第6章地理信息系統(tǒng)課件

1第6章GIS技術(shù)6.1GIS概述6.2GIS的組成和功能6.3GIS空間分析技術(shù)6.4GIS在各領(lǐng)域的應(yīng)用6.5GIS軟件ArcView使用介紹26.1GIS概述6.1.1地理信息系統(tǒng)（GIS）的概念地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計算機技術(shù)系統(tǒng)。

36.1.2地理信息系統(tǒng)（GIS）的特征a.具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力，具有空間性和動態(tài)性；b.以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有區(qū)域空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預(yù)測能力，產(chǎn)生高層次的地理信息；c.由計算機系統(tǒng)支持進行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)。46.1.3GIS發(fā)展過程農(nóng)村土地利用調(diào)查資料匯總計算機制圖FORTRIN語言匯編語言電子管計算機打孔機輸入磁帶機存儲繪圖機輸出BASIC六十~七十年代GIS起步、發(fā)展時期1963年—加拿大Tomlinson博士提出地理信息系統(tǒng)框架1971年—產(chǎn)生第一個運行GIS系統(tǒng)——加拿大GIS5八十年代——GIS發(fā)展時期語言

高速運算器大容量存儲設(shè)備：大屏幕、高清析度顯示器自動化圖象、圖形輸入設(shè)備高清析度彩色輸出設(shè)備磁盤光盤高級遙感技術(shù)全球定位系統(tǒng)信息高速公路GIS商軟用件MAPINFMGEMAPGISGEOSTAGENAMAPArc/info全球級區(qū)域級國家級···············基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)自然資源信息系統(tǒng)交通管理信息系統(tǒng)人口計統(tǒng)信息系統(tǒng)城市管理信息系統(tǒng)地籍管理信息系統(tǒng)·····GIS普及、推廣應(yīng)用時期九十年代——6GIS的廣泛應(yīng)用區(qū)域規(guī)劃公共設(shè)施管理虛擬外交（邊界談判）資源調(diào)查交通管理打擊罪犯環(huán)境評估社區(qū)管理天氣預(yù)報生物保護精細農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測76.2GIS的組成和功能6.2.1GIS的組成GIS由五個主要的元素所構(gòu)成：硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員和方法。

1.硬件

硬件是GIS所操作的計算機。今天，GIS軟件可以在很多類型的硬件上運行。從中央計算機服務(wù)器到桌面計算機，從單機到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。82.軟件GIS軟件提供所需的存儲、分析和顯示地理信息的功能和工具。主要的軟件部件有：（1）輸入和處理地理信息的工具；（2）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)；（3）支持地理查詢、分析和視覺化的工具；（4）容易使用這些工具的圖形化界面。

93.數(shù)據(jù)一個GIS系統(tǒng)中最重要的部件就是數(shù)據(jù)了。地理數(shù)據(jù)和相關(guān)的表格數(shù)據(jù)可以自己采集或者從商業(yè)數(shù)據(jù)提供者處購買。GIS將把空間數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)集成在一起，而且可以使用那些被大多數(shù)公司用來組織和保存數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，來管理空間數(shù)據(jù)。

104.人員GIS技術(shù)如果沒有人來管理系統(tǒng)和制定計劃應(yīng)用于實際問題，將沒有什么價值。GIS的用戶范圍包括從設(shè)計和維護系統(tǒng)的技術(shù)專家，到那些使用該系統(tǒng)并完成他們每天工作的人員。

115.方法成功的GIS系統(tǒng)，具有好的設(shè)計計劃和自己的事務(wù)規(guī)律，這些是規(guī)范、方法，而對每一個企業(yè)來說是具體的獨特的操作實踐。126.2.2GIS的功能1.數(shù)據(jù)采集與編輯功能包括圖形數(shù)據(jù)采集與編輯和屬性數(shù)據(jù)編輯與分析。從圖紙數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計算機文件的過程叫做數(shù)字化。目前，許多地理數(shù)據(jù)已經(jīng)是GIS兼容的數(shù)據(jù)格式，這些數(shù)據(jù)可以從數(shù)據(jù)提供商那里獲得并直接裝入GIS中，無需用戶來數(shù)字化。

132.數(shù)據(jù)的存儲和管理功能地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)存儲和管理的高新技術(shù)，包括數(shù)據(jù)庫定義、數(shù)據(jù)庫的建立與維護、數(shù)據(jù)庫操作、通訊功能等。

對于小的GIS項目，把地理信息存儲成簡單的文件就足夠了。但是，當(dāng)數(shù)據(jù)量很大而且數(shù)據(jù)用戶數(shù)很多時，最好使用一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS），來幫助存儲、組織和管理數(shù)據(jù)。

143.制圖功能根據(jù)GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及繪圖儀的類型，用戶可獲得矢量地圖或柵格地圖。地理信息系統(tǒng)不僅可以為用戶輸出全要素地圖，而且可以根據(jù)用戶需要分層輸出各種專題地圖，如行政區(qū)劃圖、土壤利用圖、道路交通圖、等高城圖等等。

154.空間查詢與空間分析功能包括拓撲空間查詢、緩沖區(qū)分析、疊置分析、空間集合分析、地學(xué)分析、數(shù)字高程模型的建立、地形分析等。

165.二次開發(fā)和編程功能用戶可以在自己的編程環(huán)境中調(diào)用GIS的命令和函數(shù)，或者GIS系統(tǒng)將某些功能做成專門的控件供用戶開發(fā)使用。

17GIS的功能分為基本功能和應(yīng)用功能。緩沖區(qū)分析疊加分析空間查詢網(wǎng)絡(luò)分析地形分析。。。4、空間查詢與分析GIS能作什么？1、數(shù)據(jù)采集與輸入3、數(shù)據(jù)編輯與更新2、數(shù)據(jù)存儲與管理5、數(shù)據(jù)顯示與輸出可視化表達方式18鏈接－GIS與CAD功能的異同

GIS與CAD共同點

GIS與CAD

不同點都有空間坐標系統(tǒng)；都能將目標和參考系聯(lián)系起來；都能描述圖形數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系；

都能處理屬性和空間數(shù)據(jù)●CAD研究對象為人造對象—規(guī)則幾何圖形及組合；●圖形功能特別是三維圖形功能強，屬性庫功能相對較弱；●CAD中的拓撲關(guān)系較為簡單；●一般采用幾何坐標系?！馟IS處理的數(shù)據(jù)大多來自于現(xiàn)實世界，較之人造對象更復(fù)雜，數(shù)據(jù)量更大；數(shù)據(jù)采集的方式多樣化；●GIS的屬性庫結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強大；●強調(diào)對空間數(shù)據(jù)的分析，圖形屬性交互使用頻繁；●GIS采用地理坐標系。196.3GIS空間分析技術(shù)

6.3.1概述空間分析是GIS的主要特征。GIS與一般的計算機輔助制圖（CAC/CAD）系統(tǒng)的主要區(qū)別在于GIS具有空間分析功能。

GIS的空間分析是指以地理事物的空間位置和形態(tài)為基礎(chǔ)，以地學(xué)原理為依托，以空間數(shù)據(jù)運算為特征，提取與產(chǎn)生新的空間信息的技術(shù)和過程，如獲取關(guān)于空間分布、空間形成以及空間演變的信息?？臻g分析功能是GIS的主要特征與評價GIS軟件的主要指標之一。20基本的空間分析包括以下方面：空間查詢空間量算緩沖區(qū)分析疊加分析網(wǎng)絡(luò)分析空間統(tǒng)計分析空間插值數(shù)字高程模型（數(shù)字地形模型）空間建模與空間決策支持系統(tǒng)面向應(yīng)用的分析簡單的空間分析復(fù)雜的空間分析216.3.2圖形基本量算圖形量算是GIS空間分析技術(shù)中最基本的分析內(nèi)容之一?；镜膱D形量算功能包括圖形的長度量算、面積量算、等高線地形圖中的體積量算。221.質(zhì)（重）心量算描述地理目標空間分布最有用的單一量算量，質(zhì)心是保持目標均勻分布的平衡點。在幾何中心基礎(chǔ)上的加權(quán)計算。質(zhì)心的量算，可以跟蹤某些地理分布的變化，例如人口的變遷、土地類型的變化，也可以簡化某些復(fù)雜目標，在某些情況下，可以方便的導(dǎo)出某些預(yù)測模型。23式中，i為離散目標物，Wi為該目標權(quán)重，Xc、Yc為目標。242.幾何量算空間量算是指對空間信息的自動化量算，是地理信息系統(tǒng)所具有的重要功能，也是進行其它空間分析的定量化基礎(chǔ)幾何量算對點、線、面、體四類目標物而言，其含義是不同的：

·點狀目標：坐標；

·線狀目標：長度、曲率、方向；

·面狀目標：面積、周長等；

·體狀目標：表面積、體積等。25

長度量算:線由點組成，矢量圖形的長度量算基于直線段的兩點之間距離公式，設(shè)空間兩點p1（x1，y1）和p2（x2，y2），則直線段的長度為

由此不難得出折線與多邊形周長的長度量算公式

式中，i為折線或多邊形的頂點數(shù)，含義為依次求出組成折線或多邊形的所有線段長度，然后累加求和

⑴長度量算26

多邊形面積計算及其應(yīng)用：辛普森（Simposion）面積計算公式

在GIS中，梯形法是求面積的主要方法之一。其基本思想是：按照多邊形的頂點順序依次求出多邊形所有邊與X軸或Y軸組成的梯形面積，然后求其代數(shù)和已知條件：為多邊形頂點坐標，凸、凹多邊形均可，頂點順序順時針方向、逆時針方向均可。⑵多邊形面積計算27286.3.3空間查詢例如：查詢?nèi)龒{地區(qū)長江流域人口大于50萬的市或縣

Select*From縣或市

Where縣或市人口>50萬

andCross（河流名稱=“長江”）296.3.4柵格數(shù)據(jù)分析的基本類型柵格數(shù)據(jù)的分析處理方法可以概括為聚類聚合分析、多層面復(fù)合疊置分析、窗口分析及追蹤分析等幾種基本的分析模型類型。3031柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及編碼地理現(xiàn)象：在空間上連續(xù)分布的。（溫度、降水）地理實體：不連續(xù)的（城市、交通路線等）現(xiàn)實世界模型（矢量、柵格）數(shù)字化后的空間數(shù)據(jù)文件建模數(shù)字化32柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Raster）定義：正方形或矩形柵格組成。像素的位置由柵格所在的行列號定義。柵格的數(shù)值為所表達內(nèi)容的屬性值。0000000000000000000000200000000000000000000000000000000000000000點3300000000000600000660600000000600000006000000060000000060000000000447777744444777444488770048887700888878000888880000888800000888線面每個柵格代表的區(qū)域越小，數(shù)據(jù)就越精確，數(shù)據(jù)量就越大。由不同權(quán)值的像素矩陣構(gòu)成34矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Vector）矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義：矢量數(shù)據(jù)（Vector），由點、線、多邊形等基本地物構(gòu)成，是真實地理信息的采樣表達方式點：（x,y）線：（x1,y1）;（x1,y1）;（x1,y1);……(xn,yn）;面：曲線段組成矢量的多邊形。35矢量數(shù)據(jù)的獲取（1）利用各種定位儀器設(shè)備（2）通過紙質(zhì)地圖數(shù)字化得到（3）間接獲取36矢量結(jié)構(gòu)與柵格結(jié)構(gòu)的比較優(yōu)點缺點矢量地理數(shù)據(jù)的精度較高數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)嚴謹能完整描述拓撲關(guān)系圖形輸出美觀能實現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)的恢復(fù)、更新和綜合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜疊加分析與柵格圖組合難數(shù)學(xué)模擬比較困難空間分析技術(shù)上比較復(fù)雜柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單空間數(shù)據(jù)的疊置和組合方便便于實現(xiàn)各種空間分析數(shù)學(xué)模擬方便技術(shù)開發(fā)費用低數(shù)據(jù)量大降低分辨率時，信息損失嚴重地圖輸出不夠精美難以建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系投影轉(zhuǎn)換為較為費時371.柵格數(shù)據(jù)的聚類、聚合分析⑴聚類分析柵格數(shù)據(jù)的聚類是根據(jù)設(shè)定的聚類條件對原有數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行有選擇的信息提取而建立新的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)的方法。38圖8—1(a)為一個柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)樣圖，1、2、3、4為其中的四種類型要素，圖8—1(b)為提取其中要素“2”的聚類結(jié)果。39⑵聚合分析柵格數(shù)據(jù)的聚合分析是指根據(jù)空間分辨力和分類表，進行數(shù)據(jù)類型的合并或轉(zhuǎn)換以實現(xiàn)空間地域的兼并?？臻g聚合的結(jié)果往往將較復(fù)雜的類別轉(zhuǎn)換為較簡單的類別，并且常以較小比例尺的圖形輸出。當(dāng)從地點、地區(qū)到大區(qū)域的制圖綜合變換時常需要使用這種分析處理方法。40對于圖8—1(a)，如給定聚合的標準為1、2類合并為b，3、4類合并為a，則聚合后形成的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)如圖8—2(a)所示,如給定聚合的標準為2、3類合并為c，1、4類合并為d，則聚合后形成的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)如圖8—2(b)所示412.柵格數(shù)據(jù)的信息復(fù)合（疊加）分析能夠極為便利地進行同地區(qū)多層面空間信息的自動復(fù)合疊置分析，是柵格數(shù)據(jù)一個最為突出的優(yōu)點。正因為如此，柵格數(shù)據(jù)常被用來進行區(qū)域適應(yīng)性評價、資源開發(fā)利用、規(guī)劃等多因素分析研究工作。信息復(fù)合模型(overlay)包括兩類，簡單的視覺信息復(fù)合和較為復(fù)雜的疊加分類模型。42⑴視覺信息復(fù)合將不同專題的內(nèi)容疊加顯示在結(jié)果圖件上，以便系統(tǒng)使用者判斷不同專題地理實體的相互空間關(guān)系，獲得更為豐富的信息。簡單視覺信息復(fù)合之后，參加復(fù)合的平面之間沒發(fā)生任何邏輯關(guān)系，仍保留原來的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)43面狀圖、線狀圖和點狀圖之間的復(fù)合；面狀圖區(qū)域邊界之間或一個面狀圖與其他專題區(qū)域邊界之間的復(fù)合；遙感影像與專題地圖的復(fù)合；專題地圖與數(shù)字高程模型復(fù)合顯示立體專題圖；4445⑵疊加分類模型根據(jù)參加復(fù)合的柵格數(shù)據(jù)層不同類別的空間關(guān)系重新劃分空間區(qū)域，每個空間區(qū)域內(nèi)各空間點的屬性組合一致。疊加結(jié)果生成新的數(shù)據(jù)層，該數(shù)據(jù)層圖形數(shù)據(jù)記錄了重新劃分的區(qū)域，而屬性數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)中則包含了原來的幾個參加復(fù)合的數(shù)據(jù)層的屬性數(shù)據(jù)庫中所有的數(shù)據(jù)項。463.追蹤分析追蹤分析一般都是基于柵格數(shù)據(jù)的，由某一個或多個起點，按照一定的追蹤線索進行追蹤目標或者追蹤軌跡信息提取的空間分析方法。如柵格所記錄的是地面點的海拔高程值，根據(jù)地面水流必然向最大坡度方向，由追蹤法提取地面水流的路徑流動的基本追蹤線索，可以得出地面水流的基本軌跡474.鄰域分析（窗口分析）鄰域分析主要應(yīng)用于柵格數(shù)據(jù)模型。地學(xué)信息除了在不同層面的因素之間存在著一定的制約關(guān)系之外,還表現(xiàn)在空間上存在著一定的關(guān)聯(lián)性。對于柵格數(shù)據(jù)所描述的某項地學(xué)要素，其中的(I，J)柵格往往會影響其周圍柵格的屬性特征。48分析窗口的類型

按照分析窗口的形狀，可以將分析窗口劃分為以下類型：矩形窗口：是以目標柵格為中心，分別向周圍八個方向擴展一層或多層?xùn)鸥?，從而形成矩形分析區(qū)域。圓型窗口：是以目標柵格為中心，向周圍作一等距離搜索區(qū)，構(gòu)成一圓型分析窗口。環(huán)型窗口：是以目標柵格為中心，按指定的內(nèi)外半徑構(gòu)成環(huán)型分析窗口。扇型窗口：是以目標柵格為起點，按指定的起始與終止角度構(gòu)成扇型分析窗口。49506.3.5矢量數(shù)據(jù)分析的基本方法1.包含分析確定要素之間是否存在著直接的聯(lián)系，即矢量點、線、面之間是否存在在空間位置上的聯(lián)系，這是地理信息分析處理中常要提出的問題，也是在地理信息系統(tǒng)中實現(xiàn)圖形—屬性對應(yīng)檢索的前提條件與基本的分析方法。51鏈接－是否相鄰或包含要確定某個井位屬于哪個行政區(qū)；要測定某條斷裂線經(jīng)過哪些城市建筑；在計算機屏幕上利用鼠標點擊對應(yīng)的點狀、線狀或面狀圖形，查詢其對應(yīng)的屬性信息52鏈接－包含分析原理點與面之間的包含分析，或稱為Point-Polygon分析，具有較為典型的意義?？梢酝ㄟ^著名的鉛垂線算法來解決，如圖6-9所示，由Pt點作一條鉛垂線?，F(xiàn)在要測試Pt是在該多邊形之內(nèi)或之外。其基本算法的思路是，如果該鉛垂線與某一圖斑有奇數(shù)交點，則該Pt點必位于該圖斑內(nèi)（某些特殊條件除外）5354可以解決的問題地圖的自動分色地圖內(nèi)容從面向點的制圖綜合面狀數(shù)據(jù)從矢量向柵格格式的轉(zhuǎn)換區(qū)域內(nèi)容的自動計數(shù)(例如某個設(shè)定的森林砍伐區(qū)內(nèi)，某一樹種的顆數(shù))等等。55分析舉例

例如，確定某區(qū)域內(nèi)礦井的個數(shù)，這是點與面之間的包含分析，確定某一縣境內(nèi)公路的類型以及不同級別道路的里程，是線與面之間的包含分析。分析的方法是：首先對這些礦井、公路要點、線要素數(shù)字化，經(jīng)處理后形成具有拓撲關(guān)系的相應(yīng)圖層，然后和已經(jīng)存放在系統(tǒng)中的多邊形進行點與面、線與面的疊加；最后對這個多邊形或區(qū)域進行這些點或線段的自動計數(shù)或歸屬判斷。562.基于矢量的疊加分析⑴原理就是把同一地區(qū)的兩幅或兩幅以上的圖層重疊在一起進行圖形運算和屬性運算（關(guān)系運算），產(chǎn)生新的空間圖形和屬性的過程。57⑵目的尋找和確定同時具有幾種地理屬性的地理要素的分布，或是按照確定的地理指標，對疊加后產(chǎn)生的具有不同屬性級的多邊形進行分類或分級如了解某區(qū)域的森林覆蓋面積(行政區(qū)與植被圖層的疊加)、一個縣的公路里程、一個地區(qū)的河流密度、降雨與溫度的關(guān)系等5859⑶疊加分析的種類疊加分析是空間信息系統(tǒng)中最常用的提取隱含信息的手段之一。疊加分析不僅包含空間關(guān)系的比較，還包含屬性關(guān)系的比較。疊加分析的種類主要有三種60AB123451B2B1A2A4A3A5B3B4B降雨量土壤類型適宜農(nóng)作物61①點與多邊形的疊加疊加圖層：將一個含有點的圖層（目標圖層）疊加在另一個含有多邊形的圖層（操作圖層）上，以確定每個點落在哪個區(qū)域內(nèi)。疊加方法：通過點在多邊形內(nèi)的點位判別完成。通常得到一張新的屬性表，該屬性表除了原有屬性外，還含有落在那個多邊形的目標標識，如果必要的話，還可以在多邊形的屬性表中提取一些附加屬性。62②線與多邊形的疊加疊加圖層：將線的圖層（目標圖層）疊加在多邊形的圖層（操作圖層）上，以確定一條線落在哪個多邊形內(nèi)。疊加原理：與前面不同的是，往往一個線目標跨越多個多邊形，這時需要先進行線與多邊形的求交，并將線目標進行切割，形成一個新的空間目標（新的線目標）的結(jié)果集。63③多邊形與多邊形的疊加疊加過程：多邊形與多邊形的疊加操作要比前面兩種復(fù)雜得多。需要將兩層多邊形的邊界全部進行邊界求交的運算和切割。然后根據(jù)切割的弧段重新建立拓撲關(guān)系，最后判斷疊加后的多邊形分別落在原始多邊形層的哪個多邊形內(nèi)，建立起新多邊形與原多邊形的關(guān)系。643.緩沖區(qū)分析（Buffer）⑴緩沖區(qū)分析原理緩沖區(qū)分析是研究根據(jù)數(shù)據(jù)庫的點、線、面實體，自動建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形實體，從而實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)在水平方向得以擴展的信息分析方法。它是地理信息系統(tǒng)重要的和基本的空間操作功能之一。65緩沖區(qū)就是空間實體的一種影響范圍或服務(wù)范圍。緩沖區(qū)分析的基本思想就是給定一個空間實體或集合，確定它們的鄰域，鄰域的大小由領(lǐng)域半徑R來確定。緩沖分析是對一組或一類地物按照緩沖的距離條件，建立緩沖區(qū)多邊形圖，然后將這個圖層與需要進行緩沖分析的圖層進行疊加分析，得到所需要的結(jié)果。66⑵緩沖區(qū)分析應(yīng)用在數(shù)據(jù)處理和空間分析的某些過程中需要使用Buffer功能來實現(xiàn)。如根據(jù)污染源求敏感區(qū)范圍等。城市的噪音污染源所影響的一定空間范圍、交通線兩側(cè)所劃定的綠化帶。BUFFER可以以多邊形、線、點或結(jié)點為輸入數(shù)據(jù)生成緩沖區(qū)，這個緩沖區(qū)必定為多邊形。67⑶緩沖區(qū)的建立68

點緩沖區(qū)以點狀地物為圓心，以緩沖區(qū)距離為半徑繪圓線緩沖區(qū)和面緩沖區(qū)以線狀地物的邊線為參考線，作它們的平行線，再考慮端點圓弧，即可建立緩沖區(qū)。

69⑷緩沖區(qū)模型緩沖因素

1）主體。分析的目標，點源、面源、線源

2）臨近對象。受主體影響的客體，如行政變更涉及的居民區(qū)，森林砍伐涉及的水土流失范圍

3）作用條件。主體對鄰近對象施加作用的影響條件或強度分析模型

線性模型：隨距離增大影響呈線性衰減二次模型：隨距離增大影響呈二次形式衰減指數(shù)模型：隨距離增大影響呈指數(shù)形式衰減

706.3.6空間插值分析空間數(shù)據(jù)往往是根據(jù)自己的要求獲取采樣的觀測值，諸如土地類型、地面高程等。這些點的分布往往是不規(guī)則的，在用戶感興趣或模型復(fù)雜區(qū)域可能采樣點多，在其它地區(qū)則采樣點少，由此而導(dǎo)致所形成的多邊形的內(nèi)部變化不可能表達得更精確、更具體，而只能達到一般的平均水平。但用戶在某些時候卻欲獲知未觀測點的某種感興趣特征的更精確值，這就導(dǎo)致了空間內(nèi)插技術(shù)的誕生。

71空間插值的理論假設(shè)是空間位置上越靠近的點，越可能具有相似的特征值，而距離越遠的點，其特征值相似的可能性越小726.3.7網(wǎng)絡(luò)分析(NetWork)1.網(wǎng)絡(luò)跟蹤(Trace)網(wǎng)絡(luò)中用于研究網(wǎng)絡(luò)中資源和信息的流向就是網(wǎng)絡(luò)跟蹤的過程。在點污染研究中，可以跟蹤污染物從污染源開始，沿河流向下游擴散的過程。在電網(wǎng)應(yīng)用中，可以根據(jù)不同開關(guān)的開、關(guān)狀態(tài)，確定電力的流向。732.路徑分析路徑分析是用于模擬兩個或兩個以上地點之間資源流動的路徑尋找過程。當(dāng)選擇了起點、終點和路徑必須通過的若干中間點后，就可以通過路徑分析功能按照指定的條件尋找最優(yōu)路徑。74應(yīng)用舉例在遠距離送貨、物資派發(fā)、急救服務(wù)和郵遞等服務(wù)中，經(jīng)常需要在一次行程中同時訪問多個站點(收貨方、郵件主人、物資儲備站等)，如何尋找到一個最短和最經(jīng)濟的路徑，保證訪問到所有站點，同時最快最省地完成一次行程，這是很多機構(gòu)經(jīng)常遇到的問題。這類分析中，道路網(wǎng)絡(luò)的不同弧段(網(wǎng)絡(luò)模型中的Link)有不同的影響物流通過的因素，路徑選擇分析必須充分考慮到這些因素，在保證遍歷需要訪問的站點的同時，為用戶尋找出一條最佳(距離、時間或費用等)的運行路徑。753.資源分配(Allocation)反映現(xiàn)實世界網(wǎng)絡(luò)中資源的供需關(guān)系模型?？梢越鉀Q資源的有效利用和合理分配；確定最近中心，實現(xiàn)最佳服務(wù)“供(Supply)”代表一定數(shù)量的資源或貨物，它們位于被稱之為“CENTER”的設(shè)施中?！靶?Demand)”指對資源的利用。Allocate分析就是在空間中的一個或多個點之間分配資源的過程。為了實現(xiàn)供需關(guān)系，在網(wǎng)絡(luò)中必然存在資源的運輸和流動。資源要么由供方送到需方，要么由需需方到供方索取。76舉例－學(xué)校選址學(xué)校與學(xué)生的關(guān)系也構(gòu)成一種在網(wǎng)絡(luò)中供需分配關(guān)系。學(xué)校是資源提供方，它負責(zé)提供名額供適齡兒童入學(xué)。適齡兒童是資源的需求方，他們要求入學(xué)。作為需求方的適齡兒童沿街道網(wǎng)絡(luò)分布，他們產(chǎn)生了對作為供給方的學(xué)校的資源--學(xué)生名額的需求。這種情況下，“資源”的流向是由適齡兒童前往學(xué)校。774.定位配置分析(選址和分區(qū))Location-allocation分析是決定一個或多個服務(wù)設(shè)施的最優(yōu)位置的過程，它的定位力求保證服務(wù)設(shè)施可以以最經(jīng)濟有效的方式為它所服務(wù)的人群提供服務(wù)。在此分析中，即有定位過程，也有資源分配過程。78定位配置分析的實質(zhì)是線性規(guī)劃問題。主要的算法包括：p-中心問題：在m個候選點中，選擇p個供應(yīng)點，為n個需求點服務(wù)，并使得從服務(wù)中心到需求點之間的距離（或時間、費用）最小。中心服務(wù)范圍的確定：中心服務(wù)范圍是指一個服務(wù)設(shè)施在給定的時間或距離內(nèi)，能夠到達的區(qū)域。中心資源的分配范圍：資源分配就是將空間網(wǎng)絡(luò)的邊或者結(jié)點，按照中心的供應(yīng)量及網(wǎng)絡(luò)邊和結(jié)點的需求量，分配給一個中心的過程，用來模擬空間網(wǎng)絡(luò)上資源的供需關(guān)系(Allocation）。796.4GIS應(yīng)用6.4.1GIS在物流領(lǐng)域的應(yīng)用GIS應(yīng)用于物流分析，主要是指利用GIS強大的地理數(shù)據(jù)功能來完善物流分析技術(shù)。國外公司已經(jīng)開發(fā)出利用GIS為物流分析提供專門分析的工具軟件。完整的GIS物流分析軟件集成了車輛路線模型、最短路徑模型、網(wǎng)絡(luò)物流模型、分配集合模型和設(shè)施定位模型等。

80案例應(yīng)用－GIS系統(tǒng)在威海煙草物流中的應(yīng)用

1.背景威海屬于卷煙純銷區(qū)，擁有13141個卷煙零售戶，從2003年開始，取消了縣級公司的卷煙庫存，實行由物流中心直接配送到車的對接配送模式，其特點是分揀到車，分散配送，固定送貨線路，每天都有固定的車輛來保障固定線路的送貨任務(wù)。812.存在問題①不利于節(jié)約成本資源。卷煙銷售旺季，每天送貨工作量很大，而淡季每天送貨工作量很小，在少數(shù)車輛就能滿足配送任務(wù)的情況下，仍然需要全部車輛出動，導(dǎo)致車輛空載增加，造成車輛的運行維護費用和人員費用增加。②不利于送貨效率的根本性提高。固定的送貨線路是人為設(shè)定的，盲目性較大，每次零售戶訂貨分布不同，經(jīng)常造成送貨多走“冤枉路”。822.存在問題③不利于平衡送貨工作量。在送貨區(qū)域分散，訂單分布不均勻的情況下，有的線路送貨工作量“吃不飽”，有的線路送貨工作量壓力較大，造成送貨工作量不均衡，使送貨人員之間產(chǎn)生攀比抱怨心里，并且影響送貨服務(wù)質(zhì)量。④不利于車輛的有效監(jiān)管。車輛行駛不受控制，隨意性較大，在送貨工作量較小的情況下，容易出現(xiàn)公車私用的情況，很難控制。83843.GIS多點線路優(yōu)化系統(tǒng)

①送貨區(qū)域規(guī)劃功能：利用卷煙零售戶歷史的分布和訂貨量數(shù)據(jù)，采用配送系統(tǒng)路徑優(yōu)化算法，劃分出覆蓋區(qū)域內(nèi)所有卷煙零售戶的送貨區(qū)域。②送貨線路的優(yōu)化功能：在配送區(qū)域優(yōu)化劃分的基礎(chǔ)上，針對每條送貨線路當(dāng)日訂煙戶的數(shù)目、分布和訂貨量，采用優(yōu)化算法，形成當(dāng)日的行車送貨路線。853.GIS多點線路優(yōu)化系統(tǒng)

③優(yōu)化線路順序功能：將優(yōu)化的當(dāng)日行車送貨路線以報表形式輸出，按送貨順序依次列出訂貨、付款情況等信息，實現(xiàn)自動順序的輸出。④優(yōu)化線路可視化顯示功能：該系統(tǒng)的重要特色是實現(xiàn)了優(yōu)化線路在地圖窗口中的可視化顯示，能直觀醒目地在地圖窗口中顯示出實時送貨線路通過的道路、村莊及經(jīng)過的零售戶標點。863.GIS多點線路優(yōu)化系統(tǒng)

⑤點間經(jīng)濟距離的測算功能：利用該系統(tǒng)可在顯示零售戶分布的地圖窗口中，計算任意兩個點之間的經(jīng)濟距離，為配送管理人員進行分析決策時提供參考依據(jù)。⑥查詢信息顯示功能：利用該系統(tǒng)的圖文查詢功能，可在顯示零售戶分布的地圖窗口中，通過劃定任意區(qū)域查詢，彈出顯示零售戶或卷煙品種的信息窗口，方便快捷，便于管理人員隨時了解銷售的情況。87886.4.2GIS應(yīng)用于道路規(guī)劃運輸

1.背景傳統(tǒng)的道路信息數(shù)據(jù)大多采用手工的方式進行統(tǒng)計與整理。由于道路信息的屬性繁多(如每條道路有長度、地理范圍、路幅形式、路面寬度、路面材料、路面面積和路面狀況等屬性)，若按多種屬性統(tǒng)計道路數(shù)據(jù)，計算量較大。尤其是按地理范圍作道路統(tǒng)計時，則必須按地理范圍的邊界把跨越不同范圍的道路分隔成多段，并按相應(yīng)的比例折算道路的長度和面積等信息，工作量很大。

892.GIS技術(shù)應(yīng)用GIS技術(shù)應(yīng)用于道路規(guī)劃運輸，可以實現(xiàn)道路規(guī)劃和運輸?shù)脑O(shè)計和管理的自動化，形成道路規(guī)劃與運輸計劃、道路的區(qū)域管理、領(lǐng)導(dǎo)決策等多層次、多目標的區(qū)域地理信息系統(tǒng)?？梢栽谝话阃ㄓ肎IS軟件基礎(chǔ)上擴充道路規(guī)劃運輸系統(tǒng)軟件程序，以工具箱的形式連接在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫上，構(gòu)成一個功能強大的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。90功能1利用航測、遙感和GIS技術(shù)對區(qū)域的地形、地貌、河流、城鎮(zhèn)、公路、鐵路等進行全面調(diào)查，作出區(qū)域的交通路線的空間分布。

91功能2根據(jù)研究區(qū)域范圍內(nèi)各地的經(jīng)濟指標、發(fā)展速度指標，人口分布狀況與構(gòu)成，現(xiàn)有道路的狀況、運營狀況，找出道路與各地經(jīng)濟發(fā)展和人口之間的關(guān)系、運輸與經(jīng)濟和人口的關(guān)系以及存在的問題，從而為規(guī)劃者和運輸決策者提供道路規(guī)劃和運輸規(guī)劃的依據(jù)。

92功能3進行道路和運輸動態(tài)變化的分析，包括對道路變遷、車輛變遷、運輸變遷、經(jīng)濟和人口變遷的分析和快速決策。分析中應(yīng)用遙感、攝影測量和計算機數(shù)字處理相結(jié)合的技術(shù)手段，對多數(shù)據(jù)源、多時態(tài)信息進行復(fù)合、分解，為規(guī)劃運輸決策者提供道路和運輸變遷的原因和規(guī)律。93功能4提出區(qū)域道路規(guī)劃綱要。首先對現(xiàn)有道路作出科學(xué)的評價，然后，根據(jù)各地的經(jīng)濟發(fā)展、人口狀況、軍事需要、兩點之間的地形、地貌地質(zhì)條件，作出各個時期道路等級最合理的動態(tài)規(guī)劃分析結(jié)果。

94功能5根據(jù)區(qū)域運輸體系和現(xiàn)在道路狀況，對區(qū)域道路和運輸進行科學(xué)管理。在建立區(qū)域運輸和道路的數(shù)據(jù)庫的墓礎(chǔ)上，建立區(qū)域運輸與道路的預(yù)測模型，提出區(qū)域的運輸與道路養(yǎng)護等方面的發(fā)展方針和要解決的問題，并且可以進行區(qū)域道路交通事故發(fā)生的預(yù)測預(yù)報，為管理者的決策提供依據(jù)。

956.4.3GIS土地管理中的應(yīng)用

1.背景地理信息系統(tǒng)（GIS）的產(chǎn)生和發(fā)展首先是在土地管理中得到應(yīng)用。這是因為：一方面，土地管理本身是一項既重要又復(fù)雜的系統(tǒng)。這是因為土地是人類最寶貴的非可再生的自然資源之一，從古至今人類一直重視對土地的管理和利用。土地的管理工作包含多方面的內(nèi)容，比如土地資源調(diào)查、土地利用規(guī)劃、地籍管理、土地市場管理等，是一門非常復(fù)雜的系統(tǒng)，迫切需要采用信息化的手段來進行科學(xué)的管理；

96另一方面，由于土地管理中存在大量的空間數(shù)據(jù)，需要采用空間技術(shù)來進行管理。傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)對屬性數(shù)據(jù)的管理已相當(dāng)成熟，但對空間信息的管理顯得力不從心，地理信息系統(tǒng)技術(shù)不僅可以管理屬性信息和空間信息，而且還可以實現(xiàn)空間信息和屬性信息間關(guān)系的管理。972.GIS的應(yīng)用①地籍信息管理地理信息系統(tǒng)對地籍信息的管理體現(xiàn)在其信息直接反映每一塊宗地的特征，它包括宗地的基本信息(位置、面積、利用類別、等級等)，權(quán)屬管理(所有權(quán)、使用權(quán)、他項權(quán)利等)，附著物信息(地上、地下建筑及各種設(shè)施情況)，文檔信息(調(diào)查原始資料、法律、條例等)和圖形信息(地籍圖、土地利用現(xiàn)狀圖等)。

98②土地評價與利用規(guī)劃

地理信息系統(tǒng)在土地利用規(guī)劃中可以發(fā)揮巨大的作用，尤其是在土地評價方面，可以進行土地資源清查、土地生產(chǎn)潛力分析、土地適宜性評價和土地人口承載力分析。99土地資源清查土地資源清查是針對土地的自然屬性進行清查，地理信息系統(tǒng)建立這種自然屬性的空間和統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫。信息來源有土壤圖、氣候圖、土地利用現(xiàn)狀圖和自然災(zāi)害圖等。地理信息系統(tǒng)通過對這些圖的疊加建立起土地資源清查數(shù)據(jù)庫，存儲大量的土地資源及其背景信息，為土地資源的自動化管理服務(wù)。

100土地適宜性和質(zhì)量評價應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的空間分析能力，特別是空間疊加分析模型，結(jié)合不同的數(shù)學(xué)模型，進行土地適宜性和質(zhì)量評價，獲取評價目標的等級指標。

101土地對人口的承載力在已知土地的數(shù)量與質(zhì)量的基礎(chǔ)上，通過計算農(nóng)作物和草場的潛在產(chǎn)量，可以計算出土地的生產(chǎn)潛力，再結(jié)合