地理信息系統(tǒng)第六章

地理信息系統(tǒng)第六章第1頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.1空間查詢(xún)

查詢(xún)和定位空間對(duì)象，并對(duì)空間對(duì)象進(jìn)行量算是地理信息系統(tǒng)的基本功能之一，它是地理信息系統(tǒng)進(jìn)行高層次分析的基礎(chǔ)。

回答用戶(hù)的簡(jiǎn)單問(wèn)題、不改變空間數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)、不產(chǎn)生新的空間實(shí)體和數(shù)據(jù)。第2頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一基于空間特征的查詢(xún)?nèi)鐚?duì)某一城市數(shù)據(jù)（點(diǎn)狀），要了解該城市的名稱(chēng)、人口等信息。（ArcGIS中Identify）基于屬性特征的查詢(xún)分為簡(jiǎn)單查詢(xún)和結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言查詢(xún)（SQL查詢(xún)）基于空間位置的查詢(xún)根據(jù)某一對(duì)象或某些對(duì)象所在的地理位置，查詢(xún)?cè)撐恢蒙纤哂械目臻g要素。地理位置可通過(guò)點(diǎn)、線(xiàn)、矩形、圓或任意多邊形等圖形來(lái)標(biāo)定，檢索出圖形范圍內(nèi)的圖形要素。空間關(guān)系的查詢(xún)(鄰接查詢(xún)、包含查詢(xún)、相交查詢(xún)、落入查詢(xún)、緩沖區(qū)查詢(xún))（ArcGIS中selectbylocation）空間查詢(xún)技術(shù)第3頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一屬性查詢(xún)圖形-簡(jiǎn)單查詢(xún)基于空間特征查詢(xún)（Identify)屬性查詢(xún)圖形-邏輯查詢(xún)(SQL查詢(xún))基于空間位置查詢(xún)（selectionbyGraphics)第4頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Select需顯示的屬性項(xiàng)

From屬性表

Where條件

or條件

and條件標(biāo)準(zhǔn)SQL查詢(xún)語(yǔ)言SQL查詢(xún)第5頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（4)空間關(guān)系查詢(xún)1、鄰接查詢(xún)---通過(guò)檢索拓?fù)潢P(guān)系.鄰接查詢(xún)包括多邊形查詢(xún)、線(xiàn)狀地物鄰接查詢(xún)和點(diǎn)狀地物鄰接查詢(xún)。多邊形鄰接查詢(xún)（面—面）：如查詢(xún)與面狀地物A相鄰的多邊形的實(shí)現(xiàn)方法：A、從多邊形與弧段關(guān)聯(lián)表中，檢索該多邊形關(guān)聯(lián)的所有弧段；B、從弧段關(guān)聯(lián)的左右多邊形表中，檢索出這些弧段關(guān)聯(lián)的多邊形。如從重慶地圖中查詢(xún)與涪陵相鄰的所有區(qū)縣(下圖）第6頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一空間關(guān)系查詢(xún)-鄰接查詢(xún)

先用SelectFeatures選擇目標(biāo)涪陵，然后用菜單Selection→SelectByLocation里的touchtheboundaryof

)。圖為查詢(xún)與涪陵相鄰的所有區(qū)縣（touchtheboundaryof)第7頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一線(xiàn)—線(xiàn)的鄰接查詢(xún).（與某干流A相連的所有支流）A、從線(xiàn)狀地物表中，查找組成A的所有弧段及關(guān)聯(lián)的結(jié)點(diǎn)；B、從結(jié)點(diǎn)表中，查詢(xún)與這些結(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的弧段,即為與A關(guān)聯(lián)的支流；第8頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、空間關(guān)系查詢(xún)-包含查詢(xún)查詢(xún)某個(gè)面狀地物所包含的空間對(duì)象(可能是點(diǎn)狀地物,線(xiàn)狀地物或面狀地物）。如查詢(xún)某區(qū)域內(nèi)包含的商店。(Arecompletelywithin)第9頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3、空間關(guān)系查詢(xún)-相交查詢(xún)根據(jù)一個(gè)線(xiàn)目標(biāo)的空間坐標(biāo)，計(jì)算哪些面狀地物或線(xiàn)狀地物與之相交。如長(zhǎng)江所經(jīng)過(guò)的縣市。（intersect)長(zhǎng)江所經(jīng)過(guò)的區(qū)縣市第10頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4、空間關(guān)系查詢(xún)-落入查詢(xún)有時(shí)需要了解一個(gè)空間對(duì)象落入哪個(gè)空間對(duì)象之內(nèi)。如查詢(xún)一個(gè)一等測(cè)量鋼標(biāo)落在哪個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的地域內(nèi)，以找到相應(yīng)行政機(jī)關(guān)給予保護(hù)。（completelycontain)

落入查詢(xún)運(yùn)用點(diǎn)在多邊形內(nèi)，線(xiàn)在多邊形內(nèi)，或面在多邊形內(nèi)的判別方法。第11頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4、空間關(guān)系查詢(xún)-緩沖區(qū)查詢(xún)

緩沖區(qū)查詢(xún)與后面介紹的緩沖區(qū)分析有一點(diǎn)差別，緩沖區(qū)查詢(xún)不對(duì)原有圖形進(jìn)行切割，只是根據(jù)用戶(hù)需要給定一個(gè)點(diǎn)緩沖、線(xiàn)緩沖或面緩沖的距離，從而形成一個(gè)緩沖區(qū)的多邊形，再根據(jù)多邊形檢索的原理，檢索出該緩沖區(qū)多邊形內(nèi)的空間地物。

第12頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一距黃河150公里范圍內(nèi)的主要城市(arewithinadistanceof)第13頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.2空間數(shù)據(jù)的疊置分析

從幾何運(yùn)算上看，兩個(gè)多邊形通過(guò)不同的疊加運(yùn)算可以得到不同的結(jié)果：第14頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一疊置分析在統(tǒng)一的空間參照系統(tǒng)條件下，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。。疊置分析又叫疊合分析、疊加分析。按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類(lèi)：基于矢量數(shù)據(jù)的疊置分析、基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析。第15頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一矢量圖層疊置分析AB123451B2B1A2A4A3A5B3B4B降雨量土壤類(lèi)型適宜農(nóng)作物第16頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第17頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.2.1基于矢量數(shù)據(jù)的疊置分析點(diǎn)與多邊形的疊置

線(xiàn)與多邊形的疊置多邊形與多邊形的疊置第18頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、點(diǎn)與多邊形的疊置

確定一幅圖(或數(shù)據(jù)層)上的點(diǎn)落在另一幅圖(或數(shù)據(jù)層)的哪個(gè)多邊形中，這樣就可給相應(yīng)的點(diǎn)增加新的屬性?xún)?nèi)容.點(diǎn)與多邊形疊置的算法判斷點(diǎn)是否在多邊形內(nèi).舉例:一幅圖表示水井的位置,另一幅圖表示城市功能分區(qū).兩幅圖疊置后可得出每個(gè)城市功能區(qū)(如居住區(qū))有多少水井,也可知道每口水井是位于城市的什么功能區(qū).第19頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

如一個(gè)中國(guó)政區(qū)圖（多邊形）和一個(gè)全國(guó)礦產(chǎn)分布圖（點(diǎn)），二者經(jīng)疊加分析后，并且將政區(qū)圖多邊形有關(guān)的屬性信息加到礦產(chǎn)的屬性數(shù)據(jù)表中，然后通過(guò)屬性查詢(xún)，可以查詢(xún)指定省有多少種礦產(chǎn)，產(chǎn)量有多少；而且可以查詢(xún)，指定類(lèi)型的礦產(chǎn)在哪些省里有分布等信息。第20頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、線(xiàn)與多邊形的疊置

是把一幅圖(或一個(gè)數(shù)據(jù)層)中的多邊形的特征加到另一幅圖(或另一個(gè)數(shù)據(jù)層)的線(xiàn)上。例如,道路圖與境界圖疊置,可得到每個(gè)政區(qū)中各種等級(jí)道路的里程.算法就是線(xiàn)的多邊形裁剪.第21頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、線(xiàn)與多邊形的疊置線(xiàn)與多邊形疊置分析

第22頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3、多邊形與多邊形的疊置

多邊形疊置是將兩個(gè)或多個(gè)多邊形圖層進(jìn)行疊加產(chǎn)生一個(gè)新多邊形圖層的操作，其結(jié)果將原來(lái)多邊形要素分割成新要素，新要素綜合了原來(lái)兩層或多層的屬性。

舉例：土壤類(lèi)型圖與城市功能分區(qū)圖疊置,可得出商業(yè)區(qū)中具有不穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)的地區(qū)有哪些.第23頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一根據(jù)疊加結(jié)果最后欲保留空間特征的不同要求，一般的GIS軟件都提供了三種類(lèi)型的多邊形疊加操作，如圖所示：第24頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一以ArcGIS為例，提供的多邊形與多邊形疊置分析功能，包括：（1）Union。進(jìn)行多邊形疊置，輸出層為保留原來(lái)兩個(gè)輸入圖層的所有多邊形。如上圖的并。（2）Identify。進(jìn)行多邊形疊置，輸出層為保留以其中一輸入圖層為控制邊界之內(nèi)的所有多邊形。如上圖的疊和。（3）Intersect。進(jìn)行多邊形疊置，輸出層為保留原來(lái)兩個(gè)輸入圖層的共同多邊形。如上圖的交。另外還有Erase、Update、clip等功能。第25頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（4）Update。進(jìn)行多邊形疊置，輸出層為一個(gè)經(jīng)刪除處理后的多邊形與一個(gè)新特征多邊形。（5）Erase。進(jìn)行多邊形疊置，輸出層為保留以其中一個(gè)輸入多邊形為控制邊界之外的所有多邊形。第26頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（6）SymmetricalDifference。對(duì)稱(chēng)差、反相交。它和邏輯交的運(yùn)算是相反的，邏輯交是保留要素的相交共同部分，而對(duì)稱(chēng)區(qū)別是去掉相交部分，保留各自不相交的部分。第27頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3、多邊形疊置●實(shí)施步驟：a）對(duì)原始數(shù)據(jù)（多邊形）形成拓?fù)潢P(guān)系。b)多層多邊形數(shù)據(jù)的空間疊置，形成新層。c）對(duì)新層中的多邊形重建拓?fù)洹）刪除多余多邊形（或處理意義多邊形）提取感興趣的部分?！耠y點(diǎn)：a）疊置后會(huì)產(chǎn)生大量對(duì)用戶(hù)無(wú)關(guān)的多邊形，在用戶(hù)做提取前仍需建拓?fù)?，工作量大。且新層的多邊形?shù)目不僅與原多邊形數(shù)目有關(guān)，還與其復(fù)雜程度有關(guān)，越復(fù)雜，多邊形數(shù)目越多。b）由于疊置的多邊形往往是不同類(lèi)型或不同比例尺的地圖，在疊置時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一系列無(wú)意義的多邊形，即產(chǎn)生多邊形疊置的位置誤差，需要進(jìn)行處理。c）建新多邊形拓?fù)浜投噙呅闻c新屬性的連接，工作量大。第28頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一多邊形疊置產(chǎn)生碎屑多邊形（SilverPolygon）

第29頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一為了美化出圖效果，簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)過(guò)程，通常需要對(duì)這些碎多邊形進(jìn)行消除。消除碎多邊形的方法通常有兩種：通過(guò)設(shè)定模糊容差來(lái)自動(dòng)消除碎多邊形。即設(shè)定一個(gè)捕捉距離，若構(gòu)成線(xiàn)的點(diǎn)落入捕捉距離范圍之內(nèi)，則強(qiáng)制地捕捉到一起。采用最小面積法進(jìn)行碎多邊形歸并（Eliminate)。即設(shè)定一個(gè)最小面積單元，對(duì)疊加后新生成的多邊形逐個(gè)進(jìn)行面積比較，若小于設(shè)定的最小面積，則將該多邊形合并到相鄰的多邊形內(nèi)（按公共邊最長(zhǎng)法或面積最大法），從而達(dá)到消除碎多邊形的目的。如對(duì)精度要求較高，還可以通過(guò)人機(jī)交互方式人為地逐個(gè)將碎多邊形合并到相鄰的多邊形中去。第30頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.2.2基于柵格數(shù)據(jù)的疊置分析一、單層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的分析布爾邏輯運(yùn)算重分類(lèi)濾波運(yùn)算特征參數(shù)計(jì)算第31頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、布爾邏輯運(yùn)算用布爾邏輯運(yùn)算組合更多的屬性作為檢索條件，以進(jìn)行更復(fù)雜的邏輯選擇運(yùn)算。2、重分類(lèi)將屬性數(shù)據(jù)的類(lèi)別合并或轉(zhuǎn)換成新類(lèi)。即對(duì)原來(lái)數(shù)據(jù)中的多種屬性類(lèi)型，按照一定的原則進(jìn)行重新分類(lèi)，以利于分析。第32頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一在重分類(lèi)策略下，屬性代換，并去掉公共邊。

第33頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3、濾波運(yùn)算通過(guò)一移動(dòng)的窗口(如33的像元),對(duì)整個(gè)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾處理,使窗口最中央的像元的新值定義為窗口中像元值的加權(quán)平均值.4、特征參數(shù)計(jì)算

對(duì)柵格數(shù)據(jù)可計(jì)算區(qū)域的周長(zhǎng)、面積、重心,以及線(xiàn)的長(zhǎng)度、點(diǎn)的坐標(biāo)等.第34頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一柵格疊置分析方法的常用種類(lèi)類(lèi)型柵格單元疊置方法數(shù)學(xué)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算符：＋，－，×，/（除）And(與）,or(或），xor(異或）,not(反）關(guān)系運(yùn)算符：=(相等），>,<,<

>,

≥,≤函數(shù)運(yùn)算指數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)：exp(以e為底的指數(shù)），log（以e為底的對(duì)數(shù)）算術(shù)函數(shù)：abs（絕對(duì)值），isnull（是否為空）…三角函數(shù)：sin（正弦），cos（余弦），tan（正切），arcsin（反正弦），arccos（反余弦）…冪函數(shù)：pow（乘方），sqrt（開(kāi)方）…第35頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一33353227243130282421262320161421201410816131173Slope<150000000000000010011101111第36頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、多層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的分析柵格疊置分析的條件：要具備兩個(gè)或多個(gè)相同地區(qū)的相同行列數(shù)的柵格數(shù)據(jù)，柵格單元的大小也相同。其疊置結(jié)果是一個(gè)新生成的柵格數(shù)據(jù)，其中的每一個(gè)柵格的數(shù)值都由參與計(jì)算的原柵格數(shù)據(jù)計(jì)算得到的，柵格疊置通過(guò)計(jì)算產(chǎn)生新的空間信息。第37頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一-1-10101233131414131312131413(T1+T2)/2272928252623242523已知某一地區(qū)的１月和７月的氣溫柵格數(shù)據(jù)T1和T７，要求出該地區(qū)的年平均氣溫?cái)?shù)據(jù)。第38頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.3空間數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析

緩沖區(qū)就是空間實(shí)體的一種影響范圍或服務(wù)范圍。緩沖區(qū)分析的基本思想就是給定一個(gè)空間實(shí)體或集合，確定它們的鄰域，鄰域的大小由領(lǐng)域半徑R來(lái)確定。對(duì)于一個(gè)空間實(shí)體Oi，其緩沖區(qū)定義為：對(duì)于空間實(shí)體集合：其緩沖區(qū)定義為：第39頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一緩沖區(qū)的建立第40頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、基于矢量數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的建立1、點(diǎn)緩沖區(qū)的建立以點(diǎn)為中心，以一定的半徑畫(huà)圓。2線(xiàn)緩沖區(qū)的建立在線(xiàn)的兩邊按一定的距離（緩沖距）繪平行線(xiàn)，并在線(xiàn)的端點(diǎn)處繪半圓，連成緩沖區(qū)多邊形。3面的緩沖區(qū)的建立4重疊處理：對(duì)重疊的區(qū)域進(jìn)行處理，以形成連通的緩沖區(qū)。第41頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用

某地區(qū)有危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù),要分析一旦倉(cāng)庫(kù)爆炸所涉及的范圍,就用到緩沖區(qū)分析.第42頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.4

數(shù)字高程模型的生成含義：DEM，（DigitalElevationModels），是國(guó)家基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的重要組成部分，它表示地表區(qū)域上地形的三維向量的有限序列，即地表單元上高程的集合，數(shù)學(xué)表達(dá)為：z=f（x，y）。

DTM：當(dāng)z為其他二維表面上連續(xù)變化的地理特征，如地面溫度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤類(lèi)型等其他地面諸特征，此時(shí)的DEM成為DTM（DigitalTerrainModels）。

一、數(shù)字高程模型第43頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、DEM的主要表示模型等高線(xiàn)TIN（TriangulatedIrregularNetwork)

規(guī)則格網(wǎng)

(Grid)

第44頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、等高線(xiàn)等高線(xiàn)模型表示高程，高程值的集合是已知的，每一條等高線(xiàn)對(duì)應(yīng)一個(gè)已知的高程值，這樣一系列等高線(xiàn)集合和它們的高程值一起就構(gòu)成了一種地面高程模型。

第45頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、TIN（TriangulatedIrregularNetwork)

利用所有采樣點(diǎn)取得的離散數(shù)據(jù)，按照優(yōu)化組合的原則，把這些離散點(diǎn)（各三角形的頂點(diǎn)）連接成相互連續(xù)的三角面（在連接時(shí)，盡可能地確保每個(gè)三角形都是銳角三角形或是三邊的長(zhǎng)度近似相等--Delaunay）。第46頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一因?yàn)門(mén)IN可根據(jù)地形的復(fù)雜程度來(lái)確定采樣點(diǎn)的密度和位置，能充分表示地形特征點(diǎn)和線(xiàn)，從而減少了地形較平坦地區(qū)的數(shù)據(jù)冗余。第47頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3、規(guī)則格網(wǎng)(Grid)把DEM表示成高程矩陣，此時(shí)，DEM來(lái)源于直接規(guī)則矩形格網(wǎng)采樣點(diǎn)或由不規(guī)則離散數(shù)據(jù)點(diǎn)內(nèi)插產(chǎn)生。第48頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算機(jī)對(duì)矩陣的處理比較方便，高程矩陣已成為DEM最通用的形式。高程矩陣特別有利于各種應(yīng)用。但Grid系統(tǒng)也有下列缺點(diǎn)：a)地形簡(jiǎn)單的地區(qū)存在大量冗余數(shù)據(jù)；b)如不改變格網(wǎng)大小,則無(wú)法適用于起伏程度不同的地區(qū)；c)對(duì)于某些特殊計(jì)算如視線(xiàn)計(jì)算時(shí)，格網(wǎng)的軸線(xiàn)方向被夸大；d)由于柵格過(guò)于粗略，不能精確表示地形的關(guān)鍵特征,如山峰、洼坑、山脊等；

第49頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、DEM的特點(diǎn)容易以多種形式顯示地形信息。

精度不會(huì)損失。常規(guī)地圖隨著時(shí)間的推移，圖紙將會(huì)變形，失掉原有的精度。而DEM采用數(shù)字媒介，因而能保持精度不變。容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化。常規(guī)地圖要增加和修改都必須重復(fù)相同的工序，勞動(dòng)強(qiáng)度大而且周期長(zhǎng)，而DEM由于是數(shù)字形式的，所以增加和修改地形信息只需將修改信息直接輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)軟件處理后即可得各種地形圖。

第50頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一空間插值1、反距離權(quán)重插值（IDW）2、樣條函數(shù)插值3、克里格插值第51頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、反距離權(quán)重插值（IDW）IDW(InverseDistanceWeighted)是一種常用而簡(jiǎn)便的空間插值方法，它以插值點(diǎn)與樣本點(diǎn)間的距離為權(quán)重進(jìn)行加權(quán)平均，離插值點(diǎn)越近的樣本點(diǎn)賦予的權(quán)重越大。設(shè)平面上分布一系列離散點(diǎn)，已知其坐標(biāo)和值為Xi,Yi,Zi（i=1，2，…，n），根據(jù)周?chē)x散點(diǎn)的值，通過(guò)距離加權(quán)值求z值，則第52頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、樣條函數(shù)法（SPLINE）樣條函數(shù)法采用樣本點(diǎn)擬合光滑曲面，且其曲率最小。通過(guò)一定的數(shù)學(xué)函數(shù)對(duì)采樣點(diǎn)周?chē)奶囟c(diǎn)進(jìn)行擬合，且結(jié)果通過(guò)所有采樣點(diǎn)。該方法適用于漸變的表面屬性，如高程、水深、污染聚集度等。不適合在短距離內(nèi)屬性值有較大變化的地區(qū)，那樣估值結(jié)果往往會(huì)偏大。第53頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一克里格方法此方法的假設(shè)前提是采樣點(diǎn)間的距離和方向可反映一定的空間關(guān)聯(lián)，并用它們來(lái)解釋空間變異?？死锔穹ɡ靡欢ǖ臄?shù)學(xué)函數(shù)對(duì)特定點(diǎn)或是給定搜索半徑內(nèi)的所有點(diǎn)進(jìn)行擬合來(lái)估計(jì)每個(gè)點(diǎn)的值。該方法適用于已知數(shù)據(jù)含距離和方向上的偏差的情況，常用于社會(huì)科學(xué)研究及地質(zhì)學(xué)等學(xué)科中。第54頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一自然鄰近法：類(lèi)似于反距離權(quán)重法，是一種權(quán)平均算法。但是，它并不利用所有的距離加權(quán)來(lái)計(jì)算插值點(diǎn)。鄰近法對(duì)每個(gè)樣本點(diǎn)做Delauney三角形，選擇最近的點(diǎn)形成一個(gè)凸集，然后利用所占面積的比率來(lái)計(jì)算權(quán)重。該方法適用于樣本點(diǎn)分布不均的情況。第55頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、DEM模型之間的相互轉(zhuǎn)換不規(guī)則點(diǎn)集生成TIN格網(wǎng)DEM轉(zhuǎn)成TIN等高線(xiàn)轉(zhuǎn)成格網(wǎng)DEM利用格網(wǎng)DEM提取等高線(xiàn)TIN轉(zhuǎn)成格網(wǎng)DEM第56頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第57頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一ArcGIS中創(chuàng)建DEM的方法第58頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

隔斷線(xiàn)：隔斷線(xiàn)是線(xiàn)狀要素，通常用來(lái)表示自然要素，如山脊線(xiàn)、溪流，或用來(lái)創(chuàng)建要素如道路；它可以是具有高度的線(xiàn)，也可以是沒(méi)有高度的線(xiàn)；在TIN中構(gòu)成一條或多條三角形的邊序列。隔斷線(xiàn)有“軟”隔斷線(xiàn)和“硬”隔斷線(xiàn)兩種。

“硬”隔斷線(xiàn)表示表面上突然變化的特征線(xiàn)，如山脊線(xiàn)、懸崖及河道等。在創(chuàng)建TIN時(shí)，硬隔斷線(xiàn)限制了插值計(jì)算，它使得計(jì)算只能在線(xiàn)的兩側(cè)各自進(jìn)行，而落在隔斷線(xiàn)上的點(diǎn)同時(shí)參與線(xiàn)兩側(cè)的計(jì)算，從而改變TIN表面的形狀。

“軟“隔斷線(xiàn)即添加在TIN表面上用以表示線(xiàn)性要素但并不改變表面形狀的線(xiàn)，它不參與建TIN。例如，要標(biāo)出當(dāng)前分析區(qū)域的邊界，可以在TIN表面上用“軟”隔斷線(xiàn)表示出來(lái)，不會(huì)影響表面的形狀。不規(guī)則點(diǎn)集生成TIN第59頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一多邊形用來(lái)表示具有一定面積的表面要素，如湖泊、水體或用來(lái)表示分離區(qū)域的邊界。邊界可以是群島中單個(gè)島嶼的海岸線(xiàn)或某特定研究區(qū)的邊界。多邊形表面要素參與TIN表面創(chuàng)建時(shí)有以下四種類(lèi)型：1)裁切多邊形：定義插值的邊界，處于裁切多邊形之外的輸入數(shù)據(jù)將不參與插值與分析操作。2）刪除多邊形：定義插值的邊界，與裁切多邊形的不同之處在于多邊形之內(nèi)的輸入數(shù)據(jù)將不參與插值與分析操作。3）替換多邊形：可對(duì)邊界與內(nèi)部高度設(shè)置相同值，可用來(lái)對(duì)湖泊或斜坡上底面為平面的開(kāi)挖洞建模。4）填充多邊形：它的作用是對(duì)落在填充多邊形內(nèi)所有的三角形賦予整數(shù)屬性值。表面的高度不受影響，也不進(jìn)行裁切或刪除。在TIN表面中使用隔斷線(xiàn)與多邊形，可以更好地控制TIN表面的形狀。不規(guī)則點(diǎn)集生成TIN第60頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、DEM的應(yīng)用基于DEM的信息提取基于DEM的可視化分析流域水文特征及土木工程地形三維圖的繪制地貌暈渲圖繪制第61頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（一）基于DEM的信息提?。?）坡度（2）坡向（3）地表粗糙度（4）地貌形態(tài)的自動(dòng)分類(lèi)第62頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（1）坡度定義：為地表單元的法向與Z軸的夾角，即切平面與水平面的夾角。在計(jì)算出各地表單元的坡度后，可對(duì)不同的坡度設(shè)定不同的灰度級(jí)，可得到坡度圖。

第63頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（2）坡向定義：坡向是地表單元的法向量在水平面上的投影與X軸之間的夾角。在計(jì)算出每個(gè)地表單元的坡向后，可制作坡向圖，通常把坡向分為東、南、西、北、東北、西北、東南、西南8類(lèi)，再加上平地，共9類(lèi)，用不同的色彩顯示，即可得到坡向圖。第64頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第65頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（3）地表粗糙度地表粗造度（破碎度）是反映地表的起伏變化和侵蝕程度的指標(biāo)，一般定義為地表單元的曲面面積與其水平面上的投影面積之比。

第66頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（4）地貌形態(tài)的自動(dòng)分類(lèi)

平地

崗丘

丘陵

低山

中山

絕對(duì)高度H

<400400～800>800相對(duì)高度ΔH

<100100～200>200>200坡度

<3°

第67頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（二）基于DEM的可視化分析剖面分析通視分析

第68頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（1）剖面分析意義：常?？梢砸跃€(xiàn)代面，研究區(qū)域的地貌形態(tài)、輪廓形狀、地勢(shì)變化、地質(zhì)構(gòu)造、斜坡特征、地表切割強(qiáng)度等。如果在地形剖面上疊加其它地理變量，例如坡度、土壤、植被、土地利用現(xiàn)狀等，可以為土地利用規(guī)劃、工程選線(xiàn)和選址等提供決策依據(jù)。繪制可在格網(wǎng)DEM或三角網(wǎng)DEM上進(jìn)行。第69頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第70頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一已知兩點(diǎn)的坐標(biāo)A(x1，y1)，B(x2，y2)，則可求出兩點(diǎn)連線(xiàn)與格網(wǎng)或三角網(wǎng)的交點(diǎn)，并內(nèi)插交點(diǎn)上的高程，以及各交點(diǎn)之間的距離。然后按選定的垂直比例尺和水平比例尺，按距離和高程繪出剖面圖。ArcGIS中過(guò)程如下：

1）在ArcMap中添加表面數(shù)據(jù)，然后在3DAnalyst工具條上選擇該數(shù)據(jù)

2）使用Interpolateline工具創(chuàng)建線(xiàn)，以確定剖面線(xiàn)的起終點(diǎn)

3）使用ProfileGraph工具生成剖面圖

4）在生成的剖面圖標(biāo)題欄點(diǎn)點(diǎn)擊右鍵，選擇屬性（Properties）項(xiàng)，進(jìn)行布局調(diào)整與編輯。第71頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（2）通視分析定義：指以某一點(diǎn)為觀察點(diǎn)，研究某一區(qū)域通視情況的地形分析。方法：A：以O(shè)為觀察點(diǎn)，對(duì)格網(wǎng)DEM或三角網(wǎng)DEM上的每個(gè)點(diǎn)判斷通視與否，通視賦值為1，不通視賦值為0。由此可形成屬性值為0和1的格網(wǎng)或三角網(wǎng)。對(duì)此以0.5為值追蹤等值線(xiàn)，即得到以O(shè)為觀察點(diǎn)的通視圖。

第72頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、視線(xiàn)瞄準(zhǔn)線(xiàn)

視線(xiàn)瞄準(zhǔn)線(xiàn)是表面上兩點(diǎn)間的一條直線(xiàn)，用來(lái)表示觀察者從其所處位置觀察表面時(shí)，沿直線(xiàn)的表面是可見(jiàn)的還是遮擋的。創(chuàng)建視線(xiàn)瞄準(zhǔn)線(xiàn)可以判斷某點(diǎn)相對(duì)于另外一點(diǎn)而言是否可見(jiàn)。如果地形遮擋了目標(biāo)點(diǎn)，則可以分析得出這些障礙物，以及視線(xiàn)瞄準(zhǔn)線(xiàn)上哪些區(qū)域可視，哪些區(qū)域不可視。在瞄準(zhǔn)線(xiàn)上，可視與遮擋的部分分別以不同的顏色表示。1）單擊視線(xiàn)瞄準(zhǔn)線(xiàn)工具（LineofSight），打開(kāi)視線(xiàn)瞄準(zhǔn)線(xiàn)對(duì)話(huà)框。2）輸入觀測(cè)點(diǎn)偏移量（Observeroffset）（可選）3）輸入目標(biāo)偏移量（Targetoffset），與觀測(cè)點(diǎn)偏移量類(lèi)似，為觀測(cè)點(diǎn)處高于表面的高度。（可選）4）在表面上左鍵點(diǎn)擊確定觀測(cè)者位置和觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)。出現(xiàn)視線(xiàn)瞄準(zhǔn)線(xiàn)，紅色表示不可視、綠色為可視。第73頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一視場(chǎng)

視場(chǎng)指可以被一個(gè)或多個(gè)觀察點(diǎn)看到的所有范圍。對(duì)柵格數(shù)據(jù)而言，即所能看到的所有柵格單元。其在實(shí)際中應(yīng)用很多，例如通信塔臺(tái)選址時(shí)可能需要分析在每一處的視場(chǎng)以確定最佳位置。在ArcGIS中，可以計(jì)算表面（柵格表面或TIN表面均可）上單點(diǎn)視場(chǎng)或者多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的公共視場(chǎng)，甚至可以將線(xiàn)作為觀測(cè)位置，此時(shí)線(xiàn)的節(jié)點(diǎn)集合即為觀測(cè)點(diǎn)。計(jì)算結(jié)果為視場(chǎng)柵格圖，柵格單元值表示該單元對(duì)于觀測(cè)點(diǎn)是否可見(jiàn)，如果有多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，則其值表示可以看到該柵格的觀測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。計(jì)算步驟：選擇表面分析中的視場(chǎng)工具(Viewshed)，選擇計(jì)算表面(Inputsurface)。設(shè)定觀察點(diǎn)（選擇用做觀測(cè)點(diǎn)的要素圖層）。設(shè)定高程變換系數(shù)。指定輸入柵格單元大小，指定輸出路徑及文件名。第74頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.5泰森多邊形分析泰森多邊形及其特性Delaunay三角網(wǎng)的構(gòu)建泰森多邊形的建立第75頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.5.1

泰森多邊形及其特性荷蘭氣候?qū)W家A.H.Thiessen提出了一種根據(jù)離散分布的氣象站的降雨量來(lái)計(jì)算平均降雨量的方法。該方法是將所有相鄰氣象站連成三角形，作這些三角形各邊的垂直平分線(xiàn)，于是每個(gè)氣象站周?chē)娜舾纱怪逼椒志€(xiàn)便圍成一個(gè)多邊形。用這個(gè)多邊形內(nèi)所包含的一個(gè)惟一氣象站的降雨強(qiáng)度來(lái)表示這個(gè)多邊形區(qū)域內(nèi)的降雨強(qiáng)度，并稱(chēng)這個(gè)多邊形為泰森多邊形。第76頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一泰森多邊形每個(gè)頂點(diǎn)是每個(gè)三角形的外接圓圓心。泰森多邊形也稱(chēng)為Voronoi圖或Dirichlet圖。第77頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一泰森多邊形特性每個(gè)泰森多邊形內(nèi)僅含有一個(gè)離散點(diǎn)數(shù)據(jù)；泰森多邊形內(nèi)的點(diǎn)到相應(yīng)離散點(diǎn)的距離最近；位于泰森多邊形邊上的點(diǎn)到其兩邊的離散點(diǎn)的距離相等。第78頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用可用于定性分析、統(tǒng)計(jì)分析、鄰近分析等。如可以用離散點(diǎn)的性質(zhì)來(lái)描述泰森多邊形區(qū)域的性質(zhì)；用離散點(diǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算泰森多邊形區(qū)域的數(shù)據(jù)等等。第79頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.5.2Delaunay三角網(wǎng)的構(gòu)建為了獲得最佳三角形，在構(gòu)建三角網(wǎng)時(shí)，應(yīng)盡可能使三角形的三內(nèi)角均成銳角。（1）任何一個(gè)Delaunay三角形的外接圓內(nèi)不能包含任何其他離散點(diǎn)；（2）相鄰兩個(gè)Delaunay三角形構(gòu)成凸四邊形；第80頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.5.3泰森多邊形的建立建立泰森多邊形算法的關(guān)鍵是構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)。建立泰森多邊形的步驟為：（1）離散點(diǎn)自動(dòng)構(gòu)建三角網(wǎng)，即構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)。對(duì)離散點(diǎn)和形成的三角形編號(hào)，記錄每個(gè)三角形是由哪三個(gè)離散點(diǎn)構(gòu)成的。（2）找出與每個(gè)離散點(diǎn)相鄰的所有三角形的編號(hào)，并記錄下來(lái)。（3）對(duì)與每個(gè)離散點(diǎn)相鄰的三角形按順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蚺判?，以便下一步生成泰森多邊形。?1頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（4）計(jì)算每個(gè)三角形的外接圓圓心，并記錄之。（5）根據(jù)每個(gè)離散點(diǎn)的相鄰三角形，連接這些相鄰三角形的外接圓圓心，即得到泰森多邊形。第82頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.6空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析能被用戶(hù)直觀地觀察和理解數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)表格是詳盡地表示非空間數(shù)據(jù)的方法，不直觀，但可提供詳細(xì)數(shù)據(jù)，便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行再處理。

第83頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第84頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一單元統(tǒng)計(jì)多層面柵格數(shù)據(jù)疊置分析時(shí)，經(jīng)常要以柵格單元為單位來(lái)進(jìn)行單元統(tǒng)計(jì)（CellStatistics)分析。比如，分析一些隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象，如10年來(lái)的土地利用變化或者不同年份的溫度波動(dòng)范圍。單元統(tǒng)計(jì)輸入數(shù)據(jù)必須是來(lái)源于同一個(gè)地理區(qū)域，并采用相同的坐標(biāo)系統(tǒng)。第85頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第86頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一鄰域統(tǒng)計(jì)鄰域統(tǒng)計(jì)的計(jì)算是以待計(jì)算柵格為中心，向其周?chē)鷶U(kuò)展一定范圍，基于這些擴(kuò)展柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算，從而得到此柵格的值。ArcGIS提供了十種鄰域統(tǒng)計(jì)方法，分別為：第87頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第88頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第89頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第90頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分類(lèi)區(qū)統(tǒng)計(jì)

以一個(gè)數(shù)據(jù)集的分類(lèi)區(qū)為基礎(chǔ)，對(duì)另一個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)值統(tǒng)計(jì)分析，包括計(jì)算數(shù)值取值范圍、最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差等。一個(gè)分類(lèi)區(qū)就是在柵格數(shù)據(jù)中擁有相同值的所有柵格單元，而不考慮他們是否鄰近。分類(lèi)區(qū)統(tǒng)計(jì)是在每一個(gè)分類(lèi)區(qū)的基礎(chǔ)上運(yùn)行操作，所以輸出結(jié)果時(shí)同一分類(lèi)區(qū)被賦予相同的單一輸出值。第91頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一統(tǒng)計(jì)方法為Maximum第92頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第93頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.7空間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)分析一、概念第94頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、網(wǎng)絡(luò)的組成網(wǎng)絡(luò)：是一系列聯(lián)結(jié)的弧段，形式物質(zhì)，信息流通的通道。網(wǎng)絡(luò)基本要素：

（1）結(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中任意兩條線(xiàn)段的交點(diǎn)。

（2）鏈或弧段。連通路線(xiàn)，連結(jié)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的弧段或路徑，是網(wǎng)絡(luò)中資源運(yùn)移的通道。屬性如：資源流動(dòng)的時(shí)間、速度、資源種類(lèi)等。

（3）障礙：資源不能通過(guò)的結(jié)點(diǎn)。

（4）中心：網(wǎng)絡(luò)中具有從鏈上接受或發(fā)送資源能力的結(jié)點(diǎn)所在地，如河流網(wǎng)絡(luò)中的水庫(kù)，公共汽車(chē)停車(chē)場(chǎng)。第95頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（5）站點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)中裝卸資源的結(jié)點(diǎn)所在地，如車(chē)站、碼頭等。其屬性如資源需求量等。（6）拐角。在網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)處，資源運(yùn)移方向可能轉(zhuǎn)變，從一個(gè)鏈經(jīng)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向另一個(gè)鏈。如在十字路口禁止車(chē)輛左拐，便構(gòu)成拐角。屬性：1）阻礙：資源在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的阻力。2）資源需求量：網(wǎng)絡(luò)中與弧段和?？奎c(diǎn)相聯(lián)系資源的數(shù)量，如某條街所住的學(xué)生數(shù)。3）資源容量：網(wǎng)絡(luò)中心為弧段的需求能容納或提供的資源總數(shù)量，如接收的學(xué)生總數(shù)。

第96頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第97頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)要素的表示第98頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、網(wǎng)絡(luò)分析功能路徑分析連通分析資源分配—定位與分配問(wèn)題流分析