矢量数据空间分析

叠置分析

至少有一个图层是多边形图层，称为基本图层，另一个图层可能是点、线或多边形，成为上覆图层

叠置分析的运算

包含、逻辑交、逻辑并、逻辑差

叠置分析的方法

• 点与多边形的叠置
  将一个含有点的图层叠加到另一个含有多边形的图层上，以确定每个点落在哪个多边形内

• 线与多边形的叠置
  将线的图层叠置在多变形的图层上，以确定一条线落在哪个多边形内
  如果一个目标跨越多个多边形，需要先将线目标机型切割，形成一个新的空间目标

• 多边形与多边形的叠置
  两个原始多边形全部进行切割重建拓扑关系，得到的新多边形称为叠置多边形

缓冲区分析

缓冲区

是地理空间目标的影响范围或服务范围，具体指在点、线、面实体的周围，自动建立的多边形

缓冲区查询

不破坏原有空间目标的关系，只是检索该缓冲区范围内涉及到的空间目标

缓冲区分析

建立缓冲区多边形图层，然后将这个图层与需要进行分析的图层进行叠置分析

缓冲区重叠

将叠置的缓冲区进行合并

缓冲区的建立

• 点缓冲区
  点状地物的缓冲区。以点状地物为圆心，以缓冲区距离为半径绘圆。不一定是圆形的
  比如：学校选址的时候考虑到周围多大范围不能有大型娱乐设施
  

• 线缓冲区
  线状地物的缓冲区，以线状地物边线为参考线，作它的平行线，再考虑端点圆弧。不一定是规则的平行线
  比如：建告诉公路的时候用线的缓冲区来选择合适的路线避免人流量大的地方
  

• 面缓冲区
  面状地物的缓冲区，以面状地物边线为参考线，作它的平行线，再考虑端点圆弧。不一定是规则的平行线
  比如：森林公园啊，湿地啊，多大区域范围内不能进行工业建设
  

  • 内缓冲区
    面状地物的内测形成的缓冲区
    
  • 外缓冲区
    面状地物的外测形成的缓冲区
    

网络分析

城市交通规划与管理、地下管网的管理和维护，以及电力、通讯、有限电视等部门的GIS应用
基础数据都是由点和线组成的网状数据

最短路径分析

可以指一般地理意义上的距离最短，还可以是时间最短、费用最少、线路利用率最高等标准
其求解方法有几十种，而Dijkstra（迪杰斯特拉）算法被GIS广泛采用

栅格数据空间分析

聚类分析

根据设定的聚类条件对原有数据进行有选择的提取而建立新的栅格数据系统的方法

• 单一层面的栅格数据聚类分析
• 多个层面的栅格数据聚类分析

聚合分析

将较复杂的类别转换为较简单的类别，并且常以较小比例尺的图形输出
当从小区域到大区域的制图综合变换时常需要使用这种分析处理方法
聚合分析在数字地形模型中的应用：由数字高程模型转换为数字高程分级模型

信息复合分析

栅格数据常被用来进行区域适宜性评价、资源开发利用、城市规划等多因素分析研究

视觉信息复合

是将不同专题的内容叠加显示在结果图件上，以便系统使用
视觉信息的叠加不产生新的数据层面，只是将多层信息复合显示，便于分析

叠加分类模型复合

根据参加复合的数据各类别的空间关系重新划分空间区域，使每个空间区域内各空间点的属性组合一致 重新划分的方法：

• 逻辑判断复合运算
• 数学运算复合法

产生的结果：

• 叠加结果生成新的数据平面，该平面图形数据记录了重新划分的区域
• 属性数据库结构中包括了原来的参加复合的数据平面的属性数据库中所有的数据项

追踪分析

对于特定的栅格数据系统，由某一个或多个起点，按照一定的追踪线索进行目标追踪或轨迹追踪，以便进行信息提取的空间分析方法 应用：

• 扫描图件的矢量化
• 利用数字高程模型自动提取等高线
• 污染水源的追踪分析

三维数据空间分析

表面积计算

将计算区域分成若干规则单元，先计算每个单元的面积，再累积计算总面积

• 三角形格网表面积
• 正方形格网表面积

ArcGis表面积计算

体积计算

以基底面积(三角形或正方形)乘以格网点曲面高度的均值，区域总体积是这些基本格网体积之和

• 基于三角形格网的体积计算
• 基于正方形格网的体积计算

基准平面的高度不同，当高度上升时，空间曲面的高度可能低于基准平面，出现负的体积
在对地形数据的处理中，体积为正示，工程中称之为“挖方”，体积为负时称之为“填方”

ArcGis体积计算

坡度和坡向计算

• 基于规则格网DEM的坡度坡向计算
• 基于不规则三角网(TIN)的坡度坡向计算
• 基于等高线的坡度坡向计算

坡度

某点在曲面上的法线方向与垂直方向的夹角，以百分比法和度数法进行表示

• 百分比法：两点的高程差与其水平距离的百分比，即：（高程差/水平距离）*100%
• 度数法：用度数来表示坡度，利用反三角函数计算而得，即：tanα(坡度)= 高程差/水平距离，α(坡度)=arc tan (高程差/水平距离)

坡向

斜坡所面对的方向，法线的正方向在平面上的投影与正北方向的夹角，即法方向水平投影向量的方位角
取值范围从零方向（正北方向）顺时针到360度

剖面分析

以数字高程DEM为基础，构造某一方向的剖面，以线代面，概括研究区域的地势、地质和水文特征
可以在地形剖面上叠加其他地理变量，如坡度、土壤、岩石抗蚀性、植被覆盖类型、土地利用现状等，作为提供土地侵蚀速度研究、农业生产布局的立体背景分析、土地利用规划，以及工程决策等的参考依据

地形剖面线

剖面分析的基础，根据所选剖面与数字地形图上地形表面的交点反应地形的起伏情况

地形剖面线的生成方法

• 基于规则格网(Grid)的方法
• 基于不规则三角网(TIN)的方法

可视性分析

两点之间沿特定轨迹的可通达性分析

通视线分析

通视线是表面上两点之间的一条线，它表示观察者观察表面时，沿着这条线的表面是可见的还是隐藏的。创建通视线可以判断某点相对于另外一点而言可见与否
如果地形隐藏了目标点，用户可以看到障碍物的位置，以及通视线上可视的或隐藏的区域。可视的线段以绿色显示，隐藏的线段以红色显示

可视域分析

可视域用来指可以被一个多或多个观测点看到的输入栅格图像的栅格单元。 输出图像的每个栅格单元具有一个值，用来表示该栅格单元位置可以被多少个观测点看到。 如果只有一个观测点，那么该观测点所能看到的栅格单元均被赋值为1。所有不能被该观测点看到的栅格单元均被赋值为0。

空间数据统计分析

多元统计分析

研究客观事物中多个变量（或多个因素）之间相互依赖的规律性，是空间数据分析的重要方法

• 主成分分析法
  是把原来多个变量划为少数几个综合指标的一种统计分析方法
• 层次分析法
  对要解决的问题，逐步进行分解，找出影响决策的各种变量因子
• 系统聚类分析法
  根据多种地学要素对地理实体进行类别划分的分析方法
• 判别分析法
  根据某一研究对象的各种特征值判别其类别归属

空间点模式分析

根据地理实体或地理事件的空间位置研究其分布模式的一类重要的空间分析方法
对于城市规划、服务设施布局、商业选址、流行病控制等具有重要的作用
三种基本类型：聚集分布、随机分布、均匀分布

基于密度的方法：

• 样方分析法
  通过空间上点分布密度的变化探索空间分布模式
• 核密度估计法
  一种使用事件的空间密度分析表示空间点模式的方法

基于距离的方法

• 最邻近指数法
  首先对研究区内的任意一点都计算最邻近距离，然后取这些最邻近距离的均值作为评价模式分布的指标

空间相关性统计概述

空间相关性统计是研究面状单元空间关系作用下的变量值的空间模式

面状数据

地理学研究中的一类重要数据，很多地理现象通过规则或不规则的多边形表示
例如：气候类型区、土壤类型区、土地利用类型区、行政区、人口普查区等

全局空间自相关分析

用于探测整个研究区域的空间模式，用一个值来反映该区域的自相关程度

局部空间自相关分析

计算每一个空间单元与邻近单元就某一属性的相关程度

地统计分析

也称为地质统计学，是一门以区域化变量理论为基础，以变异函数为主要工具，研究那些分布于空间上既有随机性又有结构性的自然或社会现象的科学

• 区域化变量理论
  揭示区域化变量空间结构和统计性质的理论，简称为区域化变量理论，构成了地统计学的基础
• 变异函数模型
  描述区域化随机变量空间结构的有效数学工具
• 克里金估计方法
  利用区域化变量结构性质进行估值应用。克里金插值和克里金预测统称为克里金估计