2.空間數(shù)據(jù)基本特征與探索性分析

1、空間數(shù)據(jù)基本特征與探索性分析鄧敏中南大學(xué)地理信息系概述 空間數(shù)據(jù)的基本特征空間數(shù)據(jù)的基本性質(zhì)空間數(shù)據(jù)探索性分析空間數(shù)據(jù)可視化本章小結(jié)1空間數(shù)據(jù)基本特征與探索性分析理解空間數(shù)據(jù)的特征與性質(zhì)是進(jìn)行空間分析的重要準(zhǔn)備。21.概述Digital dataMaps and PlansPaper filesPhotogrammetryRemote SensingInterviews Data SourcesDataDataDataDataGISField survey空間數(shù)據(jù)是地理空間的抽象-地理空間概念 GIS中的地理空間是指經(jīng)過投影變換后，在笛卡爾坐標(biāo)系中的地球表層特征空間，一般包括地理空間定位框架及

2、其所連接的空間對(duì)象。31.概述我國2000大地坐標(biāo)系空間數(shù)據(jù)是地理空間的抽象-地理空間概念 GIS中的地理空間是指經(jīng)過投影變換后，在笛卡爾坐標(biāo)系中的地球表層特征空間，一般包括地理空間定位框架及其所連接的空間對(duì)象。41.概述絕對(duì)空間相對(duì)空間 定義具有空間屬性特征的實(shí)體集合，由不同實(shí)體之間的空間關(guān)系構(gòu)成 。相鄰、包含、關(guān)聯(lián)等 定義具有屬性描述的空間幾何位置的集合，由一系列不同位置的空間坐標(biāo)組成。坐標(biāo)、角度、方位、距離等 內(nèi)容 內(nèi)容地理空間空間數(shù)據(jù)是地理空間的抽象-空間數(shù)據(jù)模型 地理空間向計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫映射的橋梁：空間數(shù)據(jù)模型。 空間數(shù)據(jù)模型是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及其相互間聯(lián)系的概念，它為空間數(shù)據(jù)組

3、織和空間數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計(jì)提供著基本方法，主要類型：場(chǎng)模型：連續(xù)對(duì)象的描述（二維，三維）。要素模型：離散對(duì)象描述。網(wǎng)絡(luò)模型：交通、水系等網(wǎng)絡(luò)狀對(duì)象描述。51.概述空間數(shù)據(jù)是地理空間的抽象-空間數(shù)據(jù)模型場(chǎng)模型 通常可以被表達(dá)為函數(shù)式z : s z ( s )，其中z為可度量的函數(shù)，s表示空間中的位置。61.概述場(chǎng)模型定義域維數(shù)值域維數(shù)自變量因變量T(z) 11空間坐標(biāo)（高程）高度z處的氣溫H(x,y) 21空間坐標(biāo)地表高程v(,z) 33空間坐標(biāo)（,經(jīng)緯度，z高度）風(fēng)速（三維矢量）(,p,t) 41p壓力面，t時(shí)間潛溫I(x,y,z,t,) 51x,y,z,t時(shí)空坐標(biāo)，波長波長的電磁波在x,y,z,

4、t處的輻射強(qiáng)度表1 一些場(chǎng)模型的例子空間數(shù)據(jù)是地理空間的抽象-空間數(shù)據(jù)模型場(chǎng)模型柵格數(shù)據(jù)模型 柵格數(shù)據(jù)模型是基于連續(xù)鋪蓋的，它是用二維鋪蓋或劃分覆蓋整個(gè)連續(xù)空間；鋪蓋可以分為規(guī)則的和不規(guī)則的，后者可當(dāng)做拓?fù)涠噙呅翁幚怼?1.概述三角形、方格和六角形劃分 柵格數(shù)據(jù)模型 空間數(shù)據(jù)是地理空間的抽象-空間數(shù)據(jù)模型場(chǎng)模型柵格數(shù)據(jù)模型 柵格數(shù)據(jù)模型是基于連續(xù)鋪蓋的，它是用二維鋪蓋或劃分覆蓋整個(gè)連續(xù)空間；鋪蓋可以分為規(guī)則的和不規(guī)則的，后者可當(dāng)做拓?fù)涠噙呅翁幚怼?1.概述遙感傳感器平臺(tái)傳感器空間數(shù)據(jù)是地理空間的抽象-空間數(shù)據(jù)模型要素模型，把信息空間分解為對(duì)象或?qū)嶓w。一個(gè)實(shí)體必須符合三個(gè)條件：可被識(shí)別重要（與問

5、題有關(guān)）可被描述（有特征）91.概述歐氏平面空間對(duì)象類型空間數(shù)據(jù)是地理空間的抽象-空間數(shù)據(jù)模型要素模型矢量數(shù)據(jù)模型點(diǎn)：維數(shù)為0，有位置，無寬度和長度線：維數(shù)為1，有長度，無寬度和高度面：維數(shù)為2，有長和寬體：維數(shù)為3，有長、寬和高101.概述空間數(shù)據(jù)是地理空間的抽象-空間數(shù)據(jù)模型場(chǎng)模型 VS 要素模型111.概述位置（x, y）有一棵樹一棵樹在路旁概述 空間數(shù)據(jù)的基本特征空間數(shù)據(jù)的基本性質(zhì)空間數(shù)據(jù)探索性分析空間數(shù)據(jù)可視化本章小結(jié)12空間數(shù)據(jù)基本特征與探索性分析132.空間數(shù)據(jù)的基本特征空間數(shù)據(jù)的基本特征時(shí)空特征海量性多維結(jié)構(gòu)不確定性多尺度性空間特征：空間對(duì)象的位置及與相鄰對(duì)象的空間關(guān)系。時(shí)間特

6、征：空間對(duì)象隨著時(shí)間演變而引起的空間和屬性特征的變化。多維特征：地理空間數(shù)據(jù)不僅能描述空間三維和時(shí)間維，也可以表現(xiàn)空間目標(biāo)的屬性以及數(shù)據(jù)不同的測(cè)量方法，不同來源、不同載體等多維信息，實(shí)現(xiàn)多專題的信息記錄。142.空間數(shù)據(jù)的基本特征TXY尺度特征：空間多尺度是指空間范圍大小或地球系統(tǒng)中各部分規(guī)模的大小，時(shí)間多尺度指的是地學(xué)過程或地理特征有一定的自然節(jié)律性，其時(shí)間周期長短不一。不確定性：不確定性是數(shù)據(jù)“真實(shí)值”不能被肯定的程度。海量特征：既有空間特征（地學(xué)過程或現(xiàn)象的位置與相互關(guān)系），又有屬性特征（地學(xué)過程或現(xiàn)象的特征）。152.空間數(shù)據(jù)的基本特征概述 空間數(shù)據(jù)的基本特征空間數(shù)據(jù)的基本性質(zhì)空間數(shù)據(jù)

7、探索性分析空間數(shù)據(jù)可視化本章小結(jié)16空間數(shù)據(jù)基本特征與探索性分析空間依賴性空間異質(zhì)性可塑面積單元問題173.空間數(shù)據(jù)的基本性質(zhì)3.空間數(shù)據(jù)的基本性質(zhì)空間依賴性：空間上距離近的實(shí)體之間相似性比距離遠(yuǎn)的實(shí)體之間的相似性大（地理學(xué)第一定律）。空間鄰近的屬性是否是相似的（高-高或低-低）?空間隨機(jī)假設(shè)：任意位置上觀察的屬性值不依賴與近鄰位置上的屬性值。空間自相關(guān)：同一變量在空間上的相關(guān)性若空間鄰近的屬性相似，則為空間正相關(guān)?？臻g鄰近的屬性相異，為空間負(fù)相關(guān)。18Waldo Tobler3.空間數(shù)據(jù)的基本性質(zhì)空間自相關(guān)全局度量指標(biāo)：Morans I、 Gearys C等。19負(fù)相關(guān)正相關(guān)隨機(jī)模式2Mor

8、ans I： (-11)3.空間數(shù)據(jù)的基本性質(zhì)空間異質(zhì)性：揭示空間數(shù)據(jù)變化的非平穩(wěn)性，與空間依賴項(xiàng)對(duì)應(yīng)。局部度量指標(biāo)：局部Morans I、局部GetisC等。聚集類型：HH，LL，HL，LH。20局部Morans I 范圍不限于-11!局部Morans I：3.空間數(shù)據(jù)的基本性質(zhì)可塑面積單元問題：空間數(shù)據(jù)分析的結(jié)果隨面積單元定義的不同而發(fā)生變化。尺度效應(yīng)：分析結(jié)果隨空間數(shù)據(jù)聚合粒度改變而變化。劃區(qū)問題：同一粒度，不同劃區(qū)方案導(dǎo)致不同分析結(jié)果。21不同尺度的人口分布圖3.空間數(shù)據(jù)的基本性質(zhì)可塑面積單元問題：空間數(shù)據(jù)分析的結(jié)果隨面積單元定義的不同而發(fā)生變化。尺度效應(yīng)：分析結(jié)果隨空間數(shù)據(jù)聚合粒度改

9、變而變化。劃區(qū)問題：同一粒度，不同劃區(qū)方案導(dǎo)致不同分析結(jié)果。22概述 空間數(shù)據(jù)的基本特征空間數(shù)據(jù)的基本性質(zhì)空間數(shù)據(jù)探索性分析空間數(shù)據(jù)可視化本章小結(jié)23空間數(shù)據(jù)基本特征與探索性分析4.空間數(shù)據(jù)探索性分析直方圖莖葉圖箱線圖散點(diǎn)圖平行坐標(biāo)圖244.空間數(shù)據(jù)探索性分析直方圖：統(tǒng)計(jì)描述數(shù)據(jù)的分布形態(tài)。橫軸：數(shù)據(jù)劃分區(qū)間寬度縱軸：每個(gè)區(qū)間的數(shù)據(jù)頻數(shù)25正態(tài)分布雙峰分布偏態(tài)分布4.空間數(shù)據(jù)探索性分析莖葉圖：基于數(shù)值描述的分布形態(tài)。1）數(shù)據(jù)排序，十位與個(gè)位數(shù)采用“”分割（以成績?yōu)槔?）依次列出個(gè)位數(shù)值。264.空間數(shù)據(jù)探索性分析箱線圖：采用圖形描述空間數(shù)據(jù)的專題屬性分布。中位數(shù)：有序數(shù)據(jù)序列中位于中間位置

10、的數(shù)值p分位數(shù)極差：上四分位數(shù)與下四分位數(shù)之差異常值：距上下四分位值大于1.5倍的極差274.空間數(shù)據(jù)探索性分析箱線圖：采用圖形描述空間數(shù)據(jù)的專題屬性分布。284.空間數(shù)據(jù)探索性分析散點(diǎn)圖：分析兩個(gè)變量之間關(guān)系的方法。將變量作為坐標(biāo)進(jìn)行二維顯示。29正相關(guān)負(fù)相關(guān)4.空間數(shù)據(jù)探索性分析平行坐標(biāo)圖：多變量的可視化技術(shù)。對(duì)變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，在各變量對(duì)應(yīng)的軸（平行）上顯示30萼片長度 萼片寬度 花瓣長度 花瓣寬度概述 空間數(shù)據(jù)的基本特征空間數(shù)據(jù)的基本性質(zhì)空間數(shù)據(jù)探索性分析空間數(shù)據(jù)可視化本章小結(jié)31空間數(shù)據(jù)基本特征與探索性分析5.空間數(shù)據(jù)可視化地圖數(shù)據(jù)的可視化地理信息的可視化專題地圖，如：分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖、分區(qū)統(tǒng)計(jì)圖?？臻g分析結(jié)果的可視化緩沖區(qū)分析、疊加分析等。325.空間數(shù)據(jù)可視化空間數(shù)據(jù)符號(hào)化單一符號(hào)分類符號(hào)分級(jí)色彩（符號(hào)）比率符號(hào)統(tǒng)計(jì)符號(hào)33美國俄州1990年人口分布美國各州西班牙裔人口比例5.空間數(shù)據(jù)可視化地理信息可視化（分級(jí)圖）采用不同的分級(jí)方法將會(huì)對(duì)可視化結(jié)果產(chǎn)生顯著的影響，甚至影響用戶的決策。34臺(tái)灣失業(yè)率的空