空間分析1介紹20070201v

空間分析課程鋪墊中科院地理科學(xué)與資源研究所蘇奮振sufz@空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!本講的主要內(nèi)容引子GIS介紹空間對(duì)象與關(guān)系空間統(tǒng)計(jì)分析介紹本課程的基礎(chǔ)與學(xué)習(xí)方法空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!0地理信息系統(tǒng)0.1GIS的出現(xiàn)和發(fā)展歷史20世紀(jì)60年代，制圖，功能較為簡(jiǎn)單。20世紀(jì)70年代，由于計(jì)算機(jī)發(fā)展，土地信息系統(tǒng)，但分析能力弱。20世紀(jì)進(jìn)入80年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展，GIS全面發(fā)展。不少國(guó)家也建立了相關(guān)政府性和學(xué)術(shù)性的機(jī)構(gòu)，如：美國(guó)的國(guó)家地理信息系統(tǒng)分析中心（NCGIA），英國(guó)的地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)，中國(guó)的資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。出現(xiàn)商業(yè)軟件，如：Arc/Info、MapInfo、Erdas、Idrisi等。GIS的應(yīng)用也波及到城市規(guī)劃、生態(tài)規(guī)劃、土木管理等等領(lǐng)域。20世紀(jì)進(jìn)入90年代，產(chǎn)業(yè)化的重要時(shí)期。國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了如MapGIS、Geostar、Citystar、SuperMap等系統(tǒng)。目前向過(guò)程地理信息系統(tǒng),時(shí)間地理信息系統(tǒng),高維地理信息系統(tǒng),綜合地理信息系統(tǒng),位置服務(wù)技術(shù)等方向發(fā)展.空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!0地理信息系統(tǒng)0.2GIS系統(tǒng)組成空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)是GIS的基礎(chǔ)，是具有空間定位信息的自然、社會(huì)、人文、經(jīng)濟(jì)等方面的數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)的種類的種類繁多，可以是圖形、圖像、文本、表格、數(shù)字、聲音等。GIS中的數(shù)據(jù)分為兩種，其一是空間數(shù)據(jù)，其二是屬性數(shù)據(jù)。空間數(shù)據(jù)是描述對(duì)象的空間位置、幾何形態(tài)以及與其它對(duì)象的空間關(guān)系的數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)是指描述空間對(duì)象的屬性的數(shù)據(jù)，如湖泊的平均深度、面積、鹽度等。GIS中數(shù)據(jù)的質(zhì)量(精度、完整性等)直接影響到GIS空間分析結(jié)果的可靠性。空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!1.1空間對(duì)象3．空間目標(biāo)的類型。按空間維進(jìn)行分類，這樣空間對(duì)象大致可分為四類：（1）0維空間對(duì)象.有位置無(wú)長(zhǎng)度的對(duì)象，如：居民點(diǎn)、地圖中的城市、地震的震中位置。（2）1維空間對(duì)象.有長(zhǎng)度的對(duì)象，一般由兩個(gè)或多個(gè)0維目標(biāo)組成，如：道路、河流。（3）2維空間對(duì)象.有面積的空間對(duì)象，如土地使用的類型、湖泊。（4）3維空間對(duì)象.具有體積的空間對(duì)象，如地下的礦體、大壩、隧道等。根據(jù)空間對(duì)象的連續(xù)性進(jìn)行分類：（1）連續(xù)型的空間對(duì)象.在空間中連續(xù)分布的對(duì)象，如：某區(qū)域的地球化學(xué)元素分布，大氣污染物濃度、海水的鹽度。（2）非連續(xù)性的空間對(duì)象.在空間中不連續(xù)分布的對(duì)象，如：城市中商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的分布，道路與河流，建筑物。空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!數(shù)據(jù)是科研的基礎(chǔ)素材,一項(xiàng)優(yōu)秀的科研成果都毫無(wú)例外地使用數(shù)據(jù)分析技術(shù)數(shù)據(jù)類型的劃分是按照數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式、相互之間的關(guān)系、存儲(chǔ)方式等因素進(jìn)行劃分的。1.2空間數(shù)據(jù)空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!1.2空間數(shù)據(jù)(1)空間結(jié)構(gòu)性連續(xù)是指空間場(chǎng)的模型中，當(dāng)空間兩點(diǎn)之間的距離趨于0時(shí)，它們所對(duì)應(yīng)的函數(shù)值也趨于0。換句話說(shuō)，如果空間域函數(shù)連續(xù)的話．空間域也就是連續(xù)的、即隨著空間位置的微小變化，其屬性值也只發(fā)生微小變化，此時(shí)我們說(shuō)空間場(chǎng)模型是具有完全的結(jié)構(gòu)性。空間場(chǎng)模型中某點(diǎn)的屬性值可由鄰近點(diǎn)的屬性值進(jìn)行推斷和近似的性質(zhì)成為結(jié)構(gòu)性。例如，在地勢(shì)平緩的地區(qū)，表達(dá)地形的數(shù)字高程模型就可近似的視為具有結(jié)構(gòu)性的空間場(chǎng)模型。(2)空間隨機(jī)性與空間結(jié)構(gòu)性完全相悖的是空間隨機(jī)性。當(dāng)空間上兩點(diǎn)屬性的相似性不與它們之間的距離存在關(guān)系時(shí)，我們認(rèn)為該空間場(chǎng)模型具有完全的隨機(jī)性。實(shí)際上，完全的結(jié)構(gòu)性和純白噪聲的模型在現(xiàn)實(shí)中都是不存在的，空間場(chǎng)模型大多是在兩種性質(zhì)（空間結(jié)構(gòu)性、空間隨機(jī)性）之前達(dá)到某種平衡，只不過(guò)有些時(shí)候結(jié)構(gòu)性處于主導(dǎo)地位，而有些時(shí)候隨機(jī)性占據(jù)上風(fēng)。通?？臻g自相關(guān)，來(lái)綜合這兩種性質(zhì)。

空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!1.2空間數(shù)據(jù)2．空間要素模型空間要素模由點(diǎn)要素、線要素和面要素等三部分組成。這三種要素是二維空間對(duì)象的組成基元,目前GIS系統(tǒng)中數(shù)據(jù)組織的基本方式。（1）點(diǎn)要素點(diǎn)對(duì)象可以表達(dá)抽象為點(diǎn)的空間對(duì)象，如地震的震中，城市的位置等。除此而外，點(diǎn)要素可表達(dá)：注記點(diǎn)；內(nèi)點(diǎn)；結(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)。（2）線要素線要素可表達(dá)1維的空間對(duì)象，如道路、河流等。線狀的空間對(duì)象具有以下空間性質(zhì)：長(zhǎng)度；彎曲度：方向性：水流，公路單向與雙向。另外，線狀要素還可表達(dá)線段、邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡(luò)等，多邊線等。（3）面要素面要素也稱為多邊形要素，可表達(dá)面狀的空間對(duì)象，如湖泊、島嶼、地塊等。面狀的空間對(duì)象具有面積、周長(zhǎng)、形狀等性質(zhì)。基于要素的空間模型強(qiáng)調(diào)了個(gè)體現(xiàn)象，之間的關(guān)系：點(diǎn)—點(diǎn)、點(diǎn)—線、點(diǎn)—面、線—點(diǎn)、線—線、線—面、面—點(diǎn)、面—線、面—面等。這些拓?fù)浞治龅膬?nèi)容和方法是GIS空間分析研究的重要內(nèi)容?？臻g分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!1.2空間數(shù)據(jù)4．格網(wǎng)模型格網(wǎng)模型是將空間對(duì)象用一系列規(guī)則或不規(guī)則的小單元進(jìn)行表示。格網(wǎng)模型可以表達(dá)連續(xù)型的空間對(duì)象，也可以表達(dá)離散的空間對(duì)象。在利用格網(wǎng)模型進(jìn)行分析時(shí)，我們假設(shè)格網(wǎng)中的單個(gè)單元中的性質(zhì)是均勻一致的。這樣我們就可以將一個(gè)整體的空間對(duì)象劃分為一系列大小一致或不一致的單元系統(tǒng)，從而形成化整為零的解決方案。格網(wǎng)單元通常以規(guī)則和不規(guī)則。規(guī)則格網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)在于：(1)格網(wǎng)的表達(dá)方式簡(jiǎn)單，例如在正方形格網(wǎng)中每個(gè)單元用一對(duì)行、列號(hào)就可以進(jìn)行表達(dá)和訪問(wèn)。此外，正方形網(wǎng)格還與矩陣的表達(dá)方式一致，因而便于表達(dá)和計(jì)算；便于對(duì)空間對(duì)象進(jìn)行分割，而且柵格單元還具有可再分性，例如，三角形、正方形和正六邊形的網(wǎng)格都可以進(jìn)一步再分為同類的網(wǎng)格。雖然規(guī)則的格網(wǎng)模型具有上述優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)某些情況還不太適合，例如：對(duì)地形較為簡(jiǎn)單的區(qū)域采用規(guī)則網(wǎng)格表達(dá)則會(huì)產(chǎn)生大量的冗余數(shù)據(jù)，而在地形起伏非常劇烈的地區(qū)如果采用大小固定的單元?jiǎng)t無(wú)法表現(xiàn)地形更為細(xì)致的特征，另外，規(guī)則的柵格還不適于表達(dá)諸如：山峰、坑洼、山脊、山谷等地形的關(guān)鍵特征。此時(shí)，采用不規(guī)則的格網(wǎng)系統(tǒng)可能會(huì)更加有效?？臻g分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!1.2空間數(shù)據(jù)6．基于對(duì)象的數(shù)據(jù)模型前面數(shù)據(jù)模型一些不足表現(xiàn)在：首先，對(duì)于跨圖層的空間數(shù)據(jù)的表達(dá)及處理能力較弱。當(dāng)前這種以圖層為單位組織數(shù)據(jù)的GIS系統(tǒng)中，同一圖層內(nèi)只涉及單一要素的簡(jiǎn)單查詢是容易實(shí)現(xiàn)的，但涉及多圖層要素的復(fù)雜查詢與分析卻十分困難。例如，如何在不同的圖層中提取其次，不利于多時(shí)相空間數(shù)據(jù)的組織與管理。這種圖層模式的GIS系統(tǒng)只適合處理單一時(shí)相的空間數(shù)據(jù)。對(duì)于空間實(shí)體的發(fā)展變化卻難以處理。例如，如何提取不同時(shí)段（圖層）內(nèi)形狀和大小都發(fā)生變化的湖泊或冰川。針對(duì)以圖層為單元的數(shù)據(jù)模型的弱點(diǎn)，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型表達(dá)現(xiàn)實(shí)的空間對(duì)象。這種模型以空間對(duì)象為單位，利用類似與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的類的概念來(lái)表達(dá)空間對(duì)象，這種數(shù)據(jù)模型比傳統(tǒng)的圖層數(shù)據(jù)模型更靈活、具有更多的內(nèi)涵，可以更好地支持復(fù)雜的GIS應(yīng)用?？臻g分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!1.3空間關(guān)系拓?fù)潢P(guān)系：拓?fù)鋵傩允侵笀D形（研究對(duì)象）在連續(xù)變形的條件下，保持不變的整體性質(zhì)。拓?fù)潢P(guān)系則是指空間對(duì)象之間的拓?fù)鋵傩?，具體的拓?fù)潢P(guān)系可包括：相鄰、相交、包含等?？臻g相關(guān)：空間相關(guān)是指場(chǎng)對(duì)象模型中，空間兩點(diǎn)值的大小與兩點(diǎn)之間距離之間的關(guān)系服從Tobler地理學(xué)定律，即從統(tǒng)計(jì)角度上講，空間兩點(diǎn)之間的距離越近，其相似度就越高?？臻g關(guān)聯(lián)：與空間相關(guān)不同，空間關(guān)聯(lián)是指在空間上不連續(xù)的兩個(gè)或多個(gè)對(duì)象，它們的屬性存在著對(duì)應(yīng)的關(guān)系?？臻g配置：某種資源在不同對(duì)象或?qū)ο蟛煌糠值姆峙潢P(guān)系。這種關(guān)系在資源（淡水資源、電）的合理分配和使用問(wèn)題中十分有用。空間過(guò)程關(guān)系：空間過(guò)程是指空間對(duì)象在空間和時(shí)間中所留下的軌跡，這種軌跡是時(shí)空要素的耦合，它反映了空間對(duì)象的屬性的時(shí)空耦合關(guān)系?？臻g尺度：空間尺度是指觀察者從高分辨率到低分辨率或從相反方向變化觀察空間對(duì)象時(shí)所的呈現(xiàn)出的規(guī)律，那么空間對(duì)象在不同尺度上的關(guān)系就可被認(rèn)為是空間尺度關(guān)系?？臻g對(duì)象所表現(xiàn)出的特征往往取決于觀察的尺度。因此，空間尺度還被稱為空間數(shù)據(jù)的“第四維”?？臻g分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!空間相關(guān)對(duì)于連續(xù)場(chǎng)空間相關(guān)可包括：地球化學(xué)元素的分布；人種的分布；氣象因子的分布。對(duì)于非連續(xù)場(chǎng)則表現(xiàn)為空間關(guān)聯(lián)：地震的發(fā)生；城市功能單元的形成。1.3空間實(shí)體之間的關(guān)系空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!空間互作用關(guān)系這種關(guān)系的特點(diǎn)是，空間實(shí)體之間存在明顯的作用力。如：城鎮(zhèn)的分布格局；天體的分布；元胞自動(dòng)機(jī)；對(duì)弈關(guān)系（對(duì)抗性的體育運(yùn)動(dòng)、棋類）1.3空間實(shí)體之間的關(guān)系空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!假定初始時(shí)刻的病例數(shù)為N0平均每病人每天可傳染K個(gè)人（K一般為小數(shù)），平均每個(gè)病人可以直接感染他人的時(shí)間為L(zhǎng)天。則在L天之內(nèi)，病例數(shù)目的增長(zhǎng)隨時(shí)間t(單位天)的關(guān)系是：

N(t)=N0(1+K)t香港北京空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!

空間統(tǒng)計(jì)分析研究的對(duì)象空間統(tǒng)計(jì)分析是針對(duì)各種類型空間數(shù)據(jù)之間的各種統(tǒng)計(jì)關(guān)系進(jìn)行研究的一門課.2空間統(tǒng)計(jì)分析引論空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!空間相關(guān)性是指空間隨機(jī)變量之間大小與距離之間的一種消漲呼應(yīng)關(guān)系.空間變量?jī)?nèi)部和空間變量之間都有可能存在空間相關(guān)性

2.1空間相關(guān)性分析空間鄰近原理空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!

2.2空間插值問(wèn)題

空間插值：利用空間上隨機(jī)采樣點(diǎn)上的隨機(jī)變量值重建連續(xù)的空間隨機(jī)場(chǎng)的過(guò)程?？臻g分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!空間插值的主要分類：最近鄰法(NearestNeighbor)算術(shù)平均值(ArithmeticMean)距離反比法(InverseDistance)高次曲面插值(Multiquadric)多項(xiàng)式插值(Polynomial)樣條插值(SplineSurface)克里格插值(Kriging)張量有限差分(TensionFiniteDifferenceMethod)

2.2空間插值問(wèn)題空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!數(shù)據(jù)挖掘與傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析之間的區(qū)別與聯(lián)系:區(qū)別數(shù)據(jù)挖掘?qū)嵤┲皼]有既定的假設(shè)模型,而傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法則必須以假設(shè)為前提進(jìn)行計(jì)算聯(lián)系數(shù)據(jù)挖掘也采用統(tǒng)計(jì)方法.

3.1數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!

空間數(shù)據(jù)本身蘊(yùn)涵著豐富的尺度信息:不同尺度下空間數(shù)據(jù)所表現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和特征可能相同,也可能不同.3.2空間數(shù)據(jù)的多尺度分析空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!空間回歸所研究的主要內(nèi)容為:隨機(jī)變量隨空間位置而變化的規(guī)律.這些變化規(guī)律有線性的,也有非線性的.3.3空間回歸和空間預(yù)測(cè)空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!趨勢(shì)和剩余剩余e空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!3.8空間分析不確定性分析3.5空間分析網(wǎng)絡(luò)分析3.6空間分析圖譜分析3更多的空間分析3.7空間分析元胞分析空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!該課程理論基礎(chǔ)GIS時(shí)空數(shù)據(jù)分析信號(hào)處理理論GIS基礎(chǔ)理論誤差理論計(jì)算方法和編程能力概率統(tǒng)計(jì)隨機(jī)過(guò)程矩陣論人工智能空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析作用的認(rèn)識(shí)是一種工具是一種藝術(shù)是一種手段空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁(yè)!0地理信息系統(tǒng)0.2GIS系統(tǒng)組成主要包括：計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的管理和操作人員。軟件系統(tǒng)分為五個(gè)部分：(1)數(shù)據(jù)輸入（預(yù)處理）模塊將地圖、野外數(shù)據(jù)、航空像片、遙感圖像、文本資料等通過(guò)人工錄入或數(shù)字化轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，鍵盤\掃描儀\平板數(shù)字化儀等等。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換\預(yù)處理。(2)數(shù)據(jù)管理GIS的空間數(shù)據(jù)庫(kù)中主要存貯有空間數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)以及多媒體數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)庫(kù)定義、管理、維護(hù)、通訊等功能,存貯和管理空間數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)、拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)，能數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、空間查詢等（位置查詢、屬性查詢、拓?fù)洳樵儯┑裙δ堋?3)空間分析包括：拓?fù)浞治?、地形分析、疊置分析、緩沖區(qū)分折、網(wǎng)絡(luò)分析等。(4)結(jié)果輸出.以用戶形式（如報(bào)表、地圖等），通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、屏幕、打印機(jī)、繪圖機(jī)、磁盤等給用戶。(5)擴(kuò)展應(yīng)用模塊.應(yīng)用于某種特定領(lǐng)域,如交通擁堵、城市地下管線管理系統(tǒng)等。二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)的。空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁(yè)!1.1空間對(duì)象1.空間對(duì)象的定義空間對(duì)象是GIS空間分析的客體，它們是現(xiàn)實(shí)世界中客觀存在的實(shí)體或現(xiàn)象。人們能夠感知空間對(duì)象的存在是因?yàn)槠渚哂卸嘀氐膶傩裕?，空間位置、發(fā)生時(shí)間、大小、顏色、質(zhì)地、位置等等。Gis的主要功能之一是對(duì)空間對(duì)象的描述,通過(guò)對(duì)其屬性進(jìn)行定性或定量得以實(shí)現(xiàn)。GIS空間分析的宗旨就是分析空間對(duì)象的性質(zhì)、發(fā)現(xiàn)其時(shí)空分布的規(guī)律和原因。2.空間對(duì)象的屬性空間對(duì)象的屬性眾多，但大致可分為兩類，其一是空間要素屬性；其二是非空間要素屬性，也稱為描述屬性?？臻g要素屬性是指與空間（時(shí)間）位置相關(guān)的屬性，主要包括：空間對(duì)象的位置、事件發(fā)生的時(shí)間、大小、形狀、速度。描述屬性則是指與空間位置無(wú)關(guān)或無(wú)直接關(guān)系的屬性：如顏色、大小、質(zhì)地等等?？臻g分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁(yè)!1.1空間對(duì)象4空間對(duì)象的表達(dá)對(duì)空間對(duì)象的表達(dá)是通過(guò)對(duì)其屬性進(jìn)行刻畫而實(shí)現(xiàn)的。在GIS中，考慮到對(duì)空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、計(jì)算的可行性，對(duì)空間對(duì)象的表達(dá)通常需要考慮如下幾個(gè)方面：位置：通常用坐標(biāo)值的形式(或其他方式)給出空間對(duì)象的空間位置。編碼：用于區(qū)別不同的對(duì)象，有時(shí)同一個(gè)實(shí)體在不同的時(shí)間具有不同的編碼，如上行和下行的火車。編碼通常包括分類碼和識(shí)別碼。分類碼標(biāo)識(shí)實(shí)體所屬的類別，識(shí)別碼對(duì)每個(gè)實(shí)體進(jìn)行標(biāo)識(shí)，是唯一的，用于區(qū)別不同的實(shí)體。類型：指明該對(duì)象屬于哪一種類型，或由哪些對(duì)象的類型組成。行為：指明該空間對(duì)象可以具有哪些行為和功能。屬性：指明該空間對(duì)象所對(duì)應(yīng)的非空間信息．如道路的寬度、路面質(zhì)量、車流量、交通規(guī)則等。說(shuō)明：用于說(shuō)明與空間對(duì)象相關(guān)的數(shù)據(jù)的來(lái)源、質(zhì)量等相關(guān)的信息。關(guān)系：與其它對(duì)象之間關(guān)系的信息?？臻g分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁(yè)!1.2空間數(shù)據(jù)1空間場(chǎng)模型空間場(chǎng)用以描述空間上連續(xù)分布的對(duì)象?？臻g上連續(xù)分布的含義并非要求空間對(duì)象本身一定連續(xù)，而是要求空間對(duì)象的支撐是連續(xù)的區(qū)間。在上式中，x表示空間位置，f為可度量的映射。該式表示了從空間域到值域的映射?？臻g上連續(xù)分布的含義為：x的取值為連續(xù)的代數(shù)區(qū)間。如在一維空間中，f的定義域?yàn)殚]區(qū)間或開區(qū)間；在二維空間中f的取值為封閉的區(qū)域，如此類推?？捎每臻g場(chǎng)模型表達(dá)的空間對(duì)象較多，例如，空氣中污染物的濃度、海水的溫度、土壤的水分含量等。根據(jù)應(yīng)用的不同，場(chǎng)可以表現(xiàn)為二維或三維空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁(yè)!1.2空間數(shù)據(jù)(3)空間自相關(guān)空間自相關(guān)性是指，從統(tǒng)計(jì)規(guī)律上講，距離近的事物之間的聯(lián)系性強(qiáng)于距離遠(yuǎn)的事物之間的聯(lián)系性，換句話說(shuō)，相近者相似?？臻g自相關(guān)的強(qiáng)弱反映了空間場(chǎng)中結(jié)構(gòu)性和隨機(jī)性的程度對(duì)比。實(shí)際上，空間兩點(diǎn)相關(guān)性的強(qiáng)弱還與它們之間的距離存在一種函數(shù)關(guān)系，這種函數(shù)關(guān)系可以用變差函數(shù)或協(xié)方差函數(shù)來(lái)衡量（詳細(xì)的內(nèi)容可參照第五章的內(nèi)容）。從變差函數(shù)和協(xié)方差函數(shù)的各參數(shù)中，我們不僅可以分析空間隨機(jī)場(chǎng)的連續(xù)性，而且還可以分析其粗糙度。在一般情況下，空間兩點(diǎn)的空間相關(guān)性不僅隨距離的大小而變化，而且還與兩點(diǎn)之間構(gòu)成矢量的方向有關(guān)。如果空間場(chǎng)中的空間自相關(guān)性與方向無(wú)關(guān)，則稱之為各向同性場(chǎng)。各向同性在實(shí)際研究中是不多見的，大部分的空間場(chǎng)模型都是各向異性的。例如，在有風(fēng)的情況下，由某個(gè)煙囪中散發(fā)出的污染物的空間分布就是各向異性的，其中，與風(fēng)向的一致的方向上，污染物的分布具有較強(qiáng)的空間相關(guān)性；而在與風(fēng)向垂直的方向上，污染物的空間相關(guān)性相對(duì)較弱?？臻g分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁(yè)!1.2空間數(shù)據(jù)3.空間網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)關(guān)系是空間對(duì)象之間的一種特殊空間關(guān)系，不同的空間對(duì)象通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了諸如人口、資源、能量、信息之間的交流和配分，如：城市交通網(wǎng)、河網(wǎng)、電網(wǎng)和城市的地下管網(wǎng)等等。網(wǎng)絡(luò)模型包含了五種要素，它們分別是：網(wǎng)絡(luò)邊(Link)、節(jié)點(diǎn)(Node)、站點(diǎn)(Station)、中心(Center)和轉(zhuǎn)向點(diǎn)(Turn)（這些概念將在第五章中詳細(xì)的介紹）。由于空間網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)空間對(duì)象以及它們之間的連接方式和作用關(guān)系進(jìn)行了抽象，因而十分適合表達(dá)空間對(duì)象之間的空間配置和優(yōu)化等關(guān)系。GIS的網(wǎng)絡(luò)分析研究包括以下一些問(wèn)題：網(wǎng)絡(luò)追蹤(Trace)、最優(yōu)路徑選擇(PathFinding)、資源分配(Allocate)、地址編碼與匹配、選址和分區(qū)分析、空間相互作用和引力模型等。空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁(yè)!1.2空間數(shù)據(jù)5．三維數(shù)據(jù)模型空間三維數(shù)據(jù)模型是用于表達(dá)真實(shí)世界中的三維空間對(duì)象。現(xiàn)實(shí)世界中的許多三維空間對(duì)象，如：建筑物、地形地貌、土壤和水體中污染物的空間分布等等，是很難用二維數(shù)據(jù)模型進(jìn)行表達(dá)的。由于三維數(shù)據(jù)模型所表達(dá)的空間對(duì)象三維空間中的對(duì)象，因而，其表達(dá)方式較二維模型更復(fù)雜。不過(guò)與二維的數(shù)據(jù)模型類似，三維數(shù)據(jù)模型也有矢量和柵格的結(jié)構(gòu)之分。三維的柵格結(jié)構(gòu)使用空間索引系統(tǒng)，它將空間對(duì)象分割為小單元，稱為體元或體元素。三維的矢量結(jié)構(gòu)可以用多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，較常使用的是具有拓?fù)潢P(guān)系的三維邊界表示法和八叉樹表示法。三維數(shù)據(jù)模型成為表達(dá)真實(shí)空間對(duì)象的基礎(chǔ)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)空間對(duì)象的三維分析。這些問(wèn)題包括：空間對(duì)象的三維可視化（包括可視性分析、旋轉(zhuǎn)、飛行、漫游、剖面分析等），土方計(jì)算、地形分析（剖面分析、坡向分析、坡度計(jì)算、曲率計(jì)算）、三維模擬（洪水模擬、礦山資源計(jì)算）等?？臻g分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁(yè)!1.3空間關(guān)系空間實(shí)體之間存在復(fù)雜的空間關(guān)系，主要可包括：距離關(guān)系、方位關(guān)系、拓?fù)潢P(guān)系、空間相關(guān)、空間關(guān)聯(lián)、空間配置、空間過(guò)程、空間尺度等。距離關(guān)系：指空間對(duì)象之間的空間距離。在不同性質(zhì)的空間內(nèi)就有不同性質(zhì)的空間距離，如歐氏距離、曼哈頓距離、明氏距離，旅行時(shí)間距離等。對(duì)兩個(gè)點(diǎn)空間對(duì)象之間的距離很好定義，而點(diǎn)對(duì)象與線（面）對(duì)象、線（面）對(duì)象與線（面）對(duì)象之間的距離有多種定義方法，如：可定義為兩個(gè)對(duì)象之間最近兩點(diǎn)之間的距離。方位關(guān)系：方位關(guān)系的度量建立在距離關(guān)系的基礎(chǔ)上，具體指兩對(duì)象之間距離所形成的方位角。空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁(yè)!1.3空間關(guān)系空間互作用關(guān)系空間傳播關(guān)系空間復(fù)雜關(guān)系空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁(yè)!空間配置關(guān)系南水北調(diào)；交通流；電網(wǎng)、自來(lái)水網(wǎng)的平衡；地球化學(xué)元素的分配。1.3空間實(shí)體之間的關(guān)系空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁(yè)!空間傳播空間傳播與空間互作用的區(qū)別在于，空間傳播過(guò)程中，空間實(shí)體的性質(zhì)發(fā)生了變化。如：流行病的傳播（SARS的傳播）；洪水的演進(jìn)；熱帶風(fēng)暴的預(yù)報(bào)；火災(zāi)的控制。1.3空間實(shí)體之間的關(guān)系空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁(yè)!空間分析1介紹20070201v共62頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁(yè)!空間復(fù)雜關(guān)系