空间分析最新课件

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1、5.1 空间分析的内容空间分析的内容 5.2 空间数据的基本运算空间数据的基本运算5.3 空间数据的查询空间数据的查询5.4 空间数据的叠置分析空间数据的叠置分析5.5 空间数据的邻域分析空间数据的邻域分析5.6 空间数据的网络分析空间数据的网络分析第第5章章 空间分析空间分析1空间分析最新课件GIS中的空间分析包含中的空间分析包含:空间数据的空间特征分析空间数据的空间特征分析;空间数据的非空间特征分析空间数据的非空间特征分析;空间特征和非空间特征的联合分析。空间特征和非空间特征的联合分析。 5.1空间分析的内容空间分析的内容 空间分析是空间分析是GIS的重要内容，也是评价一个的重要内容，也是

2、评价一个GIS功能强弱的重要标志。功能强弱的重要标志。 空间分析空间分析通过空间数据的分析算法，获取地通过空间数据的分析算法，获取地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间演变等新信息。间演变等新信息。2空间分析最新课件1、按分析方法看、按分析方法看GIS空间分析分类空间分析分类1) GIS系统提供的空间分析系统提供的空间分析 各类系统提供的分析能力的差异性很大，主要各类系统提供的分析能力的差异性很大，主要有查询检索分析、空间形态分析、地形分析、叠有查询检索分析、空间形态分析、地形分析、叠置分析、邻域分析、网络分析、图象分析、空间置分析、邻域分析、网络

3、分析、图象分析、空间统计分析等。统计分析等。 2)专用空间模型分析专用空间模型分析 指在指在GIS支持下通过建立一定的数学模型实现支持下通过建立一定的数学模型实现地理现象的分析和模拟，这是地理现象的分析和模拟，这是GIS应用深化的重应用深化的重要标志。要标志。3空间分析最新课件2、按空间数据特征看、按空间数据特征看GIS空间分析分类空间分析分类1) 空间数据的空间特性分析空间数据的空间特性分析空间位置分析：空间位置分析：指通过空间坐标系中坐标值来确定空间指通过空间坐标系中坐标值来确定空间物体的地理位置。物体的地理位置。空间分布分析：空间分布分析：空间分布反映了同类空间物体的群体定空间分布反映了

4、同类空间物体的群体定位信息。位信息。空间形态分析：空间形态分析：空间形态反映了空间物体的几何特征，空间形态反映了空间物体的几何特征，包括形态表示和形态计算两个方面。前者如走向、连通包括形态表示和形态计算两个方面。前者如走向、连通性等，后者如面积、周长、坡度。性等，后者如面积、周长、坡度。空间关系分析：空间关系分析：空间关系反映空间物体之间的各种关系，空间关系反映空间物体之间的各种关系，如方位关系、距离关系、拓扑关系、相似关系等。如方位关系、距离关系、拓扑关系、相似关系等。2) 空间数据的非空间特性分析空间数据的非空间特性分析主要是基于数据库的统计分析。主要是基于数据库的统计分析。4空间分析最新

5、课件3、分析空间信息的一般过程、分析空间信息的一般过程确定分析目的和评价准则确定分析目的和评价准则收集、输入空间、属性数据收集、输入空间、属性数据作空间位置的处理、分析作空间位置的处理、分析 作作属性信息的处理、分析属性信息的处理、分析获得简要分析结果（图、表）获得简要分析结果（图、表）解释、评价结果解释、评价结果专题地图、文字报表的修饰，专题地图、文字报表的修饰，形成正式结果，供决策使用形成正式结果，供决策使用5空间分析最新课件 5.2 空间数据的基本运算空间数据的基本运算1 1）矢量数据的长度计算）矢量数据的长度计算）矢量数据的长度计算）矢量数据的长度计算 1 、长度计算、长度计算点（点（

6、x0,y0)到直线到直线 Ax+By+C=0 之间欧氏之间欧氏距离的计算距离的计算线状物体长度的计算公式为线状物体长度的计算公式为:6空间分析最新课件用用8 8邻域方向累加地物骨架线通过的栅格数目邻域方向累加地物骨架线通过的栅格数目, ,Nd - 水平和垂直方向的栅格数水平和垂直方向的栅格数Ni - 对角方向的栅格数对角方向的栅格数D - 每个栅格的长度每个栅格的长度2 2）栅格数据的长度计算）栅格数据的长度计算）栅格数据的长度计算）栅格数据的长度计算7空间分析最新课件 n123n-1X统计相同属性的格网数目。统计相同属性的格网数目。Y2、面积的计算、面积的计算空间数据的自动量算是空间数据的自

7、动量算是GIS 的重要功能，也是进的重要功能，也是进行空间分析的定量化基础。行空间分析的定量化基础。1） 矢量格式下面积的量算通常用辛普森公式矢量格式下面积的量算通常用辛普森公式2） 栅格数据面积的计算栅格数据面积的计算 8空间分析最新课件3、 重重(质质)心的计算心的计算 区域的质心是区域的质心是目标保持均匀分布的平衡点目标保持均匀分布的平衡点，它通过对目标坐标值加权平均求得它通过对目标坐标值加权平均求得 。 质心通常是指一个多边形或面积的质心通常是指一个多边形或面积的几何中心几何中心。在有些情况下质心描述的不是几何中心，而是分在有些情况下质心描述的不是几何中心，而是分布中心，或加权的平均中

8、心。布中心，或加权的平均中心。 应用范围极其广泛，如：应用范围极其广泛，如： 商场选址应该位于具有最佳势能的定位点处。商场选址应该位于具有最佳势能的定位点处。 经济的增长极可能发生在高势能地区。经济的增长极可能发生在高势能地区。10空间分析最新课件X,Y 分别是多边形顶点坐标；分别是多边形顶点坐标；n 为顶点数；为顶点数；XG,YG 为多边形的重心，也称质心。为多边形的重心，也称质心。几何中心的计算几何中心的计算几何中心的计算几何中心的计算注意重心不一定在多边型内。注意重心不一定在多边型内。11空间分析最新课件 空间数据的查询是空间数据的查询是GIS最基本、最重要的功能之一。最基本、最重要的功

9、能之一。 空间数据查询的实质是找出满足属性约束条件和空间空间数据查询的实质是找出满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。通常属性约束条件用带有比较运约束条件的地理对象。通常属性约束条件用带有比较运算符的逻辑表达式描述。算符的逻辑表达式描述。 GIS中用户的很多问题可通过查询解决，查询还能派中用户的很多问题可通过查询解决，查询还能派生新数据。空间数据的查询涉及到空间数据模型、空间生新数据。空间数据的查询涉及到空间数据模型、空间数据拓扑关系、空间索引等。数据拓扑关系、空间索引等。 5.3 空间数据的查询分析空间数据的查询分析12空间分析最新课件 属性特征的查询主要在属性数据库中完成，这种查询通属

10、性特征的查询主要在属性数据库中完成，这种查询通常基于标准的常基于标准的SQL查询语言实现，之后按照属性数据和查询语言实现，之后按照属性数据和空间数据的对应关系显示图形。空间数据的对应关系显示图形。 标号标号植被植被面积面积101林地林地69.5102农地农地70.8103工业地工业地216.2104林地林地108.3查查 找找如如：通过对下列数据表中属性通过对下列数据表中属性“植被植被”的查找，找到林地。的查找，找到林地。1、空间数据查询、空间数据查询1 1）基于属性（非空间）特征的查询）基于属性（非空间）特征的查询）基于属性（非空间）特征的查询）基于属性（非空间）特征的查询101101102

11、10210310310410413空间分析最新课件标号植被面积101林地林地69.5102农地农地70.8103工业地工业地216.2104林地林地108.3标号植被面积101林地林地69.5102农地农地70.8103工业地工业地216.2104林地林地108.3标号标号植被植被面积面积101林地林地69.5102农地农地70.8103工业地工业地216.2104林地林地108.3实质是查数据库中植被实质是查数据库中植被=“林地林地” 的记录，并显示。的记录，并显示。14空间分析最新课件2) 2) 基于空间特性的查询基于空间特性的查询基于空间特性的查询基于空间特性的查询空间特征的查询可分：空

12、间特征的查询可分：(1) 空间几何数据查询空间几何数据查询查询空间目标的坐标点、线长、面积、周长及位查询空间目标的坐标点、线长、面积、周长及位置等。置等。(2) 空间关系查询空间关系查询 基于拓扑关系的查询如邻接性查询、包含性查询、基于拓扑关系的查询如邻接性查询、包含性查询、穿越性查询、落入性查询、方向性查询等。穿越性查询、落入性查询、方向性查询等。例：查长江经过哪几个省例：查长江经过哪几个省?15空间分析最新课件 这种这种查询条件查询条件中涉及空间特征和属性特征，而不中涉及空间特征和属性特征，而不是将查询结果用空间特性和非空间（属性）特征结是将查询结果用空间特性和非空间（属性）特征结合。合。

13、 例查长江以南（例查长江以南（查空间中位置查空间中位置）、人口数大于）、人口数大于100100万的万的 （查属性查属性）同北京的距离（）同北京的距离（查空间中距离查空间中距离） 小于小于20002000公里的城市。公里的城市。3 3）空间和非空间特征的联合查询）空间和非空间特征的联合查询）空间和非空间特征的联合查询）空间和非空间特征的联合查询16空间分析最新课件如如如如 Select Select 所需数据项所需数据项所需数据项所需数据项 From From 属性表属性表属性表属性表 Where Where 条件表达式条件表达式条件表达式条件表达式2、空间数据查询的方法、空间数据查询的方法1)

14、 SQL1) SQL查询查询查询查询17空间分析最新课件 空间查询语言需要在标准空间查询语言需要在标准SQL上增加描述空间关系的上增加描述空间关系的空间关系谓词集并增加空间操作功能。空间关系谓词集并增加空间操作功能。扩充扩充SQL或空间或空间查询语言均未标准化。查询语言均未标准化。 通常需要增加空间数据类型如，点、弧段、多边形、通常需要增加空间数据类型如，点、弧段、多边形、图象；增加空间操作算子如一元空间操作算子、二元空图象；增加空间操作算子如一元空间操作算子、二元空间操作算子等。间操作算子等。如如Mapinfo提供的空间查询例：从世界地图提供的空间查询例：从世界地图world中查中中查中国的

15、邻国有哪些国的邻国有哪些? obj Intersects (select obj from country where Cntry_name=china)2 2）基于空间查询语言的查询）基于空间查询语言的查询）基于空间查询语言的查询）基于空间查询语言的查询18空间分析最新课件5.4 空间数据的叠合空间数据的叠合 (置置)分析分析叠合分析叠合分析(Overlay Analysis)的概念的概念 叠合分析是叠合分析是在统一空间参照系统的条件下，将两层或多层在统一空间参照系统的条件下，将两层或多层地图要素进行叠合产生一个新要素层的操作，其结果将原来地图要素进行叠合产生一个新要素层的操作，其结果将原来

16、要素分割成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所要素分割成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。具有的属性。也就是说，叠合分析不仅生成了新的空间关系，也就是说，叠合分析不仅生成了新的空间关系，还将输入数据层的属性联系起来产生了新的属性关系。叠合还将输入数据层的属性联系起来产生了新的属性关系。叠合分析是对新要素的属性按一定的数学模型进行计算分析，进分析是对新要素的属性按一定的数学模型进行计算分析，进而产生用户需要的结果或回答用户提出的问题。而产生用户需要的结果或回答用户提出的问题。 空间数据的叠置在图层间进行，叠置图层其投影方式、比空间数据的叠置在图层间进行，叠置图层其投影方

17、式、比例尺必需一致、进行配准，使同一地区的轮廓线必需相同。例尺必需一致、进行配准，使同一地区的轮廓线必需相同。19空间分析最新课件 一、叠置的分类一、叠置的分类按叠置方式按叠置方式视觉叠置视觉叠置条件叠置条件叠置无条件叠置无条件叠置按叠置对象类型按叠置对象类型点和面的叠置点和面的叠置线和面的叠置线和面的叠置面和面的叠置面和面的叠置线和线的叠置线和线的叠置点和点的叠置点和点的叠置按叠置方法按叠置方法矢量叠置矢量叠置栅格叠置栅格叠置20空间分析最新课件为讨论方便将空间图层为讨论方便将空间图层A，B，C定义为二值图象定义为二值图象1、空间逻辑并（或）运算、空间逻辑并（或）运算AB =X | XA 或

18、或 X B 2、空间逻辑交（与）运算、空间逻辑交（与）运算AB = X |XA 且且 XB 3、空间逻辑差运算、空间逻辑差运算A - B =X | XA 且且 XB 4、空间包含、空间包含A B二、叠置分析的数学基础二、叠置分析的数学基础 空间逻辑运算空间逻辑运算21空间分析最新课件 视觉信息复合叠置分析的实质是将不同层面的视觉信息复合叠置分析的实质是将不同层面的图信息进行叠加显示，以判断其间的空间关系。图信息进行叠加显示，以判断其间的空间关系。 视觉叠置不改变系统的数据结构，不生成新数视觉叠置不改变系统的数据结构，不生成新数据，但能够给用户带来视觉效果，帮助用户对空据，但能够给用户带来视觉效

19、果，帮助用户对空间信息进行重新区划，以形成新的属性数据。间信息进行重新区划，以形成新的属性数据。三、视觉信息复合三、视觉信息复合22空间分析最新课件面状图、线状图和点状图之间的复合；面状图、线状图和点状图之间的复合；面面状状图图区区域域边边界界之之间间或或一一个个面面状状图图与与其其他他专专题题区区域边界之间的复合；域边界之间的复合；遥感影像与专题地图的复合；遥感影像与专题地图的复合；专题地图与数字高程模型复合显示立体专题图；专题地图与数字高程模型复合显示立体专题图；遥感影像与遥感影像与DTM复合生成三维地物景观。复合生成三维地物景观。视觉信息复合类型视觉信息复合类型23空间分析最新课件l 根

20、据点在多边形内的条件根据点在多边形内的条件, ,判别每个点在哪个多边形内判别每个点在哪个多边形内l 形成和多边形联合的属性表形成和多边形联合的属性表点点 属属性性1234*1 *2 *3 *4A DB C这一功能常用于城市中各种服务设施分布情况的分析。这一功能常用于城市中各种服务设施分布情况的分析。四、基于矢量数据结构的叠置分析四、基于矢量数据结构的叠置分析1、点与多边形的叠置、点与多边形的叠置多边形多边形 属性属性1 属性属性2 A B C D点点 多边形多边形 点属性点属性 面属性面属性1 面属性面属性21 A2 D3 C4 B24空间分析最新课件1）点与多边形的叠合）点与多边形的叠合 点

21、与多边形的叠合是确定一图层上的点落在点与多边形的叠合是确定一图层上的点落在另一图层的哪个多边形内，以便为图层的每个点另一图层的哪个多边形内，以便为图层的每个点建立新的属性。建立新的属性。例如水井点位与规划区多边形相例如水井点位与规划区多边形相叠合，可确定每口井所属的规划区范围，它实质叠合，可确定每口井所属的规划区范围，它实质是点与面之间的包含分析，可采用是点与面之间的包含分析，可采用铅垂线算法铅垂线算法来来实现点与多边形的叠合分析。实现点与多边形的叠合分析。 25空间分析最新课件26空间分析最新课件(1)假设研究区域的一个封闭多边形假设研究区域的一个封闭多边形T。域内的一个点状要。域内的一个点

22、状要素为素为Pt，由，由Pt作一铅垂线；作一铅垂线；(2)计算铅垂线与多边形的所有交点；计算铅垂线与多边形的所有交点；(3)如果交点数为偶数，那么，点在多边形外；如果交点数如果交点数为偶数，那么，点在多边形外；如果交点数为奇数，那么点在多边形内。为奇数，那么点在多边形内。如果铅垂线与多边形的交点等于多边形的结点或中间点，如果铅垂线与多边形的交点等于多边形的结点或中间点，那么，在结点或中间点处将得到两个交点。此时，在编制那么，在结点或中间点处将得到两个交点。此时，在编制算法时就必须处理如下两种情况算法时就必须处理如下两种情况：(1)如果与交点相邻的多边形上的两点位于垂线的异侧，那如果与交点相邻的

23、多边形上的两点位于垂线的异侧，那么，需删除两个交点中的一点；么，需删除两个交点中的一点；(2)如果与交点相邻的多边形上的两点位于垂线的同侧，那如果与交点相邻的多边形上的两点位于垂线的同侧，那么，不能删除两个交点中的一点。么，不能删除两个交点中的一点。27空间分析最新课件包含分析原理示意图包含分析原理示意图 28空间分析最新课件l根据线在多边形内的条件，确定每条线在哪个多边形内根据线在多边形内的条件，确定每条线在哪个多边形内, ,以便以便为弧段给予属性。为弧段给予属性。l由于一条线可能穿过多个多边形，必需对线和多边形进行求由于一条线可能穿过多个多边形，必需对线和多边形进行求交运算，将线分割，以形

24、成新的空间目标集；交运算，将线分割，以形成新的空间目标集；l形成新的属性表，即得到点和多边形联合的属性表。形成新的属性表，即得到点和多边形联合的属性表。ABCD123新线新线ID 老线老线ID 多边形多边形 线属性线属性 多边形属性多边形属性1 12 22” 23 32、线与多边形的叠置、线与多边形的叠置29空间分析最新课件 线与多边形（面）的叠合是将一个线状要素层或线与多边形（面）的叠合是将一个线状要素层或网络状要素层和多边形层叠合。网络状要素层和多边形层叠合。 如网络层为道路网，可以得到每个多边形内的道如网络层为道路网，可以得到每个多边形内的道路网密度，内部的交通流量，进入、离开各个多边路

25、网密度，内部的交通流量，进入、离开各个多边形的交通量，相邻多边形之间的相互交通量。形的交通量，相邻多边形之间的相互交通量。 如果网络层为河流，可得到每个多边形内的地表如果网络层为河流，可得到每个多边形内的地表水径流量。水径流量。 线与面的叠合一般以拓扑结构的矢量模型比较方线与面的叠合一般以拓扑结构的矢量模型比较方便。便。30空间分析最新课件31空间分析最新课件 多边形与多边形的叠合是将两个多边形层叠加到多边形与多边形的叠合是将两个多边形层叠加到一起，合成一个新的多边形层。一起，合成一个新的多边形层。 矢量叠合一般经过三个步骤的计算。矢量叠合一般经过三个步骤的计算。第一步第一步:将所有的线段在与

26、另一层的线段相交的位将所有的线段在与另一层的线段相交的位置打断；置打断；第二步第二步:重新建立弧重新建立弧-多边形拓扑关系；多边形拓扑关系；第三步第三步:设置多边形标识点，传递属性。设置多边形标识点，传递属性。矢量叠合算法的主要时间消耗在前两个步骤上。矢量叠合算法的主要时间消耗在前两个步骤上。3、多边形之间的叠置、多边形之间的叠置32空间分析最新课件p 识别线段；识别线段；p 建立多边形最小的外围矩形；建立多边形最小的外围矩形；p 根据点在多边形内的处理来判断某多边形的线段根据点在多边形内的处理来判断某多边形的线段是否在覆盖图形的某多边形内；是否在覆盖图形的某多边形内；p 寻找表示边界的线段的

27、交叉点；寻找表示边界的线段的交叉点；p 为新线段建立记录，并生成相应的拓扑；为新线段建立记录，并生成相应的拓扑；p 从可能的线段中，重新组合生成新多边形，这需从可能的线段中，重新组合生成新多边形，这需要根据线段的连通性来判断；要根据线段的连通性来判断；p如果有新多边形生成，需要重新标识，并重新分如果有新多边形生成，需要重新标识，并重新分配属性。配属性。1）多边形叠置处理过程）多边形叠置处理过程33空间分析最新课件 取本底多边形取本底多边形取上叠多边形取上叠多边形比较两个多边形相交否比较两个多边形相交否两个多边形是包含关系否两个多边形是包含关系否多边形求交多边形求交,重建拓扑关系重建拓扑关系建立

28、包含关系建立包含关系属性抽取建立关联连接属性抽取建立关联连接上叠多边形结束否上叠多边形结束否 END本底多边形结束否本底多边形结束否NYNY属性抽取属性抽取2）多边形叠置流程图）多边形叠置流程图34空间分析最新课件UNION （合并，保留两个输入数据层中所有多（合并，保留两个输入数据层中所有多边形）边形）INTERSECT（相交，保留公共区域（相交，保留公共区域 ） ARC/INFO中的空间多边形叠合中的空间多边形叠合(overlay)35空间分析最新课件IDENTITY （相别，将一个层作为模板，而将（相别，将一个层作为模板，而将另一个输入层叠加在它上面，落在模板层边界范另一个输入层叠加在它

29、上面，落在模板层边界范围内的要素被保留，而落在模板层边界范围以外围内的要素被保留，而落在模板层边界范围以外的要素都被剪切掉）。的要素都被剪切掉）。36空间分析最新课件Erase（相减，从一个数据层中剔除另一个数（相减，从一个数据层中剔除另一个数据层中的全部区域据层中的全部区域 ）37空间分析最新课件Update（更新操作，先计算两个多边形要素（更新操作，先计算两个多边形要素的交集的交集 ，输出层为一个删除交集后的图层与一，输出层为一个删除交集后的图层与一个新特征图层进行合并后的结果个新特征图层进行合并后的结果）。）。38空间分析最新课件Symmetrical Difference（对称差，先计

30、（对称差，先计算两个多边形要素的交集，删除两多边形要素公算两个多边形要素的交集，删除两多边形要素公共部分，保留其余部分。共部分，保留其余部分。）Symmetrical Difference 39空间分析最新课件原始多边形的属性原始多边形的属性新多边形的属性新多边形的属性AXYZ新多边形新多边形 层层1多边形属性多边形属性 层层2多边形属性多边形属性1 A 02 0 X3 A X4 0 X5 A 06 A 07 A Y8 A Z9 0 Y10 0 Z11 0 YID 属性属性101 AID 属性属性1 Y2 Z 3 X层层1层层1新新层层层层2层层23）多边形的叠置例）多边形的叠置例379101

31、456112840空间分析最新课件五、基于栅格数据结构的叠置分析五、基于栅格数据结构的叠置分析1 1、基本概念、基本概念、基本概念、基本概念41空间分析最新课件l同矢量数据结构图进行叠置图件的要求同矢量数据结构图进行叠置图件的要求l区域格网数相同（插值）区域格网数相同（插值）l l区域分成区域分成区域分成区域分成m*nm*n个格网的不同图层个格网的不同图层个格网的不同图层个格网的不同图层l l在确定叠置条件的条件表达式后，对栅格阵列中在确定叠置条件的条件表达式后，对栅格阵列中在确定叠置条件的条件表达式后，对栅格阵列中在确定叠置条件的条件表达式后，对栅格阵列中的每一个格网顺序进行运算（逻辑运算，

32、算术运的每一个格网顺序进行运算（逻辑运算，算术运的每一个格网顺序进行运算（逻辑运算，算术运的每一个格网顺序进行运算（逻辑运算，算术运算，关系运算）算，关系运算）算，关系运算）算，关系运算）根据编码方式，按确定叠置条件的条件表达式进根据编码方式，按确定叠置条件的条件表达式进行上述运算行上述运算1）栅格数据结构图进行叠置图件的要求）栅格数据结构图进行叠置图件的要求2）非压缩栅格数据结构图进行叠置）非压缩栅格数据结构图进行叠置3）压缩栅格数据结构图进行叠置）压缩栅格数据结构图进行叠置42空间分析最新课件 AB123A1A2A3B1B3标号标号 地貌地貌A 阳坡阳坡B 阴坡阴坡标号标号 植被植被1 林

33、地林地2 农地农地3 牧地牧地标号标号 综合属性综合属性A1 阳坡阳坡 林地林地A2 阳坡阳坡 农地农地A3 阳坡阳坡 牧地牧地B1 阴坡阴坡 林地林地B3 阴坡阴坡 农地农地五、基于栅格数据结构的叠置分析五、基于栅格数据结构的叠置分析1、基本概念、基本概念43空间分析最新课件空间逻辑交（与）运算符空间逻辑交（与）运算符具体实现？具体实现？4张图张图2、叠置条件的确定、叠置条件的确定p 根据求解问题确定叠置条件根据求解问题确定叠置条件p 写出条件表达式写出条件表达式如根据水稻种植条件，积温如根据水稻种植条件，积温 3200度度; 降雨量降雨量 800mm; 坡度坡度200 天；天；p 找出某区

34、域适合种植水稻的地区找出某区域适合种植水稻的地区叠置条件的表达式为：叠置条件的表达式为：（积温（积温3200）（降雨量（降雨量800） (坡度坡度200）44空间分析最新课件l栅格数据结构栅格数据结构如单个栅格为单元的叠置；游程编码叠置等。如单个栅格为单元的叠置；游程编码叠置等。l常用非权重叠置，（权重叠置是指不同图层，常用非权重叠置，（权重叠置是指不同图层，选不同权重）。选不同权重）。求解例：求解例：用游程编码叠置算法求某地区用游程编码叠置算法求某地区降雨量降雨量=1000mm, =1000mm, 且且土厚土厚=50=50cmcm的区域的区域降雨量图降雨量图, 土厚分布图土厚分布图3、叠置算

35、法的确定、叠置算法的确定45空间分析最新课件设因求解问题的需要，要找出某地区设因求解问题的需要，要找出某地区降雨量降雨量=1000mm, 且且土厚土厚=50cm的区域的区域要求用游程编码叠置算法实现要求用游程编码叠置算法实现4、叠置算法求解例、叠置算法求解例46空间分析最新课件叠置条件的表达式为：叠置条件的表达式为：降雨量降雨量=1000mm 土厚土厚=50cm游程编码的游程编码的降雨量图降雨量图游程编码的游程编码的土厚分布图土厚分布图（a ） 降雨量图降雨量图 ( b ) 土厚图土厚图 0 200 400 600 800 0 200 400 600 800600mm800mm1000mm70

36、0mm 30cm50cm30cm40cm20cm47空间分析最新课件（a ） 降雨量图降雨量图 ( b ) 土厚图土厚图 0 200 400 600 800 0 200 400 600 800600mm800mm1000mm700mm 30cm50cm30cm40cm20cm 0 200 400 600 80050cm30cm20cm30cm40cm 第第K行游程行游程降降 雨雨 量量 =1000mm土土 厚厚=50cm1000mm48空间分析最新课件0 400 800 0 400 80030cm1000mm1200mm800mm50cm30cm40cm20cm600mm游程号游程号 降雨游程

37、降雨游程 游程最右列（终止码）游程最右列（终止码）1 600mm 2002 800mm 4003 1000mm 6804 1200mm 800游程号游程号 土厚游程土厚游程 游程最右列（终止码）游程最右列（终止码）1 30cm 170 2 20cm 3603 50cm 800第第K行行49空间分析最新课件游程号游程号 降雨降雨 土厚游程土厚游程 游程最右列（终止码）游程最右列（终止码） 1 600mm 30cm 170 2 600mm 20cm 200 3 800mm 20cm 360 4 800mm 50cm 400 5 1000mm 50cm 680 6 1200mm 50cm 800第第

38、K行条件叠置后的游程编码表行条件叠置后的游程编码表游程号游程号 降雨降雨 土厚游程土厚游程 游程最右列（终止码）游程最右列（终止码） 1 0 400 2 1000mm 50cm 680 3 0 800属性的获取属性的获取50空间分析最新课件叠置条件的表达式为：叠置条件的表达式为：降雨量降雨量 800mm 土厚土厚=50cm= 改为改为注意注意注意注意: :思考题？思考题？当多个图层进行叠置时，是做多次两个图层叠置当多个图层进行叠置时，是做多次两个图层叠置上述叠置条件确定时，采用非权重叠置。即各条上述叠置条件确定时，采用非权重叠置。即各条件变量重要性是相同的，其取值为件变量重要性是相同的，其取值

39、为1或或0。当采用非权重叠置时，应考虑条件变量可能具有当采用非权重叠置时，应考虑条件变量可能具有不同值，它具有不同权重。如上不同值，它具有不同权重。如上51空间分析最新课件叠置分析总结叠置分析总结1、对符合一定条件的空间数据，进行叠合分析，、对符合一定条件的空间数据，进行叠合分析，分为：分为：视觉叠置、视觉叠置、 条件叠置、条件叠置、 无条件叠置无条件叠置点、线、面自身的叠置或之间叠置点、线、面自身的叠置或之间叠置2、叠置分析的操作是基于空间图形数据的操作、叠置分析的操作是基于空间图形数据的操作3、叠置过程实质是在两张不同图（要求？）层间、叠置过程实质是在两张不同图（要求？）层间进行进行4、不

40、同类型的空间数据模型，叠置算法差异很大。、不同类型的空间数据模型，叠置算法差异很大。52空间分析最新课件矢量数据结构矢量数据结构栅格数据结构栅格数据结构算法难易度算法难易度算法复杂，计算算法复杂，计算量大量大概念清楚，算法概念清楚，算法简单简单数据量数据量数据量小数据量小数据量大数据量大精度精度精度高精度高精度低精度低属性数据抽取属性数据抽取复杂复杂简单简单拓扑关系的表达拓扑关系的表达易易难难六、两种数据结构实现叠置分析比较六、两种数据结构实现叠置分析比较53空间分析最新课件七、叠置分析的应用七、叠置分析的应用空间数据的空间数据的叠置分析叠置分析是是GIS的基本分析功能重的基本分析功能重要功能

41、。要功能。通过它能直接得到某些分析结果通过它能直接得到某些分析结果通过它能派生数据通过它能派生数据它常同其它分析结合使用。它常同其它分析结合使用。54空间分析最新课件5.5 空间数据的邻域分析空间数据的邻域分析一、缓冲区分析一、缓冲区分析p 缓冲区分析是研究根据地理空间中的点、线、缓冲区分析是研究根据地理空间中的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲面实体，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形。区多边形。 p 从数学的角度看，缓冲区分析的基本思想是给从数学的角度看，缓冲区分析的基本思想是给定一个空间对象或集合，确定它们的邻域，邻域定一个空间对象或集合，确定它们的邻域，邻域的大

42、小由邻域半径的大小由邻域半径R确定。确定。p 缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工具缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工具之一。之一。55空间分析最新课件点缓冲区；线缓冲区；面缓冲区；复杂缓冲区；可变点缓冲区；线缓冲区；面缓冲区；复杂缓冲区；可变距离缓冲区。距离缓冲区。点缓冲区点缓冲区线缓冲区线缓冲区面缓冲区面缓冲区可变距离缓冲区可变距离缓冲区复杂缓冲区复杂缓冲区1 1、缓冲区的类型、缓冲区的类型、缓冲区的类型、缓冲区的类型56空间分析最新课件Airport Noise PollutionAirport Noise Pollution57空间分析最新课件2 2、建立缓冲区的算法、建立缓冲区

43、的算法、建立缓冲区的算法、建立缓冲区的算法等距离的点缓冲区是一个圆。等距离的点缓冲区是一个圆。1) 点缓冲区建立算法点缓冲区建立算法58空间分析最新课件2) 线缓冲区和面缓冲区建立的基本算法线缓冲区和面缓冲区建立的基本算法(1) (1) 角平分线法角平分线法角平分线法角平分线法角平分线法的实质是通过求平行线建立线缓冲角平分线法的实质是通过求平行线建立线缓冲角平分线法的实质是通过求平行线建立线缓冲角平分线法的实质是通过求平行线建立线缓冲区和面缓冲区。区和面缓冲区。区和面缓冲区。区和面缓冲区。角平分法由三步组成，即角平分法由三步组成，即逐个逐个线段计算简单平行线，尖角光滑矫正和自相交线段计算简单平

44、行线，尖角光滑矫正和自相交处理。处理。59空间分析最新课件角分线法的缺点是角分线法的缺点是难以难以最大限度保证双线的等最大限度保证双线的等宽性宽性，尤其是在凸侧角，尤其是在凸侧角点在进一步变锐时，将点在进一步变锐时，将远离轴线顶点。远离轴线顶点。当缓冲区半径不变时，当缓冲区半径不变时，d随张角随张角B的减小而增大，的减小而增大，结果在尖角处双线之间的宽度遭到破坏。结果在尖角处双线之间的宽度遭到破坏。60空间分析最新课件 在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按双线和缓冲区半在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按双线和缓冲区半径截出左右边线起止点；在轴线其它转折点处，首先径截出左右边线起止点；在轴线其它转折点

45、处，首先判断该点的判断该点的凸凹性凸凹性，在凸侧用圆弧弥合，在凹侧则用，在凸侧用圆弧弥合，在凹侧则用前后两邻边平行线的交点生成对应顶点。这样前后两邻边平行线的交点生成对应顶点。这样外角以外角以圆弧连接，内角直接连接，线段端点以半圆封闭圆弧连接，内角直接连接，线段端点以半圆封闭。 (2) (2) 凸角圆弧法凸角圆弧法凸角圆弧法凸角圆弧法61空间分析最新课件将两个相邻的线段看成两个矢量将两个相邻的线段看成两个矢量Pi -1, Pi ，其，其方向取坐标点序方向。方向取坐标点序方向。如如P i -1 以最小角度扫向以最小角度扫向 Pi 为顺时针，则该点为顺时针，则该点左则为凸，右则为凹，如左图；左则为

46、凸，右则为凹，如左图；如如P i -1以最小角度扫向以最小角度扫向 Pi 为逆时针，则该点左为逆时针，则该点左则为凹，右则为凸，如右图。则为凹，右则为凸，如右图。P i -1P i -1P iP i凹凸性的判别凹凸性的判别矢量叉积法矢量叉积法62空间分析最新课件 复杂缓冲区生成时常常会发生边线相交复杂缓冲区生成时常常会发生边线相交的情况，当区域边界距离近时会产生双线的情况，当区域边界距离近时会产生双线边界压盖。如图中区域边界压盖。如图中区域C不是缓冲器的有不是缓冲器的有效闭环。效闭环。 分析时，岛多边形和重叠多边形的走向相分析时，岛多边形和重叠多边形的走向相反。反。 如图多边形如图多边形A、B

47、走向是反时针，称岛多走向是反时针，称岛多边形，多边形边形，多边形C走向是顺时针，称重叠多走向是顺时针，称重叠多边形。边形。顺时针或反时针由面积值正负值确定。顺时针或反时针由面积值正负值确定。CAB(3)(3)复杂缓冲区复杂缓冲区复杂缓冲区复杂缓冲区63空间分析最新课件1）建立缓冲区）建立缓冲区 建立缓冲区实际上要复杂得多，主要表现在：建立缓冲区实际上要复杂得多，主要表现在：u建立缓冲区会形成很多重叠区，必须解决建立缓冲区会形成很多重叠区，必须解决u实际上常要求建立不同距离的缓冲区实际上常要求建立不同距离的缓冲区2）缓冲区的分析）缓冲区的分析 u基于叠置分析或图形的运算基于叠置分析或图形的运算u

48、基于模型的分析基于模型的分析3 3、缓冲区分析的过程、缓冲区分析的过程、缓冲区分析的过程、缓冲区分析的过程64空间分析最新课件缓冲区分析模型用来描述主体对象的邻近区域内，不缓冲区分析模型用来描述主体对象的邻近区域内，不同地区受主体对象影响的变化。在进行空间缓冲区分同地区受主体对象影响的变化。在进行空间缓冲区分析时，通常要将研究的问题抽象为以下三类因素来进析时，通常要将研究的问题抽象为以下三类因素来进行分析：行分析：（1）主体对象）主体对象 主体对象主要包括点、线、面对象；主体对象主要包括点、线、面对象；（2）邻近对象）邻近对象 指受主体对象影响的客体；指受主体对象影响的客体；（3）对象的作用条

49、件）对象的作用条件 表示主体对邻近对象施加作用表示主体对邻近对象施加作用的影响条件或强度。根据主体对邻近对象作用的不同，的影响条件或强度。根据主体对邻近对象作用的不同，一般分线性模型、指数模型、其它复杂模型等。一般分线性模型、指数模型、其它复杂模型等。4 4、缓冲区分析模型、缓冲区分析模型、缓冲区分析模型、缓冲区分析模型65空间分析最新课件距离距离ri影响度影响度Fi线性模型线性模型100二次模型二次模型100影响度影响度Fi距离距离ri指数模型指数模型影响度影响度Fi距离距离ri100线性模型、二次模型、指数模型。线性模型、二次模型、指数模型。OOOO Ari = di / d0 0 ri

50、1d0 主体对临近对象的影响的最大距离主体对临近对象的影响的最大距离di 临近对象离主体的实际距离临近对象离主体的实际距离缓冲区分析模型例缓冲区分析模型例缓冲区分析模型例缓冲区分析模型例66空间分析最新课件其中其中d0 主体对临近对象的影响的最大距离主体对临近对象的影响的最大距离di 临近对象离主体的实际距离临近对象离主体的实际距离f0 主体自身的影响指数主体自身的影响指数Fi 主体对临近对象的影响度主体对临近对象的影响度 F0 = f0 FA= 0 F0- FA呈线性衰减呈线性衰减O AFi = f0(1-ri)ri = di/d0 0 ri 1距离距离ri影响度影响度Fi主体对象对临近对象

51、的影响随距离的增大呈线性衰减主体对象对临近对象的影响随距离的增大呈线性衰减主体对象对临近对象的影响随距离的增大呈线性衰减主体对象对临近对象的影响随距离的增大呈线性衰减1) 1) 线性模型线性模型线性模型线性模型67空间分析最新课件主体对象对临近对象的影响随距离的增大呈二次形式衰减主体对象对临近对象的影响随距离的增大呈二次形式衰减其中其中d0 主体对临近对象的影响的最大距离主体对临近对象的影响的最大距离di 临近对象离主体的实际距离临近对象离主体的实际距离f0 主体自身的影响指数主体自身的影响指数Fi 主体对临近对象的影响度主体对临近对象的影响度Fi = f0 (1- ri)2ri = di /

52、 d0 0 ri 1 F0 = f0 FA= 0 F0- FA呈二次衰减呈二次衰减影响度影响度Fi距离距离ri2) 2) 二次模型二次模型二次模型二次模型O A68空间分析最新课件主体对象对临近对象的影响随距离的增大呈指数衰减主体对象对临近对象的影响随距离的增大呈指数衰减其中其中d0 主体对临近对象的影响的最大距离主体对临近对象的影响的最大距离di 临近对象离主体的实际距离临近对象离主体的实际距离f0 主体自身的影响指数主体自身的影响指数Fi 主体对临近对象的影响度主体对临近对象的影响度Fi = f0(1- ri)ri = di /d0 0 ri 13) 3) 指数模型指数模型指数模型指数模型

53、O A影响度影响度Fi距离距离ri69空间分析最新课件影响度影响度Fi距离距离ri4) 4) 其它模型其它模型其它模型其它模型如：烟囱产生污染随距离的变化如：烟囱产生污染随距离的变化如：烟囱产生污染随距离的变化如：烟囱产生污染随距离的变化70空间分析最新课件如已知一湖泊，要求在它周围如已知一湖泊，要求在它周围5000m 内必需禁内必需禁止任何污染性工业企业存在，在它周围止任何污染性工业企业存在，在它周围500m 内内必需禁止建筑任何永久性建筑物。必需禁止建筑任何永久性建筑物。解解:（1）先建立缓冲区；）先建立缓冲区；（2）同现有污染性工业企业图叠置，显）同现有污染性工业企业图叠置，显示在范围内

54、应禁止的污染性工业企业；示在范围内应禁止的污染性工业企业；（3）同现有永久性建筑物图叠置，显示）同现有永久性建筑物图叠置，显示在范围内应禁止的永久性建筑物。在范围内应禁止的永久性建筑物。5 5、缓冲区分析例、缓冲区分析例、缓冲区分析例、缓冲区分析例1 171空间分析最新课件设某研究区设某研究区10km2 区域有三条道路，其相关的几何和属性数据如区域有三条道路，其相关的几何和属性数据如下，试进行道路通达度分析：下，试进行道路通达度分析： 道路名道路名 坐标点坐标点 路宽路宽 机动车流量机动车流量 非机动车流量非机动车流量 人流量人流量 A 40m 182/H 2070/H 2772/H B 22

55、m 11/H 3991/H 4254/H C 10m 5/H 725/H 1026/H1、求综合规模指数求综合规模指数采用最大标准化方法，得到如下标准化指数采用最大标准化方法，得到如下标准化指数f0道路名道路名 路宽路宽 机动车流量机动车流量 非机动车流量非机动车流量 人流量人流量 综合规模指数综合规模指数 标准化指标准化指数数 A 1. 0 1. 0 0. 52 0. 65 3. 17 100 B 0. 55 0. 06 1. 00 1. 00 2. 61 82 C 0. 25 0. 03 0. 18 0. 24 0 . 7 22缓冲区分析例缓冲区分析例缓冲区分析例缓冲区分析例2 272空间

56、分析最新课件道路的最大影响距离同道路级别和总长度有关，道路的最大影响距离同道路级别和总长度有关，通常按如下公式计算通常按如下公式计算:道路的最大影响距离道路的最大影响距离d0 = S/2*L S为研究区的面积，这里为研究区的面积，这里S = 10km2L为各级道路的长度为各级道路的长度道路道路A为例为例:d0 = S/2*L=10/2*10=500m表示道路表示道路A的最大影响距离为的最大影响距离为500m2、求道路的最大影响距离、求道路的最大影响距离d0 73空间分析最新课件道路通达度随离道路中心线距离迅速衰减，故选道路通达度随离道路中心线距离迅速衰减，故选指数模型指数模型来表示。来表示。A

57、道路的最大影响距离道路的最大影响距离d0为为500ml在不同距离位置的在不同距离位置的di的的影响影响由由Fi = f 0 (1- ri )求得求得 这里取这里取di 为为100m、200m、300m、400m、500m分别分别求得求得 Fi 值值, 从而可根据从而可根据di划出划出缓冲区，并赋予属性值缓冲区，并赋予属性值Fi 。l由不同由不同Fi 求得求得di ，由上知这里由上知这里A道路标准化道路标准化指数指数f0=100 di = d0 ( 1 - )这里取这里取Fi 为为20、40、60、80、100从而可根据从而可根据di划出划出缓冲区，并赋予属性值缓冲区，并赋予属性值Fi 。最后输

58、出道路最后输出道路通达度通达度图图lnFilnf03、道路通达度图、道路通达度图74空间分析最新课件1) 缓冲区分析是解决邻近度问题的分析工具；缓冲区分析是解决邻近度问题的分析工具；2) 缓冲区分析分建立缓冲区和分析缓冲区。缓冲区分析分建立缓冲区和分析缓冲区。分析缓冲区常用到缓冲区分析模型，它表示缓冲分析缓冲区常用到缓冲区分析模型，它表示缓冲区不同地区受主体对象的不同影响；区不同地区受主体对象的不同影响；3) 通常通常GIS提供了建立缓冲区的功能，分析缓冲提供了建立缓冲区的功能，分析缓冲区常涉及专业模型，最后可得到邻域分布图；区常涉及专业模型，最后可得到邻域分布图；4) 缓冲区分析常同叠置分析

59、联合应用。缓冲区分析常同叠置分析联合应用。缓冲区分析总结缓冲区分析总结缓冲区分析总结缓冲区分析总结75空间分析最新课件 泰森多边形分析是菏兰气象学家泰森多边形分析是菏兰气象学家A.H.Thiessen提出的一种分析方法，最初用于计算平均降雨量。提出的一种分析方法，最初用于计算平均降雨量。1、什么是泰森多边形、什么是泰森多边形 泰森多边形由一批具有一定分布的样本点数据生成泰森多边形由一批具有一定分布的样本点数据生成的多边形。其实质是将每个样本点周围划出一个多边的多边形。其实质是将每个样本点周围划出一个多边形，认为在该多边形内，可以用此样本点数据作为平形，认为在该多边形内，可以用此样本点数据作为平

60、均数据，代表区域内的属性。均数据，代表区域内的属性。 如样本点数据是分布在各地的气象站测得的降雨量，如样本点数据是分布在各地的气象站测得的降雨量，则样本点周围划出多边形区域内的降雨量可以用该气则样本点周围划出多边形区域内的降雨量可以用该气象站测得数据来表示。象站测得数据来表示。二、泰森多边形分析二、泰森多边形分析76空间分析最新课件 泰森多边形，又叫泰森多边形，又叫泰森多边形，又叫泰森多边形，又叫VoronoiVoronoi图或图或图或图或DirichletDirichlet图，图，图，图，它是由一组它是由一组它是由一组它是由一组” ”由连接两邻点直线的垂直平分线组成的由连接两邻点直线的垂直平

61、分线组成的由连接两邻点直线的垂直平分线组成的由连接两邻点直线的垂直平分线组成的多边形多边形多边形多边形” ”组成。组成。组成。组成。NN个在平面上有区别的点，按照最邻个在平面上有区别的点，按照最邻个在平面上有区别的点，按照最邻个在平面上有区别的点，按照最邻近原则划分平面；每个点与它的最近邻区域相关联。近原则划分平面；每个点与它的最近邻区域相关联。近原则划分平面；每个点与它的最近邻区域相关联。近原则划分平面；每个点与它的最近邻区域相关联。 Delaunay Delaunay三角形是由与相邻三角形是由与相邻三角形是由与相邻三角形是由与相邻VoronoiVoronoi多边形共多边形共多边形共多边形共

62、享一条边的相关点连接而成的三角形。享一条边的相关点连接而成的三角形。享一条边的相关点连接而成的三角形。享一条边的相关点连接而成的三角形。DelaunayDelaunay三角形的外接圆圆心是与三角形相关的三角形的外接圆圆心是与三角形相关的三角形的外接圆圆心是与三角形相关的三角形的外接圆圆心是与三角形相关的VoronoiVoronoi多多多多边形的一个顶点。边形的一个顶点。边形的一个顶点。边形的一个顶点。VoronoiVoronoi三角形是三角形是三角形是三角形是DelaunayDelaunay图图图图的偶图。的偶图。的偶图。的偶图。基本概念基本概念基本概念基本概念77空间分析最新课件 N1 N2

63、 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N11 N12 N13 N14N1，N2，N3，.N14为样本点为样本点78空间分析最新课件2、泰森多边形的特点、泰森多边形的特点设有设有n个互不重叠的样本数据点个互不重叠的样本数据点Pi, i = 1, 2, .n ，则生成的泰森多边形的特性则生成的泰森多边形的特性:每个泰森多边形内只包含一个每个泰森多边形内只包含一个样本样本数据点；数据点；泰森多边形内的任意点泰森多边形内的任意点k(x,y) 同该多边形内的同该多边形内的样本样本数据点距离小于它同任何数据点距离小于它同任何样本样本数据点间的距离；数据点间的距离；泰森多边形的任意一个顶点必有三条边同

64、它连接，泰森多边形的任意一个顶点必有三条边同它连接，这些边是相邻三个泰森多边形的两两拼接的公共边；这些边是相邻三个泰森多边形的两两拼接的公共边；泰森多边形内的任意一个顶点周围有三个泰森多边形内的任意一个顶点周围有三个样本样本数据数据点，将其连成三角形后，该三角形的外接圆圆心即为点，将其连成三角形后，该三角形的外接圆圆心即为该顶点。该顶点。79空间分析最新课件 生成不规则三角网的实质是用给定的有限样本点位生成不规则三角网的实质是用给定的有限样本点位置，生成不规则三角网。置，生成不规则三角网。 生成不规则三角网的算法很多，在众多生成不规则三角网的算法很多，在众多TIN生成算生成算法中，法中，Del

65、aunay三角网在国内外得到广泛应用。三角网在国内外得到广泛应用。Delaunay三角网生成方法主要有：三角网生成方法主要有：u分割归并法（分而治之法）分割归并法（分而治之法）u逐点插入法逐点插入法(收缩和扩张两种思路收缩和扩张两种思路)u逐步生成法逐步生成法其中其中逐步生成法逐步生成法应用最为广泛。应用最为广泛。3、泰森多边形的生成、泰森多边形的生成1）生成不规则三角网）生成不规则三角网(TIN)80空间分析最新课件 使每个多边形内只包含一个样本点，且多边形使每个多边形内只包含一个样本点，且多边形内任意点与该多边形包含的样本点的距离相比与其内任意点与该多边形包含的样本点的距离相比与其它样本点

66、的距离为最近。它样本点的距离为最近。 生成泰森多边形实质是求泰森三角形各边垂直生成泰森多边形实质是求泰森三角形各边垂直平分线的交点。平分线的交点。2）生成泰森多边形）生成泰森多边形81空间分析最新课件泰森多边形的分析方法、构成的多边形和三角网在地学泰森多边形的分析方法、构成的多边形和三角网在地学分析中具有广泛的意义。例如，近临关系分析，区域专分析中具有广泛的意义。例如，近临关系分析，区域专题现象的分级统计分析等。题现象的分级统计分析等。4 4、泰森多边形的应用、泰森多边形的应用、泰森多边形的应用、泰森多边形的应用 泰森多边形实质是根据样本点的位置分布，泰森多边形实质是根据样本点的位置分布，自动

67、生成以样本点为中心的等值区。使样本点属自动生成以样本点为中心的等值区。使样本点属性数据扩展为区域的面状属性数据，这在地学领性数据扩展为区域的面状属性数据，这在地学领域中有重要的实用价值。因为实际中很多地学特域中有重要的实用价值。因为实际中很多地学特性因受条件限制，不可能直接获得面域数据，而性因受条件限制，不可能直接获得面域数据，而常用代表性样本点数据来估算。常用代表性样本点数据来估算。 如要了解地下水水位问题，就要选择几个地点如要了解地下水水位问题，就要选择几个地点打井测量，最后从测量点数据估算该区域地下水打井测量，最后从测量点数据估算该区域地下水水位的分布。水位的分布。82空间分析最新课件l

68、样本数据点有相当数量样本数据点有相当数量 由于泰森多边形数等于样本数据样本点数，由于泰森多边形数等于样本数据样本点数，如样本点数过少，则所描述的区域属性过于如样本点数过少，则所描述的区域属性过于粗糙，无实用意义。粗糙，无实用意义。l所选的样本数据点要有典型性和代表性所选的样本数据点要有典型性和代表性 1 1）泰森多边形应用中数据获取）泰森多边形应用中数据获取）泰森多边形应用中数据获取）泰森多边形应用中数据获取83空间分析最新课件平均降雨量平均降雨量例例1求区域的年平均降雨量求区域的年平均降雨量 2 2）泰森多边形的应用）泰森多边形的应用）泰森多边形的应用）泰森多边形的应用84空间分析最新课件例

69、例2 用泰森多边形生成区域的土壤质地分布图用泰森多边形生成区域的土壤质地分布图（1 1）在某样区均匀地采集）在某样区均匀地采集）在某样区均匀地采集）在某样区均匀地采集n n个土样采样点的一定个土样采样点的一定个土样采样点的一定个土样采样点的一定量的土样，并测得全部土样的质地；量的土样，并测得全部土样的质地；量的土样，并测得全部土样的质地；量的土样，并测得全部土样的质地；（2 2）根据）根据）根据）根据n n个土样采样点的二维平面直角坐标数个土样采样点的二维平面直角坐标数个土样采样点的二维平面直角坐标数个土样采样点的二维平面直角坐标数据，自动连接据，自动连接据，自动连接据，自动连接Delauna

70、yDelaunay三角网，生成三角网，生成三角网，生成三角网，生成n n个泰森多个泰森多个泰森多个泰森多边形边形边形边形（3 3）检查相邻泰森多边形土样的质地是否相等，）检查相邻泰森多边形土样的质地是否相等，）检查相邻泰森多边形土样的质地是否相等，）检查相邻泰森多边形土样的质地是否相等，如相等，则抽取公共边界将相邻泰森多边形进行如相等，则抽取公共边界将相邻泰森多边形进行如相等，则抽取公共边界将相邻泰森多边形进行如相等，则抽取公共边界将相邻泰森多边形进行合并，从而使整个区域分成合并，从而使整个区域分成合并，从而使整个区域分成合并，从而使整个区域分成mm个（个（个（个（mnm0， 当当i,j间有边

71、相连接时，对于无向图，间有边相连接时，对于无向图，wij=wji(ij);wij=，当，当i,j间无边相连接时；间无边相连接时；wij=0， 当当i=j时时 WWij 100空间分析最新课件101空间分析最新课件DijKstra算法是一种对结点不断进行标号的算法。算法是一种对结点不断进行标号的算法。每次标号一个结点，每次标号一个结点，标号的值即为从给定起点到该标号的值即为从给定起点到该点的最短路径长度点的最短路径长度。在标定一个结点的同时，还对。在标定一个结点的同时，还对所有未标号结点给出了所有未标号结点给出了暂时标号暂时标号即当时能够确定即当时能够确定的相对最小值。设定的相对最小值。设定K表

72、示待确定最短路径的起点，表示待确定最短路径的起点，L表示终点，则最短路径搜索的步骤如下表示终点，则最短路径搜索的步骤如下: 102空间分析最新课件(1)令起点令起点K标号为零，其他结点标号为标号为零，其他结点标号为。(2)对未被定标的结点全部给出暂时标号，其值为对未被定标的结点全部给出暂时标号，其值为min j的的旧标号，旧标号，(i的旧标号的旧标号+wij)，这里，这里i是前一步刚被标定的结是前一步刚被标定的结点，点，wij是边是边eij的权，如果结点的权，如果结点i和和j不相邻接，不相邻接，wij=。 (3)找出所有暂时标号的最小值，用它作为相应结点的固定找出所有暂时标号的最小值，用它作为

73、相应结点的固定标号。如果存在几个有同一最小标号值的结点，则可任取标号。如果存在几个有同一最小标号值的结点，则可任取一个加以定标。一个加以定标。 (4)重复进行重复进行(2)与与(3)，直至指定的终点，直至指定的终点L被定标时为止。被定标时为止。用此法可直接得到由起点用此法可直接得到由起点K到其他结点的最短路径的长度，到其他结点的最短路径的长度，那就是该结点的定标数值。那就是该结点的定标数值。 103空间分析最新课件Example1104空间分析最新课件105空间分析最新课件Example2计算有向图计算有向图V1到到V7的最短的最短有向路径及其长度。有向路径及其长度。106空间分析最新课件10

74、7空间分析最新课件108空间分析最新课件求最短路径的方法求最短路径的方法109空间分析最新课件最短路径优化最短路径优化限制搜索区域限制搜索区域110空间分析最新课件 1、定位与配置概述、定位与配置概述 定位问题定位问题: 指已知需求源的分布，确定在何处设置供应点最好。指已知需求源的分布，确定在何处设置供应点最好。 配置问题配置问题: 指确定需求源分别由哪些供应点提供。指确定需求源分别由哪些供应点提供。通常要同时解决定位与配置两个问题，以模拟一个或多个中通常要同时解决定位与配置两个问题，以模拟一个或多个中心的资源在网络上的最优分配问题。心的资源在网络上的最优分配问题。五、定位与配置问题（资源分配

75、）五、定位与配置问题（资源分配）111空间分析最新课件 定位与配置问题涉及因素多，如问题的空间类型、规划的定位与配置问题涉及因素多，如问题的空间类型、规划的时间范围、公共设施的服务方式、需求点的分配类型等。时间范围、公共设施的服务方式、需求点的分配类型等。 因此定位与配置问题必需建立一系列边界条件，并要确定因此定位与配置问题必需建立一系列边界条件，并要确定多个目标函数。多个目标函数。 边界条件指规划的条件，作为问题解决的约束条件。如要边界条件指规划的条件，作为问题解决的约束条件。如要求所有需求点都有相应的供应点。求所有需求点都有相应的供应点。 目标函数给出最大值或最小值，以获得一个明确的分析结

76、目标函数给出最大值或最小值，以获得一个明确的分析结果。如要求设施同需求点之间的距离加权和最小。果。如要求设施同需求点之间的距离加权和最小。 定位与配置分析的主要算法包括：定位与配置分析的主要算法包括： P中心问题；中心服务范围的确定；中心资源的分配等。中心问题；中心服务范围的确定；中心资源的分配等。112空间分析最新课件中心选址问题的图论描述中心选址问题的图论描述 设设G=(V,E)是一个无向赋权连通图，其中是一个无向赋权连通图，其中V=v1,v2,vn，E=e1,e2,en。连接两个顶点。连接两个顶点的边的权值代表该两顶点之间的距离。对于每个顶点的边的权值代表该两顶点之间的距离。对于每个顶点

77、vi，它与各顶点之间的最短路径长度为，它与各顶点之间的最短路径长度为di1,di2,din。顶点顶点vi的最大服务距离是这几个最短路径长度中的最的最大服务距离是这几个最短路径长度中的最大值，记为大值，记为e(vi0)。e(vi0)=max(di1,di2,din)那么，中心点选址问题，就是求图那么，中心点选址问题，就是求图G的中点的中点vi0，使得，使得该顶点的最大服务距离达到最小，即该顶点的最大服务距离达到最小，即e(vi0)=mine(vi)113空间分析最新课件例例如如，某某县县要要在在其其所所辖辖的的8 8个个乡乡镇镇之之一一修修建建一一个个消消防防站站，为为8 8个个乡乡镇镇服服务务

78、，要要求求消消防防站站至至最最远远乡乡镇镇的的距距离离达达到到最最小小。假假设设该该8 8个个乡乡镇镇之之间间的的交交通通网网络络被被抽抽象象为为图图所所示示的的无无向向赋赋权权连连通通图图，权权值值为为乡乡镇镇之之间间的的距距离离。下面求解消防站应设在哪个乡镇，即哪个顶点？下面求解消防站应设在哪个乡镇，即哪个顶点？v6v8v1v7v5v4v2v389363253757中心选址问题的实例中心选址问题的实例114空间分析最新课件首先，用首先，用Dijkstra算法计算出每一个顶点算法计算出每一个顶点vi至其它至其它各顶点各顶点vj的最短路径长度的最短路径长度dij(i, j=1,2,6)，写出距

79、，写出距离矩阵：离矩阵： 中心选址问题的实例中心选址问题的实例115空间分析最新课件其其次次，求求距距离离矩矩阵阵中中每每行行的的最最大大值值，即即各各个个顶顶点点的最大服务距离，得的最大服务距离，得e(v1)=14, e(v2)=15, e(v3)=20, e(v4)=12, e(v5)=15, e(v6)=17, e(v7)=12, e(v8)=20最最后后计计算算最最大大服服务务距距离离的的最最小小值值。显显然然，e(v4) = e(v7) = min e(vi)。所所以以，消消防防站站应应建建在在v4或或v7点所在的乡镇即可。点所在的乡镇即可。中心选址问题的实例中心选址问题的实例116

80、空间分析最新课件例一、利用例一、利用GIS进行土地适宜性评价进行土地适宜性评价目标目标对玉米地进行土地适宜性评价，通过评价将研究区分成四种适对玉米地进行土地适宜性评价，通过评价将研究区分成四种适宜性等级，宜性等级，S1、S2、S3、S4方法方法1）对评价对象的生态条件进行调查，得出结论：）对评价对象的生态条件进行调查，得出结论：玉米属于禾本科，为一年生草本植物；玉米属于禾本科，为一年生草本植物；主导生态条件是：喜高温、水量大、土壤肥、土层松、根系要主导生态条件是：喜高温、水量大、土壤肥、土层松、根系要防水土流失；防水土流失；2）确定玉米地土地适宜性评价的主要因素）确定玉米地土地适宜性评价的主要

81、因素、因子及等级标准；因子及等级标准；3）确定各因素的权重和贡献函数值；）确定各因素的权重和贡献函数值；4）计算玉米地土地适宜性评价等级，并输出分级图。）计算玉米地土地适宜性评价等级，并输出分级图。5.7 空间分析综合应用例空间分析综合应用例117空间分析最新课件主要因素和因子主要因素和因子 因素因素F1供水供水因素因素F2供肥供肥因素因素F3供氧供氧因素因素F4土壤侵蚀土壤侵蚀因素因素5温度温度水系图水系图 土壤图土壤图数字化数字化 数字化数字化缓冲区缓冲区 属性分级属性分级 叠置分析叠置分析 供水分级供水分级 因子因子 因子因子一级一级 离水源离水源 50cm二级二级 离水源离水源 100

82、-200m 50-20cm三级三级 离水源离水源 200-500m 20-10cm四级四级 离水源离水源 500m 10cm 118空间分析最新课件 最后求得供水等级、供氧等级、供氧等级、土壤侵蚀等级最后求得供水等级、供氧等级、供氧等级、土壤侵蚀等级的分级标准，（温度反映在季节上）。的分级标准，（温度反映在季节上）。3）确定各因素的权重和贡献函数值，建立评价指标表）确定各因素的权重和贡献函数值，建立评价指标表（1）建立）建立4个因素的重要性比较表个因素的重要性比较表将将4个因素按重要性排队，得个因素按重要性排队，得F4、F3、F2、F1按倍数关系比较相互之间的按倍数关系比较相互之间的重要性重要

83、性，令令 F4的重要性为的重要性为1； F3的重要性同的重要性同 F4； F2的重要性是的重要性是F3重要性的重要性的2倍；倍； F1的重要性是的重要性是F2重要性的重要性的4倍倍 即即1:1:2:8 因素因素 重要性重要性 F4 侵蚀侵蚀 V4=1 F3 氧氧 V3=1V4 F2 肥肥 V2=2V3 F1 水水 V1=4V2=8V3119空间分析最新课件（2）求权重）求权重 W4=1/(1+1+2+8)=1/12=0.083W3 =W4*1=0.083W2=0.083*2=1/6=0.166W1=0.083*8=0.166*4=2/3=0.67 因素因素 重要性重要性 F4 侵蚀侵蚀 V4=

84、1 F3 氧氧 V3=V4*1 F2 肥肥 V2=V3*2 F1 水水 V1=V2*4i=1m Wi= Vi / Vi120空间分析最新课件 (3)贡献函数贡献函数按影响因素的级别确定贡献函数如下：按影响因素的级别确定贡献函数如下：对供水因素，如上所述分四级，现将最适合的定为贡献函对供水因素，如上所述分四级，现将最适合的定为贡献函数值为数值为100，不适合的定为贡献函数值为，不适合的定为贡献函数值为0，即，即最适合的指标贡献函数为最适合的指标贡献函数为P1i=100 （供水为一级）（供水为一级）较适合的指标贡献函数为较适合的指标贡献函数为P2i=67 （供水为二级）（供水为二级）免强适合的指标

85、贡献函数为免强适合的指标贡献函数为P3i=33（供水为三级）（供水为三级）不适合的指标贡献函数为不适合的指标贡献函数为P4i=0 （供水为四级）（供水为四级） 因子因子 因素因素121空间分析最新课件 因素等级评价指标表因素等级评价指标表 指标指标 因素因素等级等级 F1水水 F2肥肥 F3氧氧 F4侵蚀侵蚀 1 0.67 *100= 67 .0 0.17*100= 17.0 0.08*100=8.0 0.08*100= 8.0 2 0.67 *67= 44.8 0.17*67= 11.4 0.08*67= 5.4 0.08*67= 5.4 3 0.67 *33= 22.2 0.17*33=

86、5.6 0.08*33= 2.6 0.08*33= 2.6 4 0.67 *0= 0 0.17*0= 0 0.08*0 = 0 0.08*0 = 0 权重权重 贡献贡献 评分评分评分值评分值R（T）=（1/ 100）* Wi Pji j=1,2,3,n n因子因子 m因素因素i=1m如如对栅格点求出对栅格点求出F1指标为指标为67，F2指标为指标为11.4 ，F3指标为指标为2.6，F4指标为指标为0评分值评分值67+11.4+2.6+0=81 最后分级得分级图。最后分级得分级图。(4)(4)计算玉米地土地适宜性评价等级，并输出分级图。计算玉米地土地适宜性评价等级，并输出分级图。计算玉米地土地适宜性评价等级，并输出分级图。计算玉米地土地适宜性评价等级，并输出分级图。122空间分析最新课件本章结束本章结束要点：要点：GIS中空间分析的概念中空间分析的概念掌握主要的空间分析功能及应用掌握主要的空间分析功能及应用123空间分析最新课件