第5章 GIS空间分析方法.pptVIP

第5章 GIS空间分析方法 5.1基于栅格数据的GIS空间分析 5.1.1栅格叠加分析 5.1.2栅格缓冲分析 5.1.3栅格邻域分析 5.1.4栅格窗口分析 5.1.5栅格地形分析 5.1基于栅格数据的GIS空间分析 在栅格数据模型中，使用的是一种规则格网来覆盖这个空间，该格网的每个像元值对应于该单元格位置上空间现象的特征。 5.1.1栅格叠加分析 栅格数据的叠加分析主要是逐点运算和区域运算。 5.1.1.1逐点运算 1.逐点运算的原理是以网格为单位，即逐个网格地进行栅格数据分析，逐点运算输出的网格值为同点输入网格值的函数。 2.逐点运算可分为三种： （1）数据的重新分类（Reclassification） （2）数值计算（Computation） （3）逐点叠置分析（Location-Specificoverlay Analysis）。 （1）重新分类 重新分类运算是以一个栅格图层为输入，并根据一定的分类规则或逻辑运算规则，将每个网格值重新分类，输出的图层是一个新的栅格图层，即表示每个网格重新分类后的新值。 重新分类运算主要应用包括以下几种： 数据分离 数据简化 数据分等 （2）数值计算 数值计算以一个栅格图层为输入，对输入的每个网格值作一定的数学运算，以一幅新的栅格图层输出运算的结果。 GIS中用于栅格数据逐点数值计算的常用数学运算见表5.1。 （3）逐点叠置分析 传统的地图叠置分析方法是先将参与分析的地图分别复制到透明片上，然后将这些透明片一层层叠置在透光桌上，通过目视分析各现象之间的联系或空间对应关系，再根据各现象属性之间的不同组合进行分类，勾绘出反映各现象组合特性分类的区域范围，最后，才制作一幅新的地图。可以基于GIS模拟上述手工地图叠置分析，并将这一过程自动化。 GIS叠置分析是地理数据综合分析的一种地图分析方法，即将若干同一地区、不同专题的地图在统一的地表定位参照系统下叠置在一起，分析或模拟多种地表现象在空间上的相互联系，或进行某些现象的区域统计分析，主要的操作有“并”、“交”、“或”等。 在栅格GIS中，逐点叠置分析是对两个或两个以上的输入栅格图层中同一位置（行、列）上的两个或两个以上的网格值进行逻辑、规则、算术或统计分析运算，以一个新的栅格图层直接输出运算的结果，或根据运算的结果对网格进行分类，以新的栅格图层输出分类的结果。GIS中常用叠置分析的逻辑、规则、算术和统计分析运算见表5.2。 注意： 在逐点叠置分析中有两个需要特别注意的问题。 （1）若参与叠置分析的栅格图层的网格精度不一致，应当将它们统一到其中最差的网格精度。比如，两个用于叠置分析的栅格图层，一个网格精度为10m（即网格边长为10m），另一个为40m，在将它们叠置在一起之前，应对网格精度为10m的图层进行转换，如通过使用空间聚集运算将网格合并(稍后介绍)，使其网格精度降至40m。 （2）在对栅格图层进行某一叠置分析运算时，需要理解每个参与叠置分析的栅格图层中网格值的数据类型，避免产生无意义的结果。例如，一个栅格图层以整数为代码表示土地利用类型（如1表示森林，2表示草地），另一个栅格图层以浮点数表示年均降雨量，对这两个栅格图层进行算术叠置分析是没意义的。 5.1.1.2 区域运算 一个区域可以是一组相邻接的网格，也可以是由若干相互不相连但具有相同属性值的网格组成。 区域运算则是根据输入网格值的类别将全区划分为一系列区域，计算每个区域的几何特征，或根据包含在每个区域内的网格值计算输出网格值。 在栅格图层中，一个区域由具有相同特性或属性值的网格组成。 例如，全中国水稻种植区不连续地分布在全国各地，但它们可定义为同一个区域。 区域运算是以区域为单位分析和操作栅格数据，主要有三组：区域单元识别、分区叠置分析和几何量测。 1．区域单元识别 该运算将同值的相邻接的网格组合成区域单元（相当于矢量模型中的一个多边形），并赋予每个区域单元一个唯一的识别码。 例子（图5.9）。一个包含有三种森林类型的栅格图层经区域单元识别运算后，划分出五个区域单元，并赋予每一个区域单元不同的标识码。尽管松树林和栎树林分布于多处，但它们互不相连，因此，分别以不同的区域单元输出。这一运算主要用于涉及到要求对每一个区域单元进行逐一分析的GIS应用。 2．分区叠加分析 （1）概念：分区叠加运算是以一个输入栅格图层中定义的区域为单位，对另一个输入栅格图层表示的地理数据作某种数学或统计计算，表达各区域内某种地理实体分布的数量特征。 （2）分区与逐点比较： 逐点叠加分析是对多个输入栅格图层中相同位置上的网格值进行逻辑、规则、算术和统计运算，以建立多种地理实体在空间上的相互联系，或根据多种要素分析、模拟某一现象的过程。 分区叠加分析则主要是根据表示在一个输入栅格图层上的区