城市GIS_城市地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)

1、第四章第四章 城市地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)學(xué)模型城市地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)學(xué)模型（第（第2講）講）湖南城市學(xué)院城市建設(shè)系湖南城市學(xué)院城市建設(shè)系教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容： 4.0 4.0 空間信息查詢空間信息查詢 4.1 4.1鄰域分析鄰域分析 4.24.2多邊形疊置分析多邊形疊置分析(overlay)(overlay)教學(xué)時間：教學(xué)時間：2 2課時課時教學(xué)方法：講授法教學(xué)方法：講授法 多媒體教學(xué)法多媒體教學(xué)法 協(xié)作學(xué)習(xí)法協(xié)作學(xué)習(xí)法教學(xué)目的：教學(xué)目的： 1 1、讓學(xué)生熟悉和認(rèn)識、讓學(xué)生熟悉和認(rèn)識UGISUGIS空間分析空間信息查詢；空間分析空間信息查詢； 2 2、讓學(xué)生理解和掌握、讓學(xué)生理解和掌握UGISU

2、GIS中典型的鄰域分析中典型的鄰域分析 3 3、讓學(xué)生熟悉和掌握疊置分析是、讓學(xué)生熟悉和掌握疊置分析是UGISUGIS掌握空間隱含信息的重掌握空間隱含信息的重要手段之一要手段之一教學(xué)重點：教學(xué)重點： 緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析 多邊形疊置的基本方法多邊形疊置的基本方法教學(xué)難點：教學(xué)難點： 多邊形疊置中屬性數(shù)據(jù)計算多邊形疊置中屬性數(shù)據(jù)計算本次課教學(xué)所涉及的學(xué)術(shù)前沿：本次課教學(xué)所涉及的學(xué)術(shù)前沿： 疊置分析在土地利用變化研究中的應(yīng)用疊置分析在土地利用變化研究中的應(yīng)用4 引言 UGISUGIS與一般的計算機輔助制圖與一般的計算機輔助制圖(CAC/CAD)(CAC/CAD)系統(tǒng)的主要系統(tǒng)的主要區(qū)別在于區(qū)別在于

3、UGISUGIS具有空間分析功能。具有空間分析功能。 UGIS UGIS的空間分析是指以地理事務(wù)的空間位置和形態(tài)特的空間分析是指以地理事務(wù)的空間位置和形態(tài)特征為基礎(chǔ)，以空間數(shù)據(jù)運算、空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的綜合征為基礎(chǔ)，以空間數(shù)據(jù)運算、空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的綜合運算為特征，提取與產(chǎn)生新的空間信息的技術(shù)與過程。運算為特征，提取與產(chǎn)生新的空間信息的技術(shù)與過程。 空間分析功能是空間分析功能是UGISUGIS的主要特征和評價的主要特征和評價UGISUGIS軟件的主軟件的主要指標(biāo)之一。要指標(biāo)之一。4 引言引言UGISUGIS中的空間分析包含中的空間分析包含: :1、基于地圖的空間圖形分析、基于地圖的空間圖形分

4、析 如如UGIS中的緩沖區(qū)、疊加分中的緩沖區(qū)、疊加分析、析、TIN等；等；2、空間動力學(xué)分析：城市擴張模型、空間選擇行為模型、空間動力學(xué)分析：城市擴張模型、空間選擇行為模型、空間價格競爭模型等；、空間價格競爭模型等；3、空間信息分析：是指根據(jù)數(shù)據(jù)或統(tǒng)計方法建立的模型、空間信息分析：是指根據(jù)數(shù)據(jù)或統(tǒng)計方法建立的模型，如空間聚類、空間自相關(guān)、回歸模型、門檻分析等，如空間聚類、空間自相關(guān)、回歸模型、門檻分析等空間分析的內(nèi)容空間分析的內(nèi)容空間分析是空間分析是UGISUGIS的重要內(nèi)容，也是評價一個的重要內(nèi)容，也是評價一個UGISUGIS功能強弱功能強弱的重要標(biāo)志。本章討論的重要標(biāo)志。本章討論UGISU

5、GIS中進行空間分析時用到的一些中進行空間分析時用到的一些空間數(shù)學(xué)模型?？臻g數(shù)學(xué)模型。空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫查詢條件查詢條件屬性限制屬性限制空間限制空間限制二者結(jié)合二者結(jié)合GISGIS軟件軟件查詢結(jié)果查詢結(jié)果統(tǒng)計結(jié)果：統(tǒng)計結(jié)果：圖、表、文字圖、表、文字新圖層新圖層新的屬性域添加到新的屬性域添加到屬性數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)庫 查詢方式查詢方式圖形圖形-屬性屬性空間查詢語言空間查詢語言閃爍、顏色等明顯閃爍、顏色等明顯表示表示4-0 空間數(shù)據(jù)查詢空間數(shù)據(jù)查詢1 1、給出圖形信息給出圖形信息：如：如鼠標(biāo)點取鼠標(biāo)點取，拉框拉框等方式等方式 1 1）檢索其相應(yīng)屬性）檢索其相應(yīng)屬性 2 2）檢索其空間關(guān)系）檢索其空間

6、關(guān)系（位置、方位、拓?fù)洌ㄎ恢?、方位、拓?fù)洌?2 2、給出屬性特征條件、給出屬性特征條件 1 1）檢索對應(yīng)的空間實體）檢索對應(yīng)的空間實體 2 2）查詢其他屬性字段內(nèi)容）查詢其他屬性字段內(nèi)容 簡單查詢簡單查詢：空間：空間屬性、屬性屬性、屬性空間等空間等聯(lián)合查詢聯(lián)合查詢：將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)聯(lián)合查詢：將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)聯(lián)合查詢4-0 空間數(shù)據(jù)查詢空間數(shù)據(jù)查詢一一. 空間數(shù)據(jù)查詢方式空間數(shù)據(jù)查詢方式n基于屬性特征的查詢基于屬性特征的查詢q標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)SQL查詢查詢n基于空間特征的查詢基于空間特征的查詢q空間定位查詢：空間定位查詢：點查詢、開窗查詢點查詢、開窗查詢q空間幾何數(shù)據(jù)查詢：空間幾何數(shù)據(jù)查詢：位

7、置坐標(biāo)、外接矩形、中心點坐標(biāo)、位置坐標(biāo)、外接矩形、中心點坐標(biāo)、長度、面積長度、面積q空間屬性數(shù)據(jù)查詢：空間屬性數(shù)據(jù)查詢：q空間關(guān)系查詢空間關(guān)系查詢n距離關(guān)系距離關(guān)系 如：如：地鐵地鐵沿線沿線500米米內(nèi)的內(nèi)的樓盤樓盤有哪些？有哪些？n方位關(guān)系方位關(guān)系 如：如：位于位于北京林業(yè)大學(xué)北京林業(yè)大學(xué)北方北方的的工業(yè)區(qū)工業(yè)區(qū)有幾個？有幾個？n拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系 如：如：落在落在上地軟件園區(qū)上地軟件園區(qū)內(nèi)內(nèi)的的GIS公司公司有哪些？有哪些？ 與與京臺高速公路京臺高速公路相交相交的的河流河流有哪些？有哪些？n基于空間特征和屬性特征的聯(lián)合查詢基于空間特征和屬性特征的聯(lián)合查詢q位于北京林業(yè)大學(xué)位于北京林業(yè)大學(xué)50

8、00米米內(nèi)價格內(nèi)價格50元元/小時小時的卡拉的卡拉OK廳有哪些？廳有哪些？4-0 空間數(shù)據(jù)查詢空間數(shù)據(jù)查詢二二. 空間數(shù)據(jù)查詢種類空間數(shù)據(jù)查詢種類二二. 空間數(shù)據(jù)查詢種類空間數(shù)據(jù)查詢種類4-0空間數(shù)據(jù)查詢空間數(shù)據(jù)查詢1 1、基于屬性特征的查詢、基于屬性特征的查詢標(biāo)號標(biāo)號植被植被面積面積101林地林地69.5102農(nóng)地農(nóng)地70.8103工業(yè)地工業(yè)地216.2104林地林地108.3如：如：通過對下列數(shù)據(jù)表中屬性通過對下列數(shù)據(jù)表中屬性“植被植被”的查找，找到林地。的查找，找到林地。二二. 空間數(shù)據(jù)查詢種類空間數(shù)據(jù)查詢種類4-0 空間數(shù)據(jù)查詢空間數(shù)據(jù)查詢1 1、基于屬性特征的查詢、基于屬性特征的查詢

9、標(biāo)號標(biāo)號植被植被面積面積101林地林地69.5102農(nóng)地農(nóng)地70.8103工業(yè)地工業(yè)地216.2104林地林地108.3（1 1）空間空間定位定位查詢：查詢： 給定一個點或一個幾何圖形，檢索該圖形范圍內(nèi)的空間對象。給定一個點或一個幾何圖形，檢索該圖形范圍內(nèi)的空間對象。 按點查詢按點查詢： 給定一個鼠標(biāo)點，查詢離它最近的對象。給定一個鼠標(biāo)點，查詢離它最近的對象。 開窗查詢開窗查詢-按矩形、圓、多邊形查詢按矩形、圓、多邊形查詢 分為該窗口分為該窗口包含包含和和穿過穿過的區(qū)別。的區(qū)別。二二. 空間數(shù)據(jù)查詢種類空間數(shù)據(jù)查詢種類4-0 空間數(shù)據(jù)查詢空間數(shù)據(jù)查詢2 2、基于空間特征的查詢、基于空間特征的查

10、詢（2 2）空間空間幾何數(shù)據(jù)幾何數(shù)據(jù)查詢：查詢： 點對象的位置坐標(biāo)點對象的位置坐標(biāo) 線對象的位置坐標(biāo)、長度、外接矩形線對象的位置坐標(biāo)、長度、外接矩形 面對象的位置坐標(biāo)、周長或面積、外接矩形、內(nèi)點坐標(biāo)等面對象的位置坐標(biāo)、周長或面積、外接矩形、內(nèi)點坐標(biāo)等 （3 3）空間空間屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)查詢：查詢：二二. 空間數(shù)據(jù)查詢種類空間數(shù)據(jù)查詢種類4-0 空間數(shù)據(jù)查詢空間數(shù)據(jù)查詢2 2、基于空間特征的查詢、基于空間特征的查詢二二. 空間數(shù)據(jù)查詢種類空間數(shù)據(jù)查詢種類4-0 空間數(shù)據(jù)查詢空間數(shù)據(jù)查詢（4 4）空間）空間關(guān)系關(guān)系查詢查詢2 2、基于空間特征的查詢、基于空間特征的查詢 距離關(guān)系距離關(guān)系 如：如：地

11、鐵地鐵沿線沿線500米米內(nèi)的內(nèi)的樓盤樓盤有哪些？有哪些？ 方位關(guān)系方位關(guān)系 比較模糊的查詢、含有比較模糊的查詢、含有人為定性人為定性的判斷。的判斷。二二. 空間數(shù)據(jù)查詢種類空間數(shù)據(jù)查詢種類1 1）相鄰關(guān)系）相鄰關(guān)系面面面面： 與河北相鄰的有哪些省與河北相鄰的有哪些省A A、 從從多邊形與弧段關(guān)聯(lián)表多邊形與弧段關(guān)聯(lián)表中，檢索該多邊形關(guān)聯(lián)的所有弧段；中，檢索該多邊形關(guān)聯(lián)的所有弧段；B B、 從從弧段關(guān)聯(lián)弧段關(guān)聯(lián)的左右多邊形表中，檢索出這些弧段關(guān)聯(lián)的多邊形。的左右多邊形表中，檢索出這些弧段關(guān)聯(lián)的多邊形。線線線線： 學(xué)院路與哪些路相連學(xué)院路與哪些路相連A A、 從從弧段關(guān)系表弧段關(guān)系表中，查找起點、終

12、點；中，查找起點、終點；B B、 從從結(jié)點關(guān)系表結(jié)點關(guān)系表中，查詢與這些結(jié)點關(guān)聯(lián)的弧段；中，查詢與這些結(jié)點關(guān)聯(lián)的弧段；點點點點：兩紅綠燈是否相通兩紅綠燈是否相通A A、從、從結(jié)點關(guān)系表結(jié)點關(guān)系表中中，查詢與這些結(jié)點關(guān)聯(lián)的弧段；，查詢與這些結(jié)點關(guān)聯(lián)的弧段；B B、從、從弧段關(guān)系表弧段關(guān)系表中，查詢弧段的起點、終點中，查詢弧段的起點、終點。A A12BC4-0 空間數(shù)據(jù)查詢（4 4）空間）空間關(guān)系關(guān)系查詢查詢2 2、基于空間特征的查詢、基于空間特征的查詢 拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系2 2）關(guān)聯(lián)關(guān)系）關(guān)聯(lián)關(guān)系 線線面面（我國邊境線總長度）（我國邊境線總長度） 點點線線（自來水（自來水管道管道中，與某閥門相關(guān)的

13、水管）（京九鐵路有多少站）中，與某閥門相關(guān)的水管）（京九鐵路有多少站） 點點面面二二. 空間數(shù)據(jù)查詢種類空間數(shù)據(jù)查詢種類4-0 空間數(shù)據(jù)查詢（4 4）空間關(guān)系查詢）空間關(guān)系查詢2 2、基于空間特征的查詢、基于空間特征的查詢 拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系 查詢某個面狀對象所包含的空間對象。查詢某個面狀對象所包含的空間對象。 如：如：森林森林中中有哪些有哪些小山小山？二二. 空間數(shù)據(jù)查詢種類空間數(shù)據(jù)查詢種類4-0 空間數(shù)據(jù)查詢3 3）包含關(guān)系查詢）包含關(guān)系查詢4 4）相交關(guān)系查詢）相交關(guān)系查詢 查詢實體間的相交情況查詢實體間的相交情況 如：與規(guī)劃中的如：與規(guī)劃中的城鐵城鐵相交相交的的河流河流有哪些？有哪些？（

14、4 4）空間關(guān)系查詢）空間關(guān)系查詢2 2、基于空間特征的查詢、基于空間特征的查詢 拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系二二. 空間數(shù)據(jù)查詢種類空間數(shù)據(jù)查詢種類4-0 空間數(shù)據(jù)查詢（4 4）空間關(guān)系查詢）空間關(guān)系查詢2 2、基于空間特征的查詢、基于空間特征的查詢標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)SQL SQL 空間空間SQLSQL 空間數(shù)據(jù)查詢語言在數(shù)據(jù)庫查詢語言上加入空間數(shù)據(jù)查詢語言在數(shù)據(jù)庫查詢語言上加入空間查詢空間查詢。 空間數(shù)據(jù)類型空間數(shù)據(jù)類型 ：objobj 空間操作算子：空間操作算子：ContainsContains、WithinWithin、IntersectsIntersects等等 空間運算函數(shù)：空間運算函數(shù)：AreaAre

15、a、objectlenobjectlen、distancedistance等等主要優(yōu)點主要優(yōu)點：保留了：保留了SQLSQL的風(fēng)格，便于熟悉的風(fēng)格，便于熟悉SQLSQL的用戶的掌握，通用性的用戶的掌握，通用性較好，易于與關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接。較好，易于與關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接。增加增加二二. 空間數(shù)據(jù)查詢種類空間數(shù)據(jù)查詢種類4-0 空間數(shù)據(jù)查詢從世界地圖從世界地圖worldworld中查中國的鄰國有哪些中查中國的鄰國有哪些? ?空間查詢語句：空間查詢語句： world.obj intersects (select obj from world where country=“China”)1 1、很多情況下一次

16、查詢請求、很多情況下一次查詢請求無法處理所有無法處理所有的查詢條件。的查詢條件。2 2、特別是空間關(guān)系條件和屬性條件、特別是空間關(guān)系條件和屬性條件相結(jié)合相結(jié)合的查詢條件。的查詢條件。二二. 空間數(shù)據(jù)查詢種類空間數(shù)據(jù)查詢種類4-0 空間數(shù)據(jù)查詢求美國求美國“I I 10”10”號號高速公路高速公路經(jīng)過哪幾個經(jīng)過哪幾個洲洲？ 先在先在美國高速公路中美國高速公路中找出找出 “I 10”號高速公路；號高速公路； 再找再找“I 10”號高速公路經(jīng)過哪幾個洲號高速公路經(jīng)過哪幾個洲?？湛?間間 運運 算算 符符Where States.obj contains Us_Hiway.obj and (State

17、s.obj Intersects (Select obj from Us_Hiway whereUs_Hiway.highway= “I 10”)從從Us_Hiway中選出中選出I 10實現(xiàn)求交實現(xiàn)求交將兩表建立聯(lián)系將兩表建立聯(lián)系3 3、基于空間特征和屬性特征的聯(lián)合查詢、基于空間特征和屬性特征的聯(lián)合查詢4-0 空間數(shù)據(jù)查詢?nèi)⑤^復(fù)雜的空間查詢 1、與統(tǒng)計分析交互的空間查詢 這是一種空間查詢與空間統(tǒng)計分析相結(jié)合的工作模式：對可能相關(guān)的空間變量進行空間統(tǒng)計分析和空間查詢；將分析和查詢的結(jié)果可視化；一旦發(fā)現(xiàn)某些空間變量分布之間所存在相關(guān)關(guān)系或空間結(jié)構(gòu)特征，就針對這些空間結(jié)構(gòu)特征與其他空間變量的關(guān)聯(lián)做

18、進一步空間統(tǒng)計分析和查詢。4-0 空間數(shù)據(jù)查詢2、三維環(huán)境（虛擬現(xiàn)實）下的空間查詢 虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的空間查詢是近幾年來才出現(xiàn)的空間查詢功能，由于實現(xiàn)的技術(shù)難度大，虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的空間查詢的內(nèi)容還不多，目前限于圖形-屬性和屬性-圖形查詢兩種，但是他具有很大的意義和應(yīng)用前景。因為三維-虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的UGIS具有更高的空間表達和可視化能力。 緩沖區(qū)緩沖區(qū)是地理空間目標(biāo)的一種是地理空間目標(biāo)的一種影響范圍影響范圍或或服務(wù)范圍服務(wù)范圍，具體指在，具體指在點、線、面實體的周圍，自動建立的點、線、面實體的周圍，自動建立的一定寬度一定寬度的的多邊形多邊形。 緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析：用來確定不同地理要素的空間鄰近

19、性和接近程度的：用來確定不同地理要素的空間鄰近性和接近程度的一類重要的空間操作。一類重要的空間操作。4-2 鄰域分析鄰域分析一一. 緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析1 1、基本概念、基本概念4-3 鄰域分析鄰域分析n查詢查詢q地鐵沿線地鐵沿線500米內(nèi)的樓盤有哪些？米內(nèi)的樓盤有哪些？q湖南城市學(xué)院方圓湖南城市學(xué)院方圓2000米內(nèi)的卡拉米內(nèi)的卡拉OK廳有哪些？廳有哪些？n空間分析空間分析q 據(jù)學(xué)校一定距離內(nèi)不能有游戲廳據(jù)學(xué)校一定距離內(nèi)不能有游戲廳q 規(guī)劃中的河流一定范圍內(nèi)不能有建筑規(guī)劃中的河流一定范圍內(nèi)不能有建筑q 道路拆遷估算道路拆遷估算q 中立區(qū)的確定：抗議人群距日本大使館的距離中立區(qū)的確定：抗議人群距

20、日本大使館的距離一一. 緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析2 2、作用、作用: :一般應(yīng)用于求地理實體的影響范圍。緩沖區(qū)分析是一般應(yīng)用于求地理實體的影響范圍。緩沖區(qū)分析是UGIS中典型的中典型的鄰域分析。鄰域分析。（1）點緩沖區(qū)）點緩沖區(qū)（2）線緩沖區(qū)）線緩沖區(qū)（3）面緩沖區(qū)）面緩沖區(qū)（4）復(fù)雜緩沖區(qū)）復(fù)雜緩沖區(qū) 4-2 鄰域分析鄰域分析一一. 緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析3 3、緩沖區(qū)的基本類型、緩沖區(qū)的基本類型（1）點緩沖區(qū)）點緩沖區(qū)4-2 鄰域分析鄰域分析一一. 緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析4 4、建立緩沖區(qū)的算法、建立緩沖區(qū)的算法（2）線緩沖區(qū)）線緩沖區(qū)4-2 鄰域分析鄰域分析一一. 緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析4 4、建

21、立緩沖區(qū)的算法、建立緩沖區(qū)的算法（2）線緩沖區(qū)）線緩沖區(qū)（3）面緩沖區(qū)）面緩沖區(qū)n緩沖距離不一定為常數(shù)緩沖距離不一定為常數(shù) 主流用主流用200米，支流用米，支流用100米米n可形成緩沖環(huán)可形成緩沖環(huán)核電站：核電站：5km, 10km, 20km, 50kmn單側(cè)緩沖區(qū)單側(cè)緩沖區(qū)n單個緩沖區(qū)與完整緩沖區(qū)單個緩沖區(qū)與完整緩沖區(qū)4-2 鄰域分析鄰域分析一一. 緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析5 5、常見緩沖區(qū)分析、常見緩沖區(qū)分析分析：將每個樣本點周圍劃出分析：將每個樣本點周圍劃出一個多邊形一個多邊形， 在該多邊形內(nèi)，可以用此樣本點數(shù)據(jù)來表示。在該多邊形內(nèi)，可以用此樣本點數(shù)據(jù)來表示。4-2 鄰域分析鄰域分析二二.

22、 泰森多邊形分析泰森多邊形分析1 1、基本概念、基本概念已知：全國已知：全國各地氣象站各地氣象站的降雨量。的降雨量。問題：求全國的年平均降雨量。問題：求全國的年平均降雨量。N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10N11N13N12泰森多邊形（泰森多邊形（Thiessen）4-2 鄰域分析鄰域分析二二. 泰森多邊形分析泰森多邊形分析N1N2N3N4N5N6N7N8N9Ni 表示樣本點表示樣本點紅線紅線表示泰森多邊形表示泰森多邊形 = = = =9191*iiAiRiAiFn在實際應(yīng)用中因受條件限制，不可能直接獲得面域數(shù)據(jù)，而常用在實際應(yīng)用中因受條件限制，不可能直接獲得面域數(shù)據(jù)，而常用代表性代表

23、性樣本點樣本點數(shù)據(jù)來估算。數(shù)據(jù)來估算。n如要了解地下水水位問題，就要選擇幾個地點打井測量，最后從測量點如要了解地下水水位問題，就要選擇幾個地點打井測量，最后從測量點數(shù)據(jù)估算該區(qū)域地下水水位的分布。數(shù)據(jù)估算該區(qū)域地下水水位的分布。4-2 鄰域分析鄰域分析二二. 泰森多邊形分析泰森多邊形分析2 2、泰森多邊形分析的應(yīng)用、泰森多邊形分析的應(yīng)用n舉例：已知條件舉例：已知條件q已知可供選擇的已知可供選擇的備選廠址備選廠址（以（以FactorySite圖層中的點所示）圖層中的點所示）n問題要求問題要求q城市道路距離要求城市道路距離要求：要求候選廠址離：要求候選廠址離城市公路城市公路（Road圖層）的距離小

24、于圖層）的距離小于200米米q居民地距離要求居民地距離要求：要求候選廠址離：要求候選廠址離居民地居民地（Resident圖層）的距離大于圖層）的距離大于500米；米；q備選廠址高程要求備選廠址高程要求：要求候選廠址的高程小于：要求候選廠址的高程小于250米；米；q備選廠址坡度要求備選廠址坡度要求：要求候選廠址的坡度小于：要求候選廠址的坡度小于2.5度；度；n輸出結(jié)果輸出結(jié)果 q求符合條件的廠址求符合條件的廠址4-3 疊置分析疊置分析疊置（疊置（overlapoverlap）分析）分析是將是將同一地同一地區(qū)區(qū)的的兩組兩組或或兩組以上兩組以上的要素（地的要素（地圖）進行圖）進行疊置疊置，產(chǎn)生，產(chǎn)生

25、新的特征新的特征的的分析方法。分析方法。也稱也稱疊加分析疊加分析。4-3 疊置分析疊置分析一一. 基本概念基本概念n相同的空間尺度相同的空間尺度n疊加的結(jié)果：疊加的結(jié)果：q 幾何形狀改變幾何形狀改變q 屬性改變屬性改變1 1、空間邏輯并（或）運算；、空間邏輯并（或）運算；2 2、空間邏輯交（與）運算；、空間邏輯交（與）運算；3 3、空間邏輯差運算；、空間邏輯差運算；4-3 疊置分析疊置分析二二. 疊置分析的類型疊置分析的類型合并疊置合并疊置相交疊置相交疊置擦除疊置擦除疊置4-3 疊置分析疊置分析點面疊置點面疊置線面疊置線面疊置面面疊置面面疊置線線疊置線線疊置二二. 疊置分析的類型疊置分析的類型

26、1、相交疊置、相交疊置4-3疊置分析疊置分析面面疊置面面疊置點面疊置點面疊置線面疊置線面疊置二二. 疊置分析的類型疊置分析的類型2、擦除疊置、擦除疊置4-3 疊置分析疊置分析三三. 疊置分析的常用算法疊置分析的常用算法1、點與多邊形的疊置、點與多邊形的疊置 核心算法為核心算法為判斷點是否在多邊形內(nèi)判斷點是否在多邊形內(nèi)2、線與多邊形的疊置、線與多邊形的疊置 核心算法為核心算法為線的多邊形裁剪線的多邊形裁剪3、多邊形與多邊形的疊置、多邊形與多邊形的疊置 核心算法為核心算法為多邊形的裁減、合并多邊形的裁減、合并與運算AND4-3 疊置分析疊置分析n舉例：已知條件舉例：已知條件q已知待拓寬的道路：目標(biāo)

27、道路的已知待拓寬的道路：目標(biāo)道路的FID = 25和和47（圖上為兩條道路）（圖上為兩條道路）q拓寬距離：拓寬到道路兩邊各拓寬距離：拓寬到道路兩邊各30米（結(jié)果道路寬度為米（結(jié)果道路寬度為60米）米）q搬遷要求：離新路搬遷要求：離新路100米以內(nèi)的居民需要搬遷米以內(nèi)的居民需要搬遷n問題要求問題要求q計算拓寬所需要遷移的居民人口數(shù)量計算拓寬所需要遷移的居民人口數(shù)量q計算拓寬所需要的成本（假設(shè)居民拆遷安置補償費為計算拓寬所需要的成本（假設(shè)居民拆遷安置補償費為1000元元/人，道路建人，道路建設(shè)費用為每平方米設(shè)費用為每平方米10000元元/米米2）n輸出結(jié)果輸出結(jié)果 q要求給出相關(guān)的計算結(jié)果數(shù)字要求

28、給出相關(guān)的計算結(jié)果數(shù)字q拓寬道路的拓寬道路的Buffer圖層圖層q標(biāo)出需要搬遷的居民點標(biāo)出需要搬遷的居民點第四章 城市地理信息系統(tǒng)的空間分析（2）教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容： 4.5 DEM4.5 DEM地形分析地形分析教學(xué)時間教學(xué)時間:2:2課時課時教學(xué)方法教學(xué)方法: :講授法講授法 談話法談話法 演示法演示法 教學(xué)目的教學(xué)目的: : 1 1、讓學(xué)生深入了解和掌握、讓學(xué)生深入了解和掌握UGISUGIS中的中的DEMDEM地形分地形分析和網(wǎng)絡(luò)分析；析和網(wǎng)絡(luò)分析； 2 2、讓學(xué)生運用所學(xué)的知識與方法進行、讓學(xué)生運用所學(xué)的知識與方法進行UGISUGIS中中的地形分析和網(wǎng)絡(luò)分析的地形分析和網(wǎng)絡(luò)分析DEMDE

29、M（Digital Elevation Model，數(shù)字高程模型，數(shù)字高程模型）：）：DTMDTM（Digital Terrain Model，數(shù)字地面模型，數(shù)字地面模型）：）：Z Z為其他二維表面上為其他二維表面上連連續(xù)變化續(xù)變化的的地理特征地理特征。 ( (氣壓、降雨量、噪音、污染度氣壓、降雨量、噪音、污染度) )4-4 DEM分析分析一一. 基本概念基本概念),(yxfz =DEMDEM是是DTMDTM的一種特例的一種特例ArcMapArcMap：understand DEMunderstand DEM4-4 DEM分析分析二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法1 1、等高線法（、

30、等高線法（ContourContour）等高線是一條帶有等高線是一條帶有高程值屬性高程值屬性的的簡單線簡單線。需要用需要用插值方法插值方法來計算落在來計算落在等高線以外等高線以外的的其他點其他點的高程。的高程。4-4 DEM分析分析二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法4-4 DEM分析分析1 1、等高線法（、等高線法（ContourContour）二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法 規(guī)則格網(wǎng)法是把規(guī)則格網(wǎng)法是把DEMDEM表示成表示成高程高程矩陣矩陣，DEMDEM來源于來源于直接規(guī)則格網(wǎng)采樣直接規(guī)則格網(wǎng)采樣點點或由或由不規(guī)則離散數(shù)據(jù)點不規(guī)則離散數(shù)據(jù)點內(nèi)插內(nèi)插產(chǎn)生。產(chǎn)生。 結(jié)構(gòu)

31、簡單結(jié)構(gòu)簡單，計算機對矩陣的，計算機對矩陣的處理處理比較比較方便方便，成為，成為DEMDEM最通用最通用的形式。的形式。4-4 DEM分析分析2 2、規(guī)則格網(wǎng)法（、規(guī)則格網(wǎng)法（GridGrid）二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法4-4 DEM分析分析二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法2 2、規(guī)則格網(wǎng)法（、規(guī)則格網(wǎng)法（GridGrid）離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化4-4 DEM分析分析二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法2 2、規(guī)則格網(wǎng)法（、規(guī)則格網(wǎng)法（GridGrid）4-4 DEM分析分析二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法2 2、規(guī)則格網(wǎng)法（、規(guī)則格網(wǎng)法

32、（GridGrid）優(yōu)點：優(yōu)點：1) 1) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，算法容易實現(xiàn)，便于數(shù)據(jù)操作和存儲；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，算法容易實現(xiàn)，便于數(shù)據(jù)操作和存儲；缺點缺點：1) 1) 地形簡單的地區(qū)存在地形簡單的地區(qū)存在大量冗余數(shù)據(jù)大量冗余數(shù)據(jù)；2) 2) 如果柵格過于粗略，如果柵格過于粗略，不能精確不能精確表示地形的關(guān)鍵特征：如山谷、表示地形的關(guān)鍵特征：如山谷、山脊等。山脊等。3)3) 如如不改變格網(wǎng)大小不改變格網(wǎng)大小，則無法適用于，則無法適用于起伏程度不同起伏程度不同的地區(qū)；的地區(qū)；4-4 DEM分析分析二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法2 2、規(guī)則格網(wǎng)法（、規(guī)則格網(wǎng)法（GridGrid） TINTI

33、N（Triangulated Irregular Network) Triangulated Irregular Network) 利用所有采樣點利用所有采樣點取得的離散數(shù)據(jù)，按照取得的離散數(shù)據(jù)，按照優(yōu)化組合優(yōu)化組合的原則，把這些離散點連接的原則，把這些離散點連接成相互連續(xù)的成相互連續(xù)的三角面。三角面。4-4 DEM分析分析3 3、不規(guī)則三角網(wǎng)法（、不規(guī)則三角網(wǎng)法（TINTIN ）二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法4-4 DEM分析分析3 3、不規(guī)則三角網(wǎng)法（、不規(guī)則三角網(wǎng)法（TINTIN ）二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法4-4 DEM分析分析3 3、不規(guī)則三角網(wǎng)法（、

34、不規(guī)則三角網(wǎng)法（TINTIN ）二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法4-4 DEM分析分析3 3、不規(guī)則三角網(wǎng)法（、不規(guī)則三角網(wǎng)法（TINTIN ）二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法4-4 DEM分析分析T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 N1N6N2N8N7N 3N4N5 點文件點文件 三角形文件三角形文件 點號點號 坐標(biāo)點坐標(biāo)點 三角形號三角形號 頂點頂點 鄰接三角形鄰接三角形 N1 X 1 Y1 Z1 T1 N1 N5 N6 T2 T5 / N2 X 2 Y2 Z1 T2 N1 N4 N3 T1 T3 T6 N3 X 3 Y3 Z1 T3 N1 N2 N4

35、/ T4 T2 N4 X 4 Y4 Z4 T4 N2 N3 N4 T3 / T8 N5 X 5 Y5 Z5 T5 N8 N5 N6 T1 / T6 N6 X 6 Y6 Z6 T6 N4 N5 N8 T2 T5 T7 N7 X 7 Y7 Z7 T7 N4 N7 N8 T6 T8 / N8 X 8 Y8 Z8 T8 N3 N4 N7 T4 T7 /TINTIN數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3 3、不規(guī)則三角網(wǎng)法（、不規(guī)則三角網(wǎng)法（TINTIN ）二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法TIN的優(yōu)點：的優(yōu)點：1）克服柵格數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)冗余問題；）克服柵格數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)冗余問題；2）表示地面形態(tài)）表示地面形態(tài)效率高

36、效率高，數(shù)據(jù)精度高。充分表示復(fù)雜的地形特征，數(shù)據(jù)精度高。充分表示復(fù)雜的地形特征，適適應(yīng)起伏不同的地形應(yīng)起伏不同的地形。TIN的缺點：的缺點：1）算法實現(xiàn)復(fù)雜算法實現(xiàn)復(fù)雜，由于形成三角網(wǎng)方法不同有不同算法；，由于形成三角網(wǎng)方法不同有不同算法；4-4 DEM分析分析3 3、不規(guī)則三角網(wǎng)法（、不規(guī)則三角網(wǎng)法（TINTIN ）二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法4-4 DEM分析分析大比例尺數(shù)據(jù)高程模型大比例尺數(shù)據(jù)高程模型通常采用不規(guī)則三角網(wǎng)，以便較精確地顯通常采用不規(guī)則三角網(wǎng)，以便較精確地顯示小區(qū)域地形特性。示小區(qū)域地形特性。小比例尺數(shù)據(jù)高程模型小比例尺數(shù)據(jù)高程模型通?？刹捎靡?guī)則格網(wǎng)模型，以

37、顯示大區(qū)域通?？刹捎靡?guī)則格網(wǎng)模型，以顯示大區(qū)域宏觀地形特性。宏觀地形特性。二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法等高線（等高線（Contour）表示法表示法規(guī)則格網(wǎng)（規(guī)則格網(wǎng)（Grid）表示法表示法不規(guī)則三角網(wǎng)（不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）表示法表示法4-4 DEM分析分析二二. DEM. DEM的表示方法的表示方法沿斷面采集沿斷面采集選點采集選點采集地形圖數(shù)字化采集地形圖數(shù)字化采集航空相片采集航空相片采集地面測量采集地面測量采集機載測高儀采集機載測高儀采集選點采集選點采集隨機采集隨機采集沿等高線采集沿等高線采集沿斷面采集沿斷面采集4-4 DEM分析分析三三. DEM. DEM數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集

38、途徑途徑方法方法采樣點的選擇采樣點的選擇 單調(diào)地形處：均勻采集法，采樣點密度不必過大單調(diào)地形處：均勻采集法，采樣點密度不必過大 復(fù)雜地形處：密集采集法，確保地形轉(zhuǎn)折處的數(shù)據(jù)，山谷、山脊復(fù)雜地形處：密集采集法，確保地形轉(zhuǎn)折處的數(shù)據(jù)，山谷、山脊1 1、坡度（、坡度（slope）2 2、坡向（、坡向（aspect）3 3、地表粗糙度（破碎度）、地表粗糙度（破碎度）4-4 DEM分析分析四四. DEM. DEM分析中基本地形因子的計算分析中基本地形因子的計算4-4 DEM分析分析XYNZ坡度坡度坡度：法線與垂直方向之夾角坡度：法線與垂直方向之夾角坡度角坡度角地面地面法線法線四四. DEM. DEM分析

39、中基本地形因子的計算分析中基本地形因子的計算1 1、坡度、坡度4-4 DEM分析分析四四. DEM. DEM分析中基本地形因子的計算分析中基本地形因子的計算1 1、坡度、坡度4-4 DEM分析分析XYNZ坡向坡向坡向：法線在水以平面投影與正北方向之夾角坡向：法線在水以平面投影與正北方向之夾角四四. DEM. DEM分析中基本地形因子的計算分析中基本地形因子的計算2 2、坡向、坡向4-4 DEM分析分析四四. DEM. DEM分析中基本地形因子的計算分析中基本地形因子的計算2 2、坡向、坡向4-4 DEM分析分析Grid DEMGrid DEM上制作上制作坡度圖、坡向圖坡度圖、坡向圖四四. DE

40、M. DEM分析中基本地形因子的計算分析中基本地形因子的計算4-4 DEM分析分析五五. DEM. DEM可視化可視化1、地貌暈渲圖：、地貌暈渲圖：hillshade即陰影立體法，可增加地形高差起伏的視覺效果。即陰影立體法，可增加地形高差起伏的視覺效果。4-4 DEM分析分析五五. DEM. DEM可視化可視化1、地貌暈渲圖：、地貌暈渲圖：hillshade4-4 DEM分析分析n影響因子影響因子q太陽方位角太陽方位角ASq太陽高度角太陽高度角AHq坡度坡度Sq坡向坡向An相對輻射量相對輻射量 RF = cos (A - AS) sinS cosAH + cosS sinAHn照明值計算照明值

41、計算 0RF1， IF = RF * 255五五. DEM. DEM可視化可視化1、地貌暈渲圖：、地貌暈渲圖：hillshade4-4 DEM分析分析五五. DEM. DEM可視化可視化1、地貌暈渲圖：、地貌暈渲圖：hillshadeDEMDEM高程點高程點建立幾建立幾何模型何模型透視透視變換變換隱藏線、隱藏線、面的消除面的消除光照光照模型模型計算計算貼貼紋紋理理圖形圖形輸出輸出4-4 DEM分析分析五五. DEM. DEM可視化可視化2 2、地形三維圖、地形三維圖4-4 DEM分析分析五五. DEM. DEM可視化可視化2 2、地形三維圖、地形三維圖4-4 DEM分析分析dem與影像疊加顯示

42、，如與影像疊加顯示，如Google Earth平地平地崗丘崗丘丘陵丘陵低山低山高山高山絕對絕對h h400600400600相對相對h h100100100-200100-200坡向坡向33DEMDEM計算地表形態(tài)要素計算地表形態(tài)要素H,H,H,H,坡度、坡向等坡度、坡向等地形分類標(biāo)準(zhǔn)表地形分類標(biāo)準(zhǔn)表地形自動分類地形自動分類1 1、地貌形態(tài)的自動分類地貌形態(tài)的自動分類4-4 DEM分析分析六六. DEM. DEM的應(yīng)用的應(yīng)用4-4 DEM分析分析六六. DEM. DEM的應(yīng)用的應(yīng)用2 2、等高線的繪制等高線的繪制在格網(wǎng)在格網(wǎng)DEMDEM上自動繪制等高線主要包括兩個步驟：上自動繪制等高線主要包括

43、兩個步驟：1 1、等高線追蹤：、等高線追蹤： 利用利用DEMDEM矩形格網(wǎng)點的高程內(nèi)插出矩形格網(wǎng)點的高程內(nèi)插出格網(wǎng)邊上格網(wǎng)邊上的等高線點，的等高線點，并將這些等高線點并將這些等高線點排序排序；2 2、等高線光滑：、等高線光滑： 進一步進一步加密加密等高線點并繪制光滑曲線。等高線點并繪制光滑曲線。 4-4 DEM分析分析2 2、等高線的繪制等高線的繪制六六. DEM. DEM的應(yīng)用的應(yīng)用4-4 DEM分析分析1 1）剖面分析）剖面分析 以線代面以線代面，研究區(qū)域的地貌形態(tài)、輪廓形狀、地勢變化、地質(zhì)構(gòu)造、，研究區(qū)域的地貌形態(tài)、輪廓形狀、地勢變化、地質(zhì)構(gòu)造、斜坡特征、地表切割強度等。斜坡特征、地表切

44、割強度等。4-4 DEM分析分析3 3、DEM可視化分析可視化分析六六. DEM. DEM的應(yīng)用的應(yīng)用 格網(wǎng)格網(wǎng)DEMDEM 三角網(wǎng)三角網(wǎng)DEMDEM1 1）剖面分析）剖面分析4-4 DEM分析分析3 3、DEM可視化分析可視化分析六六. DEM. DEM的應(yīng)用的應(yīng)用n在觀察點在觀察點A和目標(biāo)點和目標(biāo)點B之間畫線，并作于地面的垂直面之間畫線，并作于地面的垂直面S，求出，求出地形表面與地形表面與S面的交線（剖面線）。面的交線（剖面線）。n判別判別AB直線與剖面線是否相交，如不相交，直線與剖面線是否相交，如不相交， AB兩點之間可視；兩點之間可視；如相交，如相交， AB兩點之間不可視。兩點之間不可

45、視。4-4 DEM分析分析3 3、DEM可視化分析可視化分析六六. DEM. DEM的應(yīng)用的應(yīng)用2 2）通視性分析）通視性分析A A點和點和B B點的通視性：在點的通視性：在A A點能否看到點能否看到B B點。點。A AB B4-4 DEM分析六六. DEM. DEM的應(yīng)用的應(yīng)用3 3、DEM可視化分析可視化分析3 3）可視域分析）可視域分析基站、瞭望塔選址等基站、瞭望塔選址等可視域分析是指以可視域分析是指以某一點某一點為觀察點，研究為觀察點，研究某一區(qū)域某一區(qū)域可視情況可視情況的地形分析。的地形分析。4-4 DEM分析1）方法）方法： a a、以、以O(shè) O為為觀察點觀察點，對格網(wǎng)，對格網(wǎng)DE

46、MDEM或三角網(wǎng)或三角網(wǎng)DEMDEM上的上的每個點每個點判斷通視與否，判斷通視與否，通視賦值為通視賦值為1 1，不通視賦值為，不通視賦值為0 0。 b b、以、以觀察點觀察點O O為軸，以一定的為軸，以一定的方位角間隔方位角間隔算出算出0 0360360的的所有方位所有方位線上線上的通視情況。的通視情況。六六. DEM. DEM的應(yīng)用的應(yīng)用3 3、DEM可視化分析可視化分析3 3）可視域分析）可視域分析4-4 DEM分析雷達盲區(qū)飛行雷達盲區(qū)飛行模擬飛行模擬飛行六六. DEM. DEM的應(yīng)用的應(yīng)用3 3、DEM可視化分析可視化分析3 3）可視域分析）可視域分析4-4 DEM分析六六. DEM.

47、DEM的應(yīng)用的應(yīng)用4 4、土方量計算土方量計算DEMDEM最開始的應(yīng)用最開始的應(yīng)用4-4 DEM分析六六. DEM. DEM的應(yīng)用的應(yīng)用4 4、土方量計算土方量計算ArcMap演示1 1）土木工程）土木工程：各種線路選線（鐵路、公路、輸電線）的設(shè)計以及各種工程的各種線路選線（鐵路、公路、輸電線）的設(shè)計以及各種工程的面積、體積、坡度計算，任意兩點間的通視判斷及任意斷面圖繪制；面積、體積、坡度計算，任意兩點間的通視判斷及任意斷面圖繪制；2 2）測繪）測繪：用于繪制等高線、坡度坡向圖、立體透視圖，制作正射影像圖以及用于繪制等高線、坡度坡向圖、立體透視圖，制作正射影像圖以及地圖的修測；地圖的修測；3

48、3）遙感）遙感：作為分類的輔助數(shù)據(jù)。它還是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可用于土作為分類的輔助數(shù)據(jù)。它還是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可用于土地利用現(xiàn)狀的分析、合理規(guī)劃等；地利用現(xiàn)狀的分析、合理規(guī)劃等；4 4）軍事）軍事：可用于導(dǎo)航及導(dǎo)彈制導(dǎo)、作戰(zhàn)電子沙盤等；可用于導(dǎo)航及導(dǎo)彈制導(dǎo)、作戰(zhàn)電子沙盤等；5 5）數(shù)字水文分析）數(shù)字水文分析：水系自動提取、流域劃分、洪水險情預(yù)報等。水系自動提取、流域劃分、洪水險情預(yù)報等。4-4 DEM分析六六. DEM. DEM的應(yīng)用的應(yīng)用5 5、應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域第四章城市地理信息系統(tǒng)的空間分析（3）教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容： 4.5 4.5 不規(guī)則三角網(wǎng)模型不規(guī)則三角網(wǎng)模型 4.6

49、4.6 網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析教學(xué)時間教學(xué)時間 2 2課時課時教學(xué)方法教學(xué)方法 講授法講授法 談話法談話法 演示法演示法教學(xué)目的教學(xué)目的 1 1、讓學(xué)生了解和掌握不規(guī)則三角網(wǎng)模型和網(wǎng)絡(luò)分析模、讓學(xué)生了解和掌握不規(guī)則三角網(wǎng)模型和網(wǎng)絡(luò)分析模型的技術(shù)與方法；型的技術(shù)與方法； 2 2、讓學(xué)生掌握利用不規(guī)則三角網(wǎng)模型和網(wǎng)絡(luò)分析模型、讓學(xué)生掌握利用不規(guī)則三角網(wǎng)模型和網(wǎng)絡(luò)分析模型解決一些實際問題的方法解決一些實際問題的方法教學(xué)重點： 不規(guī)則三角網(wǎng)模型結(jié)構(gòu)教學(xué)難點：n1) 靜態(tài)求最佳路徑n2）N條最佳路徑n3）最短路徑或最低耗費路徑n4）動態(tài)最佳路徑分析本次課教學(xué)所涉及的學(xué)術(shù)前沿1 1、TIN TIN 概念概念 ：

50、 用相互連接的三角平用相互連接的三角平面來表示地形表面，每面來表示地形表面，每個三角平面表示地形面?zhèn)€三角平面表示地形面的一部分。三角形的形的一部分。三角形的形狀和大小取決于不規(guī)則狀和大小取決于不規(guī)則分布的高程數(shù)據(jù)點的位分布的高程數(shù)據(jù)點的位置和密度。置和密度。 TIN TIN（Triangulated Irregular Network)Triangulated Irregular Network)利用所有采樣點取得的離散數(shù)據(jù)，按利用所有采樣點取得的離散數(shù)據(jù)，按照照優(yōu)化組合優(yōu)化組合的原則，把這些離散點（各三角形的頂點）連接成相互連續(xù)的的原則，把這些離散點（各三角形的頂點）連接成相互連續(xù)的三角面三

51、角面（在連接時，盡可能地確保每個三角形都是（在連接時，盡可能地確保每個三角形都是銳角三角形銳角三角形或是三邊的或是三邊的長度近似長度近似相等相等- -Delaunay-Delaunay）。）。 因為因為TINTIN可根據(jù)地形的可根據(jù)地形的復(fù)雜程度復(fù)雜程度來確定采樣點的來確定采樣點的密度密度和和位置位置，能，能充分表示充分表示地形地形特征點和線，從而特征點和線，從而減少了減少了地形較平坦地區(qū)的地形較平坦地區(qū)的數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)冗余。 4-5 4-5 不規(guī)則三角網(wǎng)模型（不規(guī)則三角網(wǎng)模型（TINTIN）4-5 不規(guī)則三角網(wǎng)模型（不規(guī)則三角網(wǎng)模型（TIN）2不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 由于三角

52、形的不規(guī)則型，三角形定義及其與相鄰由于三角形的不規(guī)則型，三角形定義及其與相鄰三角形的關(guān)系要顯式地表達出來，即三角形的關(guān)系要顯式地表達出來，即TIN模型不但要模型不但要存儲每個頂點的高程，還要存儲三角形頂點的平面坐存儲每個頂點的高程，還要存儲三角形頂點的平面坐標(biāo)、頂點之間的連接關(guān)系和鄰接三角形等拓?fù)潢P(guān)系。標(biāo)、頂點之間的連接關(guān)系和鄰接三角形等拓?fù)潢P(guān)系。 在在TIN模型中，基本的結(jié)構(gòu)元素有三角形頂點、模型中，基本的結(jié)構(gòu)元素有三角形頂點、邊、面。它們之間存在著點與線、點與面、線與面、邊、面。它們之間存在著點與線、點與面、線與面、面與面等拓?fù)潢P(guān)系。面與面等拓?fù)潢P(guān)系。 通過組成三角形的三頂點可完通過組成三

53、角形的三頂點可完整地表達三角形的構(gòu)成以及三角形頂點、三角形邊、整地表達三角形的構(gòu)成以及三角形頂點、三角形邊、三角形之間的拓?fù)潢P(guān)系。三角形之間的拓?fù)潢P(guān)系。4-5 不規(guī)則三角網(wǎng)模型（不規(guī)則三角網(wǎng)模型（TIN）這種結(jié)構(gòu)只需要兩個文件：三角形頂點坐標(biāo)文件和組成這種結(jié)構(gòu)只需要兩個文件：三角形頂點坐標(biāo)文件和組成三角形三頂點（用點在坐標(biāo)文件中的序號表示）文件。三角形三頂點（用點在坐標(biāo)文件中的序號表示）文件。模型基本鏈表結(jié)構(gòu)坐標(biāo)表三角形表2、TIN數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：以三角形為基本對象以三角形為基本對象點點IDxy屬性屬性1x1y1z12x2y2z27x7y7z713456212685437912711 TI

54、N網(wǎng)圖網(wǎng)圖三角形三角形ID三角形頂點三角形頂點鄰接三角形鄰接三角形123123127237675三角形拓?fù)湮募切瓮負(fù)湮募c文件點文件TINTIN模型的表現(xiàn)模型的表現(xiàn)TINTIN小結(jié)小結(jié)表示方法：表示方法：將區(qū)域劃分為相鄰的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中將區(qū)域劃分為相鄰的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點都將落在三角面頂點、線或三角形內(nèi)。落任意點都將落在三角面頂點、線或三角形內(nèi)。落在頂點在頂點上上其高程與頂點相同；落其高程與頂點相同；落在線上在線上則由兩個頂點線性插值則由兩個頂點線性插值得到；落得到；落在三角形內(nèi)在三角形內(nèi)則由三個頂點插值得到。則由三個頂點插值得到。生成方法：生成方法：由不規(guī)則點、矩形格網(wǎng)或等高線

55、轉(zhuǎn)換而得由不規(guī)則點、矩形格網(wǎng)或等高線轉(zhuǎn)換而得到。到。TINTIN允許在地形復(fù)雜地區(qū)收集較多的信息，而在簡單允許在地形復(fù)雜地區(qū)收集較多的信息，而在簡單的地區(qū)收集少量信息，避免數(shù)據(jù)冗余。的地區(qū)收集少量信息，避免數(shù)據(jù)冗余。對于某些類型的運算比建立在數(shù)字等高線基礎(chǔ)上的系對于某些類型的運算比建立在數(shù)字等高線基礎(chǔ)上的系統(tǒng)更有效，如坡度、坡向等的計算。統(tǒng)更有效，如坡度、坡向等的計算。n鐵路、公路鐵路、公路n電力網(wǎng)、電信網(wǎng)電力網(wǎng)、電信網(wǎng)n煤氣管網(wǎng)、自來水網(wǎng)煤氣管網(wǎng)、自來水網(wǎng)n各種服務(wù)網(wǎng)絡(luò)：郵政網(wǎng)絡(luò)各種服務(wù)網(wǎng)絡(luò)：郵政網(wǎng)絡(luò)n航空網(wǎng)絡(luò)航空網(wǎng)絡(luò)1 1、網(wǎng)絡(luò)示例、網(wǎng)絡(luò)示例一、基本概念一、基本概念4-6 網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析

56、4-6 網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析4-6 網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析n從甲地到乙地的最短路徑是什么？從甲地到乙地的最短路徑是什么？n從一個位置到另一個位置是否可以通行？從一個位置到另一個位置是否可以通行？n從出發(fā)地到目的地，有多少條可行路線？從出發(fā)地到目的地，有多少條可行路線？n如何設(shè)定一個服務(wù)中心？如連鎖店的倉庫位置選擇。如何設(shè)定一個服務(wù)中心？如連鎖店的倉庫位置選擇。n自來水網(wǎng)出現(xiàn)爆管，要關(guān)閉哪幾個閥門？自來水網(wǎng)出現(xiàn)爆管，要關(guān)閉哪幾個閥門？n河流中的某一污染源會影響到哪些其他河流和地區(qū)？河流中的某一污染源會影響到哪些其他河流和地區(qū)？很多人類的社會、經(jīng)濟活動都是以網(wǎng)絡(luò)形式運作。很多人類的社會、經(jīng)濟活動都是以網(wǎng)絡(luò)形

57、式運作。2 2、為什么要使用網(wǎng)絡(luò)分析、為什么要使用網(wǎng)絡(luò)分析一、基本概念一、基本概念4-6網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)點結(jié)點網(wǎng)絡(luò)中分布的中間點、網(wǎng)絡(luò)中分布的中間點、交點等，弧段交點交點等，弧段交點鏈鏈連接節(jié)點并具有運輸能連接節(jié)點并具有運輸能力的線段（弧段）力的線段（弧段）3 3、網(wǎng)絡(luò)分析定義、網(wǎng)絡(luò)分析定義一、基本概念一、基本概念網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)：是一系列由是一系列由結(jié)點結(jié)點連接的連接的弧段弧段(鏈鏈)，形式物質(zhì)、信息流通的，形式物質(zhì)、信息流通的通道通道。例：超市與倉庫例：超市與倉庫n數(shù)學(xué)定義數(shù)學(xué)定義 以以圖論圖論和和運籌學(xué)運籌學(xué)為基礎(chǔ)，通過研究網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)以及模擬和分為基礎(chǔ)，通過研究網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)以及模擬和分析析資源

58、資源在網(wǎng)絡(luò)上的在網(wǎng)絡(luò)上的流動流動和和分配分配情況，對情況，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及資源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及資源等的等的優(yōu)化優(yōu)化問題進行研究。問題進行研究。nGIS定義定義 依據(jù)網(wǎng)絡(luò)依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系，通過考察網(wǎng)絡(luò)元素的，通過考察網(wǎng)絡(luò)元素的空間與屬性數(shù)據(jù)空間與屬性數(shù)據(jù)，以以數(shù)學(xué)理論模型數(shù)學(xué)理論模型為基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)的為基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)的性能特征性能特征進行多方面的分析計進行多方面的分析計算技術(shù)。算技術(shù)。4-6 網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析3 3、網(wǎng)絡(luò)分析定義、網(wǎng)絡(luò)分析定義一、基本概念一、基本概念n平面網(wǎng)絡(luò)平面網(wǎng)絡(luò) 除節(jié)點外，網(wǎng)絡(luò)鏈不相交，如公路網(wǎng)；除節(jié)點外，網(wǎng)絡(luò)鏈不相交，如公路網(wǎng)；n非平面網(wǎng)絡(luò)非平面網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)鏈可相交，如航空網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)

59、絡(luò)鏈可相交，如航空網(wǎng)絡(luò)4-6 網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析4 4、網(wǎng)絡(luò)類型、網(wǎng)絡(luò)類型一、基本概念一、基本概念4-6 網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析n精細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)，如街道網(wǎng)絡(luò)精細(xì)尺度網(wǎng)絡(luò)，如街道網(wǎng)絡(luò)n中尺度網(wǎng)絡(luò)，如交通規(guī)劃中尺度網(wǎng)絡(luò)，如交通規(guī)劃n粗尺度網(wǎng)絡(luò)，如高速公路網(wǎng)粗尺度網(wǎng)絡(luò)，如高速公路網(wǎng)5 5、網(wǎng)絡(luò)層次、網(wǎng)絡(luò)層次一、基本概念一、基本概念4-6 網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析二、網(wǎng)絡(luò)的組成二、網(wǎng)絡(luò)的組成1 1、網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)：是一系列連接的弧段，形式物質(zhì)、信息：是一系列連接的弧段，形式物質(zhì)、信息流通的通道。流通的通道。2 2、網(wǎng)絡(luò)基本要素：、網(wǎng)絡(luò)基本要素：1 1）結(jié)點：）結(jié)點：網(wǎng)絡(luò)中任意兩條線段的交點。網(wǎng)絡(luò)中任意兩條線段的交點。(交叉

60、口交叉口)2 2）網(wǎng)線（鏈）：）網(wǎng)線（鏈）：連通路線，連結(jié)兩點的線要素。連通路線，連結(jié)兩點的線要素。3）中心：）中心：接收和分配資源接收和分配資源的的結(jié)點結(jié)點。如如倉庫、學(xué)校倉庫、學(xué)校4）?？奎c（站點）：）?？奎c（站點）：網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)中資源增減資源增減的的結(jié)點結(jié)點。 如如連鎖店連鎖店5）障礙：）障礙：資源不能通過的資源不能通過的結(jié)點結(jié)點。6）轉(zhuǎn)角：）轉(zhuǎn)角：從一條網(wǎng)線上經(jīng)從一條網(wǎng)線上經(jīng)結(jié)點結(jié)點（拐點）轉(zhuǎn)向另一條網(wǎng)線。（拐點）轉(zhuǎn)向另一條網(wǎng)線。（電纜、道路、管線）（電纜、道路、管線）結(jié)點結(jié)點站站點點n中心中心q網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)中接收和分配資源接收和分配資源的結(jié)點的結(jié)點q如水系中的水庫、街道網(wǎng)絡(luò)中的學(xué)校、連鎖