GIS地理信息系统原理.docx

探究GIS中能将点的知识推广到面的几种空间分析方法 摘要：地理信息系统是一种对地理空间数据进行处理加工，提取有用的地理空间信息乃至知识的系统。空间分析是地理信息系统科学内容的重要组成部分，是地理信息系统的核心功能之一。在GIS（地理信息系统）中存在多种空间分析方法，不同的方法侧重点不同，本文是从缓冲区（buffer）、服务区、维多利图三种空间分析方法入手探讨这三种方法是否能将点的知识推广到面，并最终得出结论的一个分析过程。 关键字：GIS 空间分析方法 缓冲区 服务区 维多利图 地理信息系统与空间分析方法的基本概念和内容 地理信息系统的定义、组成部分和功能 地理信息系统（Geographic Information System，GIS）被定义为地理信息科学的技术系统，是在计算机硬软件支持下，运用系统科学（工程）和信息科学的理论和方法，综合地、动态地获取、存储、传输、管理、分析和应用地理信息的空间信息系统。 地理信息系统主要由四个组成部分：硬件、软件、数据和应用环境。地理信息系统硬件包括计算机、输入与输出设备以及计算机网络通讯设备。地理信息系统软件包括执行地理数据输入、存储、管理、处理、分析和输出功能的计算机程序以及用户接口。它的主要功能有数据的采集和输入、数据存储和编辑、数据分析与处理、结果显示。主要应用于地图制图、辅助决策、区域规划、环境保护、国防、环境评价国土和灾害监测以及资源调查。地理信息系统随着当前经济社会的发展，市场的全球化，其发展方向也日益多样化，走向全球化，网络化，大众化，商业化，标准化。 空间分析的定义、内容和方法 空间分析源于20世纪60年代的计量革命，在开始阶段主要是应用定量分析手段用于分析点、线、面的空间分布模式。发展到后来更多的是强调地理空间本身的特征、空间决策过程和复杂空间系统的时空演化过程分析［2］。空间分析从字面意思来看不外乎两种，对空间数据的分析和数据的空间分析。对空间分析的定义国际上有多种说法，其侧重点有所不同，概括的来说可以理解为指分析具有空间坐标或位置的数据和过程的理论和方法。提取空间数据中隐含的空间信息，以解决涉及地理空间的各种理论和实际问题。 空间分析主要涉及这些内容，空间位置；空间分布，一般是指同类空间对象的定位信息，包括其分布、趋势和对比等内容；空间形态，也就是分析控件对象的几何形态；空间距离；空间关系，也即控件对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。对空间对象分析的一般程序是先挖掘空间数据走过的隐含信息，再寻找问题的解决方法和答案，然后检验已有的论点和假设，最后归纳出新理论、新观点和普遍性的方法。 1.3地理信息系统的空间数据结构类型 基于地理信息系统的空间分析是地理信息系统的核心功能之一，它可以从三个角度来理解，第一从空间数据结构，有矢量数据分析和栅格数据分析；第二从分析对象的维度，有一维、二维、三维和多维；第三分析的复杂性，有空间查询分析、空间信息提取、空间综合分析、数据挖掘和模型构建。 地理信息系统的空间数据结构主要包括矢量数据结构和栅格数据结构。矢量数据结构是通过记录坐标的方式，将抽象的点、线、面等地理实体精确表达为计算机可以识别、存储和处理的格式。栅格数据结构是指将地理实体表面划分为均匀分布、大小相等、紧密相邻的网络阵列，每个网格作为一个香园或者栅格，由行、列号确定其位置，即用二维坐标中的（x，y）来表示，并包含一个代码，表示该像元的属性类型。 GIS的基本空间分析方法有空间查询与量算、缓冲区分析、叠加分析、网络分析、空间统计分析、空间统计分类分析［2］。这些方法中地理查询、缓冲区分析、叠置分析、网络分析都市矢量数据分析的范畴。 缓冲区分析 2.1 缓冲区基本概念 缓冲区是地理空间目标的一种影响范围或服务范围，它是一种因变量，会随所研究的要素的形态而改变。缓冲区是给定空间对象或集合后获得它们的邻域，缓冲区分析的基本思想就是给定一个空间对象或集合确定它们的邻域，邻域的大小由邻域半径r或缓冲区建立条件来决定。如果给定一个对A，它的缓冲区可以定义为： P={x ｜d（x , A）≤r} 其中，d 一般是指欧式距离，也可以是其他的距离，r为邻域半径或缓冲区建立的条件。 2.2缓冲区的类型 缓冲区的形态多种多样，这要根据缓冲区建立的条件来确定，从缓冲区对象方面来看，缓冲区最基本的可以分为点缓冲区、先缓冲区和面缓冲区。 点缓冲区。点缓冲区是选择单个点、一组点、一类点状要素或一层点状要素，按照给定的缓冲条件建立换从去结果。通常是以点为圆心、以一定距离为半径的圆。 单级缓冲区 多级缓冲区 线缓冲区。先缓冲区通常是以线为中心轴线，距中心轴线一定距离的平行条带多边形。