空間信息系統(tǒng)原理03

1、第三講 空間服務(wù),1、空間信息獲取與處理 2、空間信息管理 3、空間分析 4、空間信息表現(xiàn)與制圖 5、其他空間服務(wù),1、空間信息獲取與處理,空間信息的獲取是一個空間信息系統(tǒng)建設(shè)的首要任務(wù)。一個空間信息系統(tǒng)建設(shè)，70以上的工作（費用）將花費在空間信息的獲取上面。,1、空間信息獲取與處理 數(shù)據(jù)來源,對于一個空間應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)來說，空間數(shù)據(jù)的來源主要有四種渠道： 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：各種交換格式數(shù)據(jù)（DXF/E00 /MIF等） 遙感/GPS數(shù)據(jù)：圖象、GPS坐標(biāo)點文件等 數(shù)字測量：形成紙質(zhì)地圖或坐標(biāo)點文件 已有紙質(zhì)地圖 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是目前空間數(shù)據(jù)共享的一個重要途徑，因此，一般的空間信息系統(tǒng)平臺都提供了各種交換格

2、式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入/轉(zhuǎn)出功能。 將坐標(biāo)點文件轉(zhuǎn)為地圖數(shù)據(jù)也是空間信息系統(tǒng)平臺必須提供的基本功能。,1、空間信息獲取與處理 地圖數(shù)字化,從已有紙質(zhì)地圖進(jìn)行數(shù)字化錄入，是目前空間應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)所廣泛采用的手段，但也是最耗費人力資源的工作。目前，將紙質(zhì)地圖數(shù)字化為矢量電子地圖，主要有兩種方式： 手扶跟蹤數(shù)字化 掃描數(shù)字化,1、空間信息獲取與處理 地圖數(shù)字化,手扶跟蹤數(shù)字化：利用數(shù)字化儀將地圖上的空間實體進(jìn)行離散化采點。數(shù)字化儀是通過串口與計算機相聯(lián)的，它可以設(shè)置一系列參數(shù)（包括通信參數(shù)和數(shù)字化儀操作參數(shù)）以保證數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性和精度。數(shù)字化儀的主要工作部分就是面板和游標(biāo)。 在進(jìn)行地圖手扶跟蹤數(shù)字化時，需要在

3、數(shù)字化儀面板坐標(biāo)和地圖真實坐標(biāo)之間建立映射關(guān)系，通常的做法是先錄入三個不在同一條直線上的控制點。,1、空間信息獲取與處理 地圖數(shù)字化,1、空間信息獲取與處理 地圖數(shù)字化,除了利用數(shù)字化儀進(jìn)行地圖數(shù)字化之外，還可以利用鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)行地圖數(shù)字化，前者主要是針對文字?jǐn)?shù)據(jù)而言，且數(shù)據(jù)量不太大；后者則主要用于示意圖的數(shù)字化，不需要很高的精度。,示例,1、空間信息獲取與處理 地圖數(shù)字化,掃描數(shù)字化：利用掃描儀將地圖轉(zhuǎn)換成圖象數(shù)據(jù)，然后基于圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化。 地圖掃描字化主要包括以下幾個步驟：,目前，掃描矢量化只能做一些簡單地圖中點、線狀實體的矢量化，所獲得的也只是一些幾何信息，并且不太可靠。理想化的掃描

4、矢量化還需模式識別等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。,1、空間信息獲取與處理 地圖數(shù)字化,在地圖數(shù)字化過程中，空間數(shù)據(jù)最容易產(chǎn)生誤差，因此在此過程中要進(jìn)行嚴(yán)格的誤差檢查： 空間數(shù)據(jù)不完整或重復(fù)：數(shù)字化不完整；重復(fù)數(shù)字化； 空間數(shù)據(jù)位置不正確：數(shù)字化、材料或儀器引起；原點和比例尺有誤引起； 空間數(shù)據(jù)的比例尺不準(zhǔn)確； 變形：原數(shù)字化材料上的各種變形誤差。,1、空間信息獲取與處理 數(shù)據(jù)后處理,地圖的編輯修改：點、線、面等實體的位置變化、及其他修改操作。 點：刪除、移動位置、更改屬性 線：刪除、移動折點、增減折點、合并與分離線、更改屬性等 面：刪除、更改形狀、更改屬性等 標(biāo)注：刪除、移動位置、更改方向、更改字體等,

5、示例,1、空間信息獲取與處理 數(shù)據(jù)后處理,坐標(biāo)變換：將地圖數(shù)據(jù)從一種投影轉(zhuǎn)換成另一種投影。,1、空間信息獲取與處理 數(shù)據(jù)后處理,地圖拼接：將兩幅或多幅地理空間范圍相鄰的電子地圖合并成一幅電子地圖。在地圖拼接時需要將那些橫跨兩個或多個圖幅的同一個實體合并成一個實體。,示例,1、空間信息獲取與處理 數(shù)據(jù)后處理,拓?fù)潢P(guān)系生成：主要是指多邊形拓?fù)潢P(guān)系的生成。線的拓?fù)潢P(guān)系可以在數(shù)字化的時候錄入。 有些空間信息系統(tǒng)并不存儲拓?fù)潢P(guān)系，實體存儲時相互之間是孤立的，只在進(jìn)行拓?fù)浞治鰰r即時計算得到，但這種即時獲得的拓?fù)潢P(guān)系并不準(zhǔn)確（有關(guān)拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)與存儲參見第二講中的“空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”）。 多邊形拓?fù)潢P(guān)系的生成指

6、的是從具有面狀特性的、帶拓?fù)潢P(guān)系的線圖中生成面實體。 有關(guān)多邊形生成算法，請大家課后進(jìn)一步了解。,示例,1、空間信息獲取與處理 數(shù)據(jù)后處理,地圖剪裁和再分類 地圖剪裁是從已有的圖層當(dāng)中，按照某種幾何形狀（如：矩形、圓、多邊形等）作為剪裁區(qū)域，將落在該區(qū)域中的實體剪裁出來，形成一個新的圖層。 地圖再分類是對已有的圖層當(dāng)中的實體進(jìn)行更進(jìn)一步的分類，將不同類別的實體拆分成不同的新圖層。,2、空間信息管理,空間數(shù)據(jù)庫是存取、管理空間信息的數(shù)據(jù)庫。與一般數(shù)據(jù)庫相比，空間數(shù)據(jù)庫具有以下特征： 數(shù)據(jù)量特別巨大 空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一 應(yīng)用廣泛 在第二講中講過，空間信息是按分層的方式組織的，空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)

7、統(tǒng)一管理的模式分為：文件模式、 混合模式、 關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式、 對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式、 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫模式等五種。,2、空間信息管理,不論采取哪種管理模式，空間數(shù)據(jù)庫都必須提供以下功能： 數(shù)據(jù)管理：圖層檢索、圖層刪除等 數(shù)據(jù)備份：圖層備份、數(shù)據(jù)庫備份等 數(shù)據(jù)存取：圖層數(shù)據(jù)存取、圖層中部分實體存取等 為了提高空間數(shù)據(jù)庫中各種功能的效率，空間索引技術(shù)是任何空間數(shù)據(jù)庫都必須采納的基本技術(shù)之一。此外，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，為了提高空間數(shù)據(jù)的訪問效率，減少空間數(shù)據(jù)的傳輸，網(wǎng)絡(luò)空間緩存技術(shù)也是非常必要的。,2、空間信息管理,空間索引技術(shù) 空間實體的表達(dá)形式復(fù)雜，數(shù)據(jù)量大，各種空間操作不僅計算量巨大，而且多具有面向鄰域

8、的特點?？臻g索引正是顧及了空間實體的這些特點，依據(jù)空間實體的位置和形狀或空間實體之間的某種空間關(guān)系，按一定順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包含空間實體的概要信息如對象的標(biāo)識、外接矩形及指向空間實體實體的指針。作為一種輔助性的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，空間索引介于空間操作算法和空間實體之間，通過它的篩選作用，大量與特定空間操作無關(guān)的空間實體被排除掉，從而提高空間操作的效率。 空間索引結(jié)構(gòu)主要有三大類：R樹結(jié)構(gòu)、四叉樹結(jié)構(gòu)和線性映射結(jié)構(gòu)。,層次網(wǎng)格空間索引,2、空間信息管理,2、空間信息管理,網(wǎng)絡(luò)空間緩存技術(shù)的作用包括兩個方面：一是空間數(shù)據(jù)庫的存取效率，特別是采用對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲空間對象時的效率；另一個是減少空

9、間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸量，提空間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。 網(wǎng)絡(luò)空間緩存一般包含三個層次：數(shù)據(jù)庫緩存、局部緩存代理以及客戶端緩存（參考叢升日博士論文）。,2、空間信息管理,網(wǎng)絡(luò)空間緩存結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫緩存,局部緩存代理,客戶端緩存,2、空間信息管理,與一般的數(shù)據(jù)庫提供結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL）相似，空間數(shù)據(jù)庫也試圖提供一套標(biāo)準(zhǔn)化的查詢語言，用于空間數(shù)據(jù)庫的管理、備份合存取操作，這就是所謂的空間查詢語言（Spatial Query Language）。例如： select * from city where city.population100 and city.Distance((京九鐵

10、路)50; 空間查詢語言在表達(dá)和使用上十分復(fù)雜，它需要嵌入各種空間查詢與分析操作。目前，空間查詢語言仍然處于理論發(fā)展和技術(shù)探索階段。,3、空間分析,3、空間分析 空間查詢,圖形查詢：實體之間的空間關(guān)系查詢，實體的屬性信息查詢等。 屬性查詢：基于實體的屬性信息進(jìn)行查詢，與一般的數(shù)據(jù)庫查詢相同，只不過最后查詢的結(jié)果需要再與圖形關(guān)聯(lián)起來。 圖形屬性互查：將空間關(guān)系和屬性結(jié)合起來進(jìn)行查詢，并將最后結(jié)果以圖形和屬性兩種方式顯示出來。如：查詢京九線沿線人口大于100萬的城市及各種屬性信息。 地址匹配：根據(jù)一個地理名字（如學(xué)校名字）來定位相關(guān)實體并獲得其屬性信息。其基礎(chǔ)是地理編碼，即將一個地理名字與一個或若

11、干個空間實體關(guān)聯(lián)起來、或者與實體的某個屬性關(guān)聯(lián)起來、或者與某個地理坐標(biāo)關(guān)聯(lián)起來。,3、空間分析 空間量算,3、空間分析 緩沖區(qū)分析,3、空間分析 緩沖區(qū)分析,3、空間分析 疊加分析,疊加分析是將兩層或多層地圖要素進(jìn)行疊加產(chǎn)生新的要素，它是空間信息系統(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，它可以分為以下五類： 視覺信息的疊加：將多個圖層內(nèi)容放在一起進(jìn)行顯示 點與多邊形的疊加：實質(zhì)上是計算多邊形對點的包含關(guān)系，用于統(tǒng)計或?qū)傩再x值。 線與多邊形的疊加：主要用于計算線落在哪些多邊形中以及各自的部分。 多邊形疊加：最常用的疊加分析。 柵格圖層疊加：利用某

12、種計算模型對不同柵格圖層中相同位置像元的值進(jìn)行計算，得到新的柵格圖層。,3、空間分析 疊加分析,從幾何運算上看，兩個多邊形通過不同的疊加運算可以得到不同的結(jié)果：,3、空間分析 疊加分析,矢量圖層疊加分析,3、空間分析 疊加分析,柵格圖層疊加,3、空間分析 網(wǎng)絡(luò)分析,對地理網(wǎng)絡(luò)（如交通網(wǎng)絡(luò)）、城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)（如電信線、電力線、給水線等）進(jìn)行地理分析和模型化，是網(wǎng)絡(luò)分析的主要目的，其根本目標(biāo)就是研究、籌劃一項網(wǎng)絡(luò)工程如何安排、并使其運行效果最好。 一個網(wǎng)絡(luò)中最基本的組成部分包括： 鏈（Link）：網(wǎng)絡(luò)中流動的管線，如電線。 障礙（Barrier）：禁止網(wǎng)絡(luò)中鏈上流動的點，如刀閘。 拐角點（Tur

13、n）：出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)鏈中所有分割點上，如電阻。 中心（Center）：接受或分配資源的位置，如電站。 站點（Stop）：在路徑選擇中資源增減的站點，如電廠。 網(wǎng)絡(luò)分析的應(yīng)用主要包括三個方面：路徑分析、地址匹配和資源分配。,3、空間分析 網(wǎng)絡(luò)分析,路徑分析 靜態(tài)最佳路徑：給定每條鏈上的屬性后，求兩點間的最佳路徑。 動態(tài)最佳路徑：網(wǎng)絡(luò)中每條鏈上的屬性是動態(tài)變化的，而且可能出現(xiàn)一些障礙點，需要動態(tài)求最佳路徑。 N條最佳路徑：求出代價較小的N條路徑，以供選擇。 最短路徑：確定起點、終點以及所要經(jīng)過的中間點、中間線，求最短路徑。 動態(tài)分段：將網(wǎng)絡(luò)中的鏈根據(jù)其屬性將特征相近的連線分段。分段是動態(tài)進(jìn)行的，因為它

14、與當(dāng)前連線的屬性相對應(yīng)，如果屬性改變了，動態(tài)分段將創(chuàng)建一組新的分段。如按公里數(shù)將一條道路分段。,3、空間分析 網(wǎng)絡(luò)分析,地址匹配 將路徑分析和地理編碼結(jié)合起來使用，如物流配送，需要將貨物送到多家單位。此時可先通過地理編碼進(jìn)行地址查詢，獲得各單位的地理位置，再利用最短路徑方法確定最短送貨線路。 資源分配 資源分配模型中的網(wǎng)絡(luò)主要由中心點（分配中心）組成，有兩種分配方式：一是由分配中心向四周輸出；另一種是從四周向分配中心集中。資源分配的應(yīng)用包括消防站點的分布和求援區(qū)劃分、學(xué)校選址、停水/停電對區(qū)域的社會和經(jīng)濟的影響等。,3、空間分析 空間統(tǒng)計分析,3、空間分析 空間插值,空間插值常用于將離散點的測

15、量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，它包括內(nèi)插和外推兩種算法。前者是通過已知點的數(shù)據(jù)計算同一區(qū)域內(nèi)其他未知點的數(shù)據(jù)，后者則是通過已知區(qū)域的數(shù)據(jù)，求未知區(qū)域的數(shù)據(jù)。通常，在以下幾種情況下要做空間插值： 現(xiàn)有數(shù)據(jù)的分辨率不夠，如遙感圖象從一種分辨率轉(zhuǎn)換到另一種分辨率。 現(xiàn)有數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與所需結(jié)構(gòu)不同，如將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到TIN數(shù)據(jù)。 現(xiàn)有數(shù)據(jù)沒有完全覆蓋整個區(qū)域，如只有一些離散點數(shù)據(jù)。 需要進(jìn)行空間插值處理的原始數(shù)據(jù)包括：航片/衛(wèi)片、野外測量采樣數(shù)據(jù)、等值線圖等。,3、空間分析 空間插值,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(yuǎn)的點，其特征值相似的可能性越小。空間插值方法正

16、是依據(jù)該假設(shè)設(shè)計的，分為整體插值方法和部分插值方法兩類。 整體插值：用研究區(qū)域所有采樣點的數(shù)據(jù)進(jìn)行全區(qū)域特征擬合，如邊界內(nèi)插法、趨勢面分析等。 部分插值：僅僅用鄰近的數(shù)據(jù)點來估計未知點的值，如最鄰近點法（泰森多邊形方法）、移動平均插值方法（距離倒數(shù)插值法）、樣條函數(shù)插值方法、空間自協(xié)方差最佳插值方法（克里金插值）等。,示例,3、空間分析 數(shù)字高程模型,DEM 與 DTM 數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）：研究地面起伏 數(shù)字地形模型（Digital Terrain Model，DTM）：含有地面起伏和屬性（如坡度、坡向等）兩個含義,DEM的目的 在數(shù)字地形圖

17、數(shù)據(jù)庫中存貯高程數(shù)據(jù) ； 解決道路設(shè)計和其他民用及軍用工程中的一些與高程有關(guān)的問題 ； 三維地形顯示及風(fēng)景設(shè)計和規(guī)劃； 剖面視覺分析 ； 道路規(guī)劃、大壩選址等 ； 不同地形之間的靜態(tài)分析和比較； 產(chǎn)生坡度圖、坡向、及坡度剖面圖，輔助地貌分析（淹沒分析、土方計算等）或建立侵蝕圖；,3、空間分析 數(shù)字高程模型,3、空間分析 數(shù)字高程模型,DEM的目的 作為專題信息的顯示背景或?qū)⒌匦螖?shù)據(jù)與專題數(shù)據(jù)如土壤、土地利用或植被等進(jìn)行疊加 ； 為景觀的圖像模擬和景觀處理提供數(shù)據(jù) ； 通過將高程替換為其他連續(xù)變化的屬性，DEM能表示傳播時間、費用、人口、污染程度、地下水深等信息,3、空間分析 數(shù)字高程模型,DE

18、M數(shù)據(jù)的表示 數(shù)學(xué)分片表示法 使用三維函數(shù)模擬復(fù)雜曲面； 將一個完整曲面分解成方格網(wǎng)或面積上大體相等的不規(guī)則格網(wǎng)，每個格網(wǎng)中有一個點的觀測值，即為格網(wǎng)值； 適用于曲面插值來表示地下水或土壤的特性； 圖形表示法 線模型 點模型,3、空間分析 數(shù)字高程模型,DEM數(shù)據(jù)的表示：線模式 描述高程曲線的等高線； 數(shù)字化現(xiàn)有等高線地圖產(chǎn)生的DEM比直接利用航空攝影測量方法產(chǎn)生的DEM質(zhì)量要差； 數(shù)字化的等高線對于計算坡度或生成著色地形圖不十分適用。,3、空間分析 數(shù)字高程模型,DEM數(shù)據(jù)的表示：點模式 高程矩陣（規(guī)則矩形格網(wǎng)） 表示方法：將區(qū)域劃分成網(wǎng)格，記錄每個網(wǎng)格的高程； 線模型到高程矩陣的轉(zhuǎn)換：格雷

19、茲地面模型； 優(yōu)點：計算機處理以柵格為基礎(chǔ)的矩陣很方便，使高程矩陣稱為最常見的DEM； 缺點：在平坦地區(qū)出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)冗余；若不改變格網(wǎng)大小，就不能適應(yīng)不同的地形條件；在視線計算中過分依賴格網(wǎng)軸線。,3、空間分析 數(shù)字高程模型,DEM數(shù)據(jù)的表示：點模式 不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN) 表示方法：將區(qū)域劃分為相鄰的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點落在三角面頂點、線或三角形內(nèi)，落在頂點其高程與頂點相同，落在線上則由兩個頂點線性插值得到，落在三角形內(nèi)則由三個頂點插值得到 生成方法：由不規(guī)則點、矩形格網(wǎng)或等高線轉(zhuǎn)換而得到 TIN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 對于某些類型的運

20、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,3、空間分析 數(shù)字高程模型,DEM數(shù)據(jù)的采集 采集方法 地面測量：利用自動記錄的測距經(jīng)緯儀在野外實地測量 現(xiàn)有地圖數(shù)字化：對已有地圖上的信息（如等高線）進(jìn)行數(shù)字化 空間傳感器：利用GPS，結(jié)合雷達(dá)和激光測高儀采集數(shù)據(jù) 數(shù)字?jǐn)z影測量：利用帶自動記錄裝置的立體測圖儀或立體坐標(biāo)儀、解析測圖儀及數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，進(jìn)行人工、半自動或全自動的量測。其原理是在攝影圖的基礎(chǔ)上利用測圖儀進(jìn)行測量。,3、空間分析 數(shù)字高程模型,DEM數(shù)據(jù)的采集 數(shù)字?jǐn)z影測量采樣點的選取 沿等高線采樣：主要用于山區(qū)采樣 規(guī)則網(wǎng)格采樣：按規(guī)則矩形網(wǎng)格進(jìn)行采樣，可直接生成規(guī)則矩形

21、格網(wǎng)的DEM數(shù)據(jù) 漸進(jìn)采樣：根據(jù)地形使采樣點合理分布，即平坦地區(qū)采樣點少，地形復(fù)雜區(qū)采樣點多 選擇采樣：根據(jù)地形特征進(jìn)行采樣，如沿山脊線、山谷線等進(jìn)行采集 混合采樣,所有采集的數(shù)據(jù)都要按一定的空間插值方法轉(zhuǎn)換成點模式格式數(shù)據(jù),3、空間分析 空間建模與空間輔助決策,空間建模與空間輔助決策是針對具體的應(yīng)用領(lǐng)域存在的空間分析問題而采取的解決手段：采用各種簡單或復(fù)雜的空間分析操作，建立空間分析模型。模型可能是一系列空間分析操作的簡單組合；也可能是將空間信息及空間分析操作的結(jié)果轉(zhuǎn)化為知識，再進(jìn)行復(fù)雜的空間推理。對于后者，往往就形成所謂的空間決策支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等。,3、空間分析 空間建模與空間輔助決策

22、,一般步驟 確定目標(biāo)和評價準(zhǔn)則 準(zhǔn)備分析數(shù)據(jù) 建立模型 尋求手段 結(jié)果評價 應(yīng)用 最佳路徑、選址、定位分析、資源分配等,實例分析 （1）,問題背景 為了在某地建立一森林公園旅游點，需參考一定的旅游條件，假設(shè)該旅游點須滿足距公路、鐵路0.5km以外10km以內(nèi)，非市區(qū)，有林地，要求在行政區(qū)劃圖上選出該旅游點位置，并注明面積大小。 數(shù)據(jù)源 公路及鐵路分布圖； 森林分布及權(quán)屬圖； 城鎮(zhèn)行政區(qū)劃圖；,3、空間分析 空間建模與空間輔助決策,3、空間分析 空間建模與空間輔助決策,所涉及的GIS功能 屬性重分類； 面狀邊界消除與合并； 緩沖區(qū)生成； 拓?fù)浏B加； 面積量測； 繪圖輸出； 生成報表,實例分析 （

23、1）,3、空間分析 空間建模與空間輔助決策,實例分析 （1）,3、空間分析 空間建模與空間輔助決策,實例分析 （1）,具體步驟 (6)將城鎮(zhèn)行政區(qū)劃圖重新分類，生成市區(qū)、非市區(qū)兩類； (7)拓?fù)浏B加(5)、(6)生成的圖層，得到 非林地； 林地且市區(qū)； 林地、非市區(qū)、距道路0.5km內(nèi)； 林地、非市區(qū)、距道路0.5km外10km內(nèi)； 林地、非市區(qū)、距道路10km外 (8)依約束條件，提取第4類多邊形，并計算其面積； (9)與行政區(qū)劃圖疊加，打印輸出結(jié)果；,3、空間分析 空間建模與空間輔助決策,實例分析 （2）,道路拓寬改建過程中的拆遷指標(biāo)計算 所解決的問題及約束條件 計算由于道路拓寬而需拆遷的

24、建筑面積和房產(chǎn)價值 ； 道路拓寬改建的標(biāo)準(zhǔn)是： 道路從原有的20米拓寬到60米 ； 拓寬道路應(yīng)盡量保持直線 ； 部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的10層以上的建筑不拆除 ； 所需資料 現(xiàn)狀道路圖； 區(qū)域內(nèi)建筑物分布圖；,3、空間分析 空間建模與空間輔助決策,實例分析 （2）,空間操作 選擇擬拓寬的道路，根據(jù)拓寬半徑，建立道路的緩沖區(qū)； 將緩沖區(qū)圖與建筑物分布圖進(jìn)行拓?fù)浏B加，此圖包括所有部分或全部位于拓寬區(qū)內(nèi)的建筑物信息； 統(tǒng)計分析 選擇落入拆遷區(qū)內(nèi)的樓層高為10層以上的建筑物，將其排除掉，其余為拆遷建筑物 ； 對所需拆遷的建筑物進(jìn)行拆遷指標(biāo)計算，包括建筑物面積、房產(chǎn)價值。,3、空間分析 空間建模與空間輔助決策

25、,實例分析 （3）,輔助建設(shè)項目選址 需解決的問題和約束條件 需解決的問題： 確定一些具體的地塊，作為一個輕度污染工廠的可能建設(shè)位置 約束條件： (1)地塊建設(shè)用地面積不小于10000m2 (2)地塊的地價不超過1萬元/m2 (3)地塊周圍不能有幼兒園、學(xué)校等公共設(shè)施,3、空間分析 空間建模與空間輔助決策,實例分析 （3）,所需數(shù)據(jù) 全市所有地塊信息的數(shù)據(jù)層 全市公共設(shè)施的分布圖 空間分析 從地塊圖中選取所有滿足條件(1)(2)的地塊 與公共設(shè)施層數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浏B加 對疊加的結(jié)果進(jìn)行鄰域分析和特征提取，選擇出滿足要求的地塊 將選擇的地塊及相關(guān)信息以地圖和表格形式打印輸出,4、空間信息表現(xiàn)與制圖,

26、人們常說，一幅圖勝過千言萬語，指的是地圖所包含的信息十分豐富。在空間信息系統(tǒng)中，如何將空間信息的豐富語義表現(xiàn)出來呢？通常的手段是： 文字注記（標(biāo)注） 圖例表示 專題表現(xiàn) 專題制圖 文字注記：對空間實體進(jìn)行簡要的說明，如名字、分類等。 圖例表示：用特定的圖形符號（包括大小、顏色等）來表示空間實體的分類、屬性、統(tǒng)計等信息。 專題表現(xiàn)：利用各種手段（顏色、直方圖、餅圖等）來表示面狀實體的分類、屬性、統(tǒng)計等信息。 專題制圖：通過多種制圖單元（如多圖層疊加、鳥瞰圖、附屬圖、表格、說明文字、指北針、圖名、圖框、比例尺等等）來表現(xiàn)各種空間信息。,4、空間信息表現(xiàn)與制圖,文字注記并不是自然界的組成部分，但它是

27、地圖的重要組成部分。文字注記包括名稱注記（說明空間實體專有的名稱）、說明注記（說明空間實體的種類、屬性和特征等）和數(shù)字注記（說明空間實體的數(shù)量特征，如高度）三種。 在地圖上加入文字注記要注重美觀性，需要考慮文字注記的字體、大小、顏色、位置等。 從某種意義上看，文字注記除了可以對地圖進(jìn)行補充外，它還可以用于輔助定位。,示例,4、空間信息表現(xiàn)與制圖,圖例是地圖的語言，是表達(dá)地圖內(nèi)容的基本手段。圖例是由形狀不同、大小不一和色彩有別的圖形和文字組成。就單個圖例而言，它可以表示空間實體的位置、大小、質(zhì)量和數(shù)量等特征；就同類圖例而言，可以反映空間實體的分布特點；而各類圖例的總和，則可以表現(xiàn)空間實體之間的相

28、互關(guān)系及區(qū)域的總體特征。 根據(jù)空間實體的類型，圖例一般分為點、線、面三種。一般空間信息系統(tǒng)平臺都提供了圖例編輯器以制作各種圖例。,示例,4、空間信息表現(xiàn)與制圖,面狀實體由于它具有一定的面積，因此其信息的表達(dá)方式就更加豐富。除了用圖例表示之外，還有很多其他的專題表示方法，包括： 等值線法：表示一個面實體內(nèi)某種屬性的密度分布 點值法：表示一個面實體內(nèi)某種屬性的密度分布 質(zhì)底法：用不同底色表示不同面實體的屬性 范圍法：用附加區(qū)域表示面實體及其之間的屬性 圖例法：用點或線圖例表示一個面實體內(nèi)的屬性 動線法：用閃爍、流動的線（箭頭線）來表示動態(tài)屬性 統(tǒng)計圖法：用直方圖、餅圖表示統(tǒng)計信息 DEM法：用三維

29、的方式表現(xiàn)屬性,4、空間信息表現(xiàn)與制圖,示例,制圖單元包括：圖層內(nèi)容、鳥瞰圖、附屬圖、表格、說明文字、指北針、圖名、圖框、比例尺等,4、空間信息表現(xiàn)與制圖,制圖綜合是從已有的地圖數(shù)據(jù)中對空間實體進(jìn)行取舍和簡化，形成新的概括性地圖。取舍和簡化要根據(jù)地圖的用途和地圖比例尺進(jìn)行，把最主要的實體的基本輪廓、主要特征和基本規(guī)律反映到新的地圖上。制圖綜合圍繞著幾何性和地理性兩個方面進(jìn)行： 幾何性：對空間實體的幾何形狀、大小進(jìn)行簡化。 地理性：根據(jù)專題內(nèi)容需要，對空間實體進(jìn)行舍棄和類型更換。 制圖綜合一般是針對大比例尺地圖進(jìn)行的，以獲得小比例尺圖。影響制圖綜合的因素包括：地圖比例尺、地圖的專題和用途、制圖區(qū)域的地理特征等。制圖綜合目前只處于探索階段。,4、空間信息表現(xiàn)與制圖,虛擬地理環(huán)境是試圖綜合利用各種空間信息技術(shù)及計算機科學(xué)技術(shù)（包括數(shù)據(jù)的獲取、表達(dá)、組織、空間分析、可視化、虛擬現(xiàn)實等）在計算機中真實再現(xiàn)或更加直觀地表現(xiàn)我們所生存的地理空間中的各種信息，使得使用者能夠方便地瀏覽和操作各種空間信息。 從目前來看，虛擬地理環(huán)境還只是一個遙遠(yuǎn)的夢。但有關(guān)空間信息的二維顯示、三維仿真、時態(tài)模擬等方面都取得了很大的進(jìn)展，都達(dá)到了一定的實用水平。,比如，可以設(shè)想一個小孩來到地方博物館的一個數(shù)字地球陳列室，當(dāng)她戴上頭盔顯示器，她將看到