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第五章 空间分析 空间分析定义：基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。包括空间数据的分析和数据的空间分析。 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。 空间分析是分析空间数据的技术的通称。 这些技术从宏观上区分，可以归纳为： 1）空间图形数据的拓扑运算； 2）非空间属性的数据运算； 3）空间和非空间属性的联合运算等。 空间分析是一组其分析结果依赖于所分析对象的位置信息的技术。 空间数据分析:描述空间对象的非空间特性 方法：概率、数理统计等数学方法 特点：几何特征不是主要限制因子（例：聚类分析） 数据处理与一般的数据统计分析基本一致。 分析结果依托于地理空间，描述的是空间过程，揭示空间规律和机制。 数据空间分析:描述空间对象的空间位置、关系，对空间对象进行定量描述 方法：空间统计学、图论、拓扑学、计算几何等。 特点：非严格意义的分析，是空间事物的描述和说明， 征提取和参数计算回答是什么、在那里、有多少 和怎么样，并不回答为什么。 空间分析的内容 空间位置： 借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息，是空间对象表述的研究基础，即投影与转换理论。 空间分布：同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容。 空间形态：空间对象的几何形态 空间距离：空间物体的接近程度 空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。 空间量算 空间信息的自动化量算是地理信息系统所具有的重要功能，也是进行空间分析的定量化基础。包括质心量算 几何量算 形状量算 1.质心量算 定义：目标的半径位置或保持均匀的平衡点，一般为多边形的几何中心或重心。 计算公式： 或者： 2.几何量算对点、线、面、体4类目标物而言，其含义不同的： 点状目标：坐标； 线状目标：长度、曲率、方向； 面状目标：面积、周长等； 体状目标：表面积、体积等。 3.形状量算(4种) 欧拉数：度量空间一致性最常用的指标是欧拉数，用来计算多边形的破碎程度和孔的数目。欧拉函数的结果是一个数，称为欧拉数。 欧拉数=（孔数）-（碎片数-1） 空间变换：为满足特定空间分析的需要，需对原始图层及其属性进行一系列的逻辑或代数运算，以产生新的具有特殊意义的地理图层及其属性，这一过程称之为空间变换。 矢量数据结构：数据组织复杂，使得空间变换变得十分繁琐 必须完成的步骤有： 1） 对原始数据（多边形）形成拓扑关系； 2） 多层多边形数据的空间叠置，形成新的层； 3） 对新层中的多边形重新进行拓扑组建； 4） 剔除多余的多边形，提取出感兴趣的部分。 栅格数据结构：简单易行。可分为：单点变换、邻域变换和区域变换。 单点变换：只考虑单个点的属性值进行运算。 邻域变换：不仅考虑原始图层上相应图元本身的值，还需考虑与该图元由邻域关联的其他图元值的影响。 区域变换：计算新图层属性值时，要考虑整个区域的属性值，即通过一个函数对某一区域内的所有值进行综合，然后计算新属性值。 邻域变换方式 邻域变换是在计算新层图元值时，不仅考虑原始图层上相应图元本身的值，而且还要考虑与该图元有领域关联的其他图元值影响。 1）直接几何关联 2）间接几何关联 点变换方式只对各图 上相应的点的属性值进行运算。实际上，点变换方式假定独立图元的变换不受其邻近点上的属性值的影响，也不受区域内一般特征的影响 再分类 对原始数据进行再次分类或组织称为再分类。 聚合分析根据空间分辨力和分类表，进行数据类型的合并或转换以实现空间地域的兼并。 聚类分析根据设定的聚类条件对原有数据系统进行有选择的信息提取而建立新的栅格数据系统的方法。 缓冲区分析 缓冲区分析与缓冲区查询不同，缓冲区查询不对原有图形进行分割，它仅是依据多边形检索原理，检索出缓冲区多边形内的空间地物。缓冲区分析则是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，建立缓冲区多边形地图，然后将这一图层与需要进行缓冲区分析的图层进行叠置分析，得到所需要的结果。 叠加分析是将有关主题层组成的数据层面，进行叠加产生一个新数据层面的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。属性分析不仅包含空间关系的比较，而且还包含属性关系的比较，它不像空间目标的查询，需要将空间目标切割，必要时还得重建拓扑关系。 网络分析的主要用途是：选择最佳路径；选择最佳布局中心的位置。 网络分析的基本方法： 路径分析：核心是求最佳路径，即将网络中指定的结点连接起来的一条阻碍强度最小的路径。 地址匹配 ：确定机构设施的最佳地理位置。 资源分配：根据中心的容量以