GIS課件（2015）第十六講 空間建模與空間決策支持（3學時）

第十章空間建模與空間決策支持

第十一章空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)與地圖制圖

課程總結(jié)《地理信息系統(tǒng)》第十六講首份石油戰(zhàn)贏家和輸家地圖出爐

贏家排行：亞洲、歐洲、美國距今至少4000年的石錛，屬新石器時期文物KFCinChina思考題1、利用GIS進行土地分等定級時，可使用的空間統(tǒng)計分析方法是：（

）A．層次分析法B．判別分析C．系統(tǒng)聚類分析D．主成分分析2、下列論述中錯誤的是：（

）A.減小空間尺度，空間數(shù)據(jù)粗略概括B.增大空間尺度，對空間目標的表達趨于精細、微觀C.增大空間尺度，空間數(shù)據(jù)挖掘效率高D.減小空間尺度，可能導致空間細節(jié)數(shù)據(jù)丟失？本講提要第十章空間建模與空間決策支持第三節(jié)數(shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘（二）第四節(jié)GIS空間分析與空間動態(tài)建模第五節(jié)空間相互作用與位置第十一章

空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)與地圖制圖第一節(jié)概述第二節(jié)地圖的符號第三節(jié)專題信息表現(xiàn)第四節(jié)專題地圖設計第五節(jié)制圖綜合第六節(jié)地理信息的可視化課程總結(jié)

第三節(jié)數(shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘GIS第十章空間建模與空間決策支持三、空間數(shù)據(jù)挖掘

2、空間數(shù)據(jù)挖掘方法：

（1）統(tǒng)計分析方法（方差、通徑分析等）

（2）基于概括的方法（面向?qū)傩裕?）聚類方法柵格數(shù)據(jù)的聚合分析

根據(jù)空間分辨力與分類表，進行數(shù)據(jù)類型合并或轉(zhuǎn)換，以實現(xiàn)空間地域兼并?？臻g聚合結(jié)果往往將較復雜類別轉(zhuǎn)為較簡單類別。1、2類合并為b，3、4類合并為a

2、3類合并為c，1、4類合并為d

（4）空間關(guān)聯(lián)規(guī)則（SpatialAssociationRule）方法

關(guān)聯(lián)規(guī)則的提出源于交易數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)商品之間隱含的相互依賴關(guān)系。

一般關(guān)聯(lián)規(guī)則是空間實體間存在的各種規(guī)則；強關(guān)聯(lián)規(guī)則是空間數(shù)據(jù)庫中使用或發(fā)生頻率較高的模式、關(guān)系或規(guī)則。東面同中國相鄰的國家有朝鮮。北面同中國相鄰的國家有俄羅斯、蒙古國。西北面同中國相鄰的國家有哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦。西面同中國相鄰的國家有阿富汗、巴基斯坦。西南面同中國相鄰的國家有印度、尼泊爾、不丹。南面同中國相鄰的國家有緬甸、老撾、越南。

第四節(jié)GIS空間分析與

動態(tài)建模GIS第十章空間建模與空間決策支持

元胞自動機（CellularAutomata，CA）是定義在一個具有離散、有限狀態(tài)的元胞組成的元胞空間上，按照一定局部規(guī)則，在離散的時間維上演化的動力學系統(tǒng)。

元胞所分布空間稱為元胞空間（Lattice）。

元胞自動機模型可分為基于場模型與基于要素模型兩類?；趫瞿Ｐ偷脑詣訖C：元胞可由連續(xù)空間的規(guī)則或不規(guī)則劃分定義，對于最為常見的二維元胞空間，其規(guī)則劃分可是三角、四邊形或六邊形等多形式，如地塊等?；谝啬Ｐ偷脑詣訖C：元胞是具有特定含義的離散實體，同一元胞空間內(nèi)的元胞可屬于點、線、面等不同類型，如學校、商業(yè)區(qū)等。

元胞自動機基本單元是元胞（Cell），每個元胞具一個狀態(tài)，此狀態(tài)只能取有限狀態(tài)集中的一個，如“真”或“假”、“正”或“負”或256色中的一種等。這些元胞規(guī)則排列在被稱為“元胞空間”的空間格網(wǎng)上。內(nèi)部點擴散算法種子點

它們各自狀態(tài)隨時間變化，根據(jù)一個局部規(guī)則來進行更新，即一個元胞在某時刻的狀態(tài)取決于且只取決于該元胞周圍鄰域（Neighbor）元胞的狀態(tài)。

元胞空間內(nèi)的元胞依照此局部規(guī)則進行同步狀態(tài)更新，整個元胞空間則表現(xiàn)為在離散的時間維上變化。

第五節(jié)空間相互作用與位置-分配模型GIS第十章空間建模與空間決策支持

圖公共設施的位置及其附屬區(qū)域供給點需求點思考題1、空間分析設計的一般步驟。2、空間決策支持系統(tǒng)應包括的功能。3、名詞解釋：空間數(shù)據(jù)挖掘、元胞自動機4、空間粒度與空間尺度的概念及其內(nèi)涵。5、空間數(shù)據(jù)挖掘步驟及方法。6、元胞自動機原理及其基本單元。

第一節(jié)概述GIS第十一章空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)與地圖制圖

一、構(gòu)成地圖學與GIS的數(shù)學法則

比例尺（Scale）是地圖上直線長度與地面上相應距離的水平投影長度之比。比例尺是地圖線形縮小程度的標志，它是構(gòu)成地圖數(shù)學要素的基本組成部分之一。

二、地圖學和GIS的符號

使用地圖符號具有以下功效：

1、有選擇地表示地理環(huán)境中的主要事物，因而在較小比例尺地圖上所表現(xiàn)的地面情況仍能重點突出；

2、用平面圖形符號表示地面起伏狀況，在2D平面上能表達3D空間狀況，且可量測長度、高度和坡度等；

3、除用符號表示出地面景物外形，還能表示出景物看不見的本質(zhì)特征；

4、用符號可表示出地面沒有外形的許多自然和社會經(jīng)濟現(xiàn)象。此外還可表現(xiàn)出事物間的聯(lián)系和制約關(guān)系。地圖上還有起說明作用的文字和數(shù)字，用以標明地面景物的名稱、質(zhì)量和數(shù)量。

三、地圖學和GIS的制圖綜合

制圖綜合是對制圖區(qū)域客觀事物的取舍和簡化。經(jīng)過概括后的地圖可顯示出主要事物和本質(zhì)特征。

地圖概括主要表現(xiàn)在內(nèi)容取舍、數(shù)量簡化、質(zhì)量化簡和形狀化簡等方面。

把實地景物縮小或把原來較詳細的地圖縮成更小比例尺地圖時，根據(jù)地圖用途或主題需要，對實況或原圖內(nèi)容進行取舍和化簡，以便在有限圖面上表達出制圖區(qū)域的基本特征和地理要素的主要特點的理論與方法稱為地圖綜合（地圖概括）。

第二節(jié)地圖的符號GIS第十一章空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)與地圖制圖地圖綜合：取舍與化簡

一、地圖符號（Symbol）的實質(zhì)

（一）概念

1、性質(zhì)

是地圖的語言，是表達地圖內(nèi)容的基本手段。

2、組成

由形狀不同、大小不一和色彩有別的圖形和文字組成。

（二）地圖符號分類

1、按符號的定位情況分類

（1）定位符號。圖上有確定位置，一般不能任意移動。如河流、居民地及邊界等。

（2）說明符號。通常附于定位符號而存在。

2、按符號所代表的客觀事物分布狀況分類

（1）面狀符號是一種能按地圖比例尺表示出事物分布范圍的符號，也稱依比例符號。

（2）線狀符號是一種表達呈線狀或帶狀延伸分布事物的符號。

其能表示事物分布位置、延伸形態(tài)和長度，但不能表示其寬度，稱為半依比例符號。黃河：5464km長江：6300km珠江：2197km松花江（1927km）、嫩江（1089km）瀾滄江（2153km）最大的淡水湖：江西鄱陽湖（3583km2）湖南洞庭湖（2740km2）江蘇太湖（2420km2）江蘇洪澤湖（2069km2）安徽巢湖（820km2）最大的咸水湖：青海湖（4635km2）

二、地圖符號的構(gòu)成特點

（一）符號的構(gòu)成要素

構(gòu)成地圖符號三要素：形狀、尺寸（Size）和顏色。

1、符號的形狀：點狀、線狀、面狀符號形狀。

2、符號的尺寸

其大小和地圖內(nèi)容、用途、比例尺、分辨力、繪圖與印刷能力等都有關(guān)。

3、符號的顏色

可增強地圖各要素分類、分級概念。如漸變色。

（二）地圖符號的感受效果

三、地圖注記

（一）地圖注記的種類

1、地圖上的文字和數(shù)字總稱為地圖注記。

2、注記與地圖上表示的要素有關(guān)。

3、可分為名稱、數(shù)字、說明三類。

（二）注記的字體、字級和顏色

1、常用字體有宋體、仿宋體和橫線體等。省會：黑體，一般市：宋體

2、注記尺寸大?。喊词挛镏匾潭群鸵饬x，采用不同字級。省——市——縣

3、注記顏色選用要與注記所表示的事物類別相聯(lián)系。首都、省名、市名

（三）注記的排列和配置

漢字注記通常有水平字列、垂直字列、雁形字列和屈曲字列等。

第三節(jié)專題信息表現(xiàn)GIS第十一章空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)與地圖制圖

一、專題地圖的分類和內(nèi)容

（一）專題地圖含義

專題地圖是突出表示一種或幾種自然現(xiàn)象和社會經(jīng)濟現(xiàn)象的地圖。

按內(nèi)容可分為三類：自然地圖、社會經(jīng)濟地圖和其他專題地圖。

（二）專題地圖的內(nèi)容

1、地理基礎：即普通地圖上的一部分內(nèi)容要素，如經(jīng)緯網(wǎng)、水系、居民點、交通線、地勢等。

2、專題內(nèi)容：

（1）將普通地圖內(nèi)容中一種或幾種要素較完備和詳細顯示，而將其他要素放到次要地位或省略，如交通圖、旅游圖、礦產(chǎn)圖、軍用陸圖、軍用海圖等；

（2）普通地圖上沒有的和地面上看不見或不能直接測量的專題要素，如人口密度圖等。

二、面狀專題內(nèi)容的表示方法

（一）點狀專題內(nèi)容：指占據(jù)面積較小，不能按比例尺表示，又要定位的事物。

（二）線狀專題內(nèi)容：地面上呈線狀或帶狀分布事物很多，如交通線、河流及邊界線等。

（三）面狀專題內(nèi)容：如行政區(qū)劃、湖泊等。其表示方法最常用的有：等值線法、質(zhì)底法、范圍法、點值法、符號法、動線法、統(tǒng)計圖法等。

1、等值線法

2、質(zhì)底法（底色法）

此法可用于表示地表面上的連續(xù)面狀現(xiàn)象（如氣象現(xiàn)象）、大面積分布現(xiàn)象（如土壤覆蓋）或大量分布現(xiàn)象（如人口）。

優(yōu)點是鮮明美觀，缺點是不易表示各類現(xiàn)象的逐漸過渡，且當分類很多時，圖例較復雜，須詳細閱讀圖例時才能讀圖。

圖質(zhì)底法示例

3、范圍法圖范圍法

（a）精確范圍法（b）概略范圍法4、點值法

5、符號法6、動線法

7、統(tǒng)計圖法

三、專題地圖內(nèi)容的表現(xiàn)手段

現(xiàn)有表達手段歸納為色彩、線條和注記三種。

（一）色彩：一類是黑白及各種灰色；一類是彩色，包括除黑、白、灰以外顏色。

（二）線條

（三）注記（地圖上數(shù)字與文字之總稱）

第四節(jié)專題地圖設計GIS第十一章空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)與地圖制圖

一、圖幅基本輪廓的設計

根據(jù)圖幅用途和使用者要求，設計圖幅的基本輪廓。包括：

1、該圖幅是專用還是多用；

2、已出版的類似專題地圖；

3、明確地圖使用者的特殊要求。

二、制圖區(qū)域范圍的確定

（一）單幅

通常叫截幅。一般以橫放為主要式樣。

（二）單幅圖的“內(nèi)分幅”

是指超過一張全開紙尺寸而分為若干印張。一般分幅不宜過于零碎。

（三）分幅

不受比例尺限制，分幅線是根據(jù)區(qū)域大小采用矩形分幅和經(jīng)緯線分幅。地圖分幅

三、專題地圖數(shù)學基礎的設計

專題地圖數(shù)學基礎包括：

1、地圖投影；

2、比例尺；

3、坐標網(wǎng)；

4、地圖配置與定向；

5、分幅編號和大地控制基礎等。

其中地圖投影和比例尺是最主要的。

圖圖面設計示例

第五節(jié)制圖綜合GIS第十一章空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)與地圖制圖

一、制圖綜合概念

制圖綜合是對制圖區(qū)域客觀事物的取舍和簡化。概括后的地圖可顯示出主要事物和本質(zhì)特征。

制圖綜合主要表現(xiàn)在內(nèi)容取舍、數(shù)量簡化、質(zhì)量化簡和形狀化簡等方面。

二、影響制圖綜合的主要因素

（一）地圖比例尺

（二）地圖用途

（三）地圖主題

（四）制圖區(qū)域的地理特征

（五）符號的圖形尺寸

圖形尺寸規(guī)定小，選取內(nèi)容就多，概括程度就小，地圖內(nèi)容就會詳細，圖面負載量就大。

（六）可視化要求

將空間數(shù)據(jù)庫中的海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為直觀的圖形信息。

三、制圖綜合的基本方法

第六節(jié)地理信息的可視化GIS第十一章空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)與地圖制圖

一、基本概念

科學計算可視化是基于計算機開發(fā)的工具、技術(shù)和系統(tǒng)，包括地圖可視化、地理可視化、GIS可視化、探析地圖學(ExploratoryCartography)、地學多維圖解、虛擬地理環(huán)境（VGE）。

二、地學可視化的類型

地學可視化包括地圖可視化、GIS可視化及其在專業(yè)應用領域的可視化。思考題1、名詞解釋：地圖符號、制圖綜合2、使用地圖符號具有的功效。3、地圖符號分類與構(gòu)成要素。4、地圖注記分類。5、請簡述專題地圖的含義及其內(nèi)容。6、面狀專題地圖的表示方法。7、地圖內(nèi)容選取的一般順序。8、地學可視化包括的內(nèi)容。

課程總結(jié)

1、主要講授了第1-11章內(nèi)容。

2、學位課程：考試（A、B卷）。應對第1-11章內(nèi)容，結(jié)合思考題，進行系統(tǒng)復習。給予時間保證，爭取考出理想成績。試題分析1、地圖是地理學的：（）A．第一代語言B．第二代語言C．第三代語言D．第四代語言2、地理信息系統(tǒng)形成于20世紀：（）A．50年代B．60年代C．70年代D．80年代3、有關(guān)信息論述錯誤的是：（）A．信息具有傳輸性B．信息具有共享性C．信息具有實用性D．信息具有主觀性4、下列屬于國產(chǎn)GIS軟件的是：（）A．ArcGISB．MapObjectsC．MapInfoD．SuperMap5、1：5萬