空間分析及GIS學(xué)科觀察和思考

1、空間分析（地理分析）是基于地理對象的位置和形態(tài)的空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù)， 其目的在于提取和傳輸空間信息。自從有了地圖，人們就自覺或者不自覺地進行 著各種類型的空間分析?？臻g分析是地理信息系統(tǒng)的主要特征。空間分析能力是 地理信息系統(tǒng)區(qū)別與一般信息系統(tǒng)的主要方面，也是評價一個地理信息系統(tǒng)成功 與否的一個主要指標。空間分析是GIS的核心和靈魂，是GIS區(qū)別于一般的信息系統(tǒng)、CAD或者 電子地圖系統(tǒng)的主要標志之一?？臻g分析，配合空間數(shù)據(jù)的屬性信息，能提供強 大、豐富的空間數(shù)據(jù)查詢功能。因此，空間分析在GIS中的地位不言而喻。空間分析源于60年代地理學(xué)的計量革命，在開始階段，主要是應(yīng)用定量（主 要是統(tǒng)計）分

2、析手段用于分析點、線、面的空間分布模式。后來更多的是強調(diào)地 理空間本身的特征、空間決策過程和復(fù)雜空間系統(tǒng)的時空演化過程分析。實際上 自有地圖以來，人們就始終在自覺或不自覺地進行著各種類型的空間分析。如在 地圖上量測地理要素之間的距離、方位、面積，乃至利用地圖進行戰(zhàn)術(shù)研究和戰(zhàn) 略決策等，都是人們利用地圖進行空間分析的實例，而后者實質(zhì)上已屬較高層次 上的空間分析。在地學(xué)領(lǐng)域中，空間分析一般是指“GIS空間分析”，或“地理空間分析”。任 何信息，總含有空間、時間、屬性特征。如水文走向含屬性和時間特征疾病傳 播含時間、空間和屬性特征，而河道演變則反映了空間形態(tài)特征隨時間變化性質(zhì)。國內(nèi)外許多學(xué)者都對空間

3、分析進行研究（UnWin,1981 ；李德仁等，1993 ; Rober t Haining，1994 ；郭仁忠,1997 ；王勁峰，2000），但是對空間分析下定義是比 較困難的，目前尚無一個統(tǒng)一的定義，不同的應(yīng)用領(lǐng)域給出不同的涵義，它們的 側(cè)重點各不相同，但是都從不同的方面對空間分析的內(nèi)涵進行了闡釋：或側(cè)重于 地理學(xué)（地學(xué)），或側(cè)重于測繪學(xué)（地圖學(xué)）；或側(cè)重于幾何圖形分析，或側(cè)重 于地學(xué)統(tǒng)計與建模。綜合這些學(xué)者的研究成果。綜述之，GIS空間分析是使用幾 何分析、統(tǒng)計分析、數(shù)學(xué)建模、地理計算等方法，對地理空間中的目標的空間關(guān) 系進行描述、分析、建模，并進一步為空間決策支持提供服務(wù)的技術(shù)。一、

4、功能劃分空間分析是對分析空間數(shù)據(jù)相關(guān)方法的統(tǒng)稱，空間分析是GIS系統(tǒng)的先進性 的標志。早期的GIS強調(diào)的是簡單的空間查詢，空間分析功能很弱或根本沒有， 隨著GIS的發(fā)展，用戶需要更多更復(fù)雜的空間分析的功能，這就促進了 GIS空 間分析技術(shù)的發(fā)展，也使得多種空間分析技術(shù)出現(xiàn)。根據(jù)分析的數(shù)據(jù)性質(zhì)不同， 可以分為：基于空間圖形數(shù)據(jù)的分析運算；基于非空間屬性的數(shù)據(jù)運算； 空間和非空間數(shù)據(jù)的聯(lián)合運算。空間分析賴以進行的基礎(chǔ)是地理空間數(shù)據(jù)，運用各種幾何邏輯運算、數(shù)理統(tǒng) 計分析、代數(shù)運算等數(shù)學(xué)手段，最終的目的是解決人們所涉及到的地理空間實際 問題。本文將常用的空間分析進行適當(dāng)歸納，將常用空間分析分為幾何分析

5、、地 形分析、柵格分析、網(wǎng)絡(luò)分析、空間統(tǒng)計分析以及綜合模型分析等，如表1所示。表1空間分析功能劃分GIS空間分析功能幾何分析空間量算、空間查詢、疊加分析、緩沖區(qū)分析、拓撲分析、相似度分析、Voronoi圖分析等地形分析坡向坡度分析、剖面分析、通視分析、DTM/DEM數(shù)據(jù)分析、三維景觀分析、虛擬現(xiàn)實等柵格分析遙感影像分析、空間濾波、高程-影像疊加分析等網(wǎng)絡(luò)分析最優(yōu)路徑分析、網(wǎng)絡(luò)流分析、通達性分析等空間統(tǒng)計分析空間插值、主成分分析、聚類分析、相關(guān)分析、回歸分析、趨勢面分析等綜合模型分析布局優(yōu)化模型、頻率指配模型、疾病傳輸模型、城市空間發(fā)展模型等二、主要流派由于當(dāng)前空間分析研究主要有3個主要專業(yè)研究

6、 地理學(xué)、測繪學(xué)和建筑學(xué) 分別有不同的學(xué)術(shù)流派。1、地理學(xué)的空間分析以分析地理數(shù)據(jù)為主，也可稱為地理分析，以遙感圖、地 圖和經(jīng)濟、社會等數(shù)據(jù)為分析對象，以地理建模、計量地理、地統(tǒng)計學(xué)等方法分 析問題，主要研究群體以中科院地理類研究生、師范大學(xué)地理系、綜合性大學(xué)地 理系為代表。代表著作：中科院地理所，王勁峰空間分析的理論與方法2、測繪學(xué)的空間分析以測繪數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)（二維、三維）為主， 經(jīng)濟、社會等數(shù)據(jù)為分析對象研究較少，主要使用計算幾何、地圖代數(shù)等方法分析問題，主要研究群體以武漢大學(xué)、測繪學(xué)院、礦業(yè)大學(xué)測量系為代表。代表圖 書：武漢大學(xué)，郭仁忠空間分析3、建筑學(xué)的空間分析以建筑空間、

7、城市空間或環(huán)境空間為主，依托建筑學(xué)和城 市規(guī)劃理論，結(jié)合規(guī)劃實際需求，從微觀和中觀的角度分析空間分布情況，主要 研究群體以東南大學(xué)、清華大學(xué)、同濟大學(xué)等建筑系為代表。代表著作：東南大學(xué)，黃亞平城市空間理論與空間分析1、GIS與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系：GIS的發(fā)展和地理學(xué)（地球科學(xué)）、測繪科學(xué)、計算機技術(shù)有著緊密的關(guān)系，G IS主要是運用計算機、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對地理空間數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、顯示、分析的一門學(xué)科，地圖學(xué)是GIS的研究基礎(chǔ)。地理信息系統(tǒng)兼具“學(xué)科”、 “資源”、“工具”三大屬性。2、GIS研究層次：地理信息科學(xué)：空間分析/空間關(guān)系理論、制圖綜合、地理建模、計算地理學(xué)、 空間認知、空間推理

8、、空間數(shù)據(jù)庫等、空間統(tǒng)計學(xué)、信息社會的地理學(xué)等；地理信息技術(shù)：WebGIS、三維GIS、移動GIS、嵌入式GIS、分布式GIS、3 $”集成、計算機信息技術(shù)、空間數(shù)據(jù)挖掘、GIS工作流、GIS軟件工程；地理系統(tǒng)工程：生態(tài)保護、資源環(huán)境、流域經(jīng)濟、城市發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展、產(chǎn)業(yè) 布局、考古發(fā)現(xiàn)、海洋資源、交通、國土、氣象、農(nóng)林、軍事等領(lǐng)域的地理信息 化管理與規(guī)劃建模。注：地理系統(tǒng)工程簡介北京大學(xué)馬藹乃地理系統(tǒng)工程是地理科學(xué)在工程層次上的學(xué)科,。主要是人口、資源、環(huán)境、生 態(tài)、災(zāi)害、城鎮(zhèn)、基建、產(chǎn)業(yè)等方面在區(qū)域中的人與地理環(huán)境的關(guān)聯(lián)，是一個開 放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。地理系統(tǒng)工程同時又是物質(zhì)文明、政治文明、精

9、神文明的基礎(chǔ)， 也是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基礎(chǔ)。3陳述彭院士觀點： 據(jù)陳述彭院士對地理信息系統(tǒng)學(xué)科的發(fā)展的分析，他認為：地理信息科學(xué)的三個 戰(zhàn)略領(lǐng)域（地理空間認知模型，地理概念的計算機實現(xiàn),信息社會的地理學(xué)）及地 理信息科學(xué)的優(yōu)先領(lǐng)域（分布式計算，地理信息的認知，地理信息的互操作，尺度效 應(yīng),空間信息基礎(chǔ)的未來，地理信息系統(tǒng)與社會,地理信息系統(tǒng)環(huán)境下的空間分析， 空間數(shù)據(jù)的獲取與集成,地理數(shù)據(jù)的不確定性）7。因此，基于地理信息系統(tǒng)理論 與系統(tǒng)集成的研究仍是其研究重點，最終實現(xiàn)信息化社會中人類社會與自然環(huán)境 的協(xié)調(diào)發(fā)展。4 GIS人才培養(yǎng)建議：由于GIS屬于多學(xué)科交叉的學(xué)科，因此需要學(xué)習(xí)的東西較多，作

10、為一個研究生， 3年學(xué)習(xí)的時間是有限的，我們不可能全面的學(xué)習(xí)，在打好專業(yè)基礎(chǔ)的情況下， 盡可能的選擇一個自己感興趣的方向去深刻研究，結(jié)合自己的專長，在校期間盡 量做出一些成績來。本科：注重應(yīng)用新人才的培養(yǎng)，即GIS軟件開發(fā)，GIS信息（數(shù)據(jù)庫）管理。G IS軟件開發(fā)：主要掌握常用軟件開發(fā)工具（.NET JAVA）、GIS開發(fā)組件、GI S網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等技能；GIS信息（數(shù)據(jù)庫）管理：主要掌握常用GIS軟件平臺、 多類空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、空間數(shù)據(jù)庫管理等知識。研究生：強調(diào)理論聯(lián)系實際，在掌握GIS常用工具的前提下，結(jié)合各人專業(yè)背 景分別施教。當(dāng)研究生然也可根據(jù)各自興趣選擇合適自己的研究方向。地理學(xué)背景：可研究空間