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1、1. 空间分析研究进展空间分析研究进展 中国科学院地理科学与资源研究所 北京，安外大屯路甲11号 中国GIS协会成立10周年特邀大会报告， 北京，2004年11月15日 提纲提纲 地球信息科学与空间分析 空间分析研究回顾 空间分析理论 空间分析软件 未来展望 地球信息科学与空间分析地球信息科学与空间分析 1960s, GIS,空间数据及其属性的存储和查询检索 1996, 美国科学基金会正式以“地理信息科学”为目标立 项开展研究, M Goodchild 1997, 第88次香山科学会议正式以“地球信息科学”为主 题开展讨论, 陈述彭、李德仁等30人 2004, R Haining: GISci
2、 = GIS系统软件+ 空间分析： 空间描述：制图、数据平滑、聚集探测等； 空间解释：位置、空间关系、距离、梯度、格局等； 空间预报：插值等； 空间调控和决策：优化运筹、策略等。 空间分析研究回顾空间分析研究回顾 Moran (1950) 首次引出空间自相关测度以研究二维或 更高维空间随机分布的现象； Matheron（1963, 1967 ）先后提出了地统计和Kriging 1970/80s空间统计理论体系出现雏形，以Cliff & Ord （1981）的专著 Spatial Process: Models and Applications为主要标志； 1980/90 s当今空间分析的主要理
3、论趋向成熟，包括 SAR、MA、CAR模型，聚焦于空间异质性的局域统 计GetisG和Lisa出现，空间分析软件出现，包括与 GIS结合的可视化交互空间数据探索，如SpaceStat、 S-PLUS for Arcview、SAGE等； 空间分析研究回顾空间分析研究回顾 国外在地球信息科学方面的推动者主要来源于 1960s-70s计量地理革命的活跃学者 中年辈 Goodchild、Rhind、Haining、Fischer、 在上世纪90年代至今GIS技术和海量观测数据大发 展背景下，具有是实际运用价值的地球信息科学理 论和方法雏形正在形成 空间分析研究回顾空间分析研究回顾 中国学者在理论方面
4、正在作不懈的努力和推动: 重要概念：地球信息科学和地球信息机理（1992） 地球信息图谱（1996）、格网计算（2003）； 引进：计量地理、空间信息分析、元胞自动机、智 输出：空间抽样模型、新型数据结构、地图分析等 中国科学院（1993-）、国家自然科学基金委员会（1999-）和 863计划（2002-）资助了我国以空间信息分析为题目的研究和 交流活动。 空间分析理论空间分析理论 定义：空间分析是用于分析地理事件的一系列 技术，分析结果依赖于事件的空间分布。 关系：地理学、经济学、区域科学、地质学、 地球物理、大气、水文等专门学科为空间分析 提供本底知识和机理。 获取：获取、描述和认知空间数
5、据； 解释：理解和解释地理图案的背景过程； 预测：空间过程的模拟和预测； 调控：地理空间上发生的事件； 空间分析空间分析 空间分析包括： 空间关联成因 空间关联表达 空间统计模型 空间机理模型 空间统计-机理模型 空间复杂系统模型 空间运筹模型 空间数据挖掘 空间信息模型的解法 空间数据探索分析空间数据探索分析 探索数据的空间模式，对假设的数据模型、 模型基础和数据的地理性进行阐述，评价空 间模型 全局相关性分析 局部相关性分析 空间图形分析 用于分析自然灾害的空间分布、流行病的空间分布、物种 的空间分布、犯罪事件的空间分布等 空间回归分析空间回归分析 探讨估计值的空间关系：地学对象的空间依赖
6、性和 空间异质性决定了一般回归方法不适应在空间上的 分析 联立自回归模型(SAR) 空间移动平均模型(SMA) 条件自回归模型(CAR) 疾病空间分布 空间机理模型空间机理模型 社会模型行为模型 经济学模型 自然模型万有引力模型（人口流动、城市发展等） 水力学模型（洪水模拟、湖泊演变等） 传热学模型 空间统计空间统计-机理模型机理模型 空间相互作用模型 空间价格模型 山区温度模型 瞬时气象因子空间插值 空间复杂系统模型空间复杂系统模型 神经网络 地震、洪水、降雨预测、遥感影像的对象识别等 元胞自动机 城市演化、交通流模拟等 空间模糊数学 自然灾害评价、污水处理、地价评估等 河网模拟、城镇体系结
7、构、地质灾害等 时空信息多模式融合模型 传染病、地震等非线性复杂系统的模拟和预测等 空间运筹模型空间运筹模型 决策支持 资源的时空优化配置水、电、公共卫生资源等的配置、区域经济发展等 空间监测采样的优化设计生态环境监测、国土监测、海洋监测、农情速报等 自然灾害保险 洪水、地震、台风等 空间数据挖掘空间数据挖掘 空间分类 空间聚类 空间关联规则 空间异常发现 空间趋势预测 空间分析软件空间分析软件 ARCGIS：已将地统计的Kriging模块集成 GeoDA (SpaceStat)：空间分析软件包 GSLIB：地统计学软件包 SIM：空间各种流分析模拟和预测的软件包 PPA：各种空间点格局统计的
8、软件包 Fragstats：分析景观结构的 Crimstat：分析犯罪事件空间特征的 SpaceStat, CSISS： S-simple：中国，201小组完成原型(0.1), 2004.10 空间分析软件空间分析软件: : SS-simplesimple（0.10.1） Spatial: sampling interpolation missing data point statistics lattice statistics 通过创建进程调用模块（“Sampling Report”抽样报告生成） 展望展望 SA软件包的完善和推广使用，昔日复杂艰涩而 只有少数学者涉猎的空间分析模型正在并将
9、迅 速地被地理信息系统的使用者和地球科学学者 广泛使用; 广泛运用-并反过来推动SA理论的发展; 在理论方面，扫描探测、局域回归和多空间尺 度转换、混合模型、统计与机理结合的空间分 析理论是值得重视的研究方向。 主要参考文献： 1 王劲峰、李连发、葛咏 等，地理信息空间分析理论体系，地理学报， 2000 ，55(3), 318-328 2 Robert Haining , Spatial Data Analysis Theory and Practice , Cambridge University Press, 2003 3 Journal of Geographical System, I
10、nternational Journal of Geo graphical Information Sciences, Biometrika, Geographical Analysis, Journal of Soil Science, Water Reso urces Research, Journal of Regional Science, Journal for the International Association of Mathematical Geologists, Computer and Geosciences, IJRS, Journal of the American Statistical Association, Applied Statistic s and Communications in Statistics.
