第五章 空間分析的原理與方法

第五章空間分析的原理與方法第一部分：主要介紹空間特征度量的方法，包括點(diǎn)、線、面，以及分形、景觀格局參數(shù)等；空間數(shù)據(jù)的集合分析和查詢。第二部分：疊置分析、緩沖區(qū)分析。第三部分：網(wǎng)絡(luò)分析、空間統(tǒng)計(jì)分析。本章主要內(nèi)容第一節(jié)空間分析概述

GIS的空間分析是以地理事物的空間位置和形態(tài)特征為基礎(chǔ)，以空間數(shù)據(jù)運(yùn)算、空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的綜合運(yùn)算為特征，提取與產(chǎn)生新的空間信息的技術(shù)和過(guò)程。

空間分析目的是通過(guò)對(duì)空間數(shù)據(jù)的分析處理，獲取地理對(duì)象的空間位置、空間分布、空間形態(tài)、空間演變等新信息。一、空間分析含義第一節(jié)空間分析概述

二、空間分析的主要內(nèi)容

由于GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)了包含空間特征的空間信息及同應(yīng)用相關(guān)的專題信息，因此GIS中的空間分析包含:空間數(shù)據(jù)的空間特征分析空間數(shù)據(jù)的非空間特征分析空間特征和非空間特征的聯(lián)合分析。

(1)空間數(shù)據(jù)的空間特征分析從空間物體的位置、關(guān)系等方面去研究空間事物，最后對(duì)空間事物做出定量的空間描述和分析，采用的主要方法為空間統(tǒng)計(jì)學(xué)、圖論、拓?fù)鋵W(xué)、計(jì)算幾何、圖形學(xué)等。第一節(jié)空間分析概述

(2)空間數(shù)據(jù)的非空間特征分析主要是對(duì)空間物體和現(xiàn)象的分析，主要通過(guò)數(shù)學(xué)(統(tǒng)計(jì))模型來(lái)描述和模擬空間現(xiàn)象的過(guò)程和規(guī)律。這類分析采用的方法主要是統(tǒng)計(jì)分析方法，尤其是多元統(tǒng)計(jì)分析方法從方法上，空間數(shù)據(jù)的非空間特征分析與一般的數(shù)據(jù)分析并無(wú)本質(zhì)的差別。在分析過(guò)程中，它并不考慮數(shù)據(jù)抽樣點(diǎn)的空間位置，但由于空間特征數(shù)據(jù)和非空間特征數(shù)據(jù)間不可分割的關(guān)系，對(duì)分析結(jié)果的解釋是基于地理空間的，也就是說(shuō)，其結(jié)果常通過(guò)地圖來(lái)反映空間現(xiàn)象和規(guī)律。(3)空間特征和非空間特征的聯(lián)合分析在實(shí)際中大量使用，通常是通過(guò)空間特征分析獲得空間位置信息，然后，再用非空間特征分析獲取區(qū)域內(nèi)的專題信息。第一節(jié)空間分析概述

三、空間分析分類1、按分析方法看GIS空間分析分類(1)GIS系統(tǒng)提供的空間分析這類空間分析方法很多，各類系統(tǒng)提供的分析能力的差異性很大。歸納起來(lái)，主要有查詢檢索分析、空間形態(tài)分析、地形分析、疊置分析、鄰域分析；網(wǎng)絡(luò)分析、圖像分析、空間統(tǒng)計(jì)分析等。(2)專用空間模型分析指在GIS支持下通過(guò)建立一定的數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)地理現(xiàn)象的分析和模擬，這是GIS應(yīng)用深化的重要標(biāo)志。正是由于模型的支持，特別是多模型的滲入，空間分析才能上升到空間決策層，空間決策支持系統(tǒng)就是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)支持系統(tǒng)。第一節(jié)空間分析概述

2、按用戶交互方式看GIS空間分析分類（1）咨詢式空間分析主要根據(jù)已有數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的查詢檢索及集合分析。（2）產(chǎn)生式空間分析基于GIS中拓?fù)潢P(guān)系和空間操作運(yùn)算、空間統(tǒng)計(jì)分析及將GIS作為通用工具同其他專業(yè)模型結(jié)合，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的模擬和分析。第一節(jié)空間分析概述

3、按空間數(shù)據(jù)特征看GIS空間分析分類（1）空間數(shù)據(jù)的空間特性分析空間位置分析：指通過(guò)空間坐標(biāo)系中坐標(biāo)值來(lái)確定空間物體的地理位置?？臻g分布分析：空間分布反映了同類空間物體的群體定位信息?？臻g形態(tài)分析：空間形態(tài)反映了空間物體的幾何特征，包括形態(tài)表示和形態(tài)計(jì)算兩個(gè)方面。前者如走向、連通性等，后者如面積、周長(zhǎng)、坡度等?？臻g關(guān)系分析：空間關(guān)系反映了空間物體之間的各種關(guān)系，如方位關(guān)系、距離關(guān)系、拓?fù)潢P(guān)系、相似關(guān)系等。（2）空間數(shù)據(jù)的非空間特性分析主要是基于數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)分析。第二節(jié)空間數(shù)據(jù)量算

一、線的長(zhǎng)度折線的長(zhǎng)度等于其每段線段長(zhǎng)度之和，多邊形的周長(zhǎng)實(shí)際上也是一條折線。兩點(diǎn)間的線段長(zhǎng)度計(jì)算設(shè)坐標(biāo)為p1(x1,y1)，p2(x2,y2)

則直線段p1p2

長(zhǎng)度為:

d=sqrt

((x2-x1)2+(y2-y1)2)

p1p2長(zhǎng)度量算示意圖OYX第二節(jié)空間數(shù)據(jù)量算

二、面積量測(cè)

面狀對(duì)象在計(jì)算機(jī)內(nèi)部是以一系列首尾相接的坐標(biāo)串表示的。按多邊形頂點(diǎn)順序依次求出多邊形所有邊與x軸(或y軸)組成的梯形的面積，然后求其代數(shù)和。假設(shè)有N個(gè)頂點(diǎn)，其面積計(jì)算公式為：多邊形面積量算示意圖Pk

=

1

2(yk+1+yk)(xk+1-yk)

(yn

+y1)(xn–x1)

1

2∑Pk

+

n-1

k=1

P=

注：總面積公式中第二項(xiàng)為最后一個(gè)點(diǎn)和第一點(diǎn)圍成的梯形面積第二節(jié)空間數(shù)據(jù)量算三、地形的體積量算①生成等值線圖②量算每條等值線圍成的面積，設(shè)為f0，f1，f2，…fn③設(shè)等值線的間距為h，則體積為：

v=f0*h0/3+Σ(f0+2*f1+……+2*(n-1)*fn)*h/2地形體積量算示意圖其中，f0，h0分別為最上層(或最下層)等高線圍成的面積和相應(yīng)的高程差。第二節(jié)空間數(shù)據(jù)量算四、形狀指數(shù)對(duì)于多邊形邊界輪廓的形態(tài)度量，有很多公式，大多數(shù)都與多邊形的周長(zhǎng)和面積有關(guān)。形狀指數(shù)大多使用多邊形周長(zhǎng)與面積的比值，并使之與標(biāo)準(zhǔn)形狀（通常是圓形）相比表示其形狀的復(fù)雜程度。

以正方形為標(biāo)準(zhǔn)的形狀指數(shù)。

形狀指數(shù)是：

式中：A為多邊形面積，P為多邊形周長(zhǎng)。

第二節(jié)空間數(shù)據(jù)量算以圓形為標(biāo)準(zhǔn)的形狀指數(shù)如果認(rèn)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的園目標(biāo)既非緊湊型也非膨脹型，則可定義其形狀系數(shù)r為：式中：A為多邊形面積，P為多邊形周長(zhǎng)。

如果r<1，目標(biāo)物為緊湊型

r=1，目標(biāo)物為一標(biāo)準(zhǔn)圓

r>1，目標(biāo)物為膨脹型第二節(jié)空間數(shù)據(jù)量算五、分布中心的計(jì)算

空間分析中常用分布中心來(lái)概括地表示空間的總體分布位置，用來(lái)跟蹤某些地理現(xiàn)象分布的變化情況，如描述人口的變遷、土地利用的變化。假設(shè)有n個(gè)離散點(diǎn)(X1，Y1)，(X2，Y2)，…，(Xn，Yn)，可以用不同方法來(lái)表示分布中心。1、算術(shù)平均中心其中(Cx，Cy)表示算術(shù)平均中心坐標(biāo)點(diǎn)。第二節(jié)空間數(shù)據(jù)量算2、加權(quán)平均中心算術(shù)平均中心中沒有考慮不同點(diǎn)在分析問(wèn)題時(shí)重要性之間的差異，在實(shí)際應(yīng)用中，各點(diǎn)的重要性是不同的，為此需進(jìn)行加權(quán)計(jì)算。i=1i=1ni=1i=1nnn式中i

為離散目標(biāo)物，Wi

為該目標(biāo)權(quán)重這里關(guān)鍵是確定權(quán)重值，通常以該離散點(diǎn)表示的統(tǒng)計(jì)量來(lái)表示，如在研究土地利用時(shí)用它表示的面積值作權(quán)重，在研究人口變遷時(shí)用它表示的人口數(shù)作權(quán)重。第二節(jié)空間數(shù)據(jù)量算六、分形度量

分形的概念最初源自于自然界事物的自相似性（self－similarity）。在某些情形下，事物局部的形態(tài)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出與整體的一致性，也就是說(shuō)，在尺度和形態(tài)之間存在著某種固定的關(guān)系，隨著尺度的增加（細(xì)化），空間形態(tài)參數(shù)的度量以某種指數(shù)關(guān)系增加。在不同的尺度上量取的形態(tài)參數(shù)與尺度之間有一種對(duì)數(shù)上的線性相關(guān)。

第二節(jié)空間數(shù)據(jù)量算例：

用不同的步距去量取一條自然曲線的長(zhǎng)度，設(shè)當(dāng)步距為D時(shí)，量得的曲線長(zhǎng)度為L(zhǎng)。采用不同的步距D就可以得到不同的曲線長(zhǎng)度L，用ln(L)和ln(D)為坐標(biāo)軸標(biāo)繪每一個(gè)點(diǎn)，若所得的點(diǎn)明顯地分布為一條近似的直線上，那么我們就說(shuō)這條曲線具有明顯的分形性質(zhì)，而這條直線的斜率就是該曲線的分形維數(shù)（分維數(shù)）。

第二節(jié)空間數(shù)據(jù)量算1、

分形形狀指數(shù)這個(gè)公式用于度量形狀的復(fù)雜程度，以方形為標(biāo)準(zhǔn)形狀2、河網(wǎng)分形形狀指數(shù)

（1）干流長(zhǎng)度L與河流流域面積A有著名的指數(shù)函數(shù)關(guān)系：

L=aAm

其中a和m為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，經(jīng)多人研究，m的值一般大于0.5。（2）整個(gè)流域的河流總長(zhǎng)度與流域面積之間有如下關(guān)系：

L=cAb

其中c和b為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。第二節(jié)空間數(shù)據(jù)量算七、景觀格局指數(shù)景觀格局指數(shù)是生態(tài)學(xué)中用來(lái)衡量空間結(jié)構(gòu)的指數(shù)，主要描述空間異質(zhì)性。包括多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、聚集度指數(shù)等。

使用的數(shù)據(jù)類型為柵格數(shù)據(jù)。

1、

景觀多樣性指數(shù)多樣性指數(shù)是在信息論的基礎(chǔ)上，用來(lái)度量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成的復(fù)雜程度的一組指數(shù)，常用的包括Shannon多樣性指數(shù)和Simpson多樣性指數(shù)：

Shannon多樣性指數(shù)

Simpson多樣性指數(shù)

式中：代表第k種類型的柵格在景觀中的面積比例；n為景觀中柵格類型的總數(shù)。

第二節(jié)空間數(shù)據(jù)量算2、景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)反映不同類別面積的優(yōu)勢(shì)程度，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)等于多樣性指數(shù)的最大值與多樣性指數(shù)之差。3、景觀均勻度指數(shù)均勻度指數(shù)反映的是在給定的范圍內(nèi)不同類型面積大小的均勻性程度，通常以多樣性指數(shù)和其最大值的比值來(lái)表示。因?yàn)樵谒蓄愋兔娣e平均、相等時(shí)，多樣性指數(shù)達(dá)到最大。以Shannon多樣性指數(shù)為例，均勻度為：第二節(jié)空間數(shù)據(jù)量算4、景觀聚集度指數(shù)景觀聚集度指數(shù)是反映景觀類型中不同綴塊的非隨機(jī)性或者說(shuō)聚集程度。它的計(jì)算公式為：式中n

為景觀中的類型總數(shù)，Pk

為不同類型的柵格單元相鄰的概率。當(dāng)景觀由很多離散的小綴塊組成時(shí)，其聚集度的值較??；當(dāng)景觀由少數(shù)大綴塊組成時(shí)，其聚集度指數(shù)較大。與其它幾種景觀指數(shù)不同的是，聚集度指數(shù)能夠反映空間分布的特征，而不象其它幾種景觀指數(shù)那樣，只考慮不同類型的面積分布比率，它與實(shí)際的空間分布有密切的關(guān)系。

第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

空間數(shù)據(jù)的查詢是GIS最基本的功能，它是GIS高層次空間分析的基礎(chǔ)，也是GIS面向用戶的直接窗口。在GIS中，用戶的很多問(wèn)題可通過(guò)查詢解決，查詢還能派生新數(shù)據(jù)。一、空間數(shù)據(jù)查詢的類型空間數(shù)據(jù)查詢類型基于空間特性的查詢結(jié)合空間特性和非空間（屬性）特征的查詢基于屬性（非空間）特征的查詢第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

屬性特征的查詢主要在屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中完成，這種查詢通?；跇?biāo)準(zhǔn)的SQL查詢語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，之后按照屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系顯示圖形。1、基于屬性（非空間）特征的查詢標(biāo)號(hào)植被面積101工業(yè)地169102林地122103農(nóng)地230104林地100基于屬性（非空間）特征的查詢例：已有某地區(qū)的土地利用表及相應(yīng)的圖，現(xiàn)要找到林地，通過(guò)對(duì)下列屬性數(shù)據(jù)表查找植被為林地的記錄，并顯示這些記錄相應(yīng)的空間位置。

102104103101第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

空間性是空間數(shù)據(jù)的主要特征，空間特征的查詢通常指以圖形、圖像或符號(hào)為語(yǔ)言元素的可視化查詢。從查詢的內(nèi)部過(guò)程看，是屬于“圖到屬性的查詢”。這種查詢首先借助于空間索引在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中找出空間地理對(duì)象，然后，再根據(jù)GIS中屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系找出顯示地理對(duì)象的屬性，并可進(jìn)一步進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析。2、基于空間特性的查詢第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

(1)空間幾何數(shù)據(jù)查詢主要根據(jù)空間目標(biāo)的幾何數(shù)據(jù)，分析計(jì)算不同地物(如線狀地物)的長(zhǎng)度、組成、坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)及面狀地物的面積、周長(zhǎng)等。(2)空間位置查詢這是空間查詢中最基本的查詢功能，只要空間數(shù)據(jù)是同大地坐標(biāo)進(jìn)行了配準(zhǔn)，即可查詢：簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊空間點(diǎn)狀地物，就可獲取坐標(biāo)點(diǎn)地理位置；點(diǎn)擊線狀地物，就可獲取該線的長(zhǎng)度及地理位置；點(diǎn)擊面狀地物，就可獲取該面的周長(zhǎng)、面積及其地理位置等。第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

例：右圖就是在ARCVIEW軟件下，點(diǎn)擊黃色圖斑，就可獲取煙臺(tái)市轄區(qū)的周長(zhǎng)、面積等信息。煙臺(tái)市轄區(qū)第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

(3)空間關(guān)系查詢空間關(guān)系查詢主要指拓?fù)潢P(guān)系查詢。①同類要素間的鄰接性查詢、連通性查詢、包含性查詢、重合性查詢、方向性查詢等。例：從中國(guó)地圖上查與山東省相鄰的有哪幾個(gè)省，實(shí)質(zhì)是進(jìn)行鄰接性查詢。②不同類要素間的關(guān)聯(lián)性查詢、穿越性查詢、落入性查詢、方向性查詢等。例：從中國(guó)地圖上查京九鐵路沿線有多少站，實(shí)質(zhì)是進(jìn)行關(guān)聯(lián)性查詢。例：從中國(guó)地圖上查黃河經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)省，實(shí)質(zhì)是進(jìn)行穿越性查詢。注：進(jìn)行空間關(guān)系查詢時(shí)，不總是局限某一查詢功能，常要用多種查詢聯(lián)合起來(lái)才能完成查詢功能。

第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

3、結(jié)合空間特性和非空間（屬性）特征的查詢空間特征和屬性特征的聯(lián)合查詢不是簡(jiǎn)單地由定位空間特性查詢結(jié)果，顯示相關(guān)的屬性，也不是從屬性特征的查詢結(jié)果，顯示相關(guān)的空間位置?？臻g特征和屬性特征聯(lián)合查詢的實(shí)質(zhì)是指查詢條件中同時(shí)涉及空間特征和屬性特征。例：從中國(guó)地圖上查同北京的距離(查空間中距離)小于2000km、長(zhǎng)江以南(查空間中位置)、人口數(shù)大于100萬(wàn)的城市。本例中查人口數(shù)大于100萬(wàn)的城市，屬于屬性查詢；查同北京的距離(查空間中距離)小于2000km的城市，屬于空間距離查詢；查長(zhǎng)江以南的城市，屬于方位查詢。

第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

二、空間數(shù)據(jù)查詢的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)主要使用布爾代數(shù)方法，即按照兩個(gè)邏輯子集在給定的條件下進(jìn)行邏輯運(yùn)算。它的基本運(yùn)算符號(hào)或算子包括3個(gè)，交、并、差。AND(交)OR（并）NOT（差）及其組合邏輯運(yùn)算的結(jié)果為“真”或“假”。第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

二、空間數(shù)據(jù)查詢的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)主要使用布爾代數(shù)方法，即按照兩個(gè)邏輯子集在給定的條件下進(jìn)行邏輯運(yùn)算。它的基本運(yùn)算符號(hào)或算子包括3個(gè)，交、并、差。AND(交)OR（并）NOT（差）及其組合邏輯運(yùn)算的結(jié)果為“真”或“假”。第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

下圖中，設(shè)屬性分別為A和B的兩個(gè)多邊形相交，形成的空間單元分別為1、2、3，則它們經(jīng)布爾操作后的結(jié)果如表所示。運(yùn)算條件運(yùn)算結(jié)果123A.AND

.B010A.OR.B111NOT.A001邏輯運(yùn)算的真(1)或假(0)AB132多邊形相交及其形成的空間單元第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

三、空間查詢的方法如Select所需數(shù)據(jù)項(xiàng)

From屬性表

Where條件表達(dá)式1、基于SQL語(yǔ)言的空間查詢目前的GIS軟件常提供實(shí)現(xiàn)SQL查詢的對(duì)話框，使查詢更為簡(jiǎn)單方便。

優(yōu)點(diǎn)：適合關(guān)系表的查詢與操作。缺點(diǎn)：無(wú)法表達(dá)空間關(guān)系及空間運(yùn)算操作。第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢例：在ARCVIEW軟件下，提供查詢的對(duì)話框，可在對(duì)話框編寫查詢的條件進(jìn)行查詢。第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

對(duì)SQL進(jìn)行擴(kuò)充或改造，實(shí)現(xiàn)空間關(guān)系及空間運(yùn)算操作的查詢。2、基于空間查詢語(yǔ)言(SpatialQueryLanguage)的查詢Egenhofer，在SQL上發(fā)展的空間結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言，提供6個(gè)顯示參數(shù)。如：空間查詢例：查高速公路，并用紅虛線表示。SetColorRed

PattemDashedForSelectGeometryfromRoadwhereType=“Highway”)第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

將查詢語(yǔ)言的元素用直觀的圖形或者符號(hào)表示。3、可視化空間查詢方法可視化查詢的語(yǔ)言元素經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換可視化查詢語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)過(guò)程優(yōu)點(diǎn)：查詢直觀形象。缺點(diǎn)：查詢語(yǔ)言的元素?cái)?shù)量較少，僅能進(jìn)行有限的查詢。第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

4、基于自然語(yǔ)言的查詢?cè)诓樵冋Z(yǔ)言中引入自然語(yǔ)言的概念。優(yōu)點(diǎn)：查詢變得更加簡(jiǎn)單和方便。缺點(diǎn)：在自然語(yǔ)言的量化時(shí)，與語(yǔ)言環(huán)境及專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)。因此，很難作為通用的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言。如：查詢高氣溫的城市：

SelectNameFromCities

這里使用了一個(gè)自然語(yǔ)言的概念，即“溫度高”將“自然語(yǔ)言”轉(zhuǎn)換為“查詢語(yǔ)言”WhereTemperature〉=33.75WhereTemperatureishigh實(shí)現(xiàn)過(guò)程第三節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢

5、超文本查詢方法

超文本是由文本信息結(jié)點(diǎn)和結(jié)點(diǎn)間相關(guān)聯(lián)的鏈所組成的具有一定邏輯關(guān)系和語(yǔ)言查詢信息集成化的網(wǎng)絡(luò)。第四節(jié)空間疊置分析

空間疊置概念：

空間疊置分析(SpatialOverlayAnalysis)是指在統(tǒng)一空間參照系統(tǒng)條件下，每次將同一地區(qū)兩個(gè)地理對(duì)象的圖層進(jìn)行疊置，以產(chǎn)生空間區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對(duì)象之間的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系。第四節(jié)空間疊置分析

一、基于矢量數(shù)據(jù)的疊置分析基于矢量數(shù)據(jù)的疊置分析是參與分析的兩個(gè)圖層的要素均為矢量數(shù)據(jù)。點(diǎn)面疊置分析

線面疊置分析面面疊置分析第四節(jié)空間疊置分析

矢量疊置分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（空間邏輯運(yùn)算）為討論方便將空間圖層A，B，C定義為二值圖象

3、空間邏輯差運(yùn)算；A-B=XX∈A且

X∈B1、空間邏輯并（或）運(yùn)算；A∪B=XX∈A或X∈B2、空間邏輯交（與）運(yùn)算；A∩B=XX∈A且X∈B4、空間包含；AB第四節(jié)空間疊置分析點(diǎn)與多邊形的疊置是確定一個(gè)圖層上的點(diǎn)落在另一圖層的哪個(gè)多邊形內(nèi)，以便為圖層上的點(diǎn)建立新的屬性。例如將水井與規(guī)劃區(qū)圖層相疊置，可確定每口井所屬的規(guī)劃區(qū)范圍。(1)點(diǎn)與多邊性的疊置*1*3*4*2ADBC點(diǎn)屬性1234多邊形屬性1屬性2ABCD點(diǎn)多邊形點(diǎn)屬性面屬性1面屬性21A2D3C4B第四節(jié)空間疊置分析

線與多邊形的疊置是將線狀要素層或網(wǎng)狀要素層和多邊形疊置，對(duì)線和多邊形求交運(yùn)算，根據(jù)每個(gè)線要素同多邊形的關(guān)系，以形成新的空間目標(biāo)集、新的屬性表，得到線與多邊性聯(lián)合的屬性表。線與多邊形的疊合的目的是確定某一線狀圖層上的弧段落在另一多變性圖層上的哪個(gè)多邊形內(nèi)，以便為圖層的每條弧段建立新的屬性。(2)線與多邊形的疊置第四節(jié)空間疊置分析例如：當(dāng)確定某一行政區(qū)內(nèi)各種等級(jí)道路的里程數(shù)時(shí)，就需要將道路圖與境界圖相疊置，計(jì)算弧段與多邊形邊界的交點(diǎn)，在交點(diǎn)處截?cái)嗷《危?duì)弧段重新編號(hào)，建立弧段與多邊形的歸屬關(guān)系。線與多邊形疊置分析第四節(jié)空間疊置分析

多邊形與多邊形的疊置是指將兩個(gè)不同圖層的多邊形要素相疊加，根據(jù)兩組多邊形的交點(diǎn)來(lái)建立多重屬性的多邊形或進(jìn)行多邊形范圍內(nèi)的屬性特征的統(tǒng)計(jì)分析。

多邊形疊置過(guò)程分幾何求交過(guò)程和屬性確定過(guò)程，算法的核心是多邊形求交。①對(duì)兩個(gè)多邊形進(jìn)行邊界求交和弧段分割運(yùn)算，并以新弧段為單位重建拓?fù)潢P(guān)系；②判斷重建多邊形落在原始多邊形層的哪個(gè)多邊形內(nèi)，從而建立新疊置多邊形與原始多邊形的關(guān)系，并抽取屬性。(3)多邊形與多邊形的疊置第四節(jié)空間疊置分析新多邊形的屬性多邊形之間的疊置ID屬性101AID屬性1X2Y3Z新多邊形ID層1多邊形屬性層2多邊形屬性10A20X3AX40X5A06A07AY8AZ90Y100Z110Y12Z0AXYZ379101456112層1層2新層12第四節(jié)空間疊置分析多邊形與多邊形的疊置原理

多邊形疊置過(guò)程分幾何求交過(guò)程和屬性確定過(guò)程，算法的核心是多邊形求交。①對(duì)兩個(gè)多邊形進(jìn)行邊界求交和弧段分割運(yùn)算，并以新弧段為單位重建拓?fù)潢P(guān)系；②判斷重建多邊形落在原始多邊形層的哪個(gè)多邊形內(nèi)，從而建立新疊置多邊形與原始多邊形的關(guān)系，并抽取屬性第四節(jié)空間疊置分析取本底多邊形取上疊多邊形兩個(gè)多邊形相交？?jī)蓚€(gè)多邊形是包含關(guān)系？多邊形求交，重建拓?fù)潢P(guān)系屬性抽取，建立關(guān)聯(lián)連接上疊多邊形結(jié)束？本底多邊形結(jié)束？ynnn建立包含關(guān)系屬性抽取yyy結(jié)束多邊形的疊置流程圖第四節(jié)空間疊置分析多邊形與多邊形的疊置分析功能并(Union)：保留兩個(gè)輸入層中所有多邊形；交(Intersect)：保留兩個(gè)輸入層中的公共區(qū)域判斷(Identity)：以輸入圖層為界，保留邊界內(nèi)的所有多邊形第四節(jié)空間疊置分析同時(shí)提供下面疊置功能刪除(Erase)：輸出層為保留以其中一輸入圖層為控制邊界之外的所有多邊形。即：在將更新的特征加入之前，須將控制邊界之內(nèi)的內(nèi)容刪除。更新(Update)：輸出層為一個(gè)經(jīng)刪除處理后的圖層與一個(gè)新特征圖層進(jìn)行合并后的結(jié)果切割(Clip)：輸出層為按一個(gè)圖層的邊界，對(duì)另一個(gè)圖層的內(nèi)容要素進(jìn)行截取后的結(jié)果。

第四節(jié)空間疊置分析日喀則地區(qū)沙漠化類型分布圖日喀則地區(qū)行政區(qū)界線圖疊置分析實(shí)例：有日喀則地區(qū)的行政界線圖層和通過(guò)遙感技術(shù)提取的該區(qū)沙漠化類型分布圖層，求日喀則地區(qū)各縣沙漠化類型統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。圖層1圖層2第四節(jié)空間疊置分析行政區(qū)界圖屬性表圖層1：圖形，屬性表日喀則地區(qū)行政區(qū)界線圖第四節(jié)空間疊置分析日喀則地區(qū)沙漠化類型分布圖屬性表圖層2：圖形，屬性表日喀則地區(qū)沙漠化類型分布圖第四節(jié)空間疊置分析空間疊置圖疊置圖屬性表使用IDENTITY命令，進(jìn)行兩圖層空間疊置，得到疊置圖第四節(jié)空間疊置分析疊置圖層屬性表圖層1屬性表圖層2屬性表第四節(jié)空間疊置分析二、基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析

特點(diǎn)：柵格數(shù)據(jù)的疊置算法，雖然數(shù)據(jù)存貯量比較大，但運(yùn)算過(guò)程比較簡(jiǎn)單。變換方法：（1）點(diǎn)變換（2）區(qū)域變換方法（3）鄰域變換方法基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析是參與分析的兩個(gè)圖層的要素均為柵格數(shù)據(jù)。第四節(jié)空間疊置分析（1）點(diǎn)變換點(diǎn)變換只依據(jù)參與疊置圖層相應(yīng)點(diǎn)的屬性值進(jìn)行新的運(yùn)算，既與各圖層的鄰域點(diǎn)的屬性無(wú)關(guān)，也不受區(qū)域內(nèi)一般特征的影響。運(yùn)算方法包括：算術(shù)運(yùn)算，指數(shù)運(yùn)算，三角函數(shù)運(yùn)算等第四節(jié)空間疊置分析244633463377225423643366-=0-21-2-102-200-1-1點(diǎn)變換示意結(jié)果特征：運(yùn)算后得到的新屬性值可能與原圖層的屬性意義完全不同。第四節(jié)空間疊置分析(2)區(qū)域變換方法指在計(jì)算新圖層相應(yīng)的屬性值時(shí)，不僅與原圖層對(duì)應(yīng)的柵格的屬性值有關(guān)，而且要顧及原圖層所在區(qū)域的集合特征（區(qū)域長(zhǎng)度、面積、周長(zhǎng)等）。(3)鄰域變換方法指在計(jì)算新圖層相應(yīng)的屬性值時(shí)，不僅考慮原圖層對(duì)應(yīng)的柵格及其屬性，而且還應(yīng)顧及與該柵格相關(guān)聯(lián)的鄰域或者影響半徑內(nèi)的柵格屬性值的影響。第四節(jié)空間疊置分析101060601010206030303060101060601010306030303060-=0000001000000點(diǎn)變換實(shí)例1：土地利用變化區(qū)域探測(cè)80年遙感影像90年遙感影像點(diǎn)變換后影像點(diǎn)變換后影像分析通過(guò)80和90年兩期影像的相減運(yùn)算后得到變換影像，如果：變換影像值＝0；說(shuō)明該區(qū)未發(fā)生變化變換影像值≠0；說(shuō)明該區(qū)已發(fā)生變化10耕地20居民點(diǎn)30水域40草地50未利用地60林地Legend注意：此處的遙感影像可以是分類結(jié)果，也可以是原始的遙感影像。在一般應(yīng)用中，多使用原始的遙感影像，可提高變化探測(cè)速度。第四節(jié)空間疊置分析信息獲取研究方法變化過(guò)程分析機(jī)制分析點(diǎn)變換實(shí)例2：土地利用變化分析更新土地利用圖社經(jīng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化研究變化信息的解譯與制圖變化數(shù)據(jù)管理原始遙感信息專題圖件數(shù)據(jù)預(yù)處理空間操作與分析圖像預(yù)處理影像分類變化信息探測(cè)結(jié)果比較變化信息分類高分辨率圖像融合土地利用/覆蓋動(dòng)態(tài)變化研究框架第四節(jié)空間疊置分析1985年(TM)1995年(TM)1998年(SPOT)2000年(TM)

不同時(shí)期土地利用圖信息獲取第四節(jié)空間疊置分析土地類型轉(zhuǎn)移矩陣:根據(jù)兩個(gè)不同時(shí)間（t和t+△t）的土地利用圖計(jì)算從一種類型到另一種類型的轉(zhuǎn)換概率，來(lái)分析土地利用變化過(guò)程。它依靠GIS技術(shù)，將兩個(gè)不同時(shí)間的土地利用圖進(jìn)行刪格化處理，計(jì)算t時(shí)刻上A類有多少格網(wǎng)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成在t+△t時(shí)刻的B，C，D等類型，轉(zhuǎn)換點(diǎn)數(shù)占該類型總數(shù)的百分比可稱為轉(zhuǎn)移概率。研究方法使用景觀生態(tài)學(xué)方法，計(jì)算土地類型轉(zhuǎn)移矩陣。第四節(jié)空間疊置分析對(duì)任意兩期土地利用類型圖和，按照下式的地圖代數(shù)方法，可以求得：由k時(shí)期到k+1

時(shí)期的土地利用變化圖Ci×j，它表現(xiàn)了土地利用變化的類型及其空間分布。

第四節(jié)空間疊置分析

12┄nai+1a11a12┄a1na1+2a21a22┄a2na2+┆┆┆┆

Nan1a32┄annan+a+ja+1a+2┄a+na注：表中ai+代表土地類型I在轉(zhuǎn)化前的總量；a+j代表土地類型I在轉(zhuǎn)化后的總量；a是土地總面積

類型轉(zhuǎn)移距陣示例

第四節(jié)空間疊置分析變化過(guò)程分析第四節(jié)空間疊置分析第四節(jié)空間疊置分析第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析是指根據(jù)分析對(duì)象的點(diǎn)、線、面實(shí)體，自動(dòng)建立其周圍一定距離的帶狀區(qū)，用以識(shí)別這些實(shí)體或者主體對(duì)鄰近對(duì)象的輻射范圍或者影響程度，是解決臨近度問(wèn)題的空間分析工具之一。它在交通、林業(yè)、資源管理、城市規(guī)劃中有著廣泛的應(yīng)用。例如：湖泊和河流周圍的保護(hù)區(qū)的定界；汽車服務(wù)區(qū)的選擇；民宅區(qū)遠(yuǎn)離街道網(wǎng)絡(luò)的緩沖區(qū)的建立等。1概念第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析2緩沖區(qū)主要的類型（1）基于點(diǎn)要素的緩沖區(qū)：通常以點(diǎn)為圓心、以一定距離為半徑的圓（2）基于線要素的緩沖區(qū)：通常是以線為中心軸線，距中心軸線一定距離的平行條帶多邊形。（3）基于面要素的緩沖區(qū)：向外或向內(nèi)擴(kuò)展一定距離以生成新的多邊形。第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析3空間緩沖區(qū)分析過(guò)程(1)建立緩沖區(qū)以圖形元素為基礎(chǔ)，拓寬或緊縮一定寬度而形成的區(qū)域。這個(gè)寬度通常是等距的，也可以是不等距的緩沖區(qū)。

(2)緩沖區(qū)分析根據(jù)建立的緩沖區(qū)，對(duì)緩沖區(qū)內(nèi)的空間信息形態(tài)、特征、分布作進(jìn)一步分析。第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析4、空間緩沖區(qū)分析模型(1)

緩沖區(qū)分析的三要素在進(jìn)行空間緩沖區(qū)分析時(shí)，通常要將研究的問(wèn)題抽象為以下三類要素:①主體

表示分析的主要目標(biāo)，一般分為點(diǎn)源、線源和面源三種類。②鄰近對(duì)象表示受主體影響的客體，例如行政界線變更時(shí)所涉及的居民區(qū)、森林遭砍伐時(shí)所影響的水土流失范圍等。③對(duì)象的作用條件表示主體對(duì)鄰近對(duì)象施加作用的影響條件或強(qiáng)度。第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析線性模型二次模型指數(shù)模型(2)

緩沖區(qū)分析模型根據(jù)主體對(duì)鄰近對(duì)象作用性質(zhì)的不同，一般可采用以下三種不同的分析模型:

第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析

Fi=f0(1-ri)

(5-30)

ri=di/d0

(5-31)

0<=ri

<=1線性模型當(dāng)主體對(duì)鄰近對(duì)象的影響度(Fi)隨距離(ri)的增大而呈線性形式衰減時(shí)，其表達(dá)式為:式中Fi為主體對(duì)鄰近對(duì)象的實(shí)際影響度；f0為主體自身的綜合規(guī)模指數(shù)；di為鄰近對(duì)象離開主體的實(shí)際距離；d0為主體對(duì)鄰近對(duì)象的最大影響距離。距離ri第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析Fi=f0(1-ri)2(5-32)ri=di/d0

(5-33)

0<=ri

<=1

二次模型用于當(dāng)主體對(duì)鄰近對(duì)象的影響度(Fi)隨距離(ri)的增大而呈二次形式衰減時(shí)(圖5一29)，其表達(dá)式為:式中Fi為主體對(duì)鄰近對(duì)象的實(shí)際影響度；f0為主體自身的綜合規(guī)模指數(shù)；di為鄰近對(duì)象離開主體的實(shí)際距離；d0為主體對(duì)鄰近對(duì)象的最大影響距離。距離ri第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析指數(shù)模型用于當(dāng)主體對(duì)鄰近對(duì)象的影響度(Fi)隨距離(ri)的增大而呈指數(shù)形式衰減時(shí)(圖5一30),其表達(dá)式為:Fi=f0(1-ri)(5-34)

ri=di

/d0

0<=ri

<=1

式中Fi為主體對(duì)鄰近對(duì)象的實(shí)際影響度；f0為主體自身的綜合規(guī)模指數(shù)；di為鄰近對(duì)象離開主體的實(shí)際距離；d0為主體對(duì)鄰近對(duì)象的最大影響距離。距離ri第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析5空間緩沖區(qū)分析實(shí)例分析實(shí)例1

設(shè)在某研究區(qū)10km2區(qū)域內(nèi)有三條道路，它們相關(guān)的幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)如表5-10所示?，F(xiàn)以這些道路為主體，道路附近的居民出行為鄰近對(duì)象，試進(jìn)行這些道路通達(dá)度的緩沖區(qū)分析。其分析和操作過(guò)程如下:

表道路數(shù)據(jù)第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析(1)計(jì)算道路的綜合規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)對(duì)上表所列的各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用最大值標(biāo)準(zhǔn)化方法，得到上表的標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)f0

。標(biāo)準(zhǔn)化處理第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析道路的最大影響距離將與該類道路的級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)和總長(zhǎng)度有關(guān)，級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)愈高，則影響距離也愈大，一般按下式推算:d0=S/(2l)

(5-35)式中：S為研究區(qū)面積：本例為10km2l為各級(jí)道路的長(zhǎng)度：

lA=l0000m，lB=4286m，lC=35714m；則：道路A的d0=S/(2lA)=500m，道路B的d0=S/2(

lA+lB)=350m，道路C的d0=S/2(lA+lB+lC)=100m。(2)計(jì)算道路的最大影晌距離d0第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析(3)實(shí)施緩沖區(qū)操作道路通達(dá)度具有隨著離開道路中心線程迅速遞減的特點(diǎn),因此實(shí)施道路通達(dá)度的緩沖區(qū)操作適宜選擇指數(shù)形式的分析模型。具體實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑有以下兩種選擇:1)由設(shè)定di值→求Fi值→輸出緩沖區(qū)圖形的技術(shù)途徑①應(yīng)用需求和道路的最大影響距離，分別設(shè)定它們的di值。例如:

道路A的di值：100、200、300、400、500(m)；道路B的di值：50、100、150、200、250、300、350(m)；道路C的di值：25、50、75、100(m)。第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析②根據(jù)式(5一33)和(5一34)分別計(jì)算所有道路在不同di時(shí)的ri和Fi值。③依據(jù)值在道路的兩邊繪制平行線，在線的端點(diǎn)處繪制半圓，生成緩沖區(qū)多邊形，并在該緩沖區(qū)多邊形內(nèi)賦以相應(yīng)的屬性值Fi

，直至輸出全部圖形及其屬性。①首先對(duì)式(5一34)作如下變換：di=d0(1-(lnFi/lnf0)

)(5一36)②

其次根據(jù)應(yīng)用需求設(shè)定Fi值，例如:20、40、80、100等，并利用式(5一36)計(jì)算對(duì)應(yīng)的di值。③依據(jù)di值生成道路兩邊的緩沖區(qū)多邊形，該緩沖區(qū)多邊形內(nèi)部的屬性值便與事先設(shè)定的需求值相一致,同樣直至輸出全部圖形及其屬性。根據(jù)該技術(shù)途徑輸出的點(diǎn)狀、線狀、面狀實(shí)體的緩沖區(qū)分析圖如圖5一31、圖5一32和圖5一33所示。

2)由設(shè)定Fi值→求di值→輸出緩沖區(qū)圖形的技術(shù)途徑。第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析解題流程解題過(guò)程

首先要以區(qū)域的道路分布圖、河流分布圖、森林分布圖為數(shù)據(jù)源。解題流程見圖所示。道路分布圖森林分布圖河流分布圖結(jié)束生成道路周圍5km緩沖區(qū)疊置生成河流周圍1km緩沖區(qū)疊置緩沖區(qū)分析實(shí)例2

已知一伐木公司，獲準(zhǔn)在某林區(qū)采伐，為防止水土流失，規(guī)定不得在河流周圍1km內(nèi)采伐林木。另外，為便于運(yùn)輸，決定將采伐區(qū)定在道路周圍5km之內(nèi)。請(qǐng)找出符合上述條件的采伐區(qū)，輸出森林采伐圖。第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析將該地區(qū)具有相同比例尺且進(jìn)行配準(zhǔn)的道路分布圖、河流分布圖、森林分布圖，進(jìn)行預(yù)處理和數(shù)字化；利用河流分布圖生成1km的等距離緩沖區(qū)；利用道路分布圖生成5km的等距離緩沖區(qū)；森林分布圖中可采伐林地、道路緩沖區(qū)及河流緩沖區(qū)圖進(jìn)行疊置，疊置條件表達(dá)式為:

采伐區(qū)＝森林分布圖中可伐林地∩道路周圍5km緩沖區(qū)

∩非河流周圍1km緩沖區(qū)將上述3張圖進(jìn)行兩兩疊置，所得結(jié)果即為森林采伐圖。第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析實(shí)例3如已知一湖泊，要求在它周圍5000m內(nèi)必需禁止任何污染性工業(yè)企業(yè)存在，在它周圍500m內(nèi)必需禁止建筑任何永久性建筑物。解題步驟：（1）先建立緩沖區(qū)；（2）同現(xiàn)有污染性工業(yè)企業(yè)圖疊置，顯示在范圍內(nèi)應(yīng)禁止的污染性工業(yè)企業(yè)；（3）同現(xiàn)有永久性建筑物圖疊置，顯示在范圍內(nèi)應(yīng)禁止的永久性建筑物。第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析實(shí)例4如已知流域水系圖，要求計(jì)算在它周圍5公里內(nèi)所有建筑物,以便進(jìn)行分析。解題步驟：（1）先建立緩沖區(qū)；（2）同現(xiàn)有污染性工業(yè)企業(yè)圖疊置，顯示在范圍內(nèi)應(yīng)禁止的污染性工業(yè)企業(yè)；（3）同現(xiàn)有永久性建筑物圖疊置，顯示在范圍內(nèi)應(yīng)禁止的永久性建筑物。第五節(jié)空間緩沖區(qū)分析ARC/INFO命令:Buffer<in_cover><out_cover>{buffer_item}{buffer_table}{buffer_distance}{fuzzy_tolerance}{LINE|POLY|POINT|NODE}{ROUND|FLAT}{FULL|LEFT|RIGHT}對(duì)于本例:Bufferbufferbufferline##50001lineflat第六節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析一、概念1、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)由點(diǎn)、線二元關(guān)系構(gòu)成的系統(tǒng)，通常用來(lái)描述某種資源或物質(zhì)在空間上的運(yùn)動(dòng)。如：交通網(wǎng)絡(luò)、城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)（電力線、電話線、供排水管線）等。2、網(wǎng)絡(luò)分析其基本思想在于人類活動(dòng)總是趨向于按一定目標(biāo)選擇達(dá)到最佳效果的空間位置。也就是說(shuō)：網(wǎng)絡(luò)分析的根本目的是研究、籌劃一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)工程如何安排，并使其運(yùn)行效果最好。第六節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析3、網(wǎng)絡(luò)分析理論基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)圖論是空間網(wǎng)絡(luò)分析的理論基礎(chǔ)，它是用圖的形式來(lái)模擬任何一個(gè)能用二元關(guān)系來(lái)描述的系統(tǒng)。有關(guān)圖論的基本理論可參閱有關(guān)的文獻(xiàn)。第六節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析二、空間網(wǎng)絡(luò)中的基本類型和構(gòu)成1、地理空間的網(wǎng)絡(luò)類型

在地理空間中，由于面向網(wǎng)絡(luò)的地理目標(biāo)具有不同的形態(tài)，因此構(gòu)成的空間網(wǎng)絡(luò)也有著不同的類型。根據(jù)空間網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋵W(xué)分類，一般可分為：平面網(wǎng)絡(luò)非平面網(wǎng)絡(luò)兩大類第六節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析平面網(wǎng)絡(luò)如河道的組成，從河源、支流、干流直到河口，構(gòu)成典型的樹狀型網(wǎng)絡(luò)。在樹狀型網(wǎng)絡(luò)中，點(diǎn)和線的功能具有明顯的等級(jí)特性，這種等級(jí)既不容顛倒，也不容穿插。如交通網(wǎng)抽象后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖就是道路型網(wǎng)絡(luò)。是指網(wǎng)絡(luò)中具有封閉的環(huán)形結(jié)構(gòu),它和樹狀型網(wǎng)絡(luò)一樣，具有引導(dǎo)“流"入通道的功能。也稱為柵欄狀網(wǎng)絡(luò),它具有阻斷“流"的障礙存在,因此地理學(xué)家常利用這種網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治龇椒ㄈパ芯啃姓^(qū)劃系統(tǒng)和土地利用系統(tǒng)。道路型網(wǎng)絡(luò)樹狀型網(wǎng)絡(luò)細(xì)胞型網(wǎng)絡(luò)環(huán)網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)第六節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析非平面網(wǎng)絡(luò)也可稱為交錯(cuò)型網(wǎng)絡(luò)，它的典型例子是城市地下管線網(wǎng)，包括給水、排水、電力、電信、煤氣、熱力、工業(yè)等多類別及多權(quán)屬和布局復(fù)雜的管線網(wǎng)，這類網(wǎng)絡(luò)的主要特征是具有復(fù)雜的橫斷面和縱剖面結(jié)構(gòu)。

非平面網(wǎng)絡(luò)第六節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)的管線，如街道、河流、水管等，其狀態(tài)屬性包括阻力(impedence)和需求(demand)。2、網(wǎng)絡(luò)中的基本組成部分和屬性出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)鏈中所有的分割結(jié)點(diǎn)上，狀態(tài)屬性有阻力，如拐彎的時(shí)間和限制(如不允許左拐)。禁止網(wǎng)絡(luò)中鏈上流動(dòng)的點(diǎn)。①鏈(1ink)②障礙(barrier)③拐角點(diǎn)(turn)第六節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析是接受或分配資源的位置，如水庫(kù)、商業(yè)中心、電站等。其狀態(tài)屬性包括資源容量(如總的資源量)、阻力限額(如中心與鏈之間的最大距離或時(shí)間限制)。④中心(center)在路徑選擇中資源增減的站點(diǎn)，如庫(kù)房、汽車站等，其狀態(tài)屬性有要被運(yùn)輸?shù)馁Y源需求，如產(chǎn)品數(shù)。⑤站點(diǎn)(stop)第六節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析第六節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析1、路徑分析(1)靜態(tài)求最佳路徑由用戶確定權(quán)值關(guān)系后，即給定每條弧段的屬性。當(dāng)需求最佳路徑時(shí)，讀出路徑的相關(guān)屬隆，求最佳路徑。(2)動(dòng)態(tài)分段技術(shù)給定一條路徑由多段聯(lián)系組成，要求標(biāo)注出這條路上的公里點(diǎn)或要求定位某一公路上的某一點(diǎn)，標(biāo)注出某條路上從某一公里數(shù)到另一公里數(shù)的路段。三、主要應(yīng)用舉例第六節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析確定起點(diǎn)、終點(diǎn)，求代價(jià)較小的N條路徑。因?yàn)樵趯?shí)踐中往往僅求出最佳路徑并不能滿足要求，可能因?yàn)槟撤N因素不走最佳路徑，而走近似最佳路徑。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)分析中權(quán)值是隨著權(quán)值關(guān)系式變化的，而且可能會(huì)臨時(shí)出現(xiàn)一些障礙點(diǎn)，所以往往需要?jiǎng)討B(tài)地計(jì)算最佳路徑。確定起點(diǎn)、終點(diǎn)和所要經(jīng)過(guò)的中間點(diǎn)、中間連線，求最短路徑。(3)N條最佳路徑分析(4)最短路徑(5)動(dòng)態(tài)最佳路徑分析第六節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析地址匹配實(shí)質(zhì)是對(duì)地理位置的查詢，它涉及到地址的編碼(Geocode)。地址匹配與其他網(wǎng)絡(luò)分析功能結(jié)合起來(lái)，可以滿足實(shí)際工作中非常復(fù)雜的分析要求。所需輸入的數(shù)據(jù)，包括地址表和含地址范圍的街道網(wǎng)絡(luò)及待查詢地址的屬性值。2、地址匹配第六節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析3、資源分配資源分配網(wǎng)絡(luò)模型由中心點(diǎn)(分配中心)及其狀態(tài)屬性和網(wǎng)絡(luò)組成。資源分配的兩種方式：（1）由分配中心向四周輸出這種分配功能可以解決資源的有效流動(dòng)和合理分配，其在地理網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用與區(qū)位論中的中心地理論類似。（2）由四周向中心集中第六節(jié)空間網(wǎng)絡(luò)分析資源分配模型可用來(lái)計(jì)算中心地的等時(shí)區(qū)、等交通距離區(qū)、等費(fèi)用距離區(qū)等。可用來(lái)進(jìn)行城鎮(zhèn)中心、商業(yè)中心或港口等地的吸引范圍分析，以用來(lái)尋找區(qū)域中最近的商業(yè)中心，進(jìn)行各種區(qū)劃和港口腹地的模擬等。在資源分配模型中，研究區(qū)可以是機(jī)能區(qū)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流的阻力等來(lái)研究中心的吸引區(qū)，為網(wǎng)絡(luò)中的每一連接尋找最近的中心，以實(shí)現(xiàn)最佳的服務(wù)。還可以用來(lái)指定可能的區(qū)域。第七節(jié)空間統(tǒng)計(jì)分析常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析主要完成對(duì)數(shù)據(jù)集合的均值、總和、方差、頻數(shù)、峰度系數(shù)等參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析?？臻g自相關(guān)分析是認(rèn)識(shí)空間分布持征、選擇適宜的空間尺度來(lái)完成空間分析的最常用的方法。2、空間自相關(guān)分析1、常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析第七節(jié)空間統(tǒng)計(jì)分析對(duì)于空間自相關(guān)分析，目前普遍使用空間自相關(guān)系數(shù)表示，其計(jì)算公式如下I

=N—Wij∑∑Wij

(xi–x)(xj–x)xi–x*其中:N表示空間實(shí)體數(shù)目；xi表示空間實(shí)體的屬性值；x是xi的平均值；Wij

表示實(shí)體i與j的空間關(guān)系，它通過(guò)拓?fù)潢P(guān)系獲得。

Wij＝1表示空間實(shí)體i與j相鄰；

Wij

＝0表示空間實(shí)體I與j不相鄰。I的值介于–1與1之間：

I＝1表示空間自正相關(guān)，空間實(shí)體呈聚合分布；

I＝-1表示空間自負(fù)相關(guān)，空間實(shí)體呈離散分布；

I＝0表示空間實(shí)體是隨機(jī)分布的。第七節(jié)空間統(tǒng)計(jì)分析回歸分析是處理變量之間具有相關(guān)關(guān)系的一種數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。實(shí)際上，回歸分析和相關(guān)分析都是研究和處理變量之間具有相互關(guān)系的一種數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，但它們之間既有聯(lián)系，又有區(qū)別。在研究對(duì)象和內(nèi)容上兩者是相同的，但相關(guān)分析主要是研究要素之間的密切程度，并沒有嚴(yán)格的自變量和因變量之分；而回歸分析則主要是研究變量之間的數(shù)學(xué)表達(dá)形式，因而有自變量和因變量之分，可以通過(guò)自變量的值來(lái)預(yù)測(cè)、內(nèi)插因變量的取值。從這里可以看出，回歸分析有預(yù)測(cè)的性質(zhì)。3、回歸分析第七節(jié)空間統(tǒng)計(jì)分析回歸分析的主要內(nèi)容可概括如下：(1)從一組空間數(shù)據(jù)出發(fā)，確定這些變量間的定量數(shù)學(xué)表達(dá)式，即回歸方程；(2)根據(jù)一個(gè)或幾個(gè)變量的值來(lái)預(yù)測(cè)或控制另一個(gè)變