层上显示出来。对称区别：在矢量的叠置分析中也有为了获得两个图层去掉它们之间的公共部分，而只需要剩下的部分，同时对原有图层的空间上的分布也进行一定区域内的调整，新生成的图层的属性也是综合两者的属性而产生的。图层合并：图层合并是通过把两个图层的区域范围联合起来而保持来自输入地图和叠加地图的所有地图要素修正更新：首先对输入的图层和修正图层进行几何相交的计算，然后输入的图层被修正图层覆盖的那一部分的属性被修正图层而代替。栅格数据叠置分析：对于多层的栅格数据进行叠置分析，起操作相对简单，且算法效率高。可以进行多层栅格数据间的各种数学运算，并能将复杂的函数关系反映在运算中。因此，栅格数据的叠置分析可以表达为地图代数运算的过程。网络分析基本步骤及应用：（1）路径分析1）最佳路径分析，分为静态和动态两种，静态的是指确定用户权值关系后，即给定每条弧段的属性，当需求最佳路径时，读出路径的相关属性，求最佳路径；动态的是指实际网络分析中权值是随着权值关系式变化的，而且可能会临时出现一些障碍点，所以往往需要动态地计算最佳路径。2）N条最佳路径分析，确定起点、终点，求代价较小的几条路径，因为在实践中往往仅求出最佳路径并不能满足要求，可能因为某种因素不走最佳路径，而走近似最佳路径。3）最短路径，确定起点、终点和所要求经过的中间点、中间连线，求最佳路径。4）动态分段技术，给定一条路径由多段联系组成，要求标注出这条路上的公里点或要求定位某一公路上的某一点，标注出某条路上从某一公里数到另一公里数的路段。（2）地址匹配地址匹配实质是对地理位置的查询，它涉及到地址编码。地址匹配与其他网络分析功能结合在一起，可以满足实际工作中非常复杂的分析要求。所需要输入的数据，包括地址表和含地址范围的街道网络及待查询地址的属性值。（3）资源分配资源分配网络模型由中心点(分配中心)及其状态属性和网络组成。分配有两种方式，一种是由分配中心向四周输出，另一种是由四周向中心集中。这种分配功能可以解决资源的有效流动和合理分配。其在地理网络中的应用与区位论中的中心地理论类似。在资源分配模型中，研究区可以是机能区，根据网络流的阻力等来研究中心的吸引区，为网络中的每一连接寻找最近的中心，以实现最佳的服务。还可以用来指定可能的区域。ARCGIS栅格数据模型空间分析(二维,规则矩阵，如GRID)距离制图概念：根据每一栅格相距其最邻近要素（也称为“源”）的距离来进行分析制图，从而反映出每一栅格与其最邻近源的相互关系。基本步骤及应用2、密度制图：是一个通过离散采样点进行表面内插的过程。根据输入的已知点要素的数值及其分布，来计算整个区域的数据分布状况，从而产生一个连续的表面。3、常规统计：应用数学的一个分支，主要通过利用概率论建立数学模型，收集所观察系统的数据，进行量化的分析、总结，并进而进行推断和预测，为相关决策提供依据和参考。4、地统计：是以区域化变量为基础，借助变异函数，研究既具有随机性又具有结构性，或空间相关性和依赖性的自然现象的一门科学。5、几种常见重分类：6、栅格计算主要内容包括数学运算和函数运算数学运算主要是针对具有相同输入单元的两个或多个栅格数据逐网格进行计算的。主要包括三组数学运算符：算术运算符，布尔运算符和关系运算符。1.算术运算算术运算主要包括加、减、乘、除四种。2.布尔运算布尔运算主要包括：和（And）、或（Or）、异或（Xor）、非（Not）。3.关系运算关系运算以一定的关系条件为基础，符合条件的为真，赋予1值，不符条件的为假，赋予0值。栅格计算器除了提供给大家简单的数学运算符来进行栅格计算外还提供给大家一些相对复杂的函数运算，包括数学函数运算和栅格数据空间分析函数运算。数学函数主要包括：算术函数、三角函数、对数函数和幂函数。1.算术函数（Arithmetic）算术函数主要包括六种：Abs（绝对值函数）、Int（整数函数）、Float（浮点函数）、Ceil（向上舍入函数）、Floor（向下舍入函数）、IsNul（输入数据为空数据者以1输出，有数据者以0输出）。2.三角函数（Trigonometric）常用的三角函数包括：Sin（正弦函数）、Cos（余弦函数）、Tan（正切函数）、Asin（反正弦函数）、Acos（反余弦函数）、Atan（反正切函数）。3.对数函数（Logarithms）对数函数可对输入的格网数字做对数或指数的运算。4.幂函数（Powers）幂函数可对输入的格网数字进行幂函数运算。幂函数包括三种：Sqrt(平方根)、Sqr(平方)、Pow(幂)。ARCGIS三维空间分析1、规则格网GIRD概念：通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。规则网格将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。每个格网单元或数组的一个元素，对应一个高程值2、不规则三角网TIN概念：另外一种表示数字高程模型的方法，它既减少规则格网方法带来的数据冗余，同时在计算（如坡度）效率方面又优于纯粹基于等高线的方法。TIN模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。3、GRID表面创建常见插值方法：1.反距离权重插值2.克里格插值3.自然邻体法（点插值成面）4.样条函数插值5.拓扑栅格插值（拓扑纠正表面生成）6.趋势面插值4、TIN表面创建基本步骤 1）选择创建TIN所要使用的要素图层；2）选择要使用的其它要素类；3）对每个要素类，进行以下操作：A选择几何字段（如果要素具有三维几何特征）；B选择高程字段；C选择要素合成方式，包括点集、隔断线或多边形；D选择标志值字段（如需要以要素的值来标记TIN要素）；4）最后，设置输出路径及名称。以上操作均在由要素创建TIN（CreateTINFromFeatures）对话框中实现5、三维表面分析：6、可视化：也称作科学计算可视化,其定义为：“可视化是一种计算方法，它将符号或数据转换为直观的几何图形，便于研究人员观察其模拟和计算过程。ARCGIS空间分析建模1、空间分析模型概念：是指用于GIS空间分析的数学模型。空间分析模型主要类型：1.空间分布分析模型用于研究地理对象的空间分布特征。2.空间关系分析模型用于研究基于地理对象的位置和属性特征的空间物体之间的关系。3.空间相关分析模型用于研究物体位置和属性集成下的关系，尤其是物体群(类)之间的关系。4