安徽理工大學(xué)空間分析考試總結(jié)

a空間分析基礎(chǔ)知識空間分析概念答：空間分析是基于地理對象的位置和形態(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，是利用各種空間分析模型及空間操作對地理數(shù)據(jù)庫中的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行深加工，進(jìn)而產(chǎn)生新的知識?？臻g分析主要研究內(nèi)容答：1疊置分析：在同一空間參照下，將同一地區(qū)的地理對象的圖層進(jìn)行疊合，產(chǎn)生新的幾何數(shù)據(jù)或?qū)傩詳?shù)據(jù)；2緩沖區(qū)分析：點、線、面實體，自動建立他們周圍一定距離的帶狀區(qū)；3網(wǎng)絡(luò)分析：網(wǎng)狀事物以及他們的相互關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行地理分析和模型化；4地形分析：對地形及其特征進(jìn)行分析；5統(tǒng)計分析：主要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和綜合評價?？臻g分析還包括：空間查詢和量算、趨勢面分析、三維空間分析、空間插值方法、幾何分析以及其他應(yīng)用模型分析等空間分析與GIS關(guān)系空間分析與GIS結(jié)合的層次：1）空間分析模型與GIS相互獨立；2）空間分析模型與GIS的松散結(jié)合；3）空間分析模型軟件與GIS的緊密結(jié)合；4）空間分析過程與GIS完全一體化；5）空間分析功能相對較弱?？臻g分析是GIS的核心和重要功能之一，開發(fā)空間分析功能強大的GIS系統(tǒng)，本質(zhì)上是建立功能強大的空間分析模型。地理空間數(shù)據(jù)概念：面向主題的、集成的、動態(tài)更新的、持久的空間數(shù)據(jù)集合。地理空間數(shù)據(jù)庫概念：空間數(shù)據(jù)庫介紹存貯、管理和檢索空間數(shù)據(jù)的有效技術(shù)。是用來表示空間實體的位置、形狀、大小及其分布特征等方面信息的數(shù)據(jù)庫。組織特征：1）空間特征；2）非結(jié)構(gòu)化特征；3）空間關(guān)系特征；4）分類編碼；5）海量數(shù)據(jù)特征。矢量數(shù)據(jù)模型、柵格數(shù)據(jù)模型概念及空間分析中優(yōu)、缺點認(rèn)識柵格數(shù)據(jù)模型：地理空間作為一個整體被劃分為規(guī)則的格網(wǎng)空間位置由格網(wǎng)的行、列所表示。格網(wǎng)的大小反映了數(shù)據(jù)的分辨率。優(yōu)點：1、結(jié)構(gòu)簡單，易數(shù)據(jù)交換。2、疊置分析和地理（能有效表達(dá)空間可變性）現(xiàn)象模擬較易。3、利于與感遙數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析，便于圖像處理。4、輸出快速，成本低廉。缺點：1、現(xiàn)象識別效果不如矢量方法，難以表達(dá)拓?fù)?、圖形數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不嚴(yán)密不緊湊，需用壓縮技術(shù)解決該問題。3、投影轉(zhuǎn)換困難4、圖形質(zhì)量轉(zhuǎn)低，圖形輸出不美觀，線條有鋸齒，需用增加?xùn)鸥駭?shù)量來克服，但會增加數(shù)據(jù)文件。矢量數(shù)據(jù)模型：地理空間作為一個空域，地理要素根據(jù)其空間形態(tài)特征分為點、線、面等。優(yōu)點：1、便于面向現(xiàn)象2、結(jié)構(gòu)緊湊，冗余度低，便于描述線或邊界。3、利于網(wǎng)絡(luò)、檢索分析，提供有效的拓?fù)渚幋a，對需要拓?fù)湫畔⒌牟僮鞲行?、圖形顯示質(zhì)量好，精度高。缺點：1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各自定義，不便于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，數(shù)據(jù)交換困難2、多邊形疊置分析困難，沒有柵格有效，表達(dá)空間變化性能力差3、不能像數(shù)字圖像那樣做增強處理4、軟硬件技術(shù)要求高，顯示與繪圖成本較高。Geodatabase數(shù)據(jù)模型：是一種全新的面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)模型，是建立在DBMS之上的統(tǒng)一的、智能的空間數(shù)據(jù)模型。ARCGIS空間分析主要功能及擴展模塊認(rèn)識 主要功能：對于GIS為空間分析提供了良好支撐平臺；空間分析也因為有了GIS而真正得以應(yīng)用；而GIS真是因為有空間分析功能才使之區(qū)別于一般的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)。對基于GIS的空間分析的理解有不同的角度和層次。 1.按空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型按處理的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型來看，可分為柵格數(shù)據(jù)分析、矢量數(shù)據(jù)分析。柵格數(shù)據(jù)分析是建立在矩陣代數(shù)基礎(chǔ)上的。 2.按分析對象的維數(shù)按分析對象的維數(shù)來看，包括二維分析、DTM三維分析及多維分析。其中二維分析包括常規(guī)GIS分析的大部分內(nèi)容，如矢量數(shù)據(jù)空間分析、柵格數(shù)據(jù)空間分析、空間統(tǒng)計分析（空間插值、創(chuàng)建統(tǒng)計表面等）、水文分析（河網(wǎng)提取、流域分割、匯流累積量計算、水流長度計算等）、多變量分析、空間插值、地圖代數(shù)等。 3.按分析的復(fù)雜性程度從分析復(fù)雜性程度來看，GIS空間分析可以分為空間問題查詢分析、空間信息提取、空間綜合分析、數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)、模型構(gòu)建。擴展模塊：ARCGIS空間分析擴展模塊提供了功能強大的空間建模和分析工具，利用這個擴展模塊可以創(chuàng)建基于柵格的數(shù)據(jù)，并對其查詢、分析、繪圖。在空間分析模塊中，我們可以采用的數(shù)據(jù)包括影像、GRID以及其他柵格數(shù)據(jù)集。功能：1）根據(jù)要素生成規(guī)則格網(wǎng)Grid；2）由點狀要素生成密度柵格圖；3）由離散要素點生成連續(xù)曲面；4）根據(jù)要素派生出等高線，坡度線，坡向圖和山體陰影；5）進(jìn)行基于柵格數(shù)據(jù)的分析；6）進(jìn)行柵格分類和顯示。ARCGIS矢量數(shù)據(jù)模型空間分析(二維,可分為無拓?fù)浜屯負(fù)鋬煞N類型,如shape、coverage)緩沖區(qū)建立步驟及應(yīng)用基于矢量數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析點緩沖區(qū)：以點要素為圓心，以緩沖區(qū)距離R為半徑的圓，包括單點要素形成的緩沖區(qū)、多點要素形成的緩沖區(qū)和分級點要素形成的緩沖區(qū)等；線緩沖區(qū)：以線要素為軸線，以緩沖距離R為平移量向兩側(cè)作平行曲(折)線，在軸線兩端構(gòu)造兩個半圓弧最后形成圓頭緩沖區(qū)；面緩沖區(qū)：以面要素的邊界線為軸線，以緩沖距離R為平移量向邊界線的外側(cè)或者內(nèi)側(cè)作平行曲(折)線所形成的多邊形。應(yīng)用：多等級超市選址分析基于柵格數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析：實質(zhì)上就是對柵格數(shù)據(jù)的距離制圖的應(yīng)用應(yīng)用：學(xué)校選址分析疊加分析基本形式及存在問題疊加分析是地理信息系統(tǒng)中一種基本的空間分析方法，它是在統(tǒng)一空間坐標(biāo)系下，將同一地區(qū)的兩個或兩個以上地理要素圖層進(jìn)行疊置，以產(chǎn)生空間區(qū)域的新的幾何特征或?qū)傩蕴卣鞯姆治龇椒?。矢量?shù)據(jù)疊置分析，根據(jù)操作形式的不同(arcgis中)有圖層擦除：圖層擦除是指輸入圖層根據(jù)擦除圖層的范圍大小，將擦除參照圖層所覆蓋的輸入圖層內(nèi)的要素去除，最后得到剩余的輸入圖層的結(jié)果。識別疊加：輸入圖層和另外一個圖層進(jìn)行識別疊加，在圖形交迭的區(qū)域，識別圖層的屬性將賦給輸入圖層在該區(qū)域內(nèi)的地圖要素，同時也有部分的圖形的變化在其中。交集操作：交集操作是得到兩個圖層的交集部分，并且原圖層的所有屬性將同時在得到的新的圖層上顯示出來。對稱區(qū)別：在矢量的疊置分析中也有為了獲得兩個圖層去掉它們之間的公共部分，而只需要剩下的部分，同時對原有圖層的空間上的分布也進(jìn)行一定區(qū)域內(nèi)的調(diào)整，新生成的圖層的屬性也是綜合兩者的屬性而產(chǎn)生的。圖層合并：圖層合并是通過把兩個圖層的區(qū)域范圍聯(lián)合起來而保持來自輸入地圖和疊加地圖的所有地圖要素修正更新：首先對輸入的圖層和修正圖層進(jìn)行幾何相交的計算，然后輸入的圖層被修正圖層覆蓋的那一部分的屬性被修正圖層而代替。柵格數(shù)據(jù)疊置分析：對于多層的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行疊置分析，起操作相對簡單，且算法效率高?？梢赃M(jìn)行多層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)間的各種數(shù)學(xué)運算，并能將復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系反映在運算中。因此，柵格數(shù)據(jù)的疊置分析可以表達(dá)為地圖代數(shù)運算的過程。對基于GIS的空間分析的理解有不同的角度和層次。 1.按空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型按處理的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型來看，可分為柵格數(shù)據(jù)分析、矢量數(shù)據(jù)分析。柵格數(shù)據(jù)分析是建立在矩陣代數(shù)基礎(chǔ)上的。 2.按分析對象的維數(shù)按分析對象的維數(shù)來看，包括二維分析、DTM三維分析及多維分析。其中二維分析包括常規(guī)GIS分析的大部分內(nèi)容，如矢量數(shù)據(jù)空間分析、柵格數(shù)據(jù)空間分析、空間統(tǒng)計分析（空間插值、創(chuàng)建統(tǒng)計表面等）、水文分析（河網(wǎng)提取、流域分割、匯流累積量計算、水流長度計算等）、多變量分析、空間插值、地圖代數(shù)等。 3.按分析的復(fù)雜性程度從分析復(fù)雜性程度來看，GIS空間分析可以分為空間問題查詢分析、空間信息提取、空間綜合分析、數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)、模型構(gòu)建。擴展模塊：ARCGIS空間分析擴展模塊提供了功能強大的空間建模和分析工具，利用這個擴展模塊可以創(chuàng)建基于柵格的數(shù)據(jù)，并對其查詢、分析、繪圖。在空間分析模塊中，我們可以采用的數(shù)據(jù)包括影像、GRID以及其他柵格數(shù)據(jù)集。功能：1）根據(jù)要素生成規(guī)則格網(wǎng)Grid；2）由點狀要素生成密度柵格圖；3）由離散要素點生成連續(xù)曲面；4）根據(jù)要素派生出等高線，坡度線，坡向圖和山體陰影；5）進(jìn)行基于柵格數(shù)據(jù)的分析；6）進(jìn)行柵格分類和顯示。ARCGIS矢量數(shù)據(jù)模型空間分析(二維,可分為無拓?fù)浜屯負(fù)鋬煞N類型,如shape、coverage)緩沖區(qū)建立步驟及應(yīng)用基于矢量數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析點緩沖區(qū)：以點要素為圓心，以緩沖區(qū)距離R為半徑的圓，包括單點要素形成的緩沖區(qū)、多點要素形成的緩沖區(qū)和分級點要素形成的緩沖區(qū)等；線緩沖區(qū)：以線要素為軸線，以緩沖距離R為平移量向兩側(cè)作平行曲(折)線，在軸線兩端構(gòu)造兩個半圓弧最后形成圓頭緩沖區(qū)；面緩沖區(qū)：以面要素的邊界線為軸線，以緩沖距離R為平移量向邊界線的外側(cè)或者內(nèi)側(cè)作平行曲(折)線所形成的多邊形。應(yīng)用：多等級超市選址分析基于柵格數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析：實質(zhì)上就是對柵格數(shù)據(jù)的距離制圖的應(yīng)用應(yīng)用：學(xué)校選址分析疊加分析基本形式及存在問題疊加分析是地理信息系統(tǒng)中一種基本的空間分析方法，它是在統(tǒng)一空間坐標(biāo)系下，將同一地區(qū)的兩個或兩個以上地理要素圖層進(jìn)行疊置，以產(chǎn)生空間區(qū)域的新的幾何特征或?qū)傩蕴卣鞯姆治龇椒āＪ噶繑?shù)據(jù)疊置分析，根據(jù)操作形式的不同(arcgis中)有圖層擦除：圖層擦除是指輸入圖層根據(jù)擦除圖層的范圍大小，將擦除參照圖層所覆蓋的輸入圖層內(nèi)的要素去除，最后得到剩余的輸入圖層的結(jié)果。識別疊加：輸入圖層和另外一個圖層進(jìn)行識別疊加，在圖形交迭的區(qū)域，識別圖層的屬性將賦給輸入圖層在該區(qū)域內(nèi)的地圖要素，同時也有部分的圖形的變化在其中。交集操作：交集操作是得到兩個圖層的交集部分，并且原圖層的所有屬性將同時在得到的新的圖層上顯示出來。對稱區(qū)別：在矢量的疊置分析中也有為了獲得兩個圖層去掉它們之間的公共部分，而只需要剩下的部分，同時對原有圖層的空間上的分布也進(jìn)行一定區(qū)域內(nèi)的調(diào)整，新生成的圖層的屬性也是綜合兩者的屬性而產(chǎn)生的。圖層合并：圖層合并是通過把兩個圖層的區(qū)域范圍聯(lián)合起來而保持來自輸入地圖和疊加地圖的所有地圖要素修正更新：首先對輸入的圖層和修正圖層進(jìn)行幾何相交的計算，然后輸入的圖層被修正圖層覆蓋的那一部分的屬性被修正圖層而代替。柵格數(shù)據(jù)疊置分析：對于多層的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行疊置分析，起操作相對簡單，且算法效率高?？梢赃M(jìn)行多層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)間的各種數(shù)學(xué)運算，并能將復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系反映在運算中。因此，柵格數(shù)據(jù)的疊置分析可以表達(dá)為地圖代數(shù)運算的過程。網(wǎng)絡(luò)分析基本步驟及應(yīng)用：（1）路徑分析1）最佳路徑分析，分為靜態(tài)和動態(tài)兩種，靜態(tài)的是指確定用戶權(quán)值關(guān)系后，即給定每條弧段的屬性，當(dāng)需求最佳路徑時，讀出路徑的相關(guān)屬性，求最佳路徑；動態(tài)的是指實際網(wǎng)絡(luò)分析中權(quán)值是隨著權(quán)值關(guān)系式變化的，而且可能會臨時出現(xiàn)一些障礙點，所以往往需要動態(tài)地計算最佳路徑。2）N條最佳路徑分析，確定起點、終點，求代價較小的幾條路徑，因為在實踐中往往僅求出最佳路徑并不能滿足要求，可能因為某種因素不走最佳路徑，而走近似最佳路徑。3）最短路徑，確定起點、終點和所要求經(jīng)過的中間點、中間連線，求最佳路徑。4）動態(tài)分段技術(shù)，給定一條路徑由多段聯(lián)系組成，要求標(biāo)注出這條路上的公里點或要求定位某一公路上的某一點，標(biāo)注出某條路上從某一公里數(shù)到另一公里數(shù)的路段。（2）地址匹配地址匹配實質(zhì)是對地理位置的查詢，它涉及到地址編碼。地址匹配與其他網(wǎng)絡(luò)分析功能結(jié)合在一起，可以滿足實際工作中非常復(fù)雜的分析要求。所需要輸入的數(shù)據(jù)，包括地址表和含地址范圍的街道網(wǎng)絡(luò)及待查詢地址的屬性值。（3）資源分配資源分配網(wǎng)絡(luò)模型由中心點(分配中心)及其狀態(tài)屬性和網(wǎng)絡(luò)組成。分配有兩種方式，一種是由分配中心向四周輸出，另一種是由四周向中心集中。這種分配功能可以解決資源的有效流動和合理分配。其在地理網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用與區(qū)位論中的中心地理論類似。在資源分配模型中，研究區(qū)可以是機能區(qū)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流的阻力等來研究中心的吸引區(qū)，為網(wǎng)絡(luò)中的每一連接尋找最近的中心，以實現(xiàn)最佳的服務(wù)。還可以用來指定可能的區(qū)域。ARCGIS柵格數(shù)據(jù)模型空間分析(二維,規(guī)則矩陣，如GRID)距離制圖概念：根據(jù)每一柵格相距其最鄰近要素（也稱為“源”）的距離來進(jìn)行分析制圖，從而反映出每一柵格與其最鄰近源的相互關(guān)系?；静襟E及應(yīng)用2、密度制圖：是一個通過離散采樣點進(jìn)行表面內(nèi)插的過程。根據(jù)輸入的已知點要素的數(shù)值及其分布，來計算整個區(qū)域的數(shù)據(jù)分布狀況，從而產(chǎn)生一個連續(xù)的表面。3、常規(guī)統(tǒng)計：應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個分支，主要通過利用概率論建立數(shù)學(xué)模型，收集所觀察系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行量化的分析、總結(jié)，并進(jìn)而進(jìn)行推斷和預(yù)測，為相關(guān)決策提供依據(jù)和參考。4、地統(tǒng)計：是以區(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，或空間相關(guān)性和依賴性的自然現(xiàn)象的一門科學(xué)。5、幾種常見重分類：6、柵格計算主要內(nèi)容包括數(shù)學(xué)運算和函數(shù)運算數(shù)學(xué)運算主要是針對具有相同輸入單元的兩個或多個柵格數(shù)據(jù)逐網(wǎng)格進(jìn)行計算的。主要包括三組數(shù)學(xué)運算符：算術(shù)運算符，布爾運算符和關(guān)系運算符。1.算術(shù)運算算術(shù)運算主要包括加、減、乘、除四種。2.布爾運算布爾運算主要包括：和（And）、或（Or）、異或（Xor）、非（Not）。3.關(guān)系運算關(guān)系運算以一定的關(guān)系條件為基礎(chǔ)，符合條件的為真，賦予1值，不符條件的為假，賦予0值。柵格計算器除了提供給大家簡單的數(shù)學(xué)運算符來進(jìn)行柵格計算外還提供給大家一些相對復(fù)雜的函數(shù)運算，包括數(shù)學(xué)函數(shù)運算和柵格數(shù)據(jù)空間分析函數(shù)運算。數(shù)學(xué)函數(shù)主要包括：算術(shù)函數(shù)、三角函數(shù)、對數(shù)函數(shù)和冪函數(shù)。1.算術(shù)函數(shù)（Arithmetic）算術(shù)函數(shù)主要包括六種：Abs（絕對值函數(shù)）、Int（整數(shù)函數(shù)）、Float（浮點函數(shù)）、Ceil（向上舍入函數(shù)）、Floor（向下舍入函數(shù)）、IsNul（輸入數(shù)據(jù)為空數(shù)據(jù)者以1輸出，有數(shù)據(jù)者以0輸出）。2.三角函數(shù)（Trigonometric）常用的三角函數(shù)包括：Sin（正弦函數(shù)）、Cos（余弦函數(shù)）、Tan（正切函數(shù)）、Asin（反正弦函數(shù)）、Acos（反余弦函數(shù)）、Atan（反正切函數(shù)）。3.對數(shù)函數(shù)（Logarithms）對數(shù)函數(shù)可對輸入的格網(wǎng)數(shù)字做對數(shù)或指數(shù)的運算。4.冪函數(shù)（Powers）冪函數(shù)可對輸入的格網(wǎng)數(shù)字進(jìn)行冪函數(shù)運算。冪函數(shù)包括三種：Sqrt(平方根)、Sqr(平方)、Pow(冪)。ARCGIS三維空間分析1、規(guī)則格網(wǎng)GIRD概念：通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規(guī)則網(wǎng)格。規(guī)則網(wǎng)格將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個格網(wǎng)單元對應(yīng)一個數(shù)值。數(shù)學(xué)上可以表示為一個矩陣，在計算機實現(xiàn)中則是一個二維數(shù)組。每個格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個元素，對應(yīng)一個高程值2、不規(guī)則三角網(wǎng)TIN概念：另外一種表示數(shù)字高程模型的方法，它既減少規(guī)則格網(wǎng)方法帶來的數(shù)據(jù)冗余，同時在計算（如坡度）效率方面又優(yōu)于純粹基于等高線的方法。TIN模型根據(jù)區(qū)域有限個點集將區(qū)域劃分為相連的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內(nèi)。3、GRID表面創(chuàng)建常見插值方法：1.反距離權(quán)重插值2.克里格插值3.自然鄰體法（點插值成面）4.樣條函數(shù)插值5.拓?fù)鋿鸥癫逯担ㄍ負(fù)浼m正表面生成）6.趨勢面插值4、TIN表面創(chuàng)建基本步驟 1）選擇創(chuàng)建TIN所要使用的要素圖層；2）選擇要使用的其它要素類；3）對每個要素類，進(jìn)行以下操作：A選擇幾何字段（如果要素具有三維幾何特征）；B選擇高程字段；C選擇要素合成方式，包括點集、隔斷線或多邊形；D選擇標(biāo)志值字段（如需要以要素的值來標(biāo)記TIN要素）；4）最后，設(shè)置輸出路徑及名稱。以上操作均在由要素創(chuàng)建TIN（CreateTINFromFeatures）對話框中實現(xiàn)5、三維表面分析：6、可視化：也稱作科學(xué)計算可視化,其定義為：“可視化是一種計算方法，它將符號或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為直觀的幾何圖形，便于研究人員觀察其模擬和計算過程。ARCGIS空間分析建模1、空間分析模型概念：是指用于GIS空間分析的數(shù)學(xué)模型?？臻g分析模型主要類型：1.空間分布分析模型用于研究地理對象的空間分布特征。2.空間關(guān)系分析模型用于研究基于地理對象的位置和屬性特征的空間物體之間的關(guān)系。3.空間相關(guān)分析模型用于研究物體位置和屬性集成下的關(guān)系，尤其是物體群(類)之間的關(guān)系。4