空间分析的原理和方法.ppt

第五章 空间分析的原理和方法 第一节 数字地面模型分析 第二节 空间叠合分析 第三节 空间缓冲区分析 第四节 空间网络分析 第五节 空间统计分析 第六节 空间数据的集合分析和查询 空间分析是GIS系统的重要功能之一,是GIS系统与计算机辅助绘图系统的主要区别。空间分析的对象是一系列跟空间位置有关的数据，这些数据包括空间坐标和专业属性两部分。其中空间坐标用于实体的空间位置和几何形态，专业属性则是实体某一方面的性质。 第五章 空间分析的原理和方法 一、空间分析的意义 是地理信息系统的重要组成部分，也是区别于其它类型系统的一个最主要的功能特性。 二、空间分析的目的：在于通过对空间数据的深加工或分析，获取新的信息。 三、空间分析：是基于空间数据的分析技术，以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理现象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成、空间演变等信息。 四、空间分析类型： 1. 产生式分析：如数字地面模型分析、空间叠合分析、缓冲区分析、空间网络分析、空间统计分析； 2. 咨询式分析：如空间集合分析，空间数据查询等。 第一节 数字地面模型分析 一、DTM与DEM 1. DTM：数字地面模型，是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，以离散的平面点来模拟连续分布的地形。 2. DEM：数字高程模型，是高程关于平面坐标自变量的连续函数的一个有限的离散表示。又叫地形模型。 DTM={Zi,j} i=1,2,3,…,m-1,m；j=1,2,3,…,n-1,n 二、DEM的主要表示模型 1. 规则格网模型 2. 等高线模型 3. 不规则三角网模型（TIN） 4. 层次模型 三、DEM的建立 数字地形模型 DTM和DEM 数字地形模型(Digital Terrain Model,DTM)是在空间数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称。是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。是建立不同层次的资源与环境信息系统不可缺少的组成部分。 地表属性的三维特征，诸如高度、坡度、坡向等重要的地貌要素，是地学分析和生产应用中的基础数据，它们可以广泛地应用在多种领域，如农、林、牧、水利、交通、军事领域等。具体地说象公路、铁路、输电线的选线、水利工程的选址、军事制高点的地形选择、土壤侵蚀、土地类型的分析等；也可应用于测绘、制图、遥感等领域。DTM的生成已成为GIS的研究课题之一。 DTM中属性为高程的要素叫数字高程模型(Digital Elevation Model，简称DEM)。高程是地理空间的第三维坐标，DEM是地表单元上的高程集合，通常用矩阵表示，广义的DEM可包括等高线、三角网等，这里特指由地表网格单元构成的高程矩阵。DEM是建立DTM的“基础数据”或称为单要素图，其它要素均可以从DEM数据直接或间接导出，因此称为“派生数据”，如：平均高程、坡度、坡向等仍是系统数据库中存储的一个层面或基本图件。这些层面都是位置配准的，将它们与其它属性的层面叠置，可以完成多种资源与环境分析。 对于DTM，只输入和存储数字高程模型DEM，并保证其精度符合要求，其它派生要素在需要的时候通过计算得到且精度就可以得到保证。 DEM的表示方法 某地区地表高程的变化可用多种方法模拟。用数学定义的表面或点、线影像都可用来表示DEM。 数学分块法 数学方法拟合表面时需依靠连续的三维函数，连续的三维函数能以高平滑度表示复杂表面。局部拟合法是将复杂表面分成正方形像元，或面积大致相同的不规则形状小块，根据有限个离散点的高程，可得到拟合的DEM。 图形法 线模式：表示地形的最普通线模式是一系列描述高程曲线的等高线。地图（有等高线）便是数字地面模型的现成数据源，用扫描仪在这些图上自动获取DEM数据方面已做了许多工作。 另外是根据各局部等值线上的高程点，通过插值公式计算各点的高程，得到DEM。 点模式： 人工网格法：将地形图蒙上格网，逐格读取中心或角点的高程值，构成数字高程模型。由于计算机中矩阵的处理比较方便，特别是以网格为基础的地理信息系统中高程矩阵已成为DEM最通用的形式。网格法的缺点，即：①地形简单的地区存在大量冗余数据；②如果不改变网格大小，无法适用地形复杂程度不同的地区。 立体像对分析：先进采样法(Progressive Sampling)(消除冗余数据问题）就是通过遥感立体像对，根据视差模型，自动选配左右影像的同名点，建立数字高程模型。在产生DEM数据时，地形变化复杂的地区，增加网格数量(提高分辨率)，而在地形起伏不大的地区，则减少网格数量(降低分辨率)。 不规则三角网方法(TIN)：对有限个离散点，每三个最邻近点联结成三角形，每个三角形代表一个局部平面，再根据每个平面方程，可计算各网格点高程，生成DEM。不规