GIS空間分析理論與方法復(fù)習(xí)資料

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 GIS空間分析理論與方法第一章 緒論1. 空間分析概念GIS空間分析是從一個(gè)或多個(gè)空間數(shù)據(jù)圖層獲取信息的過程?？臻g分析是集空間數(shù)據(jù)分析和空間模擬于一體的技術(shù)，通過地理計(jì)算和空間表達(dá)挖掘潛在空間信息，以解決實(shí)際問題 (劉湘南等, 2008)。2. 空間分析與GIS的關(guān)系空間分析是地理信息系統(tǒng)的核心和靈魂?？臻g分析是地理信息系統(tǒng)的主要特征，是評價(jià)一個(gè)地理信息系統(tǒng)的主要指標(biāo)之一。3. 空間分析在GIS中的地位和作用空間分析是GIS的核心；空間分析是GIS的核心功能；空間分析的理論性和技術(shù)性第二章GIS空間分析的基本理論1. 空間分析有哪些理論？空間關(guān)系理論；地理空間認(rèn)知理

2、論；地理空間推論理論；空間數(shù)據(jù)的不確定性分析理論2. 簡述空間關(guān)系的類型及各類型的特點(diǎn)？GIS空間關(guān)系主要分為順序關(guān)系、度量關(guān)系和拓?fù)潢P(guān)系三大類型。順序關(guān)系描述目標(biāo)在空間中的某種排序，主要是目標(biāo)間的方向關(guān)系，如前后左右、東西南北等。度量關(guān)系是用某種度量空間中的度量來描述的目標(biāo)間的關(guān)系，主要是指目標(biāo)間的距離關(guān)系。拓?fù)淇臻g關(guān)系是指拓?fù)渥儞Q下的拓?fù)洳蛔兞?，如空間目標(biāo)的相鄰和連通關(guān)系，以及表示線段流向的關(guān)系。 3. 簡述拓?fù)淇臻g關(guān)系的特點(diǎn)？拓?fù)淇臻g關(guān)系是指拓?fù)渥儞Q下的拓?fù)洳蛔兞?，如空間目標(biāo)的相鄰和連通關(guān)系，以及表示線段流向的關(guān)系。 拓?fù)渥儞Q：拓?fù)渌芯康氖菐缀螆D形的一些性質(zhì)，它們在圖形被彎曲、拉大、縮

3、小或任意的變形下保持不變，只要在變形過程中不使原來不同的點(diǎn)重合為同一個(gè)點(diǎn)，又不產(chǎn)生新點(diǎn)。拓?fù)渥儞Q的條件：在原來圖形的點(diǎn)與變換了圖形的點(diǎn)之間存在著一一對應(yīng)的關(guān)系，并且鄰近的點(diǎn)還是鄰近的點(diǎn)。拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)的代表性模型：4元組模型、9元組模型、基于Voronoi圖的V91模型、RCC模型、空間代數(shù)模型4. 簡述方向空間關(guān)系的類型和特點(diǎn)？ 方向關(guān)系是順序關(guān)系中的最主要的關(guān)系。方向關(guān)系的描述方式包括定量描述和定性描述兩種。一般方向關(guān)系的形式化描述：使用的是絕對方向關(guān)系參考。九種方向關(guān)系：正東：restricted-east(pi,qi)X(pi)>X(qi)Y(pi)=Y(qi)5. 簡述距離關(guān)系的

4、類型和計(jì)算方法？歐氏距離、切比雪夫距離、馬氏距離、明氏距離P216. 簡述空間關(guān)系描述模型的評價(jià)準(zhǔn)則？一般從完備性、嚴(yán)密性、唯一性、通用性1. 空間關(guān)系表達(dá)是否是形式化的、無歧義的2. 表達(dá)的完備性3. 表達(dá)的可靠性4. 表達(dá)的唯一性5. 表達(dá)的課推理性7. 簡述時(shí)空空間關(guān)系的特點(diǎn)？地理實(shí)體之間的空間關(guān)系往往隨著時(shí)間而變化，時(shí)間關(guān)系交織在一起就形成了多種時(shí)空關(guān)系。時(shí)空關(guān)系模型是時(shí)間區(qū)間關(guān)系和空間區(qū)域關(guān)系的正交組合。時(shí)間區(qū)間關(guān)系包括時(shí)間方向和時(shí)間拓?fù)潢P(guān)系，空間區(qū)域關(guān)系僅為空間拓?fù)潢P(guān)系。第三章GIS空間分析的數(shù)據(jù)模型1.簡述空間數(shù)據(jù)的基本概念及其基本特性？ 空間數(shù)據(jù)指用來表示空間實(shí)體的位置、形狀、

5、大小及其分布特征諸多方面信息的數(shù)據(jù)，可以用來描述來自現(xiàn)實(shí)世界的目標(biāo)，它具有定位、定性、時(shí)間、空間關(guān)系等特征?；咎匦裕嚎臻g性、抽樣性、概括性、多態(tài)性、多時(shí)空性2. 簡述空間數(shù)據(jù)的抽象層次？ 任何數(shù)據(jù)模型，在由現(xiàn)實(shí)世界抽象到計(jì)算機(jī)存儲模式的過程中，都將表現(xiàn)為不同的形式 概念層->表達(dá)層->實(shí)現(xiàn)層3. 簡述空間數(shù)據(jù)模型的基本概念及基本類型概念：是描述數(shù)據(jù)庫的概念集合，是以一定方式組織起來的，有足夠的抽象性和概括性，是對客觀事物及其聯(lián)系的描述。這種描述包括數(shù)據(jù)內(nèi)容的描述和各類實(shí)體數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的描述類型：概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型、物理數(shù)據(jù)模型4.簡述場模型的主要特征場模型的表達(dá)使用近似方

6、法。根據(jù)實(shí)際的精度需要，將需要存儲的空間點(diǎn)數(shù)量，減少到計(jì)算機(jī)可以存儲的范圍內(nèi)的過程。且每一種場模型必須定義一種離散化規(guī)則，使那些未知區(qū)域所有點(diǎn)的空間變量數(shù)值，可以由已知點(diǎn)的數(shù)值進(jìn)行估計(jì)。特征：空間結(jié)構(gòu)特性和屬性域；連續(xù)的、可微的、離散的；各向同性和各向異性；空間自相關(guān)5. 簡述要素模型的主要特征 地理要素是通過地理實(shí)體定義的，地理實(shí)體是真實(shí)世界中不能再被細(xì)分為同一類現(xiàn)象的地理現(xiàn)象。地理要素模型只對地理實(shí)體的屬性(包括空間屬性和地理屬性)及關(guān)系感興趣。歐氏空間中的三類地物要素對象：點(diǎn)對象、線對象、多邊形對象6. 簡述常用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型1. 網(wǎng)絡(luò)跟蹤用于研究網(wǎng)絡(luò)中資源和信息的流向2. 路徑選擇3.

7、 資源分配反映現(xiàn)實(shí)世界網(wǎng)絡(luò)中資源的供需關(guān)系模型4. 地址編碼與匹配5. 選址和分區(qū)分析決定一個(gè)或多個(gè)服務(wù)設(shè)施的最優(yōu)位置的過程6. 空間相互作用和引力模型7. 簡述時(shí)空數(shù)據(jù)模型的主要類型序列快照模型將一系列時(shí)間片段的快照保存起來，各個(gè)切片分別對應(yīng)不同時(shí)刻的狀態(tài)圖層，反映地理現(xiàn)象的時(shí)空演化過程。（NetCDF數(shù)據(jù)格式）基圖修正模型基態(tài)修正模型按事先設(shè)定的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，它只存儲某個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)狀態(tài)(基態(tài))和相對于基態(tài)的變化量空間時(shí)間立方體模型時(shí)空合成模型面向?qū)ο蟮臅r(shí)空數(shù)據(jù)模型8. 簡述三維空間數(shù)據(jù)模型的主要類型基于面模型的構(gòu)模側(cè)重于三維空間實(shí)體的表面表示，如地形表面、地質(zhì)層面、構(gòu)筑物及地下工程的輪廓

8、與空間框架。基于體模型的構(gòu)?；谌S空間的體元分割和真三維實(shí)體表達(dá)，體元的屬性可以獨(dú)立描述和存儲，可以進(jìn)行三維空間操作和分析,但存儲空間大，模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計(jì)算速度慢混合模型的構(gòu)模方法綜合面模型和體模型的優(yōu)點(diǎn)，綜合規(guī)則體元與非規(guī)則體元的優(yōu)點(diǎn)，取長補(bǔ)短。第四章 柵格數(shù)據(jù)的空間分析方法1.簡述你對柵格數(shù)據(jù)的理解？ 2. 簡述柵格數(shù)據(jù)的聚類、聚合分析方法，并舉例說明？ 聚類分析：根據(jù)設(shè)定的聚類條件對原有數(shù)據(jù)進(jìn)行有選擇的信息提取而建立新的柵格數(shù)據(jù)的方法。 包括：單一層面的柵格數(shù)據(jù)聚類分析 根據(jù)設(shè)定的某種聚類條件對單一層面的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行有選擇的信息提取，從而建立新的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)的方法 。 多個(gè)層面的柵

9、格數(shù)據(jù)聚類分析常常對多層面柵格數(shù)據(jù)構(gòu)成的柵格數(shù)據(jù)集進(jìn)行聚類分析，每個(gè)柵格圖層代表某個(gè)專題。柵格圖層的每個(gè)柵格單元對應(yīng)多個(gè)屬性值 。 聚合分析：指根據(jù)空間分辨率和分類表，進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的合并或轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)空間地域的兼并。3. 簡述柵格數(shù)據(jù)的信息復(fù)合分析方法，并舉例說明？ 能夠非常便利地進(jìn)行同地區(qū)多層面空間信息的自動(dòng)復(fù)合疊置分析，是柵格數(shù)據(jù)一個(gè)最為突出的優(yōu)點(diǎn)。 信息復(fù)合模型包括兩種類型：簡單的視覺信息復(fù)合 將不同專題的內(nèi)容疊加顯示在結(jié)果圖件上，以便系統(tǒng)使用者判斷不同專題地理實(shí)體的相互空間關(guān)系，獲得更為豐富的信息。 較復(fù)雜的疊加分類模型根據(jù)參加復(fù)合的數(shù)據(jù)平面各類別的空間關(guān)系重新劃分空間區(qū)域，使每個(gè)空間區(qū)

10、域內(nèi)各空間點(diǎn)的屬性組合一致。4.簡述柵格數(shù)據(jù)的窗口分析方法，并舉例說明？ 概念：指對于柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的一個(gè)、多個(gè)柵格點(diǎn)或全部數(shù)據(jù)，開辟一個(gè)有固定分析半徑的 分析窗口，并在該窗口內(nèi)進(jìn)行諸如極值、均值等一系列統(tǒng)計(jì)計(jì)算，或與其他層面的信息進(jìn)行必要的復(fù)合分析，從而實(shí)現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)有效的水平方向擴(kuò)展分析類型：矩形窗口、圓形窗口、環(huán)形窗口、扇形窗口統(tǒng)計(jì)分析的類型：最大值、最小值、均值、中值、范圍、總和、方差、頻數(shù)、眾數(shù)等5.簡述柵格數(shù)據(jù)的量算方法？ 6.簡述柵格數(shù)據(jù)的空間分析工具？密度制圖分析、距離制圖分析、柵格插值分析、柵格數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、重分類分析、表面分析第五章 矢量數(shù)據(jù)的空間分析方法矢量數(shù)據(jù)的理解1.

11、 分別簡述點(diǎn)狀要素的緩沖區(qū)生成方法、線狀要素的緩沖區(qū)生成方法和面狀要素的緩沖區(qū)生成方法？點(diǎn)目標(biāo)的緩沖：形成圍繞點(diǎn)的半徑為緩沖距的圓形緩沖區(qū)；直接繪圓法和圓弧步進(jìn)擬合法線目標(biāo)的緩沖：形成圍繞線目標(biāo)兩側(cè)距離不超過緩沖距的一系列長條形緩沖帶；角平分線法和凸角圓弧法面要素緩沖：形成圍繞多邊形邊界線內(nèi)側(cè)或外側(cè)距離不超過緩沖距的面狀區(qū)域；2. 簡述網(wǎng)絡(luò)分析的類型？網(wǎng)絡(luò)分析是對地理網(wǎng)絡(luò)、城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地理分析和模型化的過程，通過研究網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)及模擬和分析資源在網(wǎng)絡(luò)上的流動(dòng)和分配情況，解決網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其資源等的優(yōu)化問題。類型：定向網(wǎng)絡(luò)（效用網(wǎng)絡(luò)）流向由源（source）至匯（sink）；網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)的資源自

12、身不能決定流向 (如：水流、電流)非定向網(wǎng)絡(luò)（傳輸網(wǎng)絡(luò)）流向不完全由系統(tǒng)控制；網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)的資源可以決定流向(如：交通系統(tǒng))3. 簡述傳輸網(wǎng)絡(luò)分析和效用網(wǎng)絡(luò)分析的區(qū)別？4. 簡述效果網(wǎng)絡(luò)分析的應(yīng)用？5. 簡述傳輸網(wǎng)絡(luò)分析的應(yīng)用？6.簡述追蹤分析的作用及常見應(yīng)用？第六章 三維數(shù)據(jù)的空間分析方法DTM的概念、DTM的應(yīng)用 DTM是指描述地球表面形態(tài)多種信息空間分布的有序數(shù)值陣列。DEM的概念，DEM的表示方法（GRID和TIN優(yōu)缺點(diǎn)）DEM是DTM的一個(gè)特例或者子集DEM是DTM中最基本的部分，是對地球表面地形地貌的一種離散的數(shù)學(xué)表達(dá)。表示方法：數(shù)學(xué)方法、圖形法規(guī)則格網(wǎng)Grid優(yōu)點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)簡單、易

13、于計(jì)算機(jī)處理，特別是柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地理信息系統(tǒng) 2.可以很容易地計(jì)算等高線、坡度、坡向、山坡陰影和自動(dòng)提取流域地形缺點(diǎn)：1.地形簡單的地區(qū)存在大量冗余數(shù)據(jù)2.地形起伏差別大的地區(qū)無法適用3.對某些特殊計(jì)算(如視線計(jì)算)的格網(wǎng)軸線方向被夸大4.如柵格過于粗略，則不能精確表示地形的關(guān)鍵特征，如山峰、坑洼、山脊、山谷等不規(guī)則格網(wǎng)Tin優(yōu)點(diǎn)：1.可根據(jù)地形的復(fù)雜程度確定采樣點(diǎn)的密度和位置，能充分表示地形特征點(diǎn)和線，減少了地形較平坦地區(qū)的數(shù)據(jù)冗余。2.在顯示速度及表示精度方面優(yōu)于規(guī)則格網(wǎng)3.TIN是一種變精度表示方法：平坦地區(qū)數(shù)據(jù)點(diǎn)較少，地形起伏較大的地區(qū)數(shù)據(jù)點(diǎn)密度較大。這種機(jī)制使得TIN數(shù)據(jù)可用較小的

14、數(shù)據(jù)量實(shí)現(xiàn)較高的表達(dá)精度。TIN方法的特點(diǎn)(與Grid相比)：1.從等高線數(shù)據(jù)中選取重要的點(diǎn)構(gòu)成TIN，并生成規(guī)則格網(wǎng)，在兩者數(shù)據(jù)量相同的情況下，TIN數(shù)據(jù)具有最小的中誤差RMS；2.與數(shù)字正射影像(DOM)的疊加方面，基于TIN的地形圖與影像的吻合程度比規(guī)則格網(wǎng)的地形圖好；3.當(dāng)采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量減少時(shí)，規(guī)則格網(wǎng)模型的質(zhì)量比TIN模型降低的速度快，但隨著采樣點(diǎn)或數(shù)據(jù)密度的增加，兩者的差別會越來越小。4.從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)占用的數(shù)據(jù)量來看，在頂點(diǎn)個(gè)數(shù)相同的情況下，TIN的數(shù)據(jù)量要比規(guī)則格網(wǎng)的大(約310倍)。三維可視化的基本流程三維空間查詢的方式基于屬性數(shù)據(jù)的三維查詢;基于圖形數(shù)據(jù)的三維查詢;圖形屬性的

15、混合三維查詢;模糊三維查詢等。表面積計(jì)算方法1.三角形格網(wǎng)上的表面積計(jì)算 將曲面片轉(zhuǎn)換成平面片，通過計(jì)算平面片的面積來計(jì)算曲面片的面積。2.正方形格網(wǎng)上表面積的計(jì)算 曲面擬合重積分法和分解為三角形的方法體積計(jì)算方法基本思想：以基底面積(三角形或正方形)乘以格網(wǎng)點(diǎn)曲面高度的均值，區(qū)域總體積是這些基本格網(wǎng)體積之和。方法：1.基于三角形格網(wǎng)的體積計(jì)算方法 2.基于正方形格網(wǎng)的體積計(jì)算方法掌握坡度坡向的概念及原理坡度：某點(diǎn)在曲面上的法線方向與垂直方向的夾角，是地面特定點(diǎn)高度變化比率的度量。坡向：法線的正方向在平面上的投影與正北方向的夾角，即法方向水平投影向量的方位角。取值范圍從零方向(正北方向)順時(shí)針

16、到360度。計(jì)算方法：基于規(guī)則格網(wǎng)DEM的坡度坡向計(jì)算、基于不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)的坡度坡向計(jì)算、基于等高線的坡度坡向計(jì)算掌握三維緩沖區(qū)分析、疊置分析的概念點(diǎn)緩沖區(qū)分析：如空中爆炸物影響范圍的確定；緩沖區(qū)是以該目標(biāo)為球心，緩沖半徑為半徑的一個(gè)球狀區(qū)域。線緩沖區(qū)分析：地下管網(wǎng)、水利管道的分析；緩沖區(qū)域是一個(gè)以該線目標(biāo)為內(nèi)核，緩沖半徑為外緣的纜索狀區(qū)域面緩沖區(qū)分析：城市規(guī)劃中的公園擴(kuò)建。利用二維緩沖區(qū)方法生成一個(gè)面緩沖區(qū)多邊形,以該多邊形為橫斷面，沿著Z軸上下延伸緩沖區(qū)半徑大小范圍，得到一個(gè)空間體范圍疊置分析：指在統(tǒng)一空間坐標(biāo)參照系統(tǒng)下，每次將同一地區(qū)兩個(gè)地理對象的圖層進(jìn)行疊合，以產(chǎn)生空間區(qū)域的多

17、重屬性特征，或建立地理對象之間的空間對應(yīng)關(guān)系。掌握剖面分析、可視化分析的概念及原理剖面分析：以數(shù)字地形模型（DEM）為基礎(chǔ)構(gòu)造某一個(gè)方向的剖面，以線代面，概括研究區(qū)域的地勢、地質(zhì)和水文特征；地形剖面線是剖面分析的基礎(chǔ)；地形剖面線根據(jù)所選剖面與數(shù)字地形圖上地形表面的交點(diǎn)反應(yīng)地形的起伏情況。地形剖面線的生成方法：基于規(guī)則格網(wǎng)(Grid)的方法 基于不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)的方法可視性分析：實(shí)質(zhì)上屬于對地形進(jìn)行最優(yōu)化處理的范疇，比如：設(shè)置雷達(dá)站、電視臺的發(fā)射站、道路選擇、航海導(dǎo)航等。 可視性分析對軍事活動(dòng)、微波通訊網(wǎng)和旅游娛樂點(diǎn)的規(guī)劃開發(fā)都有著重要的應(yīng)用價(jià)值。可視性分析包括：兩點(diǎn)之間的可視性(intervisibility)分析 可視域(viewshed)分析 可視性分析的基本用途：可視查詢、可視域計(jì)算、水平可視計(jì)算等掌握水文分析、谷脊特征分析、水淹分析概念及原理水文分析：水文分析使用DEM數(shù)據(jù)派生其它水文特征：提取河流網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)劃分流域。這些是描述某一地區(qū)水文特征的重要因素。水文分析主要包括：無洼地dem的生成、匯流累積矩陣的計(jì)算、水流長度的計(jì)算、河網(wǎng)的提取、流域的分割谷脊特征分析：基于DEM的谷脊分析是地形分析的重要內(nèi)容，在地學(xué)中的水文分析