第四章 GIS的基本功能

4.3空間數(shù)據(jù)管理4.2空間數(shù)據(jù)處理4.1空間數(shù)據(jù)采集第四章GIS的根本功能4.4空間分析1.GIS數(shù)據(jù)來源2.GIS數(shù)據(jù)輸入§4.1空間數(shù)據(jù)采集1.GIS數(shù)據(jù)來源地圖影像數(shù)據(jù)測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)文字報告§4.1空間數(shù)據(jù)采集地圖(紙質(zhì)地圖)地圖是GIS最主要的數(shù)據(jù)源，是地理數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)描述形式，是具有共同坐標系統(tǒng)的點、線、面的二維平面形式的表示，實體間的空間關(guān)系直觀，實體的類別或?qū)傩杂酶鞣N不同的符號加以識別和表示。普通地圖：地形圖、地理位置圖、……

專題地圖：地質(zhì)圖、土地分布圖、旅游圖、……

紙質(zhì)地圖使用時應(yīng)注意的問題：

.地圖存儲介質(zhì)的缺陷

.地圖現(xiàn)勢性較差

.地圖投影的轉(zhuǎn)換遙感影像數(shù)據(jù)通過遙感影像可以快速、準確地獲得大面積的、綜合的各種專題信息。航天遙感：人造衛(wèi)星為主體，包括載人飛船、航天飛機和空間站，具有周期性美國：LandsatTM/ETM〔全色30m/15m〕IKONOS〔多光譜4m，全色1m〕QuickBird(多光譜2.44m，全色0.61m)法國：SPOT5〔多光譜10m，全色2.5m〕中國：CBERS〔20m〕航空遙感：飛機、氣球、飛艇地面遙感:高塔、車、船

測量數(shù)據(jù)地形測量：GPS定位點、地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)、…水文量測：水位、泥沙含量、…GPS采集……通過各種量測手段、工具得到的數(shù)據(jù)，具有較高的準確性和現(xiàn)勢性。2.GIS數(shù)據(jù)輸入野外數(shù)據(jù)采集地圖數(shù)字化數(shù)字攝影測量遙感影像處理現(xiàn)有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換§4.1空間數(shù)據(jù)采集野外數(shù)據(jù)采集全站儀測量：它能與磁卡或微機等設(shè)備進行交互通信、傳輸數(shù)據(jù)。平板儀測量:平板儀測圖的成果一般是一張圖紙，因此還需要通過各種輸入設(shè)備〔如掃描儀、數(shù)字化儀〕完成圖數(shù)轉(zhuǎn)化過程。GPS測量：根據(jù)來自GPS衛(wèi)星的信號計算地面點的位置。大多數(shù)GPS接收器將采集的坐標數(shù)據(jù)和相關(guān)的專題屬性數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，可下載到計算機或直接導入到GIS數(shù)據(jù)庫中。地圖數(shù)字化法描掃數(shù)字化法數(shù)字化儀數(shù)字化法手扶跟蹤數(shù)字化儀：采集方式：機械式、超聲波式和全電子式數(shù)字化過程：

.固定圖件

.輸入圖幅范圍和控制點

.跟蹤輸入圖形要素地圖數(shù)字化法——數(shù)字化儀數(shù)字化法數(shù)字化方式：.點方式：人工輸入.流方式：自動輸入〔距離流方式、時間流方式〕優(yōu)勢：.數(shù)據(jù)量小.處理軟件比較完善

缺點：.自動化程度低.速度慢、工作量大.精度難得到保證地圖數(shù)字化法——數(shù)字化儀數(shù)字化法掃描儀：顏色：單色、彩色版面：A0、A1、A3、A4

固體器件：電荷耦合器件、MOS電路、緊貼型寬度和操作：大型、臺式、手動式掃描數(shù)字化過程：

.掃描參數(shù)設(shè)置：掃描模式、分辨率、范圍等

.掃描得到柵格數(shù)據(jù)

.柵格數(shù)據(jù)的編輯、處理、校正、矢量化優(yōu)勢：

.掃描輸入速度快

.掃描精度不受人為因素影響

.操作簡單地圖數(shù)字化法——掃描儀數(shù)字化法掃描矢量化的地圖信息處理流程紙地圖掃描轉(zhuǎn)換拼接子圖塊裁剪地圖圖像處理矢量化矢量圖合成矢量圖編輯地圖數(shù)字化法——掃描儀數(shù)字化法數(shù)字攝影測量產(chǎn)品形式：數(shù)字地圖、數(shù)字地面模型、數(shù)字正射影像和數(shù)字景觀圖等。數(shù)字化攝影測量是通過對所獲取的數(shù)字或數(shù)字化影像進行處理，自動提取或以人工干預(yù)的方式提取被攝對象，并用數(shù)字方式表達幾何和物理信息，從而獲得各種形式的數(shù)字產(chǎn)品和目視化產(chǎn)品。現(xiàn)有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將其它格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到GIS數(shù)據(jù)庫中：如將CAD格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Mapgis格式的數(shù)據(jù)。柵格數(shù)據(jù)

矢量數(shù)據(jù)遙感影像處理柵格數(shù)據(jù)直接輸入到GIS數(shù)據(jù)庫中4.3空間數(shù)據(jù)管理4.2空間數(shù)據(jù)處理4.1空間數(shù)據(jù)采集第四章GIS的根本功能4.4空間分析§4.2空間數(shù)據(jù)處理誤差或錯誤的檢查與編輯圖像糾正數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換投影轉(zhuǎn)換圖像解譯圖幅拼接拓撲生成§4.2空間數(shù)據(jù)處理誤差或錯誤的檢查與編輯誤差的表現(xiàn)：空間數(shù)據(jù)的不完整或重復空間數(shù)據(jù)位置的不準確空間數(shù)據(jù)的比例尺不準確空間數(shù)據(jù)的變形空間屬性與數(shù)據(jù)連接有誤屬性數(shù)據(jù)不完整誤差檢查的方法：疊合比較法：比例尺不準確圖形變形位置不完整位置不準確目視檢查法：線的過長、過短、斷裂多邊形的重疊、裂口邏輯檢查法：拓撲一致性屬性值是否超界屬性之間或?qū)傩耘c圖形的邏輯關(guān)系誤差或錯誤的檢查與編輯空間數(shù)據(jù)的不完整或位置的誤差：利用GIS的圖形編輯功能

刪除：目標、屬性、坐標修改：平移、拷貝、連接、分裂、合并、整飾插入：空間數(shù)據(jù)比例尺的不準確和變形：

比例變換糾正誤差的處理：誤差或錯誤的檢查與編輯地圖介質(zhì)實際尺寸的變形地圖掃描過程中的操作誤差遙感影像存在幾何變形投影不同分幅掃描2.圖像糾正糾正的原因：建立要糾正的圖像與標準地形圖〔或地形圖理論數(shù)值、或糾正過的正射影像〕之間的變換關(guān)系。主要的變換函數(shù)有：仿射變換、雙線性變換、平方變換、雙平方變換、立方變換、四階多項式變換等。地形圖的糾正遙感影像的糾正2.圖像糾正糾正的方法：地形圖的糾正四點糾正法：采集四個圖廓控制點〔內(nèi)圖輪廓線的四個頂點、靠近四頂點的方里網(wǎng)點〕逐網(wǎng)糾正法：對每一個方里網(wǎng)格，都要采點采點時，一般先采源點〔需糾正的地形圖上的點〕，后采目標點〔參考圖上的點〕；先采圖廓點和控制點，后采方里網(wǎng)點。2.圖像糾正遙感影像的糾正選用和遙感影像比例尺相近的參考圖〔地形圖、正射影像圖、已糾正的影像圖等〕作為變換標準，并選用適宜的變換函數(shù)，然后分別在兩個圖上采集同一地物的源點和目標點。選點應(yīng)均勻分布，點不能太多；選點應(yīng)由人工建筑構(gòu)成的并且不會移動的地物點為主；選點時應(yīng)考慮影像圖與參考圖的年代不同，地物的空間位置與形態(tài)有可能發(fā)生變化。2.圖像糾正3.數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換

同一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同組織形式間的轉(zhuǎn)換不同柵格記錄形式之間的轉(zhuǎn)換：四叉樹與游程編碼

BMP、TIF、JPG、……

不同矢量結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換：索引式與DIME

Mapinfo、MapGIS、TitanGIS、ArcInfo、……

不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的轉(zhuǎn)換矢量到柵格的轉(zhuǎn)換柵格到矢量的轉(zhuǎn)換4.投影轉(zhuǎn)換正解變換：通過嚴密或近似的解析關(guān)系式直接轉(zhuǎn)換反解變換：先轉(zhuǎn)換成地理坐標，再由地理坐標轉(zhuǎn)換成目標投影坐標數(shù)值變換：利用投影變換區(qū)控制點，采用數(shù)學方法轉(zhuǎn)換5.圖像解譯圖像解譯根底：研究區(qū)的地理特征、地圖、植被、氣候以及區(qū)域內(nèi)有關(guān)人類活動的各種信息圖像的成像原理、圖像的成像時間、圖像的解譯標志

遙感圖像的解譯標志包括圖像的色調(diào)或色彩、大小、形狀、紋理、陰影、位置及地物之間的相互關(guān)系等。遙感圖像的解譯有目視判讀和計算機自動解譯兩種方法，自動解譯分為監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類兩種。6.圖幅拼接邏輯一致性的處理識別和檢索相鄰圖幅相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據(jù)的匹配相同屬性多邊形公共邊界的刪除7.拓撲生成拓撲錯誤修改偽節(jié)點懸掛節(jié)點“碎屑〞多邊形或“條帶〞多邊形不正規(guī)多邊形拓撲關(guān)系生成多邊形拓撲關(guān)系的建立：多邊形組成弧段；弧段左右兩側(cè)的多邊形，弧段兩端的節(jié)點；節(jié)點相連的弧段〔拓撲模型〕網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系的建立:確定節(jié)點與連接線之間的關(guān)系。4.3空間數(shù)據(jù)管理4.2空間數(shù)據(jù)處理4.1空間數(shù)據(jù)采集第四章GIS的根本功能4.4空間分析§4.3空間數(shù)據(jù)管理——空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫的定義

數(shù)據(jù)庫：就是為了一定的目的，在計算機系統(tǒng)中以特定的結(jié)構(gòu)組織、存儲和應(yīng)用的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫管理的特點

1.數(shù)據(jù)獨立于應(yīng)用程序而集中管理，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，減少了數(shù)據(jù)冗余，提高了數(shù)據(jù)的效益。

2.在數(shù)據(jù)間建立了聯(lián)系，從而使數(shù)據(jù)庫能反映出現(xiàn)實世界中信息的聯(lián)系。空間數(shù)據(jù)庫的特點數(shù)據(jù)量特別大：地理系統(tǒng)是一個復雜的綜合體，需要描述各種地理要素，尤其是要素的空間位置，其數(shù)據(jù)量很大。包括屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，兩者具有不可分割的聯(lián)系。數(shù)據(jù)應(yīng)用的面積相當廣?？臻g數(shù)據(jù)庫：是某區(qū)域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合?？臻g數(shù)據(jù)庫的定義§4.3空間數(shù)據(jù)管理——空間數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)4.3空間數(shù)據(jù)管理4.2空間數(shù)據(jù)處理4.1空間數(shù)據(jù)采集第四章GIS的根本功能4.4空間分析居民點居民點居民點居民點……問題1：商業(yè)中心選址淹沒前淹沒后問題2：受災(zāi)面積估算緬甸受熱帶風暴襲擊前后比照圖4.4.1空間分析的概念4.4.2空間查詢

空間量算4.4.4疊加分析4.4.5緩沖區(qū)分析4.4.5網(wǎng)絡(luò)分析§4.4空間分析1.何為空間分析行為？2.空間分析的對象、手段和目的？3.空間分析定義？4.空間分析的主要功能

空間分析的概念1.空間分析行為對象：一系列跟空間位置有關(guān)的數(shù)據(jù)(空間數(shù)據(jù))，這些數(shù)據(jù)包括空間坐標和專題屬性兩局部。目的：提取和傳輸?shù)乩砜臻g信息(特別是隱含信息)，以輔助決策。手段：幾何的邏輯運算、數(shù)理統(tǒng)計分析、代數(shù)運算等數(shù)據(jù)手段。2.空間分析的對象、手段與目的3.空間分析定義4.空間分析的主要功能空間查詢空間量算疊加分析緩沖區(qū)分析網(wǎng)絡(luò)分析4.4.1空間分析的概念4.4.2空間查詢

空間量算4.4.4疊加分析4.4.5緩沖區(qū)分析4.4.5網(wǎng)絡(luò)分析§4.4空間分析空間數(shù)據(jù)的查詢是GIS最根本的功能，其實質(zhì)是找出滿足屬性約束條件或空間約束條件的地理對象或?qū)傩孕畔ⅰ?.空間查詢的概念1〕基于屬性特征的查詢：屬性查圖形2〕基于空間特征的查詢：圖形查屬性3〕基于空間和屬性特征的聯(lián)合查詢2.空間查詢方式的分類1〕基于屬性特征的查詢基于屬性特征的空間查詢又稱“屬性查圖形〞，即通過給出屬性約束條件，找出滿足約束條件的地理對象，然后通過GIS系統(tǒng)進行空間定位。2.空間查詢方式的分類2〕基于空間特征的查詢基于空間特征的查詢又稱“圖形查屬性〞，即根據(jù)對象的空間位置查詢有關(guān)屬性信息。該查詢通常分為兩步：首先借助空間索引，在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中快速檢索出被選空間實體；然后根據(jù)空間實體與屬性的連接關(guān)系即可得到所查詢空間實體的屬性列表。2.空間查詢方式的分類例如:查詢西南大學的地址與聯(lián)系方式?3〕基于空間特征和屬性特征的聯(lián)合查詢空間特征和屬性特征聯(lián)合查詢的實質(zhì)是指查詢條件中同時涉及空間特征和屬性特征。例如：從中國地圖上查詢同北京的距離〔查空間中距離〕小于2000km、長江以南〔查空間中位置〕、人口數(shù)大于100萬的城市。2.空間查詢方式的分類4.4.1空間分析的概念4.4.2空間查詢4.4.3空間量算4.4.4疊加分析4.4.5緩沖區(qū)分析4.4.5網(wǎng)絡(luò)分析§4.4空間分析4.4.3空間量算1.幾何量算2.形狀量算3.質(zhì)心量算1.幾何量算點狀地物〔0維〕：坐標線狀地物〔1維〕：長度、曲率、方向面狀地物〔2維〕：面積、周長、形狀、曲率等體狀地物〔3維〕：體積、外表積等1〕線的長度計算矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：線表示為點對坐標〔X，Y〕或〔X，Y，Z〕的序列，在不考慮比例尺情況下，線長度的計算公式為：柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：線狀地物的長度就是累加地物骨架線通過的格網(wǎng)數(shù)目，骨架線通常采用8方向連接，當連接方向為對角線方向時，還要乘上。1.幾何量算582〕面狀地物的面積在矢量結(jié)構(gòu)下，面狀地物以其輪廓邊界弧段構(gòu)成的多邊形表示的。對于沒有空洞的簡單多邊形，假設(shè)有N個頂點，其面積計算公式為：對于柵格結(jié)構(gòu)：多邊形面積計算就是統(tǒng)計具有相同屬性值的格網(wǎng)數(shù)目。1.幾何量算1〕線狀地物的形狀量算——彎曲度2.形狀量算方法：在起點和終點之間，先簡單測量線性對象的全長L2，再與起點終點的直線距離L1加以比較：r=L1/L2比值r越接近1，線的彎曲度就越小。A、空間一致性問題度量空間一致性最常用的指標是歐拉函數(shù)，它的結(jié)果是一個數(shù)，稱為歐拉數(shù)。歐拉函數(shù)的計算公式為：歐拉數(shù)=〔空洞數(shù)〕-〔碎片數(shù)-1〕a：歐拉數(shù)=4-(1-1)=4；b：歐拉數(shù)=4-(2-1)=3；c：歐拉數(shù)=5-(3-1)=32〕面狀地物的形狀量算2.形狀量算B、多邊形邊界特征描述問題最常用的多邊形邊界特征描述指標包括多邊形長、短軸之比，周長面積比，面積長度比等。其中絕大多數(shù)指標是基于面積和周長的。通常認為圓形地物既非緊湊型也非膨脹型，那么可定義其形狀系數(shù)r為：其中P為地物周長，A為面積。如果r<1，目標物為緊湊型；r=1，目標物為標準圓；r>1，目標物為膨脹型。2〕面狀地物的形狀量算2.形狀量算圓r=1r>1膨脹型r<1緊縮型面狀地物形狀特征描述2〕面狀地物的形狀量算2.形狀量算3.質(zhì)心量算P207質(zhì)心：用來概括地表示目標對象在地理空間的總體分布位置。其中,〔Xi，Yi〕為第i個離散目標物的坐標假設(shè)有N個離散點(x1，y1),(x2，y2),……〔xn，yn〕其中:Wi為第i個離散目標物權(quán)重;〔Xi，Yi〕為第i個離散目標物的坐標。2〕加權(quán)平均中心3.質(zhì)心量算4.4.1空間分析的概念4.4.2空間查詢

空間量算4.4.4疊加分析4.4.5緩沖區(qū)分析4.4.5網(wǎng)絡(luò)分析§4.4空間分析疊加分析是地理信息系統(tǒng)最常用的提取空間隱含信息的手段之一。該方法源于傳統(tǒng)的透明材料疊加，即將來自不同的數(shù)據(jù)源的圖紙繪于透明紙上，在透光桌上將其疊放在一起，然后用筆勾出感興趣的局部—提取出感興趣的信息。地理信息系統(tǒng)的疊加分析是將有關(guān)主題層組成的數(shù)據(jù)層面，進行疊加產(chǎn)生一個新數(shù)據(jù)層面的操作，其結(jié)果綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。疊加分析不僅包含空間關(guān)系的比較，還包含屬性關(guān)系的比較。4.4.4疊加分析圖遙感鐵化蝕變與Cu元素及Ni-Cr-Co-V元素組合異常假彩色合成圖4.4.4疊加分析1.疊加的分類1〕矢量數(shù)據(jù)的疊加:2〕柵格數(shù)據(jù)的疊加692.矢量疊加——多邊形對多邊形疊加多邊形疊加將兩個或多個多邊形圖層進行疊加產(chǎn)生一個新多邊形圖層的操作，其結(jié)果將原來多邊形要素分割成新要素，新要素綜合了原來兩層或多層的屬性。如圖8-11所示：圖8-11：多邊形疊加分析

疊加過程可分為幾何求交過程和屬性分配過程兩步:幾何求交過程首先求出所有多邊形邊界線的交點，再根據(jù)這些交點重新進行多邊形拓撲運算，對新生成的拓撲多邊形圖層的每個對象賦一多邊形唯一標識碼，同時生成一個與新多邊形對象一一對應(yīng)的屬性表。2.矢量疊加——多邊形對多邊形疊加屬性分配過程最典型的方法是將輸入圖層對象的屬性拷貝到新對象的屬性表中，或把輸入圖層對象的標識作為外鍵，直接關(guān)聯(lián)到輸入圖層的屬性表。這種屬性分配方法的理論假設(shè)是多邊形對象內(nèi)屬性是均質(zhì)的，將它們分割后，屬性不變。也可以結(jié)合多種統(tǒng)計方法為新多邊形賦屬性值。多邊形疊加流程:取本底多邊形取上疊多邊形比較兩個多邊形相交否兩個多邊形是包含關(guān)系否多邊形求交,重建拓樸關(guān)系建立包含關(guān)系屬性抽取建立關(guān)聯(lián)連接上疊多邊形結(jié)束否

END本底多邊形結(jié)束否NYNY屬性抽取2.矢量疊加——多邊形對多邊形疊加72多邊形疊加完成后，根據(jù)新圖層的屬性表可以查詢原圖層的屬性信息，新生成的圖層和其它圖層一樣可以進行各種空間分析和查詢操作。根據(jù)疊加結(jié)果最后欲保存空間特征的不同要求，一般的GIS軟件都提供了三種類型的多邊形疊加操作，如圖8-12所示。2.矢量疊加——多邊形對多邊形疊加圖8-12：多邊形的不同疊加方式2.矢量疊加——線與多邊形疊加線與多邊形的疊加，是比較線上坐標與多邊形坐標的關(guān)系，判斷線是否落在多邊形內(nèi)。計算過程通常是計算線與多邊形的交點，只要相交，就產(chǎn)生一個結(jié)點，將原線打斷成一條條弧段，并將原線和多邊形的屬性信息一起賦給新弧段。疊加的結(jié)果產(chǎn)生了一個新的數(shù)據(jù)層面，每條線被它穿過的多邊形打斷成新弧段圖層，同時產(chǎn)生一個相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)表記錄原線和多邊形的屬性信息。ABCD123新線ID老線ID多邊形線屬性多邊形屬性

12‘22”2332.矢量疊加——線與多邊形疊加ABCD76根據(jù)疊加的結(jié)果可以確定每條弧段落在哪個多邊形內(nèi)，可以查詢指定多邊形內(nèi)指定線穿過的長度。如果線狀圖層為河流，疊加的結(jié)果是多邊形將穿過它的所有河流打斷成弧段，可以查詢?nèi)我舛噙呅蝺?nèi)的河流長度，進而計算它的河流密度等；如果線狀圖層為道路網(wǎng)，疊加的結(jié)果可以得到每個多邊形內(nèi)的道路網(wǎng)密度，內(nèi)部的交通流量，進入、離開各個多邊形的交通量，相鄰多邊形之間的相互交通量。2.矢量疊加——線與多邊形疊加2.矢量疊加——點與多邊形疊加點與多邊形疊加，實際上是計算多邊形對點的包含關(guān)系。矢量結(jié)構(gòu)的GIS能夠通過計算每個點相對于多邊形線段的位置，進行點是否在一個多邊形中的空間關(guān)系判斷。在完成點與多邊形的幾何關(guān)系計算后，還要進行屬性信息處理。最簡單的方式是將多邊形屬性信息疊加到其中的點上。當然也可以將點的屬性疊加到多邊形上，用于標識該多邊形，如果有多個點分布在一個多邊形內(nèi)的情形時，那么要采用一些特殊規(guī)那么，如將點的數(shù)目或各點屬性的總和等信息疊加到多邊形上。*1*3*4*2ADBC點屬性1234多邊形屬性1屬性2ABCD點多邊形點屬性面屬性1面屬性21A2D3C4B2.矢量疊加——點與多邊形疊加792.矢量疊加——點與多邊形疊加的應(yīng)用通過點與多邊形疊加，可以計算出每個多邊形類型里有多少個點，不但要區(qū)分點是否在多邊形內(nèi)，還要描述在多邊形內(nèi)部的點的屬性信息。通常不直接產(chǎn)生新數(shù)據(jù)層面，只是把屬性信息疊加到原圖層中，然后通過屬性查詢間接獲得點與多邊形疊加的需要信息。例如一個中國政區(qū)圖〔多邊形〕和一個全國礦產(chǎn)分布圖〔點〕，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，然后通過屬性查詢，可以查詢指定省有多少種礦產(chǎn)，產(chǎn)量有多少；而且可以查詢，指定類型的礦產(chǎn)在哪些省里有分布等信息。1)疊加分析模型3.柵格圖層疊加2)布爾邏輯算子文氏圖3.柵格圖層疊加3.柵格圖層疊加4.4.1空間分析的概念4.4.2空間查詢

空間量算4.4.4疊加分析4.4.5緩沖區(qū)分析4.4.5網(wǎng)絡(luò)分析§4.4空間分析4.4.5緩沖區(qū)分析鄰近度〔Proximity〕描述了地理空間中兩個地物距離相近的程度，其是空間分析的一個重要手段。交通沿線或河流沿線的地物有其獨特的重要性，公共設(shè)施的效勞半徑，大型水庫建設(shè)引起的搬遷等，均是一個鄰近度問題。緩沖區(qū)分析是解決鄰近度問題的空間分析工具之一。4.4.5緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)就是地理空間目標的一種影響范圍或效勞范圍。從數(shù)學的角度看，緩沖區(qū)分析的根本思想是給定一個空間對象或集合，確定它們的鄰域，鄰域的大小由鄰域半徑R決定。因此對象Oi的緩沖區(qū)定義為：即對象Oi的半徑為R的緩沖區(qū)為距Oi的距離d小于R的全部點的集合。d一般是最小歐氏距離，但也可是其它定義的距離。對于對象集合其半徑為R的緩沖區(qū)是各個對象緩沖區(qū)的并，即：4.4.5緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析是研究根據(jù)數(shù)據(jù)庫中點、線、面實體，自動建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形。4.4.5緩沖區(qū)分析線的緩沖區(qū)計算的根本問題是雙線問題。雙線問題有很多另外的名稱，如圖形加粗，加寬線，中心線擴張等，它們指的都是相同的操作。4.4.5緩沖區(qū)分析1.角分線法2.凸角圓弧法1.角分線法雙線問題最簡單的方法是角分線法〔簡單平行線法〕。算法是在軸線首尾點處，作軸線的垂線并按緩沖區(qū)半徑R截出左右邊線的起止點；在軸線的其它轉(zhuǎn)折點上，用與該線所關(guān)聯(lián)的前后兩鄰邊距軸線的距離為R的兩平行線的交點來生成緩沖區(qū)對應(yīng)頂點。如以下圖所示。1.角分線法——缺點角分線法的缺點是難以最大限度保證雙線的等寬性，尤其是在凸側(cè)角點在進一步變銳時，將遠離軸線頂點。根據(jù)上圖，遠離情況可由下式表示：當緩沖區(qū)半徑不變時，d隨張角B的減小而增大，結(jié)果在尖角處雙線之間的寬度遭到破壞。因此，為克服角分線法的缺點，要有相應(yīng)的補充判別方案，用于校正所出現(xiàn)的異常情況。但由于異常情況不勝枚舉，導致校正措施繁雜。

2.凸角圓弧法在軸線首尾點處，作軸線的垂線并按雙線和緩沖區(qū)半徑截出左右邊線起止點；在軸線其它轉(zhuǎn)折點處，首先判斷該點的凸凹性，在凸側(cè)用圓弧彌合，在凹側(cè)那么用前后兩鄰邊平行線的交點生成對應(yīng)頂點。這樣外角以圓弧連接，內(nèi)角直接連接，線段端點以半圓封閉。如以下圖:在凹側(cè)平行邊線相交在角分線上。交點距對應(yīng)頂點的距離與角分線法類似公式：該方法最大限度的保證了平行曲線的等寬性，防止了角分線法的眾多異常情況。該算法非常重要的一環(huán)是折點凸凹性的自動判斷。此問題可轉(zhuǎn)化為兩個矢量的叉積：把相鄰兩個線段看成兩個矢量，其方向取坐標點序方向。假設(shè)前一個矢量以最小角度掃向第二個矢量時呈逆時針方向，那么為凸頂點，反之為凹頂點。具體算法過程如下：2.凸角圓弧法——折點凸凹性的自動判斷采用向量叉乘判斷向量排列由矢量代數(shù)可知，矢量AB，BC可用其端點坐標差表示〔8-9〕：圖8-9：采用向量叉乘判斷向量排列矢量代數(shù)叉積遵循右手法那么，即當ABC呈逆時針方向時，S為正，否那么為負。假設(shè)S>0，那么ABC呈逆時針，頂點為凸；假設(shè)S<0，那么ABC呈順時針，頂點為凹；假設(shè)S=0，那么ABC三點共線。緩沖區(qū)邊界相交對于簡單情形，緩沖區(qū)是一個簡單多邊形，但當計算形狀比較復雜的對象或多個對象集合的緩沖區(qū)時，就復雜得多。為使緩沖區(qū)算法適應(yīng)更為普遍的情況，就不得不處理邊線自相交的情況。當軸線的彎曲空間不容許雙線的邊線無壓蓋地通過時，就會產(chǎn)生假設(shè)干個自相交多邊形。圖8-10給出一個緩沖區(qū)邊線自相交的例子。圖8-10：緩沖區(qū)邊界相交的情況

島嶼多邊形和重疊多邊形自相交多邊形分為兩種情況：島嶼多邊形和重疊多邊形。島嶼多邊形是緩沖區(qū)邊線的有效組成局部；重疊多邊形不是緩沖區(qū)邊線的有效組成，不參與緩沖區(qū)邊線的最終重構(gòu)。判別方法：首先定義軸線坐標點序為其方向，緩沖區(qū)雙線分成左右邊線。對于左邊線，島嶼自相交多邊形呈逆時針方向，重疊自相交多邊形呈順時針方向；對于右邊線，島嶼多邊形呈順時針方向，重疊多邊形呈逆時針方向。當存在島嶼和重疊自相交多邊形時，最終計算的邊線被分為外部邊線和假設(shè)干島嶼。對于緩沖區(qū)邊線繪制，只要把外圍邊線和島嶼輪廓繪出即可。對于緩沖區(qū)檢索，在外邊線所形成的多邊形檢索后，要再扣除所有島嶼多邊形的檢索結(jié)果。柵格結(jié)構(gòu)的緩沖區(qū)分析基于柵格結(jié)構(gòu)也可以作緩沖區(qū)分析，通常稱為推移或擴散〔Spread〕。推移或擴散實際上是模擬主體對鄰近對象的作用過程，物體在主體的作用下在一阻力外表移動，離主體越遠作用力越弱。例如可以將地形、障礙物和空氣作為阻力外表，噪聲源為主體，用推移或擴散的方法計算噪聲離開主體后在阻力外表上的移動，得到一定范圍內(nèi)每個柵格單元的噪聲強度。緩沖區(qū)分析的應(yīng)用在城市研究中，當對城市街道進行拓寬時，需要確定一定范圍內(nèi)需撤除的房屋及撤除費用在林業(yè)規(guī)劃中，需要按照距河流一定縱深范圍來規(guī)劃森林的砍伐區(qū)，以防止水土流失在地震帶，需按照斷裂線的危險等級，繪出圍繞每一斷裂線的不同寬度的緩沖帶，使之作為警戒線的指示在土地評價時，要根據(jù)離開交通線的遠近進行本錢的估算……4.4.1空間分析的概念4.4.2空間查詢

空間量算4.4.4疊加分析4.4.5緩沖區(qū)分析4.4.5網(wǎng)絡(luò)分析§4.4空間分析4.4.5網(wǎng)絡(luò)分析對地理網(wǎng)絡(luò)〔如交通網(wǎng)絡(luò)〕、城市根底設(shè)施網(wǎng)絡(luò)〔如各種網(wǎng)線、電力線、線、供排水管線等〕進行地理分析和模型化，是地理信息系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)分析功能的主要目的。網(wǎng)絡(luò)分析是運籌學模型中的一個根本模型，它的根本目的是研究、籌劃一項網(wǎng)絡(luò)工程如何安排，并使其運行效果最好，如一定資源的最正確分配，從一地到另一地的運輸費用最低等。其根本思想那么在于人類活動總是趨于按一定目標選擇到達最正確效果的空間位置。這類問題在社會經(jīng)濟活動中不勝枚舉，因此在地理信息系統(tǒng)中此類問題的研究具有重要意義。1．網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的根本組成局部和屬性如下：1〕鏈〔Link〕：網(wǎng)絡(luò)中流動的管線，如街道、河流、水管等，其狀態(tài)屬性包括阻力和需求。2〕結(jié)點〔Node〕：網(wǎng)絡(luò)中鏈的結(jié)點，如港口、車站、電站等，其狀態(tài)屬性包括阻力和需求等。結(jié)點中又有下面幾種特殊的類型。障礙〔Barrier〕，禁止網(wǎng)絡(luò)中鏈上流動的點。拐點〔Turn〕，出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)鏈中的分割結(jié)點上，狀態(tài)屬性有阻力，如拐彎的時間和限制〔如在8：00到18：00不允許左拐〕。中心〔Center〕，是接受或分配資源的位置，如水庫、商業(yè)中心、電站等，其狀態(tài)屬性包括資源容量〔如總量〕，阻力限額〔中心到鏈的最大距離或時間限制〕。站點〔Stop〕，在路徑選擇中資源增減的結(jié)點，如庫房、車站等，其狀態(tài)屬性有資源需求，如產(chǎn)品數(shù)量。除了根本的組成局部外，有時還要增加一些特殊結(jié)構(gòu)，如鄰接點鏈表用來輔助進行路徑分析。2．主要網(wǎng)絡(luò)分析功能路徑分析靜態(tài)求最正確路徑：在給定每條鏈上的屬性后，求最正確路徑。N條最正確路徑分析：確定起點或終點，求代價最小的N條路徑，因為在實踐中最正確路徑的選擇只是理想情況，由于種種因素而要選擇近似最優(yōu)路徑。最短路徑或最低消耗路徑：確定起點、終點和要經(jīng)過的中間點、中間連線，求最短路徑或最小消耗路徑。動態(tài)最正確路徑分析：實際網(wǎng)絡(luò)中權(quán)值是隨權(quán)值關(guān)系式變化的，可能還會臨時出現(xiàn)一些障礙點，需要動態(tài)的計算最正確路徑。為了進行網(wǎng)絡(luò)最短路徑分析，需要將網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成有向圖。無論是計算最短路徑還是最正確路徑，其算法都是一致的，不同之處在于有向圖中每條弧的權(quán)值設(shè)置。如果要計算最短路徑，那么權(quán)重設(shè)置為兩個節(jié)點的實際距離；而要計算最正確路徑，那么可以將權(quán)值設(shè)置為從起點到終點的時間或費用。Dijkstra