空間分析總結(jié)

一、空間分析的定義：是對空間數(shù)據(jù)一系列的運算和查詢，集空間數(shù)據(jù)分析和空間模擬于一體的技術(shù)，通過地理計算和空間表達(dá)挖掘潛在空間信息，以解決實際問題。二、空間分析的內(nèi)容：疊置分析、緩沖分析、網(wǎng)絡(luò)分析、地形分析、統(tǒng)計分析，此外，空間查詢與量算、趨勢面分析、三維空間分析、空間插值方法、集合分析及其他應(yīng)用分析模型如小波分析應(yīng)用模型等。三、空間分析的一般步驟：（1）確定問題；（2）選擇分析工具；（3）準(zhǔn)備空間數(shù)據(jù)；（4）制定空間分析流程；（5）展示并解釋分析結(jié)果。四、空間分析的根本目標(biāo)：建立有效的空間數(shù)據(jù)模型來表達(dá)地理實體的時空特性，發(fā)展面向應(yīng)用的時空分析模擬方法，以數(shù)字化方式動態(tài)地、全局地描述地理實體和地理現(xiàn)象的空間分布關(guān)系，從而反映地理實體的內(nèi)在規(guī)律和變化趨勢。一、空間歐式：空間目標(biāo)的空間方位或規(guī)模的表達(dá)。拓?fù)淇臻g：描述空間目標(biāo)宏觀分布或目標(biāo)之間相互關(guān)系的有效方法。拓?fù)鋵傩裕涸谕負(fù)淇臻g中，若空間目標(biāo)間的關(guān)聯(lián)、相鄰與連通等幾何屬性不隨空間目標(biāo)的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等變換而改變，這些保持不變的性質(zhì)稱為拓?fù)鋵傩?。拓?fù)潢P(guān)系：不考慮距離和方向的空間目標(biāo)之間的關(guān)系，包括相鄰、鄰接、關(guān)聯(lián)和包含等。二、地理空間：（1）地理學(xué)中的地理空間：具有空間參考信息的地理實體或地理現(xiàn)象的時空位置集。（2）GIS中的地理空間：絕對空間+相對空間；是指經(jīng)過投影變換后，在笛卡兒坐標(biāo)系中的地球表層特征空間。是信息世界層面的地理空間。三、地理空間特點：（1）地理空間是多維的；（2）地理空間具有可分性；（3）地理空間具有尺度特征。四、地理空間參考系統(tǒng)：（1）地理空間坐標(biāo)系統(tǒng)：地球橢球體、坐標(biāo)系統(tǒng)。（2）地圖投影。五、地球橢球體：大地球體（大地體）、大地水準(zhǔn)面、參考橢球體（橢球體）六、坐標(biāo)系統(tǒng)：1.（1）地球坐標(biāo)系：地心坐標(biāo)系、參心坐標(biāo)系、站心坐標(biāo)系；（2）天球坐標(biāo)系：慣性坐標(biāo)系、天球空間直角坐標(biāo)系。2.（1）國家大地坐標(biāo)系：北京54坐標(biāo)系統(tǒng)、西安80坐標(biāo)系統(tǒng)；（2）高斯平面直角坐標(biāo)系與UTM坐標(biāo)系；（3）世界大地坐標(biāo)系WGS—84；（4）獨立坐標(biāo)系。七、地圖投影：（1）平面坐標(biāo)系統(tǒng)——投影坐標(biāo)系統(tǒng)；（2）球面坐標(biāo)系統(tǒng)——地理坐標(biāo)系統(tǒng)。八、我國GIS采用的地圖投影：（1）蘭勃特(Lambert)投影；（2）艾尓勃斯（Albers）投影；（3）高斯—克呂格投影。九、地理空間數(shù)據(jù)特征：時空特征、多維結(jié)構(gòu)、多尺度性、不確定性、海量性特征。十、空間分析的數(shù)據(jù)模型：（1）矢量數(shù)據(jù)；（2）柵格數(shù)據(jù)；（3）矢量柵格一體化模型；（4）三維數(shù)據(jù)模型；（5）時空數(shù)據(jù)模型。一、緩沖區(qū)分析的具體操作？答：Customise|Tools|BufferWizard；選擇要建立緩沖區(qū)的圖層；設(shè)置緩沖區(qū)類型及半徑；完成。二、疊置分析的概念答：（1）疊置分析是將代表不同主題的各個數(shù)據(jù)層面進(jìn)行疊置產(chǎn)生一個新的數(shù)據(jù)層面，其結(jié)果綜合了原來兩個或多個層面要素所具有的屬性，不僅生成了新的空間關(guān)系，而且還將輸入的多個數(shù)據(jù)層的屬性聯(lián)系起來產(chǎn)生了新的屬性關(guān)系。其中，被疊加的要素層面必須是基于相同坐標(biāo)系統(tǒng)的，同一地帶，還必須查驗疊加層面之間的基準(zhǔn)面是否相同。（2）EraseArcToolbox|AnalysisTools|Overlay|Erase;選擇輸入圖層，擦除參照，輸出圖層，聚類容差。三、網(wǎng)絡(luò)分析的概念及其組成有？答：網(wǎng)絡(luò)分析是通過研究網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)以及模擬和分析資源在網(wǎng)絡(luò)的流動和分配情況，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其資源等的優(yōu)化問題進(jìn)行研究的一種空間分析方法。組成：鏈和節(jié)點四、網(wǎng)絡(luò)分析中的幾何網(wǎng)絡(luò)的由哪兩部分組成及其格式有？答：組成部分：線狀要素-鏈和點狀要素組成；線狀要素：包括有形物體如街道、河流、水管、電纜線等以及無形無體如無線電通訊網(wǎng)絡(luò)等；點狀要素：障礙（禁止網(wǎng)絡(luò)中鏈上流動的點）拐角點（拐彎的時間和限制）；中心（接受資源分配位置如水庫，商業(yè)中心，電站等）站點（在路徑選擇中資源增減的站點如庫房、汽車站）。五、網(wǎng)絡(luò)分析的基本功能？答：路徑分析；連通分析；資源分配；流分析；動態(tài)分段；地址匹配。六、網(wǎng)絡(luò)流向的決定因素以及網(wǎng)絡(luò)中邊要素的流向分三大類？答：決定因素：連通性；起點或終點要素的位置；網(wǎng)絡(luò)要素的可運行性；分類：確定的流向；不確定的流向；未初始化的流向；一、重分類概念及分為哪四種形式？答：重分類即基于原有數(shù)值，對原有數(shù)值重新進(jìn)行分類整理從而得到一組新值并輸出。四種基本形式：新值替代、舊值合并、重新分類、空值設(shè)置；二、重分類的功能及操作？三、柵格計算器的基本功能及操作？答：功能：數(shù)學(xué)運算、函數(shù)運算、柵格數(shù)據(jù)空間分析函數(shù)等；操作：1啟動?xùn)鸥裼嬎闫?編輯計算公式3檢查計算公式；四、柵格統(tǒng)計的方法？其中單元統(tǒng)計，柵格鄰域統(tǒng)計及分類區(qū)統(tǒng)計的概念及實踐？答：方法：單元統(tǒng)計，領(lǐng)域統(tǒng)計，分類區(qū)統(tǒng)計；單元統(tǒng)計：多層面柵格數(shù)據(jù)疊合分析需要以柵格單元來進(jìn)行單元統(tǒng)計分析；鄰域統(tǒng)計：是以待計算柵格為中心，向其周圍擴(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)運算，從而得道此柵格的值。分類區(qū)統(tǒng)計：即以一個數(shù)據(jù)集的分類為基礎(chǔ)，對另一個數(shù)據(jù)及進(jìn)行述職統(tǒng)計分析，包括計算數(shù)值取值范圍、最大值、最小值等等；其實踐有：一、DTM：是描述二維區(qū)域上的一個有限項的向量序列{Vi=（Xi，Yi，Zi），i=1,2,3，……，n}，其中（Xi，Yi∈D）是平面坐標(biāo)，Zi是（Xi，Yi）點對應(yīng)的地面屬性數(shù)據(jù)。從廣義上理解可以是地形高程，也可以是氣溫、降水量、人口、GDP等地面上各種特性信息。二、DEM：表示區(qū)域D上地形三維向量的有限序列{Vi=（Xi，Yi，Zi），i=1,2,3，……，n}，其中（Xi，Yi∈D）是平面坐標(biāo)，Zi是（Xi，Yi）點對應(yīng)的高程。三、TIN及其特點：（1）概念：用一系列互不交叉、互不重疊的連接在一起的用來表示地形表面的三角形網(wǎng)絡(luò)模型。（2）特點：存儲高校、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、與不規(guī)則的地面特征和諧一致、可以表示細(xì)微特征或疊加任意形狀的區(qū)域邊界；較復(fù)雜，數(shù)據(jù)量大，不便于規(guī)范化管理與動態(tài)顯示，難以與矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)合分析。四、空間差值的概念、方法、創(chuàng)建TIN的數(shù)據(jù)源以及如何創(chuàng)建TIN表面模型：（1）概念：由已知的有限點處的屬性值，通過數(shù)學(xué)方法建立一個連續(xù)的函數(shù)曲面，通過該函數(shù)計算任意點的地面屬性數(shù)據(jù)的方法。（2）方法：反距離權(quán)重法、樣條函數(shù)法、克里格方法。（3）數(shù)據(jù)源：多種矢量數(shù)據(jù)，可以用點、線、多邊形要素作為創(chuàng)建TIN的數(shù)據(jù)源。（4）通過Arcmap中的3D分析模塊中Create/ModifyTIN下的CreateTINFromFeatures工具來創(chuàng)建TIN。五、DEM表面分析的功能？六、等值線、表面陰影的概念？坡度、坡向的概念及提取意義？度量方法？答：（1）等值線：是將表面上相鄰的具有相同值的點連接起來的線，在Grid和TIN數(shù)據(jù)中均可以繪制等值線.（2）表面陰影：是光源從某個特定的角度照射表面時所產(chǎn)生的明暗效果，它有助于增加三維表面的深度視覺效果，對分析某位置的太陽輻射有作用。（3）坡度：是指表面的傾斜或者陡峭程度，意義：根據(jù)坡度起伏變化，確定崩塌、滑坡區(qū)域或嚴(yán)重的土壤侵蝕區(qū)，作為災(zāi)害防治與水土保持工作的基礎(chǔ)。提取平坦區(qū)域，為大型商業(yè)中心或房屋建筑選址。度量方法：角度法和比例法rise/sun。（4）坡向：是一個坡面的朝向。意義：決定地表局部地面接受陽光和重新分配能量的重要地形因子，直接造成局部地區(qū)氣候特征的差異，影響水分、地面無霜期以及作物生長適宜性程度等。七、可視化分析？八、基于DEM的表面分析可以提取哪些因子？哪些特征線？答：（1）地形特征點（山頂點、鞍部點、徑流節(jié)點、凹陷點、脊點、谷點、平底點）；（2）地形特征線（山脊線、溝沿線、破沿線）水系（徑流水網(wǎng)、流域）、特殊地貌、可視域。一、地統(tǒng)計分為幾大功能？答：（1）地統(tǒng)計：以區(qū)域化變量為基礎(chǔ)，借助變異函數(shù)，研究既具有隨機性又具有結(jié)構(gòu)性，或具有空間相關(guān)性和依賴性的自然現(xiàn)象的一門科學(xué)（2）ARCGIS中地統(tǒng)計分析模塊三個功能模塊：1、探索性數(shù)據(jù)分析；2、地統(tǒng)計分析向?qū)?、生成數(shù)據(jù)子集。二、區(qū)域化變量：當(dāng)一個變量呈現(xiàn)一定的空間分布時，稱之為區(qū)域化變量，它反映了區(qū)域內(nèi)某種特征或現(xiàn)象。三、半變異函數(shù)及其參數(shù)的意義？答：（1）半變異函數(shù)又稱之為半變差函數(shù)，半變異矩是地統(tǒng)計分析的特有函數(shù)，區(qū)域化變量Z（x）再點x和x+h處的值Z（x）與Z（x+h）差的方差的一半稱之為區(qū)域化變量Z（x）的半變異函數(shù)。（2）參數(shù)意義：塊金值：理論上，當(dāng)采樣點間的距離為0時，半變異函數(shù)值應(yīng)該為0，但由于存在測量誤差，和空間變異，使得兩采樣點非常接近時，他們的半變異函數(shù)值不為0，即存在塊金值?；_值：當(dāng)采樣點間的距離h增大時，半變異函數(shù)r（h）從初始的塊金值打到一個相對穩(wěn)定的常數(shù)時，該常數(shù)值稱為基臺值。偏基臺值：基臺值與塊金值的差值。變程：當(dāng)半變異函數(shù)的取值由初始的塊金值達(dá)到基臺值時，采樣點的間隔距離稱之為變程。四、建立預(yù)測表面模型的步驟？答：（1）原始數(shù)據(jù)顯示表達(dá)；（2）考察數(shù)據(jù)；（3）模型分析，選擇方法，設(shè)置參數(shù)；（4）結(jié)果診斷，交叉驗證；（5）不同方法比較，驗證結(jié)果之橫向比較。五、空間自相關(guān)的定義？答：反映的是一個區(qū)域單元上的某種地理現(xiàn)象或某一屬性值與鄰近區(qū)域單元上同一現(xiàn)象或?qū)傩灾档南嚓P(guān)程度，是一種檢測與量化從多個標(biāo)定點中取樣值變異的空間依賴性的空間統(tǒng)計方法。六、克里格插值的定義及常見模型包括？答：（1）克里格（Kriging)插值法是建立在半變異函數(shù)理論分析基礎(chǔ)上的，是對有限區(qū)域內(nèi)的區(qū)域化變量取值進(jìn)行無偏最優(yōu)估計的一種方法（2）模型：普通克里格插值簡單克里格插值泛克里格插值概率克里格插值析取克里格插值協(xié)同克里格插值一、閉合流域與非閉合流域的概念？答：閉合流域：地面分水線與地下分水線重合的流域；非閉合流域：地面分水線與地下分水線不重合的流域。二、流域分析的主要內(nèi)容？答：1.提取水流方向；2.匯流累計量3.水流長度；4.河流網(wǎng)絡(luò)；5.河網(wǎng)分級；6；流域分析；三、流向的判定及幾大算法？答：算法：單流向算法（D8；隨機四方向算法；隨機八方向算法；流向驅(qū)動法）；多流向算法（基于坡度的MFD；基于坡度指數(shù)的MFD；流管理DEMON;無窮方向算法；形態(tài)算法；）；其他（混合算法；多級骨架算法）D8算法：在匯流區(qū)和邊界明確的峽谷地區(qū)效果較好，但它趨向于在主方向上產(chǎn)生平行的水流，并且無法充分表示凸地和山脊線處的分流。計算中心格網(wǎng)與鄰域格網(wǎng)的最大距離權(quán)落差確定。距離權(quán)落差指中心柵格與鄰域柵格的高程差除以兩柵格間的距離（與方向有關(guān)）。四、匯流累積量？在算法上？答：匯流累積量數(shù)值矩陣表示區(qū)域地形每點的流水累積量，基于水流方向數(shù)據(jù)計算得到。（1）思想：以規(guī)則格網(wǎng)表示的數(shù)字地面高程模型，每點處有一個單位的水量，按照自然水流由高處流往低處的自然規(guī)律，根據(jù)區(qū)域地形的水流方向數(shù)據(jù)計算每點處所流過的水量數(shù)值，便得到了該區(qū)域的匯流累積量。（2）算法設(shè)計：基于無洼地DEM水流方向的計算；得到水流方向之后可以利用水流方向數(shù)據(jù)計算匯流累積量。五、利用DEM提取河網(wǎng)信息？答：首先：在無洼地DEM上利用最大坡降法計算出每一個柵格的水流方向；然后：計算出每一個柵格的匯流累計量；最后：根據(jù)特定閾值選擇潛在的水流路徑，這些路徑即為河網(wǎng)，并對河網(wǎng)進(jìn)行矢量化。六、流域分析中的流向提取答：流向提取原理：水流的流向是通過計算中心格網(wǎng)與鄰域格網(wǎng)的最大距離權(quán)落差來確定。距離權(quán)落差是指,中心柵格與鄰域柵格的高程差除以兩柵格間的距離，柵格間的距離與方向有關(guān)。七、水文分析中的河網(wǎng)分析的兩種方法？答：Strahler方法；Shreve方法八、流域分析的影響因素，以及應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？答：（1）影響因素：1）不同DEM的分辨率；2）DEM的質(zhì)量3）生成流向的算法4）流域自動勾繪：基于流量累積柵格生成河網(wǎng)（2）應(yīng)用：1）自然資源的管理和規(guī)劃；2）水文建模的必要輸入數(shù)據(jù)：如模擬降雨的地表徑流過程，子流域、河段、匯流點、源和匯的等水文要素的參；3）洪水預(yù)報模型：有效集水區(qū)、河道坡度、河流長度和流域高程；4）融雪徑流模型：流域內(nèi)積雪覆蓋面積和流域的地形要素。一、空間分析模型及其類型？答：（1）空間分析模型：是指運用GIS空間分析，建立數(shù)學(xué)模型的過程，過程包括明確問題，分解問題，組建模型，檢驗?zāi)Ｐ徒Y(jié)果和應(yīng)用分析結(jié)果；（2）類型：1）空間分布模型；2）空間關(guān)系模型；3）空間相關(guān)模型；4）預(yù)測、評價與決策模型。二、圖解建模的概念？基本組成？答：（1）圖解建模：是指用直觀的圖像語言將一個具體的過程模型表達(dá)出來。（2）基本組成：輸入數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)，空間處理工具；三、圖解模型的連接、類型及其形成過程？答：1.類型：按其包含過程的數(shù)量可分為單過程模型和多過程模型；按模型中過程的種類可分為單一處理