09空間分析

1、169第九章第九章空間分析空間分析地理信息系統(tǒng)（GIS）與計算機輔助繪圖系統(tǒng)(CAC)的主要區(qū)別是GIS提供了對原始空間數(shù)據(jù)實施轉(zhuǎn)換以回答特定查詢的能力而這些變換能力中最核心的部分就是對空間數(shù)據(jù)的利用和分析，即空間分析能力。可以認(rèn)為空間分析是GIS中最為重要的內(nèi)容之一，體現(xiàn)了GIS的本質(zhì)。9.1空間分析的內(nèi)容與步驟通過開發(fā)和應(yīng)用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)模型，用戶可以使用GIS的空間分析功能來研究現(xiàn)實世界。由于模型中蘊涵著空間數(shù)據(jù)的潛在趨向，從而可能由

2、此得到新的信息。GIS提供一系列的空間分析工具，用戶可以將它們組合成一個操作序列，從已有模型來求得一個新模型，而這個新模型就可能展現(xiàn)出數(shù)據(jù)集內(nèi)部或數(shù)據(jù)集之間新的或未曾明確的關(guān)系，從而深化我們對現(xiàn)實世界的理解。從宏觀上劃分，空間分析可以歸納為以下三個方面：1拓?fù)浞治觯喊臻g圖形數(shù)據(jù)的拓?fù)溥\算，即旋轉(zhuǎn)變換、比例尺變換、三維及三維顯示、幾何元素計算等。2屬性分析：包括數(shù)據(jù)檢索、邏輯與數(shù)學(xué)運算、重分類、統(tǒng)計分析等。3拓?fù)渑c屬性的聯(lián)合分析：包括

3、與拓?fù)湎嚓P(guān)的數(shù)據(jù)檢索、疊置處理、區(qū)域分析、鄰域分析、網(wǎng)絡(luò)分析、形狀探測、瘦化處理、空間內(nèi)插等。由此可見，空間分析的內(nèi)容相當(dāng)寬泛。在本章中，我們只限于討論數(shù)據(jù)檢索及表格分析、多邊形疊置、緩沖分析、網(wǎng)絡(luò)分析等若干核心內(nèi)容，其它方面的內(nèi)容或分散于其余章節(jié)，或單獨成章討論。在實施空間分析之前，需要對問題進行評估并建立目標(biāo)。在對數(shù)據(jù)作任何判斷或得出任何結(jié)論之前，要全面考慮處理過程；要對數(shù)據(jù)和模型提出充分的問題；要制訂明確的步驟來勾畫全面的目標(biāo)并控

4、制進展?？臻g分析大致有以下步驟：1建立分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)分析的目的定義了你打算利用地理數(shù)據(jù)庫回答什么問題，而標(biāo)準(zhǔn)則具體規(guī)定了你將如何利用GIS回答你所提出的問題。例如，某項研究的目的可能是確定適合建造一個新的公園的位置，或者是計算由于洪水可能造成的損失。而滿足這些目的的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該表述成一系列空間詢問，這樣才有利于分析。例如，下面列出了一些可能用于公園選址的標(biāo)準(zhǔn)：（1）公園的位置既要交通便利又要環(huán)境安靜，也就是說距主要公路的距離要適當(dāng)。（2）

5、公園應(yīng)設(shè)計成環(huán)繞一個天然的小河流。（3）使公園的可利用面積最大，公園中應(yīng)很少或沒有沿河流分布的沼澤地。上述各個標(biāo)準(zhǔn)可以利用緩沖分析、線段與多邊形的疊加等空間操作（詳見以下各節(jié)）來分析，在完成這些空間操作之后，你可以對適合于建造新公園的不同土地區(qū)域作出評價。1719.2數(shù)據(jù)檢索及表格分析數(shù)據(jù)檢索及表格分析可能只是單純地針對屬性數(shù)據(jù)(“全部區(qū)域的人口總和是多少”)，也可能是單純依據(jù)空間拓?fù)潢P(guān)系（“河北省與那些省份相鄰”），但更多、更有意義的

6、情況是將空間數(shù)據(jù)與屬性聯(lián)合起來實施檢索分析(“某圖斑周邊有哪些地類為水澆地的圖斑”），換言之，檢索條件可以是屬性、空間拓?fù)湎拗苹蛘呤乔岸叩慕Y(jié)合。檢索分析的結(jié)果可能只是向用戶提供一個統(tǒng)計結(jié)果；或者是將結(jié)果作為一個新的屬性域添加到屬性數(shù)據(jù)庫中，還可能生成一個新的數(shù)據(jù)層。一、屬性統(tǒng)計分析一、屬性統(tǒng)計分析單純對屬性數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計分析包括單屬性統(tǒng)計、單屬性函數(shù)變換、雙屬性分類統(tǒng)計、雙屬性數(shù)學(xué)運算等等。單屬性統(tǒng)計是對屬性數(shù)據(jù)庫中的某個字段，統(tǒng)計總和

7、、最大值、最小值及平均值，給出字段值落在各個區(qū)間內(nèi)或等于各個離散值的記錄數(shù)，并據(jù)此繪制各類統(tǒng)計圖（折線、直方、立體直方、餅圖、立體餅圖等）。這一功能在GIS中的使用是相當(dāng)頻繁的。如城市管網(wǎng)系統(tǒng)中，用戶常常提出諸如“管網(wǎng)總長是多少？”、“管徑大于300的管段有多少？”、“各類材質(zhì)的管段分別有多少？”等問題，這些都可以通過單屬性統(tǒng)計來獲得答案。單屬性函數(shù)變換是對選定的初等函數(shù)，將屬性字段作為函數(shù)自變量，將字段值依次帶入初等函數(shù)，得到變換結(jié)果

8、。系統(tǒng)常常是讓用戶在屬性數(shù)據(jù)庫中選擇一個已有字段或在屬性數(shù)據(jù)庫中擴充一個字段來存放運算結(jié)果。用來作計算的函數(shù)可以有很多，如冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)、反三角函數(shù)等等。很多函數(shù)對變量域有限制（如對數(shù)函數(shù)中真值要大于零），系統(tǒng)應(yīng)允許指定缺省值，當(dāng)變量非法時將結(jié)果設(shè)置為此缺省值。雙屬性分類統(tǒng)計除了要選擇分類字段，并劃分出各類范圍外，還需要指定統(tǒng)計字段和統(tǒng)計方式。統(tǒng)計方式分計數(shù)方式和累計方式，其中計數(shù)方式是累計各類圖元數(shù)，而累計方式則

9、是將每一類的累計字段值相加。以土地詳查為例，假定現(xiàn)有某一數(shù)據(jù)層是一個縣的全部圖斑（區(qū)數(shù)據(jù)），圖斑屬性中有權(quán)屬號（記錄圖斑所屬縣、鄉(xiāng)、村）、面積、地類等字段，現(xiàn)要統(tǒng)計各村圖斑總面積，就可以將圖斑屬性中的“權(quán)屬號”作為分類字段，“面積”作為統(tǒng)計字段，統(tǒng)計方式是累計方式；如果要統(tǒng)計各村每類用地的數(shù)目，則要將“地類”作為統(tǒng)計字段，采用計數(shù)方式來統(tǒng)計。二、布爾邏輯查詢二、布爾邏輯查詢使用布爾邏輯的規(guī)則對屬性以及空間特性進行運算操作來檢索數(shù)據(jù)使GI