空間分析原理及應(yīng)用1.doc

1、空間分析原理及應(yīng)用1,密,封,線,內(nèi),請(qǐng),不,要,答,題,一、名詞解釋?zhuān)?142=28）1. 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。2. 空間分布分析 : 空間分布反映了同類(lèi)空間物體的群體定位信息。3. 空間距離分析：空間物體的接近程度。4. 空間關(guān)系 : 空間對(duì)象的相關(guān)關(guān)系，包括拓?fù)?、方位、相似、相關(guān)等。5. ArcToolbox：空間處理工具的集合，它包含了Arcgis地理處理的大部分的分析工具和數(shù)據(jù)管理工具。6. 成本加權(quán)分配：通過(guò)成本距離加權(quán)函數(shù)，計(jì)算出每個(gè)柵格到距離最近、成本最低源的最少累加成本。7. 網(wǎng)格：將柵格圖像按一定的數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行劃分得到的最小像

2、素單元。8. 克里格插值：又稱(chēng)空間局部插值法，是以變異函數(shù)理論和結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，在有限區(qū)域內(nèi)對(duì)區(qū)域化變量進(jìn)行無(wú)偏最優(yōu)估計(jì)的一種方法，克里格插值是一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的插值方法。9. 地圖代數(shù)：地圖代數(shù)是以一尺度空間內(nèi)柵格點(diǎn)集的變換和運(yùn)算來(lái)解決地理信息的圖形符號(hào)可視化及空間分析的新型理論和方法，是作用于不同數(shù)據(jù)層面上的基于數(shù)學(xué)運(yùn)算的疊加運(yùn)算。10. 重分類(lèi)：即基于原有數(shù)值，對(duì)原有數(shù)值重新進(jìn)行分類(lèi)整理從而得到一組新值并輸出。11. 空間數(shù)據(jù)：空間數(shù)據(jù)是指用來(lái)表示空間實(shí)體的位置、形狀、大小及其分布特征諸多方面信息的數(shù)據(jù)，它可以用來(lái)描述來(lái)自現(xiàn)實(shí)世界的目標(biāo)，它具有定位、定性、時(shí)間和空間關(guān)系等特性。12. 空間

3、分析：空間分析是基于地理對(duì)象的位置和形態(tài)特征的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其目的在于提取和傳輸空間信息。13. 表面分析：主要通過(guò)生成新數(shù)據(jù)集，諸如等值線，坡度，坡向，山體陰影等派生數(shù)據(jù)，獲得更多的反映原始數(shù)據(jù)集中所暗含的空間特征，空間格局等信息。,密,封,線,內(nèi),請(qǐng),不,要,答,題,14. 等值線：將表面上相鄰的具有相同的值的點(diǎn)連接起來(lái)的線，如地圖上的等高線、氣溫圖上的等壓線。二、簡(jiǎn)答題（ 84=32）1 、 簡(jiǎn)述 GIS 空間關(guān)系答：空間關(guān)系是指各空間實(shí)體之間的空間關(guān)系，包括拓?fù)淇臻g關(guān)系，方位和相似等關(guān)系。2 、 簡(jiǎn)述空間關(guān)系描述及主要方法答：空間關(guān)系是指各空間實(shí)體之間的空間關(guān)系，包括拓?fù)淇臻g關(guān)系，

4、方位和相似等關(guān)系。(1) 拓?fù)潢P(guān)系的描述和方法：采用單純形數(shù)據(jù)模型，用九交矩陣工具詳細(xì)地研究了三維空間中點(diǎn) (0- 單純形 ) 、線 (1- 單純形 ) 、面 (2- 單純形 ) 和體 (3- 單純形 ) 間的拓?fù)潢P(guān)系，獲得了九交矩陣所對(duì)應(yīng)的幾何圖形。用集合論研究了拓?fù)潢P(guān)系的定性推理，得到了組合推理表。 (2) 方向關(guān)系的描述和方法：建立了三維空間方向關(guān)系的描述模型，并對(duì)單方向關(guān)系的推理進(jìn)行了詳細(xì)研究，導(dǎo)出了組合推理表，給出了單方向關(guān)系的推理規(guī)律。(3) 距離關(guān)系的描述和方法：建立了三維空間距離關(guān)系的定性描述系統(tǒng)，引入了區(qū)間數(shù)工具，根據(jù)區(qū)間數(shù)的運(yùn)算以及定性距離滿足的三個(gè)約束條件，導(dǎo)出了在不同情

5、況下定性距離推理結(jié)果的通項(xiàng)公式。3 、 簡(jiǎn)述柵格數(shù)據(jù)的聚類(lèi)分析答：柵格數(shù)據(jù)的聚類(lèi)是根據(jù)設(shè)定的聚類(lèi)條件對(duì)原有數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行有選擇的信息提取而建立新的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)的方法。柵格數(shù)據(jù)的聚合分析是根據(jù)空間分辨率和分類(lèi)表，進(jìn)行數(shù)據(jù)類(lèi)型的合并或轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)空間地域的兼并。柵格數(shù)據(jù)的聚類(lèi)聚合分析處理法在數(shù)字地形模型及遙感圖像處理中應(yīng)用中應(yīng)用十分普遍。例如，由數(shù)字高程模型轉(zhuǎn)換為數(shù)字高程分級(jí)模型便是空間數(shù)據(jù)的聚合，而從遙感數(shù)字圖像信息中提取其一地物的方法則是柵格數(shù)據(jù)的聚類(lèi)。4 、 簡(jiǎn)述柵格數(shù)據(jù)的追蹤分析答：所謂柵格數(shù)據(jù)的追蹤分析指對(duì)于特定的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)，由某一點(diǎn)或多個(gè)起點(diǎn)，按照一定的追蹤線索追蹤目標(biāo)或者追蹤軌跡信息提

6、取的空間分析方法。柵格所記錄的是地點(diǎn)的海拔高程值，根據(jù)地面流水必然向最大坡降方向流動(dòng)的基本追蹤線索，可以得出在以上兩個(gè)點(diǎn)位地面水流的基本軌跡。此外，追蹤分析方法在掃描圖件的矢量化、利用數(shù)字高程模型自動(dòng)提取等高線、污染源的追蹤分析等方面都發(fā)揮著十分重要的作用。5 、 簡(jiǎn)述分區(qū)統(tǒng)計(jì)答：以一個(gè)數(shù)據(jù)集的分類(lèi)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)值的取值,密,封,線,內(nèi),請(qǐng),不,要,答,題,范圍、最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差等等。6 、 簡(jiǎn)述重分類(lèi)答：重分類(lèi)即基于原有數(shù)值，對(duì)原有數(shù)值重新進(jìn)行分類(lèi)整理從而得到一組新值并輸出。根據(jù)用戶不同的需要，重分類(lèi)一般包括四種基本分類(lèi)形式：新值替代（用一組新值取代

7、原來(lái)值），舊值合并（將原值重新組合分類(lèi)），重新分類(lèi)（以一種分類(lèi)體系對(duì)原始值進(jìn)行分類(lèi)），以及空值設(shè)置（把指定值設(shè)置空值）。7、 西安80 坐標(biāo)系答：該坐標(biāo)系是參心坐標(biāo)系，橢球短軸Z 軸平行于地球質(zhì)心指向地極原點(diǎn)JYD1968.0的方向；大地起始子午面平行于格林尼治平均天文臺(tái)子午面，X 軸在大地起始子午面內(nèi)與Z 軸垂直指向經(jīng)度0 方向， Y 軸與 Z 、X 軸成右手坐標(biāo)系。8、WGS 84 坐標(biāo)系答： WGS-84(World Geodetic System其坐標(biāo)系的幾何定義是：原點(diǎn)在地球質(zhì)心，方向， X 軸指向 BIH 1984.0的零子午面和，1984 年)是美國(guó)國(guó)防部研制確定的大地坐標(biāo)系，Z

8、 軸指向 BIH 1984.0定義的協(xié)議地球極(CTP)CTP 赤道的交點(diǎn)， Y 軸與 Z 、X 軸構(gòu)成右手系。三、論述題 (4 10=40)1、請(qǐng)論述arcgis基于柵格數(shù)據(jù)的空間分析功能答：基于柵格數(shù)據(jù)的空間分析是 gis 空間分析的基礎(chǔ)，也是 A 人才 gis 空間分析模塊的核心內(nèi)容。 ArcGis 的空間分析和建模工具集，允許用戶從 gis 的數(shù)據(jù)中快速獲取所需信息，應(yīng)以多種方式進(jìn)行分析操作，包括距離制圖、密度制圖、表面生成、表面分析、統(tǒng)計(jì)分析、重分類(lèi)、柵格計(jì)算等等。2 、請(qǐng)論述最短路徑分析方法及其應(yīng)用答：應(yīng)用：路徑分析：也稱(chēng)最優(yōu)路徑分析，以最短路徑分析為主。這里“最佳”包含很多含義

9、, 不僅 指一般地理意義上的距離最短，還可以是成本最少、耗費(fèi)時(shí)間最短、資源流量（容量）最大、線路利用率最高等標(biāo)準(zhǔn)。很多網(wǎng)絡(luò)相關(guān)問(wèn)題，如最可靠路徑問(wèn)題、最大容量路徑問(wèn)題、易達(dá)性評(píng)價(jià)問(wèn)題和各種路徑分配問(wèn)題均可納入最佳路徑問(wèn)題的范疇之中。方法： ARCGIS 中實(shí)現(xiàn)最佳路徑分析，首先利用其空間分析工具將高程數(shù)據(jù)進(jìn)行坡度分析生成坡度數(shù)據(jù)以及對(duì)高程數(shù)據(jù)進(jìn)行起伏度分析生成起伏度數(shù)據(jù)，然后對(duì)流域數(shù)據(jù)、坡度、起伏度,密,封,線,內(nèi),請(qǐng),不,要,答,題,數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類(lèi)得到相同的等級(jí)范圍，再按照這些影響最佳路徑因子的重要程度設(shè)置權(quán)重，最后按照權(quán)重合并這些數(shù)據(jù)得到成本數(shù)據(jù)集。然后基于成本數(shù)據(jù)集計(jì)算柵格數(shù)據(jù)中各單元到

10、起始點(diǎn)的成本距離和方向成本數(shù)據(jù)集。最后利用終點(diǎn)數(shù)據(jù)及成本距離和方向成本數(shù)據(jù)集得到最佳短路徑圖。3 、請(qǐng)論述網(wǎng)絡(luò)分析功能及用途答：網(wǎng)路分析是基于幾何網(wǎng)絡(luò)的特征和屬性，利用距離、權(quán)重和規(guī)劃條件進(jìn)行分析得到結(jié)果并且應(yīng)用在實(shí)際中，包括路徑分析，地址匹配，資源分配。網(wǎng)路分析是對(duì)地理網(wǎng)（如交通網(wǎng)路）、城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)（如各種網(wǎng)線、電纜線、電力線、電話線、供水線、排水管道等）進(jìn)行地理分析和模型化過(guò)程，通過(guò)研究網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)以及模擬和分析資源在網(wǎng)絡(luò)上的流動(dòng)和分配情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其資源等的優(yōu)化問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)分析的理論是圖論和運(yùn)籌學(xué)，它從運(yùn)籌學(xué)的角度去研究、統(tǒng)籌、決策，安排各要素的運(yùn)行，使其能充分的發(fā)揮作用或達(dá)到所

11、預(yù)想的目標(biāo)。，4 、請(qǐng)論述三維景觀分析功能及應(yīng)用答：在應(yīng)用 GIS 進(jìn)行三維景觀規(guī)劃以前，國(guó)內(nèi)的景觀規(guī)劃主要采用CAD 技術(shù)。這種軟件具有制圖精確、成圖效果好等特點(diǎn)，但不具備空間查詢與分析等功能，因此規(guī)劃成果難以用于輔助分析。而GIS 的三維景觀分析功能能夠解決空間分析的功能。三維分析功能包括三維模塊加載；顯示和創(chuàng)建3D Shapefile；TIN 創(chuàng)建與二維顯示；三維透視觀察；三維分析的表面分析。 GIS 的空間分析功能建立在數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，包括：景觀基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)劃成果數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)劃項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)等。對(duì)于景觀建模存在的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)三維景觀建立、查詢、空間分析、三維漫游等地理信息系統(tǒng)功能的軟件

12、，滿足城市景觀的查詢、分析等功能。應(yīng)用方面：（ 1）工程填挖方分析與計(jì)算是預(yù)算工程建設(shè)的工作量與投資的重要依據(jù)，準(zhǔn)確快速地計(jì)算填挖方量具有重要的實(shí)用價(jià)值。傳統(tǒng)的填挖方計(jì)算效率較低，工作量大，不能有效利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)較困難，而且計(jì)算結(jié)果精度低，相互間差別大。如果通過(guò)三維分析模塊，就能將地面的三維模型和建筑主體的三維模型疊加運(yùn)算完成，結(jié)果快速準(zhǔn)確。（ 2）規(guī)劃中通常要用到天際線分析，這是保護(hù)城市景觀必不可少的步驟。天際線，又 稱(chēng)城市輪廓或全景，通俗說(shuō)，天際線就是你站在城市中一個(gè)地方，向四周環(huán)顧，天地相,密,封,線,內(nèi),請(qǐng),不,要,答,題,交的那一條輪廓線就是天際線。天際線亦被作為城

13、市整體結(jié)構(gòu)的色彩、規(guī)模和標(biāo)志性建 筑。傳統(tǒng)天際線分析的方法，規(guī)劃師需要讓工作人員在實(shí)際規(guī)劃位置，按照要求放起一 個(gè)制定高度的熱氣球，然后從各觀測(cè)點(diǎn)拍攝系列照片，然后把照片帶回辦公室逐一分析。 如果需要對(duì)規(guī)劃建筑的位置和高度進(jìn)行調(diào)整，則需重復(fù)上述步驟，顯然費(fèi)時(shí)費(fèi)力。我們 現(xiàn)在已經(jīng)在 ArcGIS 三維中很好的實(shí)現(xiàn)了這一功能，系統(tǒng)按照要求構(gòu)筑的天際線輪廓一 目了然，用戶能夠準(zhǔn)確的判斷出，規(guī)劃方案是否符合要求，應(yīng)該做什么樣的調(diào)整。（3）日照分析在城市規(guī)劃中也非常有用，比如規(guī)劃中的建筑是否嚴(yán)重影響周邊建筑的光照，影響的區(qū)域有多大，如何調(diào)整建筑的高度，才不會(huì)影響周邊建筑的采光。 ArcGIS 提 供的日照分析功能可以很好的完成此項(xiàng)工作，同時(shí)分析出陰影影響的程度，生成統(tǒng)計(jì)圖表。（ 4）我們需要在事故現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一處指揮部，最好能觀察到事故的進(jìn)展情況。這時(shí)候如果我們使用可視域分析 ，則可迅速確定出最佳的位置。（ 5）如果我們需要了解現(xiàn)場(chǎng)的情況，或者模擬某個(gè)災(zāi)害蔓延的過(guò)程，則可以將視頻與三維場(chǎng)景進(jìn)行疊加。（ 6）除此之外，環(huán)境專(zhuān)家、林業(yè)部門(mén)和土木工程師可使用三維分析去了解和塑造地形， 以便考慮雨水徑流和洪水等事件。礦業(yè)公司、地理學(xué)家及研究人員可使用三維分析的各 項(xiàng)功能去深入了解地表以下的地質(zhì)實(shí)體，例如斜井和地下巖層的三維交匯。當(dāng)?shù)卣?軍事組織可利用三維分析詢問(wèn)有關(guān)人造結(jié)構(gòu)