第一早
空间分析概念:GIS空间分析是从一个或多个空间数据图层获取信息的过程。空间分析是集 空间数据分析和空
间模拟于一体的技术, 空间信息,以解决实际问题。
空间分析在 GIS中的地位与作用: 空间分析是GIS的核心,也是核心功能,是 GIS领域的理
论性和技术性都很强的分支, 是提升GIS的理论性十分重要的突破口,
空间
分析是地理信息系统的主要特征,是评价一个地理信息系统的主要指标之一。
通过地理计算和空间表达挖掘潜在
第■早
空间分析的基本理论: 空间关系理论,空间认知理论,空间推理理论,空间数据模型理论,
地理信息机理理论,地理信息不确定性理论
空间关系分类:顺序关系:主要指目标间的方向关系,
度量关系:主要是指目标间的距离关系, 拓扑关系:指拓扑变换下的拓扑不变量()
度量关系对空间数据的约束最强烈;
顺序关系次之;
拓扑关系最弱。
空间度量关系:分为定量度量(空间指标量算,距离度量)和定性度量 定量度量空间关系分析包括 空间指标量算(距离、面积、坡度、人口密度等) (距离)两大类
拓扑空间关系:指拓扑变换下的拓扑不变量 ,如空间目标的相邻和连通关系,
流向的关系。
拓扑变换的条件:在 原来图形的点与变换了图形的点之间存在着—对应的关系,并且邻 近的点还是邻近的点 方向空间关系:源目标相对于参考目标的顺序关系(方位) 度量空间关系描述:
欧氏距离:直线距离 d(A B) = xj -x22 ■ M - y2)2
切比雪夫距离:最大距离 d(A B) = max(|Xj「x2 I M「y2 I) 马氏距离(曼哈顿距离):垂直距离 大地测量距离:即球面上两点间的大圆距离 曼哈顿距离:纬度差加上经度差 拓扑空间关系描述:
4元组模型:该模型将简单空间实体看作是边界点和内部点。
与内部的交集构成的
构成的集合,4元组模型为由
两个简单空间实体点集的边界与边界的交集、边界与内部的交集、内部与边 界的交集、内部
2X 2矩阵。
A与
9元组模型:9元组在4元组的基础上,在空间描述框架中引入空间实体的“补”的概念, 将空间目标A表
示为边界、内部和外部三个部分的集合。通过比较目标
B的边界、内部、外部之交集(空或非空),分析确定A、B间的空间拓扑关系。
V9I模型:针对9元组模型中“补”的概念存在的重叠太大、空间实体定义方面的不足、 不能描述空间邻近
关系等缺陷。
陈军等用Voronoi多边形取代9元组中的“补”重新定义
9元组模型,并将其
以及表示线段 和距离度量
定义为V9I模型。
还有RCC模型和空间代数模型
方向空间关系描述:
定量描述:a,方位角;b,象限角
定性描述:1锥形模型:仅适用于两个空间目标间的距离与空间目标的尺寸相比差别 较大的情况
2、 最小约束矩形模型(MBR):利用两个目标间的 MBR间的关系定义方向
关系。
3、 二维字符串模型(2-D String),”,”,”,见书32页 4、 方向关系矩阵模型
5、 基于Voronoi图的方向关系模型
见书32页
基于点集拓扑学定义的 九类常用方向关系:正东关系,正南关系,正西关系,正北关系,西 北关系,东北关
系,西南关系,东南关系,同一一 /亠护¥方 位置关糸
AVV ------- *
第三早
空间数据的概念及表示方法
概念:用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据,可 以用来描述来自现
实世界的目标,它具有定位、定性、时间、空间关系等特征。
空间数据表达的概念模型(场模型、要素模型)
场模型:将地理空间定义为由无数个点组成的连续平面。模拟具有一定空间内
布特点的现象。
场模型表达:场模型的表达使用近似方法。
根据实际的精度需要, 将需要存储的空间点
且每一种场模型必须定义
可以由已知点
数量,减少到计算机可以存储的范围内的过程。
连续分
一种离散化规则,使那些未知区域所有点的空间变量数值, 的数值进行估计。
方法:栅格模型(例如遥感影像)、DEM (数字高程模型)、TIN(不规则三角网) 模型、 空间插值模
型和等高线模型。
特征:1空间结构特征和属性域,
异性,4、空间自相关
2、连续的,可微的,离散的,
3、各向同行和各向
P68~P69
要素模型:地理要素模型只对地理实体的属性(包括空间属性和地理属性)及关系感兴趣。 欧氏空间中的三类地物要素对象:
点对象:有特定位置,维数为零的物体
线对象:维度为1的空间组分,有一系列坐标表示 多边形对象/面状实体:由一封闭曲线加内点来表示,是对湖泊、岛屿、地块等一 类对象的描述。
P70~P73
空间数据模型表达的两种方式及相关概念(栅格数据模型、矢量数据模型) 栅格数据模型:属性明显,定位隐
含
获取方法:(1)手工网格法;
(2) 扫描数字化法; (3) 影像; (4) 数据结构转换法
矢量数据模型:定位明显,属性隐含 获取方法:(1)数字化法;
(2)数据结构转换法; ⑶野外测量; 优点 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 1.便于面向现象(土壤类 2、 多边形叠置分析困难,没有柵格有 矢 ,土地利用单元等) 2>结构紧凑,冗余度低, 便效,表达空间变化性能力差 于描述线或边界。 3. 不能像数字图像那样做增强处理 日 3. 利于网络、检索分析, 提里 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 1>结构简单,易数据交换 1>现象识别效果不如矢量方法,难以 表inn 2. 叠置分析和地理(能有 效达拓扑。 表达空间可变性)现象模 拟较2、 图形数据量大,数据结构不严密不 易。 紧凑,需用压缩技术解决该问题。 3. 利于与遥感数据的匹配 应3. 图形质量转低,图形输出不美观, 用和分析,便于图像处理 线条有锯岗,需用增加栅格数量来克 O 服,但会增加数据文件的大小 格 4. 输出快速,成本低廉 网络信息模型的概念:把地物抽象为链和节点,同时关注其间的连通关系,要考虑多个要 素之间的影响和交互。现象的精确形状并不重要,重要的是具体现 象之间的距离或者阻力的度量。
静态GIS和时空GIS的区别:
静态GIS( Static GIS :传统的地理信息系统应用只涉及地理信息的两个方面:空间维度和 属性维度。 时态 GIS ( Temporal GIS):
能够同时处理时间维度。 解决历史数据的丢失问题。
实现数据的历史状态重建、时空变化跟踪、发展势态的预测等功能。