空間分析的原理與方法

1、123步驟：建立分析目的和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)收集、輸入空間和屬性數(shù)據(jù)空間位置的處理和分析、屬性數(shù)據(jù)的處理和分析獲得簡要的分析結(jié)果，包括地圖和表格 解釋和評(píng)價(jià)結(jié)果，若不滿意，返回之前任一步驟重做以專題地圖、文字報(bào)表形式提交正式結(jié)果，輔助相關(guān)人員做出決策4 重點(diǎn)：重點(diǎn)： 空間分析的主要類型空間分析的主要類型 各種空間分析方法的原理與應(yīng)用各種空間分析方法的原理與應(yīng)用5 數(shù)字地面模型分析 空間疊合分析 空間緩沖區(qū)分析 空間網(wǎng)絡(luò)分析 空間統(tǒng)計(jì)分析 空間數(shù)據(jù)的集合分析和查詢6 1.DTM與DEM的概念 DTM是定義于二維區(qū)域上的一個(gè)有限項(xiàng)的向量序列，它以離散分布的平面點(diǎn)來模擬連續(xù)分布的地形。 DTM：Digital

2、 Terrain Model DEM：Digital Elevation Model DEM是DTM的一個(gè)子集72.DEM的建立（1）數(shù)據(jù)采集方法 地面測(cè)量 現(xiàn)有地圖數(shù)字化 空間傳感器 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方法 8（2）采樣方式1 1）沿等高線采樣）沿等高線采樣2 2）規(guī)則格網(wǎng)采樣）規(guī)則格網(wǎng)采樣3 3）漸進(jìn)采樣）漸進(jìn)采樣 4 4）選擇采樣）選擇采樣5 5）混合采樣）混合采樣6 6）自動(dòng)化）自動(dòng)化DEMDEM數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集漸進(jìn)采樣漸進(jìn)采樣 9 3.應(yīng)用應(yīng)用104.地形因子的自動(dòng)提?。?）坡度計(jì)算為地表單元的法向量與Z軸的夾角，即切平面與水平面的夾角。計(jì)算出各地表單元的坡度后，對(duì)不同的坡度設(shè)定不同的灰度

3、級(jí)，就得到坡度圖1112（2）坡向分析 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，再加上平地，共9類，用不同的色彩顯示，即可得到坡向圖13（2）坡向分析 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，再加上平地，共9類，用不同的色彩顯示，即可得到坡向圖1415（3）曲面面積計(jì)算nijjiniSS,1（4）地表粗糙度計(jì)算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

4、曲面面積與投影面積之比用對(duì)頂點(diǎn)連線的中點(diǎn)高差表示16（5）高程及變異分析包括平均高程、相對(duì)高程、高程標(biāo)準(zhǔn)差，高程變異高程變異是反映地表單元格網(wǎng)頂點(diǎn)高程變化的指標(biāo)，為格網(wǎng)頂點(diǎn)的高程標(biāo)準(zhǔn)差與平均高程的比值17（6）谷脊特征分析谷點(diǎn)、脊點(diǎn)、溝谷密度、溝谷深度值溝谷深度值為地表單元內(nèi)幾個(gè)谷點(diǎn)切割深度的均值，用地表單元的谷點(diǎn)與最近脊點(diǎn)的平均高差確定。18（7）日照強(qiáng)度的分析在已知區(qū)域內(nèi)，通過坡度、方位和太陽參數(shù)來計(jì)算區(qū)域內(nèi)每一點(diǎn)在某一時(shí)刻接受的日照強(qiáng)度式中：式中：為大氣透過率，為大氣透過率，G G為太陽常數(shù)，為太陽常數(shù)，h h為太陽高度角，為太陽高度角，t t為時(shí)角，為時(shí)角，a a和和b b為坡面方程系

5、數(shù)，為坡面方程系數(shù)，為坡度。為坡度。19（8）淹沒邊界如淹沒損失估算步驟：1）將數(shù)字地形的數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配；2）根據(jù)高程，確定淹沒邊界；3）統(tǒng)計(jì)淹沒對(duì)象的類別和面積，計(jì)算淹沒損失。20（9）地表形態(tài)的自動(dòng)分類）地表形態(tài)的自動(dòng)分類 根據(jù)地形特征擬定地形分類決策表，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自動(dòng)分類平地平地崗丘崗丘丘陵丘陵低山低山高山高山絕對(duì)絕對(duì)h h400400400800 相對(duì)相對(duì)h h100200坡度坡度3 0；2）設(shè)立三角形標(biāo)志數(shù)組，其初始值為零，每一元素與一個(gè)三角形對(duì)應(yīng)，凡處理過的三角形將標(biāo)志置為1，以后不再處理，直至等高線高程改變。233）按順序判斷每一個(gè)三角形的三邊中的兩條邊是否有等高

6、線穿過。若三角形一邊的兩端點(diǎn)為P1（x1，y1，z1），P2（x2，y2，z2）則(z1-h)(z2-h)0表明該邊無等高線點(diǎn)。直至搜索到等高線與網(wǎng)邊的第一個(gè)交點(diǎn)，稱該點(diǎn)為搜索起點(diǎn)，也是當(dāng)前三角形的等高線進(jìn)入邊、線性內(nèi)插該點(diǎn)的平面坐標(biāo)（x，y）)()(112121112121zzzzyyyyzzzzxxxx244）搜索該等高線在該三角形的離去邊，也就是相鄰三角形的進(jìn)入邊 5）當(dāng)一條等高線全部跟蹤完后，將其光滑輸出。然后繼續(xù)三角形的搜索，直至全部三角形處理完，再改變等高線高程，重復(fù)以上過程，直到完成全部等高線的繪制為止。25利用TIN生成等高線 26 1.概念：空間疊合分析是指在統(tǒng)一空間參照系統(tǒng)

7、條件下，每次將同一地區(qū)兩個(gè)地理對(duì)象的圖層進(jìn)行疊合，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。27282.分類： （1）點(diǎn)與多邊形的疊合 核心為判斷點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)29（2）線與多邊形的疊合 核心是線的多邊形裁剪30（3）多邊形與多邊形的疊合 定義將兩個(gè)不同圖層的多邊形要素相疊合，產(chǎn)生輸出圖層的新多邊形要素，用以解決地理變量的多準(zhǔn)則分析、區(qū)域多重圖幅要素更新、相鄰圖幅拼接和區(qū)域信息提取等。31多邊形與多邊形的疊合 步驟對(duì)原始數(shù)據(jù)（多邊形）形成拓?fù)潢P(guān)系多層多邊形數(shù)據(jù)的空間疊合，形成新層對(duì)新層中的多邊形重建拓?fù)鋭h除多余多邊形提取有用信息32多邊形與多邊形的疊合 方式33多邊形與

8、多邊形的疊合功能(以ArcGIS為例)Union：保留原所有多邊形Intersect：保留共有多邊形Identity：保留控制區(qū)內(nèi)的共有多邊形Erase：保留控制區(qū)外的共有多邊形Update：用新圖層要素更新控制區(qū)Clip：控制區(qū)與另一圖層求交343536373839404.分析方法（1）基于矢量數(shù)據(jù)的疊合分析參與分析的兩個(gè)圖層均為矢量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量小，但運(yùn)算過程復(fù)雜P158（2）基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析參與分析的兩個(gè)圖層均為柵格數(shù)據(jù)運(yùn)算過程比較簡單，但數(shù)據(jù)量很大 P16041（2）基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析圖層間的疊合可通過像元之間的各種運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)運(yùn)算： 各層屬性數(shù)據(jù)的平均值（算術(shù)平均或加權(quán)平均） 各

9、層屬性數(shù)據(jù)的最大值或最小值 算術(shù)運(yùn)算 邏輯條件組合42（2）基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析圖層間的疊合可通過像元之間的各種運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)運(yùn)算： 各層屬性數(shù)據(jù)的平均值（算術(shù)平均或加權(quán)平均） 各層屬性數(shù)據(jù)的最大值或最小值 算術(shù)運(yùn)算 邏輯條件組合43對(duì)新屬性賦值有三種方法點(diǎn)變換方式：對(duì)單個(gè)柵格單元進(jìn)行屬性值運(yùn)算區(qū)域變換方式：與柵格所在區(qū)域的特性以及等值（同名）柵格的個(gè)數(shù)有關(guān)鄰域變換方式：考慮相鄰柵格的影響44分析方法分析方法 基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析點(diǎn)變換點(diǎn)變換 只對(duì)各圖上相應(yīng)的點(diǎn)的屬性值進(jìn)行運(yùn)算，即點(diǎn)變換只對(duì)各圖上相應(yīng)的點(diǎn)的屬性值進(jìn)行運(yùn)算，即點(diǎn)變換方式假定獨(dú)立圖元的變換不受其鄰近點(diǎn)上的屬性

10、值方式假定獨(dú)立圖元的變換不受其鄰近點(diǎn)上的屬性值的影響，也不受區(qū)域內(nèi)一般特征的影響的影響，也不受區(qū)域內(nèi)一般特征的影響 應(yīng)用：如應(yīng)用：如土地適應(yīng)性評(píng)價(jià)的多因素分析中，土壤類型、土地適應(yīng)性評(píng)價(jià)的多因素分析中，土壤類型、土壤排水能力、土壤肥力、地形等各圖層中對(duì)應(yīng)柵格值土壤排水能力、土壤肥力、地形等各圖層中對(duì)應(yīng)柵格值的加權(quán)數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算的加權(quán)數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算45點(diǎn)變換計(jì)算方法點(diǎn)變換計(jì)算方法46分析方法分析方法 基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析區(qū)域變換區(qū)域變換 新屬性的值不僅與對(duì)應(yīng)的原屬性值相關(guān)，而且與原新屬性的值不僅與對(duì)應(yīng)的原屬性值相關(guān)，而且與原屬性值所在的區(qū)域的長度、面積、形狀等特性相關(guān)屬性

11、值所在的區(qū)域的長度、面積、形狀等特性相關(guān)47分析方法分析方法 基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析基于柵格數(shù)據(jù)的疊合分析鄰域變換鄰域變換 計(jì)算新圖層屬性時(shí)，不僅考慮原始圖上對(duì)應(yīng)柵格本計(jì)算新圖層屬性時(shí)，不僅考慮原始圖上對(duì)應(yīng)柵格本身的值，還需考慮該圖元鄰域關(guān)聯(lián)的其他圖元值的身的值，還需考慮該圖元鄰域關(guān)聯(lián)的其他圖元值的影響影響 如面元分布圖，生成面元邊界圖時(shí)，判斷是否為邊如面元分布圖，生成面元邊界圖時(shí)，判斷是否為邊界點(diǎn)，需判斷本身為面屬性，同時(shí)考察其鄰域包含界點(diǎn)，需判斷本身為面屬性，同時(shí)考察其鄰域包含的背景屬性（四、八鄰域）的背景屬性（四、八鄰域）481.概念(1)空間緩沖區(qū)分析指根據(jù)分析對(duì)象的點(diǎn)、線、面實(shí)體，自

12、動(dòng)建立它們周圍一定距離的帶狀區(qū)（緩沖區(qū)域），用以識(shí)別這些實(shí)體或主體對(duì)鄰近對(duì)象的輻射范圍或影響度，以便為某項(xiàng)分析或決策提供依據(jù)。49(2)鄰近度:描述了地理空間中兩個(gè)地物距離相近的程度。 （3）緩沖區(qū)就是地理空間目標(biāo)的一種影響范圍或服務(wù)范圍。502.分類根據(jù)分析的圖形特征不同，分為點(diǎn)緩沖區(qū)、線緩沖區(qū)和面緩沖區(qū)513.三個(gè)要素主體：分析的主要目標(biāo)鄰近對(duì)象：受主體影響的要素特征作用條件：影響條件或強(qiáng)度524.分析模型線性模型 P166二次模型指數(shù)模型影響度與鄰近對(duì)象到主體之間的距離之間的關(guān)系535.分析方法基本思想：給定一個(gè)空間對(duì)象或集合，確定它們的鄰域，鄰域的大小由鄰域半徑R確定?；谑噶康木彌_區(qū)

13、的建立基于柵格的緩沖區(qū)的建立54（1）基于矢量的緩沖區(qū)的建立多要素的緩沖區(qū)為各要素緩沖區(qū)的并多要素的緩沖區(qū)為各要素緩沖區(qū)的并, ,且半徑可以不同且半徑可以不同55（2）基于矢量的緩沖區(qū)的建立（凸角圓弧法）：線的重采樣，對(duì)線化簡，以加快緩沖區(qū)建立的速度；建立線緩沖區(qū)，在線的兩邊按一定距離（緩沖距）繪平行線，在線的端點(diǎn)處繪半圓，連成緩沖區(qū)多邊形；重疊處理，對(duì)緩沖區(qū)邊界求交，并判斷每個(gè)交點(diǎn)是出點(diǎn)還是入點(diǎn)，以決定交點(diǎn)之間的線段保留或刪除?？傻玫綅u狀的緩沖區(qū)56（3）基于柵格的緩沖區(qū)的建立576.實(shí)例分析道路拓寬改建過程中的拆遷指標(biāo)計(jì)算需解決的問題 計(jì)算由于道路拓寬而需拆遷的建筑面積和房產(chǎn)價(jià)值 約束條件

14、：道路拓寬改建的標(biāo)準(zhǔn) 道路從原有的20米拓寬到60米 拓寬道路應(yīng)盡量保持直線 部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的10層以上的建筑不拆除 58 （1）明確分析的目的和標(biāo)準(zhǔn) 目的：計(jì)算由于道路拓寬而需拆遷的建筑物的面積和房產(chǎn)價(jià)值 道路拓寬改建的標(biāo)準(zhǔn)：約束條件（2）準(zhǔn)備進(jìn)行分析的數(shù)據(jù) 涉及兩類信息：一類是道路信息；另一類是分析區(qū)域內(nèi)建筑物分布圖及相關(guān)的信息即：現(xiàn)狀道路圖；區(qū)域內(nèi)建筑物分布圖及相關(guān)屬性信息59（3）進(jìn)行空間操作 選擇擬拓寬的道路，根據(jù)拓寬半徑，建立道路的緩沖區(qū) 將此緩沖區(qū)與建筑物層數(shù)據(jù)進(jìn)行疊合，產(chǎn)生一幅新圖，此圖包括所有部分或全部位于緩沖區(qū)內(nèi)的建筑物信息60（4）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析 對(duì)全部或部分位于拆遷區(qū)內(nèi)

15、的建筑物進(jìn)行選擇，凡部分落入拆遷區(qū)且樓層高于10層以上的建筑物，將其從選擇組中去除，并對(duì)道路的拓寬邊界進(jìn)行局部調(diào)整 對(duì)所有需拆遷的建筑物進(jìn)行拆遷指標(biāo)計(jì)算,包括建筑物面積、房產(chǎn)價(jià)值（5）將分析結(jié)果以地圖或表格的形式打印輸出617.實(shí)例分析：輔助建筑項(xiàng)目選址需解決的問題： 確定一些具體的地塊，作為一個(gè)輕度污染工廠的可能建設(shè)位置約束條件： 地塊建設(shè)用地面積不小于10000m2; 地塊的地價(jià)不超過1萬元/m2; 地塊周圍不能有幼兒園、學(xué)校等公共設(shè)施62（）建立分析的目的和標(biāo)準(zhǔn) 目的：輕度污染工廠選址 標(biāo)準(zhǔn)：約束條件（）準(zhǔn)備數(shù)據(jù) 全市所有地塊信息的數(shù)據(jù)層 全市公共設(shè)施（包括幼兒園、學(xué)校）的分布圖63（3

16、）空間分析操作 從地塊圖中選取所有滿足前兩個(gè)約束條件的地塊 將結(jié)果圖與公共設(shè)施層數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浏B合 對(duì)疊合的結(jié)果進(jìn)行鄰域分析和特征提取，去掉周圍有幼兒園、學(xué)校等公共設(shè)施的地塊，選擇滿足要求的地塊（4）將滿足條件的地塊及相關(guān)信息以地圖和表格的形式打印輸出641.概念 空間網(wǎng)絡(luò)分析：依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)潢P(guān)系，通過考察網(wǎng)絡(luò)元素的空間及屬性數(shù)據(jù)，以數(shù)學(xué)理論模型為基礎(chǔ)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能特征進(jìn)行多方面的分析計(jì)算 網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)是圖論和運(yùn)籌學(xué) 網(wǎng)絡(luò)分析的主要用途有選擇最佳路徑、最佳布局、資源中心選址、資源分配等652.網(wǎng)絡(luò)圖論圖：一個(gè)以抽象的形式來表達(dá)確定的事物，以及事物之間是否具備某種特定關(guān)系的數(shù)學(xué)系統(tǒng)。G:(V(G

17、),E(G),Vi成為頂點(diǎn)，Ek成為邊或弧。66賦權(quán)有向圖：圖中任一邊或弧賦予一個(gè)實(shí)數(shù)w(e)，稱為弧e的權(quán)數(shù)，賦權(quán)的有向圖Gd稱為賦權(quán)有向圖，Gd=（V，E，W）圖的矩陣： 鄰接矩陣（G） 關(guān)聯(lián)矩陣A（G）67鄰接矩陣（G）68關(guān)聯(lián)矩陣A（G）693.網(wǎng)絡(luò)(1)定義：一系列相互聯(lián)結(jié)的線狀要素的集，或者說是一個(gè)由點(diǎn)、線的二元關(guān)系構(gòu)成的系統(tǒng)，通常用來描述某種資源或物質(zhì)在空間上的運(yùn)動(dòng)(2)類型：平面網(wǎng)絡(luò)：道路型、樹型、環(huán)網(wǎng)型、細(xì)胞型非平面網(wǎng)絡(luò)：交錯(cuò)型70(3)基本組成鏈（Link）：連通的路線，連結(jié)兩點(diǎn)的弧段或路徑。它是供資源運(yùn)移的通道，如街道，河流，水管等。其屬性包括長度、資源流動(dòng)的時(shí)間、速度等

18、節(jié)/結(jié)點(diǎn)（Node）：網(wǎng)絡(luò)中鏈的端點(diǎn)或任意兩條鏈的交點(diǎn)。其屬性包括資源數(shù)量、容量等站點(diǎn)/?？奎c(diǎn)（Stop）：資源中轉(zhuǎn)站，網(wǎng)絡(luò)中裝卸資源的結(jié)點(diǎn)，如庫房、汽車站等。其屬性有要被運(yùn)輸?shù)馁Y源需求，如產(chǎn)品數(shù)等障礙（Barrier）：資源不能通過的節(jié)點(diǎn)，禁止網(wǎng)絡(luò)中鏈上流動(dòng)的點(diǎn)，如禁止通行的關(guān)口等71中心（Center）：接受或發(fā)送資源的結(jié)點(diǎn)位置，有源、匯之分，如河流網(wǎng)絡(luò)中的水庫，電力網(wǎng)絡(luò)里的電站等。其屬性包括資源容量、服務(wù)半徑、服務(wù)延遲數(shù)等拐角（Turn）：資源流向發(fā)生改變處，在連通路線相連的結(jié)點(diǎn)處資源運(yùn)移方向可能轉(zhuǎn)變，即從一條鏈上經(jīng)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向另一條鏈上 。其屬性主要是轉(zhuǎn)彎的阻力，如拐彎的時(shí)間和限制P176

19、 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)中心中心724空間網(wǎng)絡(luò)分析方法路徑分析連通分析定位配置分析流分析73（1）路徑分析在網(wǎng)絡(luò)中從起點(diǎn)經(jīng)一系列特定的結(jié)點(diǎn)至終點(diǎn)的資源運(yùn)移的最優(yōu)路線，即阻力最小的路徑應(yīng)用于交通、消防、信息傳輸、救災(zāi)、搶險(xiǎn)等74路徑分析最優(yōu)狀態(tài)：靜態(tài)、動(dòng)態(tài)最優(yōu)目標(biāo)：距離最短路徑、時(shí)間最短路徑、耗費(fèi)最低路徑最優(yōu)數(shù)量：1條、N條75路徑分析路徑分析 核心算法：核心算法：求兩點(diǎn)間的加權(quán)最小路徑，常用的算法是求兩點(diǎn)間的加權(quán)最小路徑，常用的算法是Dijkstra 1 0 5 3 10 5 100 30 60 10 20 10 30 100 5 50 10 20 60 4 2 50 76Dijkstra算法假設(shè)每個(gè)點(diǎn)都有

20、標(biāo)號(hào)（dj,pj）,起點(diǎn)為sdjs到一點(diǎn)j的距離pj前一點(diǎn)（1）初始化：s（ds=0，ps=），其他（dj=，ps=）；（2）檢驗(yàn)：所有已標(biāo)記點(diǎn)K到其直接連接的未標(biāo)記點(diǎn)j的距離dj=mindj，dk+lkj，lkjk到j(luò)的直接距離；77（3）找到前一點(diǎn)；（4）標(biāo)記；（5）看所有點(diǎn)，若無退回第2步。78（2）連通分析在n個(gè)城市間建立通信線路圖的頂點(diǎn)表示城市，邊表示兩城市間的線路，邊上所賦的權(quán)值表示代價(jià)。對(duì)n個(gè)頂點(diǎn)的圖可以建立許多生成樹，每一棵樹可以是一個(gè)通信網(wǎng)。若要使通信網(wǎng)的造價(jià)最低，就需要構(gòu)造圖的最小生成樹12654316111865679（3）定位）定位-配置分析配置分析 研究網(wǎng)絡(luò)設(shè)施布局最

21、優(yōu)化的問題。包括研究網(wǎng)絡(luò)設(shè)施布局最優(yōu)化的問題。包括定位問定位問題題，即根據(jù)需求點(diǎn)的空間分布，在一些候選點(diǎn)，即根據(jù)需求點(diǎn)的空間分布，在一些候選點(diǎn)中選擇給定數(shù)量的供應(yīng)點(diǎn)；中選擇給定數(shù)量的供應(yīng)點(diǎn)；配置問題配置問題，即根據(jù)，即根據(jù)供應(yīng)點(diǎn)的空間分布，安排需求分配點(diǎn)；同時(shí)涉供應(yīng)點(diǎn)的空間分布，安排需求分配點(diǎn)；同時(shí)涉及供應(yīng)點(diǎn)和需求點(diǎn)的及供應(yīng)點(diǎn)和需求點(diǎn)的定位定位-配置問題配置問題 應(yīng)用于救援區(qū)劃分、學(xué)校選址、消防站、垃圾應(yīng)用于救援區(qū)劃分、學(xué)校選址、消防站、垃圾站等的分布等站等的分布等80定位定位-配置分析配置分析 主要算法主要算法在運(yùn)籌學(xué)的理論中，定位與分配模型?？捎镁€性規(guī)在運(yùn)籌學(xué)的理論中，定位與分配模型?？捎?/p>

22、線性規(guī)劃求得全局性的最佳結(jié)果。由于其計(jì)算量以及內(nèi)存劃求得全局性的最佳結(jié)果。由于其計(jì)算量以及內(nèi)存需求巨大，所以在實(shí)際應(yīng)用中常用一些啟發(fā)式算法需求巨大，所以在實(shí)際應(yīng)用中常用一些啟發(fā)式算法來逼近或求得最佳結(jié)果來逼近或求得最佳結(jié)果 P中心的定位分配問題：在中心的定位分配問題：在m個(gè)候選點(diǎn)中選擇個(gè)候選點(diǎn)中選擇P個(gè)個(gè)供應(yīng)點(diǎn)為供應(yīng)點(diǎn)為n個(gè)需求點(diǎn)服務(wù)，使得總距離個(gè)需求點(diǎn)服務(wù)，使得總距離(或時(shí)間或費(fèi)或時(shí)間或費(fèi)用用)為最少為最少P180中心服務(wù)范圍的確定：確定一個(gè)服務(wù)設(shè)施在給定的中心服務(wù)范圍的確定：確定一個(gè)服務(wù)設(shè)施在給定的時(shí)間或距離內(nèi)能夠提供服務(wù)的區(qū)域時(shí)間或距離內(nèi)能夠提供服務(wù)的區(qū)域81定位定位-配置分析配置分析

23、主要算法主要算法中心資源的分配：將空間網(wǎng)絡(luò)的鏈或結(jié)點(diǎn)，按中心中心資源的分配：將空間網(wǎng)絡(luò)的鏈或結(jié)點(diǎn)，按中心的供應(yīng)量及各結(jié)點(diǎn)的需求量分配給一個(gè)中心的過程。的供應(yīng)量及各結(jié)點(diǎn)的需求量分配給一個(gè)中心的過程。通常用來模擬空間網(wǎng)絡(luò)上資源的供需關(guān)系通常用來模擬空間網(wǎng)絡(luò)上資源的供需關(guān)系P18282（4）流分析流：資源在結(jié)點(diǎn)間的傳輸流分析：按照某種優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)（時(shí)間最少、費(fèi)用最低、路程最短或運(yùn)送量最大等）設(shè)計(jì)資源的運(yùn)送方案目標(biāo)：最小費(fèi)用最大流量，即不僅要考慮使網(wǎng)絡(luò)上的流量最大，而且要使運(yùn)送流的費(fèi)用或代價(jià)最小83（4）流分析）流分析 為了實(shí)施流分析，就要根據(jù)最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的不同為了實(shí)施流分析，就要根據(jù)最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的不同擴(kuò)充網(wǎng)

24、絡(luò)模型擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)模型例如：把結(jié)點(diǎn)分為發(fā)貨中心和收貨中心，分別代表例如：把結(jié)點(diǎn)分為發(fā)貨中心和收貨中心，分別代表資源運(yùn)送的起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)。這時(shí)發(fā)貨中心的容量資源運(yùn)送的起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)。這時(shí)發(fā)貨中心的容量代表待運(yùn)送資源量，收貨中心的容量代表它所需要代表待運(yùn)送資源量，收貨中心的容量代表它所需要的資源量?；《蔚南嚓P(guān)數(shù)據(jù)也要擴(kuò)充，如果最優(yōu)化的資源量?；《蔚南嚓P(guān)數(shù)據(jù)也要擴(kuò)充，如果最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)送量最大，需要設(shè)定邊的傳輸能力；若是標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)送量最大，需要設(shè)定邊的傳輸能力；若是費(fèi)用最低，則要設(shè)定邊的傳輸費(fèi)用等費(fèi)用最低，則要設(shè)定邊的傳輸費(fèi)用等 計(jì)算基礎(chǔ)：網(wǎng)絡(luò)流理論計(jì)算基礎(chǔ)：網(wǎng)絡(luò)流理論84數(shù)據(jù)分類 按屬性區(qū)間分類城市人口

25、密度分為高、中、低三類按房屋建造年代分類，作為是否保留這些建筑的參考依據(jù)（間接分類） 地理區(qū)域分類北京分為三個(gè)區(qū)域，二環(huán)內(nèi)、二環(huán)至三環(huán)、三環(huán)以外以外85變量篩選分析 復(fù)雜的多變量之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過尋找一組相互獨(dú)立的變量簡化這些多變量數(shù)據(jù)變量聚類分析 將一組數(shù)據(jù)點(diǎn)或變量，按照其性質(zhì)上的親疏遠(yuǎn)近的程度進(jìn)行分類86變量篩選分析 主成分分析法 主因子分析法 關(guān)鍵變量分析法87變量篩選分析 屬性數(shù)據(jù)的特征值平均數(shù)：反映了數(shù)據(jù)取值的集中位置，通常有簡單算術(shù)平均數(shù)和加權(quán)算術(shù)平均數(shù)數(shù)學(xué)期望：反映數(shù)據(jù)分布的集中趨勢(shì)中數(shù)：有序數(shù)據(jù)集中出現(xiàn)頻率占半數(shù)的數(shù)據(jù)值眾數(shù)：眾數(shù)是具有最大可能出現(xiàn)的數(shù)值極差：是一組數(shù)據(jù)中最

26、大值與最小值之差離差：一組數(shù)據(jù)中的各數(shù)據(jù)值與平均數(shù)之差88屬性數(shù)據(jù)的特征值平均離差：將離差取絕對(duì)值，然后求和再取平均數(shù)離差平方：離差求平方和方差：離差平方和除以變量個(gè)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差：標(biāo)準(zhǔn)差是方差的平方根變差系數(shù)： 用來衡量數(shù)據(jù)在時(shí)間和空間上的相對(duì)變化的程度，為標(biāo)準(zhǔn)差除以平均數(shù)取百分89變量聚類分析根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)或變量之間的距離，將相似的樣本歸為一類，把差異大的樣本區(qū)分開來距離：表示相似程度，可以歐氏距離、馬氏距離、相似系數(shù)距離等基本思想：n個(gè)樣本各自成一類，然后計(jì)算類與類之間的距離，選擇距離最小的兩類合并成一個(gè)新類，這樣依次計(jì)算合并下去，每次減少一類，直到達(dá)到所需的分類數(shù)90又稱為咨詢式分析，指按照給定

27、的條件，從空間數(shù)據(jù)庫中檢索滿足條件的數(shù)據(jù)，以回答用戶的問題空間集合分析對(duì)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算基本原理：布爾代數(shù)運(yùn)算符號(hào)：AND、 OR、 XOR、 NOT一般基于柵格數(shù)據(jù)操作91空間數(shù)據(jù)的查詢查詢功能是GIS面向用戶最直接的窗口分類基于空間關(guān)系的查詢基于屬性數(shù)據(jù)的查詢基于空間關(guān)系和屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)合查詢92空間數(shù)據(jù)的查詢空間數(shù)據(jù)的查詢 如查詢滿足下列條件的城市：如查詢滿足下列條件的城市：在京滬線的東部在京滬線的東部距離京滬線不超過距離京滬線不超過50公里公里城市人口大于城市人口大于100萬萬城市選擇區(qū)域是特定的多邊形城市選擇區(qū)域是特定的多邊形 查詢計(jì)算中涉及了空間順序方位關(guān)系、空間距查詢計(jì)算中涉及

28、了空間順序方位關(guān)系、空間距離關(guān)系、空間拓?fù)潢P(guān)系和屬性信息的查詢離關(guān)系、空間拓?fù)潢P(guān)系和屬性信息的查詢93空間數(shù)據(jù)的查詢空間數(shù)據(jù)的查詢 實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法基于關(guān)系查詢語言擴(kuò)充的查詢方法基于關(guān)系查詢語言擴(kuò)充的查詢方法可視化空間查詢方法可視化空間查詢方法基于自然語言的查詢方法基于自然語言的查詢方法超文本查詢方法超文本查詢方法94空間數(shù)據(jù)的查詢空間數(shù)據(jù)的查詢 基于關(guān)系查詢語言擴(kuò)充的查詢方法基于關(guān)系查詢語言擴(kuò)充的查詢方法通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)SQL的擴(kuò)展來形成的，即在數(shù)據(jù)庫查詢的擴(kuò)展來形成的，即在數(shù)據(jù)庫查詢語言上加入空間關(guān)系查詢。為此需要增加空間數(shù)據(jù)語言上加入空間關(guān)系查詢。為此需要增加空間數(shù)據(jù)類型（如點(diǎn)、線、

29、面等）和空間操作算子（如求長類型（如點(diǎn)、線、面等）和空間操作算子（如求長度、面積、疊加等）。在給定查詢條件時(shí)也需含有度、面積、疊加等）。在給定查詢條件時(shí)也需含有空間概念，如距離、鄰近、疊加等空間概念，如距離、鄰近、疊加等95空間數(shù)據(jù)的查詢空間數(shù)據(jù)的查詢 基于關(guān)系查詢語言擴(kuò)充的查詢方法基于關(guān)系查詢語言擴(kuò)充的查詢方法主要優(yōu)點(diǎn)是：保留了主要優(yōu)點(diǎn)是：保留了SQL的風(fēng)格，便于熟悉的風(fēng)格，便于熟悉SQL的的用戶的掌握，通用性較好，易于與關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接用戶的掌握，通用性較好，易于與關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接例如，例如，“查詢長江流域人口大于查詢長江流域人口大于50萬的縣或市萬的縣或市”，可表示為：可表示為：SELECT

30、 *FROM縣或市縣或市WHERE 縣或市縣或市.人口人口 50萬萬 AND CROSS（河流（河流.名名稱稱=“長江長江”）96空間數(shù)據(jù)的查詢空間數(shù)據(jù)的查詢 可視化空間查詢方法可視化空間查詢方法可視化查詢是指將查詢語言的元素，特別是空間關(guān)可視化查詢是指將查詢語言的元素，特別是空間關(guān)系，用直觀的圖形或符號(hào)表示。查詢主要使用圖形、系，用直觀的圖形或符號(hào)表示。查詢主要使用圖形、圖像、圖標(biāo)、符號(hào)來表達(dá)概念圖像、圖標(biāo)、符號(hào)來表達(dá)概念優(yōu)點(diǎn)：簡單、直觀、易于使用優(yōu)點(diǎn)：簡單、直觀、易于使用缺點(diǎn)：當(dāng)空間約束條件復(fù)雜時(shí)，很難用圖符描述；缺點(diǎn)：當(dāng)空間約束條件復(fù)雜時(shí)，很難用圖符描述；用二維圖符表示圖形之間的關(guān)系時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)歧用二維圖符表示圖形之間的關(guān)系時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)歧義；難以表示義；難以表示“非非”關(guān)系；不易進(jìn)行范圍（圓、矩關(guān)系；不易進(jìn)行范圍（圓、矩形、多邊形等）約束；無法進(jìn)行屏幕定位查詢等形、多邊形等）約束；無法進(jìn)行屏幕定位查詢等97空間數(shù)據(jù)的查詢空間數(shù)據(jù)的查詢 基于自然語言的查詢方法基于自然語言的查詢方法在在SQL查詢中引入一些自然語言，如溫度高的城市查詢中引入一些自然語言