空間數(shù)據(jù)處理

空間分析與應(yīng)用1教材：秦昆主編,GIS空間分析理論與方法(第二版),武漢:武漢大學(xué)出版社,2010.2主要內(nèi)容：一、學(xué)習(xí)目的和意義二、該課程的主要內(nèi)容三、學(xué)習(xí)的方法四、相關(guān)網(wǎng)站3一、學(xué)習(xí)目的和意義1、“空間分析”是GIS的核心。2、“空間分析”是地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域的理論性和技術(shù)性都很強的分支，是提升GIS的理論性的一個十分重要的突破口。4二、主要講課內(nèi)容

（1）空間分析的理論:介紹空間分析的一些理論問題，如空間關(guān)系理論、空間認知理論、空間推理理論，以及其它的相關(guān)理論。（2）空間分析的方法:介紹空間分析的各種具體方法，如柵格數(shù)據(jù)的空間分析方法、矢量數(shù)據(jù)的空間分析方法、三維數(shù)據(jù)的空間分析方法、屬性數(shù)據(jù)的空間統(tǒng)計分析方法等。（3）空間分析的過程和應(yīng)用:利用多種空間分析方法綜合集成地解決具體問題的過程；介紹與此密切相關(guān)的空間決策支持技術(shù)，以及空間分析的各種應(yīng)用。5三、學(xué)習(xí)方法理論學(xué)習(xí)：理論聯(lián)系實際，理論指導(dǎo)實踐；算法學(xué)習(xí)：弄懂算法，實際編程實現(xiàn)部分算法；空間分析過程的學(xué)習(xí)：針對具體問題，掌握綜合利用空間分析的方法解決實際的具體問題的能力。自主學(xué)習(xí)：廣泛查閱相關(guān)資料。6四、空間分析研究的相關(guān)網(wǎng)站

7：中科院地理所王勁峰研究員的空間分析網(wǎng)站。8/~sada/index.shtml，美國田納西州州立大學(xué)空間分析和決策支持主頁。

9/，美國國家地理信息與分析中心（美國加利福尼亞州立大學(xué)圣芭芭拉分校）：代表人物：M.F.GoodChild。10

/，美國阿肯色州州立大學(xué)的空間分析實驗室。

11/FREC/spatlab/，美國特拉華州州立大學(xué)的空間分析實驗室12/，美國喬治亞州大學(xué)的自然資源空間分析實驗室。13，美國密歇根州大學(xué)環(huán)境空間分析實驗室。14/~envnr/sal/，美國佛蒙特州州立大學(xué)的空間分析實驗室。

15，CenterforSpatialAnalysisTechnologies,UnitedStatesGeologicalSurvey(USGS)，美國國家地質(zhì)局的空間分析技術(shù)實驗室。16…..Internet上還有很多空間分析的參考資料。圖書館也有很多的關(guān)于空間分析的參考資料。自主學(xué)習(xí)積極學(xué)習(xí)研究討論WorkHardOnit!Themoreyoulearn,themoreyou’llget.Learn

studyenjoyitlikeanexpert1718第一章緒論191.1空間分析的概念空間分析的定義還不統(tǒng)一，比較典型的有以下幾種：空間分析是對數(shù)據(jù)的空間信息、屬性信息或者二者共同信息的統(tǒng)計描述或說明(Goodchild,1987)?？臻g分析是基于地理對象布局的地理數(shù)據(jù)分析技術(shù)(Hainning,1990)?？臻g分析是對于地理空間現(xiàn)象的定量研究，其常規(guī)能力是操縱空間數(shù)據(jù)使之成為不同的形式，并且提取其潛在的信息(Baily,1995;Openshaw,1997)。201.1空間分析的概念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(郭仁忠,1997)。GIS空間分析是從一個或多個空間數(shù)據(jù)圖層獲取信息的過程?？臻g分析是集空間數(shù)據(jù)分析和空間模擬于一體的技術(shù)，通過地理計算和空間表達挖掘潛在空間信息，以解決實際問題(劉湘南等,2008)。空間分析的定義還不統(tǒng)一，比較典型的有以下幾種：21空間分析的本質(zhì)特征：空間分析的本質(zhì)特征包括：探測空間數(shù)據(jù)中的模式；研究空間數(shù)據(jù)間的關(guān)系并建立相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)模型；提高適合于所有觀察模式處理過程的理解；改進發(fā)生地理空間事件的預(yù)測能力和控制能力。22空間目標的特性：空間目標是空間分析的具體研究對象?？臻g目標具有空間位置、分布、形態(tài)、空間關(guān)系(距離、方位、拓撲、相關(guān)場)等基本特征。不同類型的空間目標具有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)描述，對形態(tài)結(jié)構(gòu)的分析稱為形態(tài)分析。例如，可以將地理空間目標劃分為點、線、面和體四大類要素，面具有面積、周長、形狀等形態(tài)結(jié)構(gòu)，線具有長度、方向等形態(tài)結(jié)構(gòu)?？紤]到空間目標兼有幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的描述，因此必須聯(lián)合幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行分析。23不同空間數(shù)據(jù)類型的空間分析方法：不同的空間數(shù)據(jù)類型具有各具特色的空間分析方法，GIS空間數(shù)據(jù)可以劃分為矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)類型，相應(yīng)的有：矢量數(shù)據(jù)的空間分析方法、柵格數(shù)據(jù)的空間分析方法、三維數(shù)據(jù)的空間分析方法、屬性數(shù)據(jù)的空間分析方法。24空間分析的根本目標：空間分析的根本目標是：建立有效的空間數(shù)據(jù)模型來表達地理實體的時空特性，發(fā)展面向應(yīng)用的時空分析模擬方法，以數(shù)字方式動態(tài)地、全局地描述地理實體和地理現(xiàn)象的空間分布關(guān)系，從而反映地理實體的內(nèi)在規(guī)律和變化趨勢，GIS空間分析是對GIS空間數(shù)據(jù)的一種增值操作。251.2空間分析的研究內(nèi)容

空間分析是GIS的主要功能，是GIS的核心和靈魂。在GIS的早期發(fā)展階段，人們的注意力多集中于空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及計算機制圖方面，空間分析的問題尚不尖銳。隨著GIS的發(fā)展，對GIS空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究已相對成熟，計算機制圖也早已達到了實用化水平，實用的GIS軟件以及實際的GIS系統(tǒng)已有許多成功的實例，因此系統(tǒng)的空間分析功能就成為人們倍加關(guān)注的焦點，GIS的發(fā)展已經(jīng)從數(shù)據(jù)庫型GIS進入分析型GIS階段(郭仁忠,2001)。26空間分析是GIS領(lǐng)域理論性、技術(shù)性和應(yīng)用性都很強的分支?？臻g分析的研究內(nèi)容應(yīng)該從理論、方法和應(yīng)用三個方面展開。空間分析的研究內(nèi)容包括三大部分：空間分析的理論研究；空間分析的方法研究；空間分析的應(yīng)用研究。27空間分析的理論研究：空間分析的理論研究部分主要包括空間關(guān)系理論、空間認知理論、空間推理理論、空間數(shù)據(jù)的不確定性分析理論等。空間關(guān)系理論研究空間關(guān)系的語義問題、空間關(guān)系的描述、空間關(guān)系的表達、基于空間關(guān)系的分析等。地理空間認知是指在在日常生活中，人類如何逐步理解地理空間，進行地理分析和決策，包括地理信息的知覺、編碼、存儲、以及和解碼等一系列心理過程。28空間分析的理論研究：空間推理是指利用空間理論和人工智能技術(shù)對空間對象進行建模、描述和表示，并據(jù)此對空間對象間的空間關(guān)系進行定性或定量分析和處理的過程。空間分析的不確定性分析理論：GIS空間分析過程中涉及到很多不確定性問題，需要利用概率理論、模糊理論、粗糙集理論、云模型理論等理論和方法研究和解決GIS空間分析過程中的不確定性問題(承繼成等,2004;史文中,2005)。29在空間分析的方法部分，考慮到不同的空間數(shù)據(jù)類型具有不同的空間分析模式和方法，分別包括：矢量數(shù)據(jù)的空間分析方法，包括包含分析、緩沖區(qū)分析、疊置分析、網(wǎng)絡(luò)分析等；柵格數(shù)據(jù)的空間分析方法，包括柵格數(shù)據(jù)的聚類聚合分析、信息復(fù)合分析、追蹤分析、窗口分析等；三維數(shù)據(jù)的空間分析方法，包括表面積計算、體積計算、坡度計算、坡向計算、剖面分析、可視性分析、谷脊特征分析、水文分析等；屬性數(shù)據(jù)的空間統(tǒng)計方法，包括空間自相關(guān)分析、空間局部估計、空間插值、探索性空間分析等。30空間分析的應(yīng)用：在空間分析的應(yīng)用部分，主要研究空間分析的理論和方法在以下領(lǐng)域的應(yīng)用：衛(wèi)生健康領(lǐng)域、水利領(lǐng)域、城市管理、地質(zhì)災(zāi)害、地震災(zāi)害、交通領(lǐng)域、電力領(lǐng)域、環(huán)保領(lǐng)域等。311.3空間分析的研究進展

空間分析在地理學(xué)研究中具有悠久的傳統(tǒng)與歷史。從某種意義上說，空間分析孕育了地理學(xué)。在古代，人類出于生存和發(fā)展的需要，要學(xué)會分析周圍地理事物的空間關(guān)系，因而始終在進行著各種類型的空間分析(劉湘南等,2008)?；诘貓D的分析：作為地理學(xué)第二語言的地圖出現(xiàn)以后，人們就開始自覺或不自覺地進行各種類型的空間分析，如在地圖上量測地理要素之間的距離、方位、面積，乃至利用地圖進行戰(zhàn)術(shù)研究和戰(zhàn)略決策等。321854年8月到9月，英國倫敦霍亂病流行，但是政府始終找不到患者的發(fā)病原因。后來醫(yī)生瓊.斯諾博士在繪有霍亂流行地區(qū)所有道路、房屋、飲用水機井等內(nèi)容的1:6500的城區(qū)地圖上，標出了每個霍亂病死者的居住位置，從而得到了霍亂病死者居住位置的分布圖?；诳臻g分析的霍亂病患者發(fā)病原因分析：發(fā)病原因：死者飲用了利用布洛多斯托水泵吸水的井水。政府根據(jù)瓊.斯諾博士的要求摘下了這種水井的泵，禁止使用該水泵吸水，從此以后，新的霍亂病人就沒有再出現(xiàn)了。33疊置分析：在這個例子中，通過將繪有霍亂病流行地區(qū)所有道路、、房屋、飲用水機井等內(nèi)容的城區(qū)地圖與霍亂病死者位置的信息進行疊置，從而揭示了患者的居住