GIS課件（2015）第十六講 空間建模與空間決策支持（3學(xué)時(shí)）

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(guó)距今至少4000年的石錛，屬新石器時(shí)期文物KFCinChina思考題1、利用GIS進(jìn)行土地分等定級(jí)時(shí)，可使用的空間統(tǒng)計(jì)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(cuò)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(duì)空間目標(biāo)的表達(dá)趨于精細(xì)、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(dǎo)致空間細(xì)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(cāng)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)挖掘（二）第四節(jié)GIS空間分析與空間動(dòng)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(hào)第三節(jié)專題信息表現(xiàn)第四節(jié)專題地圖設(shè)計(jì)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(cāng)庫(kù)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(jì)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(jìn)行數(shù)據(jù)類型合并或轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)空間地域兼并?？臻g聚合結(jié)果往往將較復(fù)雜類別轉(zhuǎn)為較簡(jiǎn)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(shí)體間存在的各種規(guī)則；強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則是空間數(shù)據(jù)庫(kù)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(guó)相鄰的國(guó)家有朝鮮。北面同中國(guó)相鄰的國(guó)家有俄羅斯、蒙古國(guó)。西北面同中國(guó)相鄰的國(guó)家有哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦。西面同中國(guó)相鄰的國(guó)家有阿富汗、巴基斯坦。西南面同中國(guó)相鄰的國(guó)家有印度、尼泊爾、不丹。南面同中國(guó)相鄰的國(guó)家有緬甸、老撾、越南。

第四節(jié)GIS空間分析與

動(dòng)態(tài)建模GIS第十章空間建模與空間決策支持

元胞自動(dòng)機(jī)（CellularAutomata，CA）是定義在一個(gè)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(shí)間維上演化的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。

元胞所分布空間稱為元胞空間（Lattice）。

元胞自動(dòng)機(jī)模型可分為基于場(chǎng)模型與基于要素模型兩類?；趫?chǎng)模型的元胞自動(dòng)機(jī)：元胞可由連續(xù)空間的規(guī)則或不規(guī)則劃分定義，對(duì)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。基于要素模型的元胞自動(dòng)機(jī)：元胞是具有特定含義的離散實(shí)體，同一元胞空間內(nèi)的元胞可屬于點(diǎn)、線、面等不同類型，如學(xué)校、商業(yè)區(qū)等。

元胞自動(dòng)機(jī)基本單元是元胞（Cell），每個(gè)元胞具一個(gè)狀態(tài)，此狀態(tài)只能取有限狀態(tài)集中的一個(gè)，如“真”或“假”、“正”或“負(fù)”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(diǎn)擴(kuò)散算法種子點(diǎn)

它們各自狀態(tài)隨時(shí)間變化，根據(jù)一個(gè)局部規(guī)則來(lái)進(jìn)行更新，即一個(gè)元胞在某時(shí)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(jìn)行同步狀態(tài)更新，整個(gè)元胞空間則表現(xiàn)為在離散的時(shí)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(shè)施的位置及其附屬區(qū)域供給點(diǎn)需求點(diǎn)思考題1、空間分析設(shè)計(jì)的一般步驟。2、空間決策支持系統(tǒng)應(yīng)包括的功能。3、名詞解釋：空間數(shù)據(jù)挖掘、元胞自動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(xué)與GIS的數(shù)學(xué)法則

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

二、地圖學(xué)和GIS的符號(hào)

使用地圖符號(hào)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(diǎn)突出；

2、用平面圖形符號(hào)表示地面起伏狀況，在2D平面上能表達(dá)3D空間狀況，且可量測(cè)長(zhǎng)度、高度和坡度等；

3、除用符號(hào)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(hào)可表示出地面沒(méi)有外形的許多自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(shuō)明作用的文字和數(shù)字，用以標(biāo)明地面景物的名稱、質(zhì)量和數(shù)量。

三、地圖學(xué)和GIS的制圖綜合

制圖綜合是對(duì)制圖區(qū)域客觀事物的取舍和簡(jiǎn)化。經(jīng)過(guò)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(jiǎn)化、質(zhì)量化簡(jiǎn)和形狀化簡(jiǎn)等方面。

把實(shí)地景物縮小或把原來(lái)較詳細(xì)的地圖縮成更小比例尺地圖時(shí)，根據(jù)地圖用途或主題需要，對(duì)實(shí)況或原圖內(nèi)容進(jìn)行取舍和化簡(jiǎn)，以便在有限圖面上表達(dá)出制圖區(qū)域的基本特征和地理要素的主要特點(diǎn)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(hào)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(jiǎn)

一、地圖符號(hào)（Symbol）的實(shí)質(zhì)

（一）概念

1、性質(zhì)

是地圖的語(yǔ)言，是表達(dá)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(hào)分類

1、按符號(hào)的定位情況分類

（1）定位符號(hào)。圖上有確定位置，一般不能任意移動(dòng)。如河流、居民地及邊界等。

（2）說(shuō)明符號(hào)。通常附于定位符號(hào)而存在。

2、按符號(hào)所代表的客觀事物分布狀況分類

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

（2）線狀符號(hào)是一種表達(dá)呈線狀或帶狀延伸分布事物的符號(hào)。

其能表示事物分布位置、延伸形態(tài)和長(zhǎng)度，但不能表示其寬度，稱為半依比例符號(hào)。黃河：5464km長(zhǎng)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(yáng)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(hào)的構(gòu)成特點(diǎn)

（一）符號(hào)的構(gòu)成要素

構(gòu)成地圖符號(hào)三要素：形狀、尺寸（Size）和顏色。

1、符號(hào)的形狀：點(diǎn)狀、線狀、面狀符號(hào)形狀。

2、符號(hào)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(hào)的顏色

可增強(qiáng)地圖各要素分類、分級(jí)概念。如漸變色。

（二）地圖符號(hào)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(shuō)明三類。

（二）注記的字體、字級(jí)和顏色

1、常用字體有宋體、仿宋體和橫線體等。省會(huì)：黑體，一般市：宋體

2、注記尺寸大小：按事物重要程度和意義，采用不同字級(jí)。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(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的地圖。

按內(nèi)容可分為三類：自然地圖、社會(huì)經(jīng)濟(jì)地圖和其他專題地圖。

（二）專題地圖的內(nèi)容

1、地理基礎(chǔ)：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(diǎn)、交通線、地勢(shì)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(xì)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(méi)有的和地面上看不見或不能直接測(cè)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(diǎn)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(diǎn)值法、符號(hào)法、動(dòng)線法、統(tǒng)計(jì)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(diǎn)是鮮明美觀，缺點(diǎn)是不易表示各類現(xiàn)象的逐漸過(guò)渡，且當(dāng)分類很多時(shí)，圖例較復(fù)雜，須詳細(xì)閱讀圖例時(shí)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(diǎn)值法

5、符號(hào)法6、動(dòng)線法

7、統(tǒng)計(jì)圖法

三、專題地圖內(nèi)容的表現(xiàn)手段

現(xiàn)有表達(dá)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)

根據(jù)圖幅用途和使用者要求，設(shè)計(jì)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(guò)一張全開紙尺寸而分為若干印張。一般分幅不宜過(guò)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(xué)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

專題地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)包括：

1、地圖投影；

2、比例尺；

3、坐標(biāo)網(wǎng)；

4、地圖配置與定向；

5、分幅編號(hào)和大地控制基礎(chǔ)等。

其中地圖投影和比例尺是最主要的。

圖圖面設(shè)計(jì)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(duì)制圖區(qū)域客觀事物的取舍和簡(jiǎn)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(jiǎn)化、質(zhì)量化簡(jiǎn)和形狀化簡(jiǎn)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(hào)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(huì)詳細(xì)，圖面負(fù)載量就大。

（六）可視化要求

將空間數(shù)據(jù)庫(kù)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(xué)計(jì)算可視化是基于計(jì)算機(jī)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(xué)(ExploratoryCartography)、地學(xué)多維圖解、虛擬地理環(huán)境（VGE）。

二、地學(xué)可視化的類型

地學(xué)可視化包括地圖可視化、GIS可視化及其在專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的可視化。思考題1、名詞解釋：地圖符號(hào)、制圖綜合2、使用地圖符號(hào)具有的功效。3、地圖符號(hào)分類與構(gòu)成要素。4、地圖注記分類。5、請(qǐng)簡(jiǎn)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(xué)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(xué)位課程：考試（A、B卷）。應(yīng)對(duì)第1-11章內(nèi)容，結(jié)合思考題，進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)習(xí)。給予時(shí)間保證，爭(zhēng)取考出理想成績(jī)。試題分析1、地圖是地理學(xué)的：（）A．第一代語(yǔ)言B．第二代語(yǔ)言C．第三代語(yǔ)言D．第四代語(yǔ)言2、地理信息系統(tǒng)形成于20世紀(jì)：（）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(cuò)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(shí)用性D．信息具有主觀性4、下列屬于國(guó)產(chǎn)GIS軟件的是：（）A．ArcGISB．MapObjectsC．MapInfoD．SuperMap5、1：5萬(wàn)