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  • 空间分析知识点总结

    千次阅读 多人点赞 2019-09-08 00:22:19
    空间分析定义:空间分析是指分析具有空间坐标或相对位置的数据和过程的理论和方法,是对地理空间现象的定量研究,其目的在于提取并传输空间数据中隐含的空间信息。 空间分析的主要内容:空间位置,空间分布,空间...

    GIS由哪几部分组成:用户,计算机软硬件系统,空间数据,应用模型

    GIS应用领域:地图制图,区域规划,灾害监测

    空间分析定义:空间分析是指分析具有空间坐标或相对位置的数据和过程的理论和方法,是对地理空间现象的定量研究,其目的在于提取并传输空间数据中隐含的空间信息。

    空间分析的主要内容:空间位置,空间分布,空间形态,空间距离,空间关系

    空间分析的主要方法:

    空间分析步骤:明确目标,准备数据,分析数据,获得结果,评价结果,修改过程,输出结果

    空间数据定义:指具有地理空间实体空间特征的数据,主要包括空间位置、拓扑关系;

    空间数据的基本特征:空间特征,属性特征,时间特征

    空间数据的采集方式:野外测量数据,纸质地图的数字化,遥感图像,数据转换,各类调查统计数据

    矢量数据结构获取方式:数据转换,外业测量,跟踪数字化

    矢量数据结构编码形式:坐标序列式,索引式,双重独立式

    栅格数据结构获取方式:数据转换,遥感,扫描

    栅格数据结构编码方式:直接栅格编码,链状编码,游程编码,块状编码,四叉树编码

    (注意具体编码方式,见第二章PPT)

    GIS数据模型:概念数据模型(面向对象模型,要素模型),物理存储模型(层次模型,网状模型,关系模型,面向对象模型)

    空间分析的一般模型(4种):空间关系模型;空间相关分析模型;空间分布分析模型;预测、评价与决策模型

    叠置分析定义:是指将同一坐标系统不同信息表达的两组或多组专题要素的图层进行叠加,从而产生一个新图层的过程

    叠置分析的分类:根据操作要素的不同,可分为:点与点,点与线,点与面,线与线,线与面,面与面的叠置。根据操作形式的                             不同,可分为:图层擦除、识别叠加、交集操作、对称区别、图层合并、修正更新

    缓冲区分析定义:是指根据分析对象的点、线、面实体,自动建立其周围一定距离的带状区,用以识别这些实体或者主体对邻近                           对象的辐射范围或者影响程度

    缓冲区分析的分类:基于矢量数据的缓冲区分析(点缓冲区,线缓冲区,面缓冲区),基于栅格数据的缓冲区分析

    缓冲区的实现算法:角分线法,凸角圆弧法

    网络分析定义:是通过研究网络的状态以及模拟和分析资源在网络上的流动和分配情况,对网络结构及其资源等的优化问题进行                      研究的一种空间分析方法。

    网络分析的方法:最佳路径分析(Dijkstra的贪婪算法),连通性分析(深度优先,广度优先),拓扑排序,资源分配

    栅格数据的空间分析方法:聚类、聚合分析;信息复合分析;追踪分析;窗口分析

    设置分析环境:加载分析模块;设置工作路径;设置单元大小;设置分析区域;选择坐标系统

    栅格插值方法:反距离加权(IDW),样条函数,克里金

    统计分析:单元统计,邻域统计,分类区统计

    重分类定义:基于原有数值,对原有数值重新进行分类整理从而得到一组新值并输出

    重分类的分类形式(4种):数值更新,类别合并,同标准分类,特定值重分类

    重采样定义:就是将不同的栅格大小的栅格数据转化为同样栅格大小栅格数据的过程。

    重采样方法:最邻近采样,双线性采样,三次卷积采样

    DEM定义:数字高程模型,是对地理空间地理对象表面高程的数字化表达

    DTM定义:数字地面模型,是对地表各种形态的属性信息的数字描述。

    DEM的数据源:地形图,遥感影像,地面实测记录

    DEM数据的采集方法:现有地图数字化,数字摄影测量,地面测量,空间传感器

    常见DEM表达形式:等高线,规则格网,不规则三角网(tin)

    DEM三种数据模型:等高线模型,规则格网模型,不规则三角网模型(TIN)

    三种DEM数据模型的比较

    相同点:都可以表达地球表面的高程变化。

    不同点:等高线模型更直观、形象;占用内存相对较小;地形分析时相对较难实现。后两者反之

    4D产品:DEM,DOM,DLG,DRG

    DEM的生成方法:人工格网法,三角网法,立体像对法,曲面拟合法,等值线插值法

    DEM的用途:测绘、气象、地质、军事、土地资源规划等

    DEM的主要应用:三维立体制图,数码城市,虚拟现实,3D建筑,数字公路

    常用的三维分析:产生数字高程模型、数据转换、表面分析

    GIS地统计分析定义:是利用GIS对空间数据进行统计分析,包括空间形态的度量空间分布及假设检验空间相关分析空间                                     内插等。

    空间形态的度量:(没找到,见PPT10

     

    ESDA定义:探索性空间数据分析。是描述和显示空间分布识别非常规的空间位置发现隐含空间关系等的一系列技术的集                         合

    ESDA的内容:检查数据是否有错;获得数据的分布特征;对数据规律的初步考察

    ESDA的作用:通过ESDA,可以完成诸如观察数据分布寻找离群值、进行全局趋势分析检测空间的自相关和方向变异等一                         系列任务。

    ESDA的方法:图形方法(直方图,趋势分析,半变异/协方差函数云图),数学方法(主成分分析法)

    ESDA的主要应用:检验数据分布;寻找离群值;全局趋势分析

    内插的定义:根据某研究区已有的观测数据来估算研究区内未知点的数据值的过程

    常用的内插方法:最近距离法,反距离加权法,克里金插值法(普通,协同,泛),多项式拟合曲面法,三角网线性插值法

    相关分析的定义:用来揭示地理要素之间相互关系密切程度的一种统计分析方法

    回归分析的定义:指对具有相关统计关系的两个或多个变量,根据其关系形态,选择一个合适的数学模型 ,用来近似地表示变量间的平均变化关系的一种统计分析方法

    回归分析的分类:一元线性回归,多元线性回归,非线性回归,趋势面分析,空间回归分析

    景观空间格局定义:指大小和形状不一的景观斑块在空间上的配置

    景观结构的组成要素:斑块、廊道和基质

    景观结构的定义:景观组分的数量构成及空间组合与分布特征

    大题:

    1.叠置分析和缓冲区分析

    2.深度优先,广度优先、

    3.ARCGIS中生成tin

    4.水文分析前进行填挖的原因?

        答: 洼地的存在,会导致不能得到正确的真实的水流方向

    5.

    6.

    7.

     

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  • 最近在肺炎猖獗的日子里,补充了一些GISer应该了解熟悉的东西,相信很多朋友跟我一样接触GIS之后,自然会对很多GIS相关的概念及GIS真正能够带给我们...空间分析,又称之地理空间分析(geospatial analysis),其概念...

     

    空间分析与GIS

    A.空间分析的概念

         内容

    空间分析,又称之地理空间分析(geospatial analysis),其概念一直存在不同提法,例如:地理信息分析、空间数据分析、空间统计与建模、地质统计学等等,大致表达的东西都是相同或相近。一般认为,至少存在4中相互联系的空间分析概念,分别是:空间数据操作、空间数据分析、空间统计分析和空间建模。
           空间数据操作:主要是指在GIS中基于空间对象几何特征,进行的拓扑分析、叠加分析,距离、面积、路径计算,以及基于空间关系的空间查询等;对于属性数据则主要表现为地图可视化操作。
           空间数据分析:一般指空间数据的描述性和探索性分析技术和方法,尤其是对于大规模数据集,通过将数据图形化或地图化的探索性分析技术,研究数据中潜在的模式、异常等,为后续分析做准备,是所有空间分析过程中的首要环节。
           空间统计分析:使用统计的方法描述和解释空间数据的性质,以及数据对于统计模型是否典型或是否有所期望的。由于空间数据具有空间自相关性,这一特性违背了景点统计理论关于数据独立性的假设,因此需要发展专门用于空间数据分析的空间统计方法。
           空间建模:主要是指依据某些理论和假设,建立模型描述空间现象的分布模式,预测空间过程及结果。

         核心

    空间分析的核心在于“空间”,而“空间”的本质是“位置”。空间分析是把研究对象的地理空间位置作为重要变量的系统性应用,包括对研究对象的地理空间位置的描述、分析和预测。与空间位置有关的描述、关联和预测方法是空间分析区别于其他数据分析的一个重要特征。
           为了便于理解,可以把空间分析过程描述成如下含数据形式:    y = Fun(x)
           式中,x为待分析的地理空间数据,是具有空间结构特征的已知数据集;Fun(x)为空间分析方法,可以是理论思想、逻辑方法,也可以是已经工具化了的计算模型;y为输出的空间分析结果,揭示了研究对象的空间位置、空间形态、空间格局、空间关系与空间过程等空间特征,为解决特定空间问题提供信息和知识。
           如此一来,空间分析就可以理解为对空间数据进行各种处理计算,从中获得信息和知识的过程。通过空间分析,揭示地理空间数据中蕴含的格局、关系与趋势,以进行决策和未来规划。

         本质特征

    空间分析的本质特征,包括:
                   a. 探测空间数据中的模式;
                   b. 研究空间数据模式间的关系,建立相应的空间数据模型;
                   c. 理解适于所观察模式的处理过程; 
                   d. 预测和控制所发生的的地理空间事件    

    B.空间分析的对象与研究内容

    空间分析对象:地理空间实体,也就是地理空间实体所具有的空间特征,例如:空间位置、空间形态、空间关系(距离、方位、拓扑、相关场)、时空尺度等。
           空间分析方法和模型是针对空间实体的空间特征建立和开发的。空间分析的研究内容包括理论、方法与应用三个方面。

    空间分析理论:主要是指空间概念、空间描述方法、空间特征等基本理论问题,同时也包括基于空间思维的解决问题的方法论。空间极其特征的描述是地理信息科学的核心理论问题,当然也是空间分析的关键理论问题。
           空间分析方法:主要是指在空间分析理论的指导下,针对空间特征,面向空间问题,建立分析模拟模型,开发分析工具。主要包括:①基于图形及几何特征的分析方法,空间数据的量或集合操作,如长度、面积、形状的两侧,空间中心、重心的计算,叠加分析、缓冲区分析、网络分析等;②空间数据统计分析,如空间点模式分析、地统计分析;③空间模拟与建模,如空间回归模型、地理加权回归、地理模拟与计算模型等。
           空间分析应用:主要研究如何应用空间分析的理论和方法解决实际问题,重点是如何将复杂具体的实现问题抽象为空间问题,搭建模型、方法与应用之间的桥梁。

    C.空间分析的目标

    空间分析的主要目标是揭示地理空间特征,已解决空间问题,具体包括以下几个方面。
           认知:有效获取空间数据,并对其进行科学的组织描述,利用数据再现事物本身,如绘制风险图。
           解释:理解和揭示地理空间数据的背景过程,认识事件的本质规律,如住房价格中的地理邻居效应。
           预报:在认识、掌握事件发生的现状与规律的前提下,运用有关预测模型对未来的状况作出预测,如传染病的爆发,前端时间比较热的肺炎感染传播模型。
           调控:对地理空间发生的时间进行调控,如合理分配资源(租房用户需求大的地方,可以签较多的房东以获取房源这种)。

    D.DIKW模型与地理智慧

           DIKW : ( data information knowledge wisdom ) 是一个基于数据、信息、知识及智慧之间关系的模型。
                           数据产生信息,信息创造知识,知识孕育智慧
           数据:原始材料(如:发生地震了,在哪儿?多少人遇难?经济停滞多久?)
           信息:加工处理后有逻辑的数据(发生地震了,在什么时候?在哪儿?多少人遇难?经济停滞多久?)
           知识:提炼信息之间的联系,行动的能力,完成当下任务(发生地震了,避震点可容纳多少人?经济恢复需要多久?)
           智慧:关心未来,具有预测能力(哪些地方即将发生地震了,避震点能分配给哪些人,能保证多大程度规避风险)

    地理智慧:可称为空间智慧。是空间数据-空间信息-空间知识-空间智慧这一数据分析链上的最高层次。通过空间分析可获得地理智慧,解决与位置相关的复杂空间问题。主要形式有地理可视化、地理决策、地理设计和地理控制。
           地理可视化:基于位置的数据展现与可视化的方法,以便于发现空间格局与分布规律。
           地理决策:基于地统计学和空间分析技术的计算机辅助决策方法。由于考虑了位置与空间关系因素,地理决策具有实现基于传统信息技术手段的辅助决策无法实现的能力。
           地理设计:以地理分析为基础,把地理环境因素引入全局考虑的设计。(三维地理使用得很普遍)
           地理控制:通过地理位置对客体施加影响,达到智慧控制客体活动和行为的目的,这是地理智慧应用的新方向。
           

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  • GIS 空间分析:面邻域分析 neighbour

    千次阅读 2019-01-16 09:12:37
    GIS 空间分析:面邻域分析 neighbour

    GIS 空间分析:面邻域分析 neighbour

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  • 文章目录叠置分析(overlay processing)问题背景传统的叠置分析--透图法叠置分析矢量数据的叠加分析点+...【空间分析】 是从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、分布、形态、形成和演变等信息的分析技术 ...

    在知识传播途中,向涉及到的相关著作权人谨致谢意!


    【空间分析】

    1. 是从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、分布、形态、形成和演变等信息的分析技术
    2. 是地理信息系统的核心功能之一
    3. 是地理信息系统区别于一般管理信息系统的主要功能特征

    【GIS基本空间分析】

    1. 是在空间分析的研究和实践中,总结、提炼出来的在应用领域具有一定普遍意义的、涉及空间位置的、具有一定的通用性质分析手段和方法。
    2. 是进一步掌握复杂空间分析方法的重要基础

    【分类】统计分析、DEM分析、路径分析、叠置分析、缓冲区分析、网络分析

    1 叠置分析(overlay processing)

    又名,【复合分析】或者【叠加分析】

    1.1 问题背景

    【地学多因子分析的需要】

    1. 把问题分解开
      地理对象的本质是整体的,但是,为了研究工作的需要,经常将其分解为多因子分别研究(如自然地理要素分解为地质、地貌、水文、气象、生物、土壤等)
    2. 【多因子】综合考虑
      在研究实际问题的时候,又需要将它们综合为一个具体目标的整体范畴。即:从多因子地学问题到综合地学问题
      这是地学分析的基本方法,也是亟待解决的技术难题

    这个结合多因子的,综合考虑的过程,就叫做【叠置、复合、叠加、overlay】

    1.2 传统的叠置分析–透图法

    在这里插入图片描述

    【透图法】

    1. 将一个因子的一幅图,放在桌子上
    2. 将另一个因子的一幅图,盖在上面
    3. 再在上面放一张白纸
    4. 在桌子下面开灯
    5. 在白纸上将符合的图版临摹出

    【存在的问题】

    1. 对超多层面的复合难以实现
    2. 对超多图斑的复合分析难以实现
    3. 对复杂分析模型复合分析难以实现

    1.3 叠置分析

    【叠置分析】

    1. 是将有关主题层组成的各个数据层面进行叠置产生一个新的数据层面
    2. 提取空间隐含信息的方法之一,是指将不同幅或不同数据层的数据叠置在一起,在叠置地图的相应位置上产生新的属性的分析方法。其中,被叠加的要素层面必须是基于相同坐标系统的、基准面相同的、同一区域的数据

    【作用】

    1. 其结果综合了原来两个或多个层面要素所具有的属性,同时叠置分析不仅生成了新的空间关系,而且还将输入的多个数据层的属性联系起来产生了新的属性关系

    【条件】

    1. 参加叠置分析的不同数据层面所对应的地面范围必须是一致的
    2. 参与叠置分析的多层面分析数据必须有效匹配
    3. 叠置分析的分析模型与分析数据必须有效匹配
    4. 需了解叠置分析产生的误差与不确定性特征,并有相应的解决方案

    1.3.1 矢量数据的叠加分析

    类型说明作用
    点与多边形叠置指一个点图层与一个多边形图层相叠将一个图层的属性信息注入到另一个图层中,更新得到新的数据图层
    线与多边形线与多边形叠加通常将多边形的属性注入另一个图层中,然后更新得到数据图层
    多边形叠置两个或多个多边形图层进行叠加新图层的多边形是原来各图层多边形相交分割的结果,每个多边形的属性含有原图各个多边形的所有属性数据

    在这里插入图片描述

    点+多边形叠置

    【定义】

    1. 指一个点图层与一个多边形图层相叠
    2. 叠置分析的【结果】:往往是将其中一个图层的属性信息注入到另一个图层中,然后更新得到的数据图层;基于新数据图层,通过属性直接获得点与多边形叠加所需要的信息

    【过程】

    1. 计算 【多边形对点的包含关系】
      矢量结构的GIS能够通过计算每个点相对于多边形线段的位置,进行点是否在一个多边形中的空间关系判断
    2. 进行属性信息处理
      • 方法一:将多边形属性信息叠加到其中的点上
        在这里插入图片描述
      • 方法二:点的属性叠加到多边形上,用于标识该多边形

    【作用】可以查询每个多边形里有多少个点,以及落入各多边形内部的点的属性信息

    线+多边形叠置

    【与点+多边形叠置相比】

    1. 类似:用线图层叠置在多边形图层上,确定一条线落在哪个多边形内
    2. 不同的是:线具有长度,可能被多边形分割

    在这里插入图片描述

    多边形+多边形叠置

    【定义】是将两个或多个多边形叠加,产生一个新的多边形

    在这里插入图片描述

    【类型】
    在这里插入图片描述

    【问题】产生了不确定的碎屑多边形

    1. 不确定性,是一种误差–>和我们预想的不一样
    2. 要经过处理才能符合我们的目标–>矢量数据叠置分析的难题
    3. 而且这种情况是很常见的:每个人矢量化的边界不同
      在这里插入图片描述

    【问题改善】在做这项工作之前做顶层设计–>如果是遇到公共的边界–>要一家先数字化–>后面的人以第一家的基准来数字化–>才能适当的解决这个问题

    1.3.2 栅格数据的叠加分析

    【栅格数据的叠加分析】

    1. 与多边形叠置分析一样,是求两组或两组以上空间图形的交集
    2. 但是多边形叠置分析得到的是合成多边形,而栅格叠置分析得到的是合成数据串
    3. 这些合成的数据文件是进一步进行空间聚类或聚合的依据

    【作用】

    1. 类型叠置:获取新的类型。如土壤图和植被图叠置,以分析土壤与植被的关系
    2. 数量统计:计算某一区域内的类型和面积
    3. 动态分析:分析由时间引起的变化
    4. 益本分析:计算成本、价值等
    5. 几何提取:通过与所需提取的范围的叠置运算,快速地进行范围内的信息提取

    空间逻辑运算

    【空间逻辑运算】根据属性数据的布尔逻辑来检索,即一个逻辑选择的过程。

    【类型】
    在这里插入图片描述

    【例子】
    在这里插入图片描述

    数学运算复合法

    【数学运算复合法】指不同层面的栅格数据按一定的数学法则进行运算,从而得到新的栅格数据层面的方法。

    【主要类型】

    1. 算术运算
    2. 函数运算

    2 缓冲区分析(buffer analysis)

    【缓冲区】空间实体的一种影响范围或服务范围
    【缓冲区分析】基本思想就是给定一个空间实体或集合,确定它们的邻域,邻域的大小由领域半径R来确定

    【分析流程】
    在这里插入图片描述

    【类型】

    1. 可变缓冲区
    2. 多级缓冲区

    在这里插入图片描述

    3 窗口分析

    【背景】地学信息除了在不同层面的因素之间存在着一定的制约关系之外,还表现在空间上存在着一定的关联性

    【对于栅格数据而言】

    1. 对于栅格数据所描述的某项地学要素,其中的(i,j)栅格往往会影响其周围栅格的属性特征
    2. 充分而有效地利用这种事物在空间上相联系的特点,是地学分析的必然考虑因素

    【窗口分析】

    1. 是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据
    2. 开辟一个有固定分析半径的分析窗口,并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算,或与其它层面的信息进行必要的复合分析,从而实现栅格数据有效的水平方向扩展分析

    3.1 三个要素

    3.1.1 中心点

    在单个窗口中的中心点可能就是一个栅格点,或者是分析窗口的最中间的栅格点,窗口分析运算后数值赋予给它

    3.1.2 分析窗口大小与类型

    依据的单个窗口中的栅格分布状况,如平滑运算的3×3矩形窗口,扇形窗口等。

    【窗口大小】
    在这里插入图片描述
    【窗口类型】
    在这里插入图片描述

    3.1.3 运算方式

    图层根据窗口分析类型运算,依据不同的运算方式获得新的图层,如DEM提取坡度、坡向运算。
    在这里插入图片描述

    3.2 例子

    在这里插入图片描述

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    它是用来解决邻近度问题的空间分析工具之一。邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度。 1、基于点要素的缓冲区,通常以点为圆心、以一定距离为半径的圆。 2、基于线要素的缓冲区,通常是以线为中心轴线,...
  • 空间分析中的叠加分析工具,效果如图: 相交: 计算输入要素的几何交集。所有图层和/或要素类中相叠置的要素或要素的各部分将被写入到输出要素类。 采用分析工具中的Intersect(相交)工具:...
  • 参考汤国安、杨昕等编著的《地理信息系统空间分析实验教程第二版》 利用水文分析(流量)和表面分析(坡向变率)得到山脊和山谷线 文章目录1、基本概念正地形负地形正负地形的影响2、水文分析方法2.1 基本思想原理...
  • 【ArcGIS|空间分析】栅格数据缓冲区分析-学校选址

    万次阅读 多人点赞 2018-10-11 11:50:18
    空间分析方法:栅格数据距离制图、成本距离加权、数据重分类、多层面合并 工具:欧氏距离、坡度、重分类、栅格计算器 文章目录1、实验目的2、实验准备2.1数据2.2软件3、技术路线4、实验内容及步骤4.1新学校选址要求...
  • ArcGIS空间分析模块中追踪分析,例如台风路径数据的加载、查看和简单分析。
  • 空间分析极其应用

    千次阅读 2007-02-09 15:30:00
    什么是空间分析空间分析(Spacial Analysis)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。空间分析的对象是空间数据,空间分析的结果直接依赖于分析对象的空间位置,如果...
  • 养成良好的习惯! 1、 启动ArcMap,连接文件夹副本。...(当时工作空间和临时工作空间) 4、 添加数据。(注意第一个添加数据的空间参考) 5、 保存地图文档。(可勾选存储数据源的存储相对路径) ...
  • 空间分析之常用工具

    万次阅读 2012-08-19 21:19:23
    空间分析扩展模块中提供了很多方便栅格处理的工具,其中提取(Extraction)、综合(Generalization)等工具集中提供的功能是在分析处理数据中经常会用到的。 一、提取(Extraction) 顾名思义,这组工具就是方便...
  • 【ArcGIS操作】4 空间分析

    千次阅读 多人点赞 2018-10-30 17:47:23
    文章目录1、多图层叠加查询2、土地利用变化分析3、创建闭合线内部缓冲区4、灾害影响缓冲区分析5、气体扩散空间分析 1、多图层叠加查询 基于位置的查询是进行多图层叠加分析的常用功能,突出了地理数据最关键的属性...

空空如也

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