空间分析的原理与方法数字地面模型分析空间叠.ppt

第五章 空间分析的原理与方法 第一节 数字地面模型分析 第二节 空间叠置分析 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 空间分析是地理信息科学的重要组成部分，也是评价一个GIS功能强弱的主要指标之一，同时空间分析是GIS区别于其他类型信息系统的最主要的功能特征。 Goodchild将空间分析分为两大类： 产生式分析：通过分析，获取新的信息 咨询式分析：主要是回答用户所提出问题 空间分析 是基于空间数据的分析技术，以地学原理为依据，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成、空间演变等信息。 第一节 数字地面模型分析 数字地面模型（ Digital Terrain Models ，DTM）是GIS空间数据库中最重要的空间信息资料和进行地形分析的核心数据系统。数字地面模型的基本理论与数据处理方法，也全面反映了GIS空间分析的基本方法。 一 DTM与DEM概述 1 DTM （1）课本定义： 定义于二维区域上的一个有限项的向量序列。以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形，是对地形表面简单的数字表示。 （2）通用定义： 描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列。 从数学的角度，可用二维函数系列取值的有序集合来概括地表示数字地面模型。 k=1,2,3……m；p=1,2,3……n Kp为第p号地面点（或地表单元）上的第K类地面特性信息的取值。 Kp是二维表面上连续变化的地理特征，如地面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其他地面诸特征。 （Up,Vp）为第p号地面点的二维坐标，可以是平面坐标、经纬度、矩阵的行列号 m为地面特性信息的数目，n为地面点的个数 数字地面模型是对某一种或多种地面特性的空间分布的数学描述，是叠加在二维地理空间上的一维或者多维地面特性向量空间，是对地表属性的三维特征的一种描述。 2 DEM 如果DTM中，地面特性信息仅有一种，而且是海拔高程，那此时的DTM就是数字高程模型（Digital Elevation Models ， DEM) DEM是DTM的一个子集，也是DTM中最基本的部分，它是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达。 定义：表示地表区域上地形的三维向量的有限序列，即地表单元上高程的集合，数学表达为：z = f（x，y）。 2.1、DEM的表示： 2.1.1等高线法 等高线通常被存储成一个有序的坐标点序列，可以认为是一条带有高程值属性的简单多边形或多边形弧段。 由于等高线模型只是表达了区域的部分高程值，往往需要一种插值方法来计算落在等高线以外的其他点的高程，又因为这些点是落在两条等高线包围的区域内，所以，通常只要使用外包的两条等高线的高程进行插值。 2.1.2 TIN 法 TIN（Triangulated Irregular Network)表示法利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点（各三角形的顶点）连接成相互连续的三角面（在连接时，尽可能地确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等--Delaunay）。 因为TIN可根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置，能充分表示地形特征点和线，从而减少了地形较平坦地区的数据冗余。 2.1.3 规则格网法(Grid) 规则格网法是把DEM表示成高程矩阵，此时，DEM来源于直接规则矩形格网采样点或由不规则离散数据点内插产生。 结构简单，计算机对矩阵的处理比较方便，高程矩阵已成为DEM最通用的形式。高程矩阵特别有利于各种应用。 但Grid系统也有下列缺点： a) 地形简单的地区存在大量冗余数据； b) 如不改变格网大小,则无法适用于起伏程度不同的地区； c) 对于某些特殊计算如视线计算时，格网的轴线方向被夸大； d) 由于栅格过于粗略，不能精确表示地形的关键特征,如山峰、洼坑、山脊等； 2.2 DEM 特点 与传统地形图比较，DEM作为地形表面的一种数字表达形式有如下特点： 2.2.1容易以多种形式显示地形信息。 地形数据经过计算机软件处理过后，产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图。而常规地形图一经制作完成后，比例尺不容易改变或需要人工处理。 2.2.2精度不会损失。 常规