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8.18.1空间分析内容和步骤空间分析内容和步骤1.空间分析内容空间分析内容空间位置：空间位置：借助于空间坐标系传递空间对象的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，即投影定位信息，是空间对象表述的研究基础，即投影与转换理论。与转换理论。空间分布：同类空间对象的群体定位信息，包括空间分布：同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容。分布、趋势、对比等内容。空间形态：空间对象的几何形态空间形态：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、方空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。位、相似、相关等。第1页/共72页2.空间分析步骤空间分析步骤（1）建立分析的目的和标准）建立分析的目的和标准（2）准备空间操作的数据）准备空间操作的数据（3）进行空间分析操作）进行空间分析操作（4）准备表格分析的数据）准备表格分析的数据（5）进行表格分析）进行表格分析（6）结果的评价和解释）结果的评价和解释（7）如有必要，改进分析）如有必要，改进分析（8）产生最终的结果图和表格报告）产生最终的结果图和表格报告第2页/共72页属性查询空间查询查询定位检索区域检索条件检索空间关系检索点点线线面面点线线面点面检索路径分析资源分配连通分析流分析选址网络分析叠加分析缓冲区分析分析三维显示统计分析分类分析逻辑运算算术运算空间分析属性分析分析决策空间分析第3页/共72页8.28.2空间数据查询空间数据查询 空间数据查询的目的是从空间数据库中快速高效地检索出空间数据查询的目的是从空间数据库中快速高效地检索出所需要的数据所需要的数据,实质上就是按一定条件对空间实体的图形数据和实质上就是按一定条件对空间实体的图形数据和属性数据进行查询检索属性数据进行查询检索,形成一个新的空间数据子集。检索设计形成一个新的空间数据子集。检索设计主要根据主要根据GISGIS应用的实际要求，用应用的实际要求，用SQLSQL语言、扩展语言、扩展SQLSQL语言和具语言和具有检索功能的有检索功能的GISGIS命令来实现命令来实现第4页/共72页8.2.18.2.1布尔逻辑查询布尔逻辑查询l使使用用布布尔尔逻逻辑辑的的规规则则对对属属性性以以及及空空间间特特性性进进行行运运算算操操作作来来检检索索数数据据使使GISGIS在在检检索索功功能能方方面面具具有有了了极极大大的的灵灵活活性性，数数据据查查询询遵遵循循布布尔尔代代数数（Boolean algebra）（英英 国国 逻逻 辑辑 学学 家家George Boole）并并由由逻逻辑辑表表达达式式与与布布尔尔连连接接符符组组成成。逻逻辑辑表表达达式式由由运运算算数数和和逻逻辑辑运运算算符符组组成成。逻逻辑辑运运算算符符可可以以是是等等于于（=）、大大于于（）、小小于于（=）、小小于于或或等等于于（=）、不不 等等 于于。布布 尔尔 连连 接接 符符 有有 和和（ANDAND）、或或（OROR）、异异 或或（XORXOR）、非非（NOTNOT）等。）等。第5页/共72页8.2.28.2.2空间查询语言空间查询语言 作为与数据库交互的主要手段，查询语言作为与数据库交互的主要手段，查询语言是数据库管理系统的一个核心要素。对数据是数据库管理系统的一个核心要素。对数据库来说，一个简单的获取数据库数据的要求库来说，一个简单的获取数据库数据的要求被定义为一个查询，而为此目的开发的语言被定义为一个查询，而为此目的开发的语言称为查询语言。近几十年来，曾今出现了许称为查询语言。近几十年来，曾今出现了许多的查询语言，但它们中只有一种最为流行：多的查询语言，但它们中只有一种最为流行：结构化查询语言结构化查询语言(SQL)(SQL)。第6页/共72页标准数据库查询语言标准数据库查询语言 SQL(Structured Query Languarge)SQL(Structured Query Languarge)语言是语言是19741974年由年由BoyceBoyce和和ChamberlinChamberlin提出的。在提出的。在IBMIBM公司公司San Jose Research San Jose Research LaboratoryLaboratory研制的研制的System RSystem R上实现了这种语言。由于它功能丰上实现了这种语言。由于它功能丰富、使用方式灵活、语言简洁易学等突出优点，在计算机工业富、使用方式灵活、语言简洁易学等突出优点，在计算机工业界和计算机用户中倍受青睐并深深扎根。它的功能包括查询界和计算机用户中倍受青睐并深深扎根。它的功能包括查询(Query)(Query)、操纵、操纵(Manipulation)(Manipulation)、定义、定义(Definition),(Definition),控制控制(Control)(Control)四个方面，是一个综合的、通用的、功能极强的关四个方面，是一个综合的、通用的、功能极强的关系数据库语言。系数据库语言。第7页/共72页8.3.8.3.1 1矢量数据再分类矢量数据再分类 重分类是将属性数据的类别合并或转换成新类。即对原来数据中的多重分类是将属性数据的类别合并或转换成新类。即对原来数据中的多种属性类型，按照一定的原则进行重新分类，以利于分析。可以通过选择种属性类型，按照一定的原则进行重新分类，以利于分析。可以通过选择数据子集并对选中的数据子集赋值，生成新的属性数据。例如，我们希望数据子集并对选中的数据子集赋值，生成新的属性数据。例如，我们希望从一个数据层中得到土壤类型分布图，原始数据层中的多边形是根据更细从一个数据层中得到土壤类型分布图，原始数据层中的多边形是根据更细的类别来划分的（每一个多边形中土壤类型和植被类型完全一致，用大写的类别来划分的（每一个多边形中土壤类型和植被类型完全一致，用大写字母表示土壤类型的分类，小写字母表示植被类型的分类字母表示土壤类型的分类，小写字母表示植被类型的分类。在多数情况下，。在多数情况下，重分类都是将复杂的类型合并成简单的类型。重分类都是将复杂的类型合并成简单的类型。8.3.8.3.空间数据再分类（空间数据再分类（Reclassify）第8页/共72页第9页/共72页8.3.8.3.2 2栅格数据再分类栅格数据再分类 1.栅格数据再分类的两种方法：栅格数据再分类的两种方法：第一种方法是一对一改变，即输入格网中的第一种方法是一对一改变，即输入格网中的单元值在输出格网中被赋予一个新值。例如，在单元值在输出格网中被赋予一个新值。例如，在土地利用格网中的灌溉农地在输出格网中赋值土地利用格网中的灌溉农地在输出格网中赋值1。第二种方法是在输入格网中对一系列单元值第二种方法是在输入格网中对一系列单元值赋予新值。例如人口密度格网中人口密度为每平赋予新值。例如人口密度格网中人口密度为每平方英里方英里025人的单元在输出格网中被赋值为人的单元在输出格网中被赋值为1。第10页/共72页2.栅格再分类功能：栅格再分类功能：数据简化：再分类能组成连续坡度值。例如，分成一系列类型，数据简化：再分类能组成连续坡度值。例如，分成一系列类型，1代表坡度为代表坡度为0.010.0%，2代表坡度为代表坡度为10.0%20.0%，依此类，依此类推。推。数据分离：再分类能生成包括惟一类别或数值的新格网，例如，数据分离：再分类能生成包括惟一类别或数值的新格网，例如，灌溉农地或坡度在灌溉农地或坡度在10.0%20.0%数值范围。数值范围。数据排序：再分类能生成新的数据格网来表示输入格网单元值数据排序：再分类能生成新的数据格网来表示输入格网单元值的排序结果。例如，再分类结果可表示的排序结果。例如，再分类结果可表示15的排序，的排序，1为最不适宜，为最不适宜，5为最适宜。为最适宜。第11页/共72页8.4.8.4.空间数据量算空间数据量算 查询和定位空间对象查询和定位空间对象，并对空间对象进行，并对空间对象进行量算量算是是GISGIS的基的基本功能之一，它是地理信息系统进行高层次分析的基础。在地本功能之一，它是地理信息系统进行高层次分析的基础。在地理信息系统中，为进行高层次分析，往往需要查询定位空间对理信息系统中，为进行高层次分析，往往需要查询定位空间对象，并用一些简单的量测值对地理分布或现象进行描述，如象，并用一些简单的量测值对地理分布或现象进行描述，如长长度，面积，距离，形状度，面积，距离，形状等。实际上，空间分析首先始于空间查等。实际上，空间分析首先始于空间查询和量算，它是空间分析的定量基础。询和量算，它是空间分析的定量基础。第12页/共72页8.4.1几何量算几何量算含义：含义：点：点：0维坐标维坐标线：线：1维，长度、曲率、方向维，长度、曲率、方向面：面：2维，面积、周长等维，面积、周长等体：体：3维，表面积、体积等维，表面积、体积等线长度计算线长度计算矢量：两点之间的直线距离，复合线段矢量：两点之间的直线距离，复合线段累加求和累加求和栅格：网格数目累加栅格：网格数目累加面积计算面积计算 矢量：几何交叉求积（坐标法）矢量：几何交叉求积（坐标法）栅格：相同属性值的格网数目与格网面栅格：相同属性值的格网数目与格网面积积 的乘积的乘积第13页/共72页1.距离量测距离量测距离描述了空间对象之间的接近程度。距离描述了空间对象之间的接近程度。地理空间上的距离所描述的对象一定发生地理空间上的距离所描述的对象一定发生在地理空间上。在地理空间上。距离的定义与度量空间和空间匀质性是相距离的定义与度量空间和空间匀质性是相关的，不同的度量空间和介质空间，距离关的，不同的度量空间和介质空间，距离定义不同定义不同不同的距离有不同的特性，距离的定义是不同的距离有不同的特性，距离的定义是由应用决定的，可根据需要重新定义距离。由应用决定的，可根据需要重新定义距离。在非匀质空间，距离定义不仅仅是表达是在非匀质空间，距离定义不仅仅是表达是上的变化，而且还具有研究区域上的变化，上的变化，而且还具有研究区域上的变化，这时的距离计算一般在多边形范围内按一这时的距离计算一般在多边形范围内按一定算法进行。定算法进行。第14页/共72页n 维匀质空间广义距离公式j(xj,yj)i(xi,yi)ijij距距离离计计算算公公式式 n 维非匀质空间距离计算q=2，二维欧氏距离q=1，曼哈顿距离q=0.6,非欧氏距离网络距离第15页/共72页 对于长度、周长、面积等定量的度量关系，所对于长度、周长、面积等定量的度量关系，所采用的数学描述公式形式简单、较为统一。采用的数学描述公式形式简单、较为统一。对于距离而言，两个点状目标间的距离有欧氏对于距离而言，两个点状目标间的距离有欧氏距离、广义距离、契比雪夫距离及统计学中的斜交距离、广义距离、契比雪夫距离及统计学中的斜交距离和马氏距离等多种定义。距离和马氏距离等多种定义。欧氏距离：欧氏距离：广义距离：广义距离：比雪夫距离比雪夫距离(切氏距离切氏距离Chebyshev):第16页/共72页统计学中的斜交距离统计学中的斜交距离:马氏距离（绝对值距离，街坊距离，曼哈坦距离，马氏距离（绝对值距离，街坊距离，曼哈坦距离，Manhattan距离）：距离）：明氏距离明氏距离(Minkowski距离距离)：第17页/共72页2.面积量算面积量算 在平面直角坐在平面直角坐标系中，计算面积标系中，计算面积时，计算时，计算y值以下面值以下面积按矢量方向，积按矢量方向，分别求出向右向左分别求出向右向左两个方向各自的面两个方向各自的面积，它们的绝对值积，它们的绝对值之差，便是多边形之差，便是多边形面积值。面积值。第18页/共72页3.体积量算体积量算 体积量算与面体积量算与面积量相似，只不过积量相似，只不过是计算两个相反的是计算两个相反的表面以下的体积绝表面以下的体积绝对值之差。对值之差。第19页/共72页4.表面积量测表面积量测空间曲面表面积的计算与空间曲面拟合的方法以及实际使用的数据结构空间曲面表面积的计算与空间曲面拟合的方法以及实际使用的数据结构(规则规则格网或者三角形不规则格网格网或者三角形不规则格网)有关。有关。分块曲面拟合分块曲面拟合:曲面表面积为分块曲面表面积之和。曲面表面积为分块曲面表面积之和。基于三角形格网的曲面插值通常使用一次多项式模型基于三角形格网的曲面插值通常使用一次多项式模型,因此三角形格网上的曲因此三角形格网上的曲面实质上是平面。面实质上是平面。基于正方形格网基于正方形格网,其最简单的曲面模型为双线性多项式其最简单的曲面模型为双线性多项式,因此无法以简单的公式因此无法以简单的公式给出曲面积给出曲面积,计算较复杂。计算较复杂。对于局部拟合的曲面对于局部拟合的曲面,通常是将计算区域剖分成若干规则单元通常是将计算区域剖分成若干规则单元,计算每个单元的计算每个单元的面积面积,再累积计算总面积。再累积计算总面积。第20页/共72页8.4.2质心量测质心量测1.定义定义 质心是描述地理对象空间分布的一个重要指标。例如要得到质心是描述地理对象空间分布的一个重要指标。例如要得到一个全国的人口分布等值线图，而人口数据只能到县级，所以必一个全国的人口分布等值线图，而人口数据只能到县级，所以必须在每个县域里定义一个点作为质心，代表该县的数值，然后进须在每个县域里定义一个点作为质心，代表该县的数值，然后进行插值计算全国人口等值线行插值计算全国人口等值线 质心通常定义为目标的半径位置或保持均匀的平衡点，一般质心通常定义为目标的半径位置或保持均匀的平衡点，一般一个多边形或面的几何中心，当多边形比较简单，比如矩形，计一个多边形或面的几何中心，当多边形比较简单，比如矩形，计算很容易。但当多边形形状复杂时，计算很复杂算很容易。但当多边形形状复杂时，计算很复杂第21页/共72页2.计算公式：计算公式：i为离散目标，为离散目标，w为权重，为权重，x，y为目标坐标为目标坐标3.应用应用l跟踪某些地理分布的变化，如人口变迁、土地类型变跟踪某些地理分布的变化，如人口变迁、土地类型变化等。化等。l简化复杂目标的模型建立等简化复杂目标的模型建立等第22页/共72页8.5.8.5.属性统计分析属性统计分析8.5.1单属性统计单属性统计 单属性统计单属性统计单属性统计单属性统计是对属性数据库中的某个字是对属性数据库中的某个字段，统计总和、最大值、最段，统计总和、最大值、最小值及平均值，给出字段值小值及平均值，给出字段值落在各个区间内或等于各个落在各个区间内或等于各个离散值的记录数，并据此绘离散值的记录数，并据此绘制各类统计图（折线、直方、制各类统计图（折线、直方、立体直方、饼图、立体饼图立体直方、饼图、立体饼图等）。这一功能在等）。这一功能在GIS中的中的使用是相当频繁的。如城市使用是相当频繁的。如城市管网系统中，用户常常提出管网系统中，用户常常提出诸如诸如“管网总长是多少？管网总长是多少？”、“管径大于管径大于300的管段有多的管段有多少？少？”、“各类材质的管段各类材质的管段分别有多少？分别有多少？”等问题，这等问题，这些都可以通过单属性统计来些都可以通过单属性统计来获得答案。获得答案。第23页/共72页8.5.2单属性函数变换单属性函数变换 单单属属性性函函数数变变换换是是对对选选定定的的初初等等函函数数，将将属属性性字字段段作作为为函函数数自自变变量量，将将字字段段值值依依次次带带入入初初等等函函数数，得得到到变变换换结结果果。系系统统常常常常是是让让用用户户在在属属性性数数据据库库中中选选择择一一个个已已有有字字段段或或在在属属性性数数据据库库中中扩扩充充一一个个字字段段来来存存放放运运算算结结果果。用用来来作作计计算算的的函函数数可可以以有有很很多多，如如幂幂函函数数、指指数数函函数数、对对数数函函数数、三三角角函函数数、反反三三角角函函数数等等等等。很很多多函函数数对对变变量量域域有有限限制制（如如对对数数函函数数中中真真值值要要大大于于零零），系系统统应应允允许许指指定定缺缺省省值值，当当变变量量非非法法时时将将结结果果设置为此缺省值。设置为此缺省值。第24页/共72页8.5.3双属性分类统计双属性分类统计 双属性分类统计除了要选择分类字段，并划分出双属性分类统计除了要选择分类字段，并划分出各类范围外，还需要指定统计字段和统计方式。统计各类范围外，还需要指定统计字段和统计方式。统计方式分计数方式和累计方式，其中计数方式是累计各方式分计数方式和累计方式，其中计数方式是累计各类图元数，类图元数，.而累计方式则是将每一类的累计字段值而累计方式则是将每一类的累计字段值相加。相加。以土地详查为例，假定现有某一数据层是一个县以土地详查为例，假定现有某一数据层是一个县的全部图斑（区数据），图斑属性中有权属号（记录的全部图斑（区数据），图斑属性中有权属号（记录图斑所属县、乡、村）、面积、地类等字段，现要统图斑所属县、乡、村）、面积、地类等字段，现要统计各村图斑总面积，就可以将图斑属性中的计各村图斑总面积，就可以将图斑属性中的“权属号权属号”作为分类字段，作为分类字段，“面积面积”作为统计字段，统计方式作为统计字段，统计方式是累计方式；如果要统计各村每类用地的数目，则要是累计方式；如果要统计各村每类用地的数目，则要将将“地类地类”作为统计字段，采用计数方式来统计。作为统计字段，采用计数方式来统计。第25页/共72页第26页/共72页8.68.6空间叠加分析空间叠加分析 空间叠加分析：是指在统空间叠加分析：是指在统一空间参照系统条件下，每次一空间参照系统条件下，每次将同一地区两个地理对象的图将同一地区两个地理对象的图层进行叠加，以产生空间区域层进行叠加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。前对象之间的空间对应关系。前者一般用于检索同时具有几种者一般用于检索同时具有几种地理属性的分布区域，或对叠地理属性的分布区域，或对叠加后产生的多重属性进行新的加后产生的多重属性进行新的分类，称为空间合成叠加；后分类，称为空间合成叠加；后者一般用于提取某个区域范围者一般用于提取某个区域范围内某些专题内容的数量特征，内某些专题内容的数量特征，称为空间统计叠加。称为空间统计叠加。第27页/共72页 在栅格系统中，层间叠加可通过像元之间的各种运算来实现。设在栅格系统中，层间叠加可通过像元之间的各种运算来实现。设A，B，C等表示第一、第二、第三等各层上同一座标处的属性值，等表示第一、第二、第三等各层上同一座标处的属性值，f函数表示各层上属函数表示各层上属性与用户需要之间的关系，性与用户需要之间的关系，U为叠置后属性输出层的属性值，则为叠置后属性输出层的属性值，则 U=f(A,B,C)8.6.1栅格数据叠加分析栅格数据叠加分析第28页/共72页1局部变换局部变换 每一个像元经过局部变换后的输出值与这个像元本身有关系，而不考虑围绕该像元的其他像元值。每一个像元经过局部变换后的输出值与这个像元本身有关系，而不考虑围绕该像元的其他像元值。输入栅格 输出栅格201160332302 3=6906323969112336 单层局部变换第29页/共72页 输入栅格 乘数栅格 输出栅格20111122202223021222=260432322336691122334238图8-13 多层局部变换第30页/共72页2邻域变换邻域变换邻域变换输出栅格层的像元值主要与其相邻像元值有关。如果要计算某一像元的值，就将该像元看作一个中心点，一定范围内围绕它的格网可以看作它的辐射范围，这个中心点的值取决于采用何种计算方法将周围格网的值赋给中心点，其中的辐射范围可自定义。输入栅格 输出栅格201178742302（邻域求和）=101312932310121391125787 邻域变换第31页/共72页3分带变换分带变换将同一区域内具有相同像元值得格网看作一个整体进行分析运算，称为分带变将同一区域内具有相同像元值得格网看作一个整体进行分析运算，称为分带变换。换。通过识别输入栅格层中具有相同像元值得格网在分带栅格层中的最大值，将这个最大值赋给输入层中这些格网导出并存储到输出栅格层中。输入栅格 分带栅格 输出栅格20111234875523025678 =867802123478110255555578 分带变换第32页/共72页4全局变换全局变换全局变换是基于区域内全部栅格的运算，一般指在同一网格内进行像元与像元全局变换是基于区域内全部栅格的运算，一般指在同一网格内进行像元与像元之间距离的量测。欧几里德几何距离定义源像元为之间距离的量测。欧几里德几何距离定义源像元为0值，而其他像元的输出值值，而其他像元的输出值是到最近的源距离像元的距离。是到最近的源距离像元的距离。垂直或水平方向相邻的像元之间的距离等于像元的尺寸大小或者等于两个像元质心之间的距离；如果对角线相邻，则像元距离约等于像元的尺寸大小的1.4倍 输入栅格 输出栅格112.01.00.00.01欧几里德距离=1.41.01.00.021.00.01.01.01.41.01.42.0 欧几里德距离运算第33页/共72页 5.栅格叠加栅格叠加 只将对应栅格单元的属性作某种运算（加、减、乘、除、三角函数、逻辑运只将对应栅格单元的属性作某种运算（加、减、乘、除、三角函数、逻辑运算等）得到新图层属性，而不受其邻近点的属性值的影响。算等）得到新图层属性，而不受其邻近点的属性值的影响。布尔叠加（布尔叠加（Boolean overlays）AND-logical intersection OR-logical union,and NOT-logical negation加权叠加（加权叠加（Weighted overlays）算术运算（算术运算（arithmetic）:+,-,*,/,统计运算（统计运算（statistical）:mean,maximum,minimum 合并（合并（merge two layers）:cover-one layer“covers”another cross-assign new value to each combination of values extract-extract special attribute vlues+。第34页/共72页Union overlay(OR)211223233242323252523242525VegetationSoils100110100000110011100110111ReclassifyOR100110111ReclassifyWhich areas are either grasslands(2)or sandy(25)soils?第35页/共72页1.矢量数据叠加方法矢量数据叠加方法 叠置分析是将叠置分析是将同一地区同一地区的的两组两组或或两组以上两组以上的的要素（地图）进行要素（地图）进行叠置叠置，产生，产生新的特征新的特征（新的空（新的空间图形或空间位置上的新属性的过程）的间图形或空间位置上的新属性的过程）的分析方分析方法法。如果输入地图具有与叠加地图相同的区域范如果输入地图具有与叠加地图相同的区域范围，则该区域范围也用于输出地图。但是如果输围，则该区域范围也用于输出地图。但是如果输入地图区域范围与叠加地图不同，那么输出地图入地图区域范围与叠加地图不同，那么输出地图的区域范围将依所用叠加方法不同而不同。四种的区域范围将依所用叠加方法不同而不同。四种常用的叠加方法为；常用的叠加方法为；UNION（联合）、联合）、INTERSECT（相交）、相交）、SUBSTRACTION（相相减）和减）和IDENTITY（层叠加）层叠加）。8.6.2矢量数据叠加分析矢量数据叠加分析第36页/共72页UNION通过把两幅地图的区域范围联合起来而保持来自输入地图和通过把两幅地图的区域范围联合起来而保持来自输入地图和叠加地图的所有要素。使用布尔运算叠加地图的所有要素。使用布尔运算OR。UNION要求输入地图和要求输入地图和叠加地图均为多边形地图。叠加地图均为多边形地图。INTERSECT仅仅保留落在输入地图和叠加地图共同区域范围的那些仅仅保留落在输入地图和叠加地图共同区域范围的那些要素。使用布尔运算要素。使用布尔运算AND。+第37页/共72页SUBSTRACTION是从输入地图中剔除叠加地图全部区域。是从输入地图中剔除叠加地图全部区域。IDENTITY仅仅保留落在输入地图定义的区域范围内的地仅仅保留落在输入地图定义的区域范围内的地图要素。图要素。+第38页/共72页2.2.矢量数据叠加类型矢量数据叠加类型 矢量数据叠加必须考虑要矢量数据叠加必须考虑要素的类型。输入地图可包含点、素的类型。输入地图可包含点、线、多边形，叠加地图一般是线、多边形，叠加地图一般是多边形，因此矢量数据叠加按多边形，因此矢量数据叠加按要素类型分成点与多边形，线要素类型分成点与多边形，线与多边形，多边形与多边形。与多边形，多边形与多边形。但但MAPGISMAPGIS叠加地图也可以是点、叠加地图也可以是点、线。输出地图具有与输入地图线。输出地图具有与输入地图一样的要素类型。一样的要素类型。MAPGISMAPGIS增加增加了多边形与点，点与线的叠加了多边形与点，点与线的叠加类型。类型。第39页/共72页(1(1）点与多边形的叠置 点层与面层的叠置 核心算法为判断点是否在多边形内。(2(2）线与多边形的叠置 线与多边形的叠置是把一幅图(或一个数据层)中的多边形的特征加到另一幅图(或另 一个数据层)的线上。线与多边形叠置的算法就是线的多边形裁剪。第40页/共72页(3(3）多边形与多边形的叠置）多边形与多边形的叠置 是是指指不不同同图图幅幅或或不不同同图图层层多多边边形形要要素素之之间间的的叠叠置置，根根据据两两组组多多边边形形边边界界的的交交点点来来建建立立具具有有多多重重属属性性的的多多边边形形（合合成成叠叠置置）或或进进行行多多边边形形范范围围内内的的属属性性特性的统计分析（统计叠置）。特性的统计分析（统计叠置）。合合成成叠叠置置需需要要进进行行属属性性合合并并。方方法法可可用用加加、减减、乘乘、除除，也也可可取取平平均均值值、最大最小值，或取逻辑运算的结果等。最大最小值，或取逻辑运算的结果等。统计叠置是确定一个多边形中含有其它多边形的属性类型的面积等，即统计叠置是确定一个多边形中含有其它多边形的属性类型的面积等，即把其它图上的多边形的属性信息提取到本多边形中来。把其它图上的多边形的属性信息提取到本多边形中来。下面仅以下面仅以MAPGISMAPGIS多边形与多边形叠加为例详述。叠加结果的属性为：标多边形与多边形叠加为例详述。叠加结果的属性为：标志码、面积、周长，志码、面积、周长，f1f1、区号、区号、f2f2，其中区号为第二个数据层的区号。其中区号为第二个数据层的区号。第41页/共72页多边形与多边形联合（多边形与多边形联合（UNION）a61320 1f1LSIDb502801f2LSIDb1531583b1a421222a511981f2f1LSID第42页/共72页多边形与多边形相交多边形与多边形相交（INTERSECT）a61320 1f1LSIDb502801f2LSID3b1a4212221f2f1LSID第43页/共72页多边形与多边形相减（多边形与多边形相减（SUBSTRACTION）a61320 1f1LSIDb502801f2LSID3b1a4212221f2f1LSID第44页/共72页多边形与多边形相减（多边形与多边形相减（SUBSTRACTION）a61320 1f1LSIDb502801f2LSID3b1a4212221f2f1LSIDa51198第45页/共72页8.7.8.7.缓冲区分析缓冲区分析 缓冲分析就是地理空间目标的一种影响范围缓冲分析就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围，具体指在点、线、面实体（缓冲目或服务范围，具体指在点、线、面实体（缓冲目标）周围建立一定宽度范围的多边形。从数学的标）周围建立一定宽度范围的多边形。从数学的角度看，缓冲区分析的基本思想是给定一个空间角度看，缓冲区分析的基本思想是给定一个空间对象或集合，确定它们的邻域，邻域的大小由邻对象或集合，确定它们的邻域，邻域的大小由邻域半径域半径R R决定。决定。换言之，任何目标所产生的缓冲区总是一些换言之，任何目标所产生的缓冲区总是一些多边形，这些多边形将构成新的数据层。缓冲区多边形，这些多边形将构成新的数据层。缓冲区分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动分析是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立它们周围一定距离的带状区域，用以识别这建立它们周围一定距离的带状区域，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围，以便为某些实体或主体对邻近对象的辐射范围，以便为某项分析或决策提供依据。项分析或决策提供依据。第46页/共72页1.1.点缓冲区点缓冲区 以点为圆心，以一定距离为半径画圆所围成的区域。以点为圆心，以一定距离为半径画圆所围成的区域。用途：针对点要素的一定半径范围的分析。用途：针对点要素的一定半径范围的分析。2.2.线缓冲区线缓冲区 分别对每一个顶点和每条边生成缓冲区，然后对这些缓冲区多边形进行叠置操分别对每一个顶点和每条边生成缓冲区，然后对这些缓冲区多边形进行叠置操作。作。用途：针对线要素的一定范围带状范围的分析。用途：针对线要素的一定范围带状范围的分析。3.3.面缓冲区面缓冲区 首先生成多边形周长的缓冲区（线缓冲区），然后与原始多边形进行叠置操作首先生成多边形周长的缓冲区（线缓冲区），然后与原始多边形进行叠置操作.8.7.1缓冲区类型缓冲区类型第47页/共72页8.7.2建立缓冲区算法建立缓冲区算法 1.1.点缓冲区算法点缓冲区算法 等距离的点缓冲区是一个圆。等距离的点缓冲区是一个圆。2.2.双线问题双线问题 缓冲区计算的基本问题是双线问题。双线问题有很多另外的名称，如图形加缓冲区计算的基本问题是双线问题。双线问题有很多另外的名称，如图形加粗，加宽线，中心线扩张等，它们指的都是相同的操作粗，加宽线，中心线扩张等，它们指的都是相同的操作 第48页/共72页 双线问题最简单的方法是角分线法（简单平行线法）。算法是在轴线首尾点处，双线问题最简单的方法是角分线法（简单平行线法）。算法是在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径作轴线的垂线并按缓冲区半径R R截出左右边线的起止点；在轴线的其它转折点上，用截出左右边线的起止点；在轴线的其它转折点上，用与该线所关联的前后两邻边距轴线的距离为与该线所关联的前后两邻边距轴线的距离为R R的两平行线的交点来生成缓冲区对应顶的两平行线的交点来生成缓冲区对应顶点点 角分线法的缺点是难以最大限度保证双线的等宽性，尤其是在凸侧角点在进一角分线法的缺点是难以最大限度保证双线的等宽性，尤其是在凸侧角点在进一步变锐时，将远离轴线顶点步变锐时，将远离轴线顶点第49页/共72页3.3.凸角圆弧法凸角圆弧法 在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按双线和在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按双线和缓冲区半径截出左右边线起止点；在轴线其它转缓冲区半径截出左右边线起止点；在轴线其它转折点处，首先判断该点的凸凹性，在凸侧用圆弧折点处，首先判断该点的凸凹性，在凸侧用圆弧弥合，在凹侧则用前后两邻边平行线的交点生成弥合，在凹侧则用前后两邻边平行线的交点生成对应顶点。这样外角以圆弧连接，内角直接连接，对应顶点。这样外角以圆弧连接，内角直接连接，线段端点以半圆封闭。线段端点以半圆封闭。第50页/共72页4.4.自相交多边形自相交多边形 对于简单情形，缓冲区是一个简单多边形，对于简单情形，缓冲区是一个简单多边形，但当计算形状比较复杂的对象或多个对象集合的但当计算形状比较复杂的对象或多个对象集合的缓冲区时，就复杂得多。为使缓冲区算法适应更缓冲区时，就复杂得多。为使缓冲区算法适应更为普遍的情况，就不得不处理边线自相交的情况。为普遍的情况，就不得不处理边线自相交的情况。当轴线的弯曲空间不容许双线的边线无压盖地通当轴线的弯曲空间不容许双线的边线无压盖地通过时，就会产生若干个自相交多边形过时，就会产生若干个自相交多边形 第51页/共72页 自相交多边形分为两种情况：岛屿多边形和重叠自相交多边形分为两种情况：岛屿多边形和重叠多边形。岛屿多边形是缓冲区边线的有效组成部分；多边形。岛屿多边形是缓冲区边线的有效组成部分；重叠多边形不是缓冲区边线的有效组成，不参与缓重叠多边形不是缓冲区边线的有效组成，不参与缓冲区边线的最终重构。对于岛屿多边形和重叠多边冲区边线的最终重构。对于岛屿多边形和重叠多边形的自动判别方法，首先定义轴线坐标点序为其方形的自动判别方法，首先定义轴线坐标点序为其方向，缓冲区双线分成左右边线，左右边线自相交多向，缓冲区双线分成左右边线，左右边线自相交多边形的判别情形恰好对称。边形的判别情形恰好对称。对于左边线，岛屿自相交多边形呈逆时针方向，对于左边线，岛屿自相交多边形呈逆时针方向，重叠自相交多边形呈顺时针方向；对于右边线，岛重叠自相交多边形呈顺时针方向；对于右边线，岛屿多边形呈顺时针方向，重叠多边形呈逆时针方向屿多边形呈顺时针方向，重叠多边形呈逆时针方向 第52页/共72页第53页/共72页8.8.8.8.网络分析网络分析 网络分析是网络分析是GIS的另一重要分析类型。在地的另一重要分析类型。在地理空间中，许多自然、人工的线状地物相互之间理空间中，许多自然、人工的线状地物相互之间构成网络。如道路网、地下管线网、电网、河流构成网络。如道路网、地下管线网、电网、河流网等。在这些网络上，人们需要进行路径选择、网等。在这些网络上，人们需要进行路径选择、资源分配、运输路线规划、故障诊断等分析。资源分配、运输路线规划、故障诊断等分析。GIS中的网络分是依据网络的拓扑关系中的网络分是依据网络的拓扑关系(线性实线性实体之间、线性实体与结点之间、结点与结点之间体之间、线性实体与结点之间、结点与结点之间的连接、连通关系的连接、连通关系),通过考察网络元素的空间及通过考察网络元素的空间及属性数据，以数学理论模型为基础，对网络的性属性数据，以数学理论模型为基础，对网络的性能特征进行多方面的一种分析计算。复杂的网络能特征进行多方面的一种分析计算。复杂的网络分析需要专业的应用模型支持，这里只介绍基本分析需要专业的应用模型支持，这里只介绍基本的网络分析方法。的网络分析方法。第54页/共72页8.8.1网络基本元素网络基本元素 网络是由若干线性实体互连而成的一个系统，构网络是由若干线性实体互连而成的一个系统，构成网络的最基本元素是线性实体以及这些实体的连接成网络的最基本元素是线性实体以及这些实体的连接交汇点。前者常被称为网线或链（交汇点。前者常被称为网线或链（linklink），），后者一般后者一般称为结点（称为结点（nodenode）。）。1.1.网线网线和结点和结点 网线构成网络的骨架，是资源传输或通讯联络的网线构成网络的骨架，是资源传输或通讯联络的通道，可以代表公路、铁路、航线、水管、煤气管、通道，可以代表公路、铁路、航线、水管、煤气管、河流等等；结点是网线的端点，又是网线汇合点，可河流等等；结点是网线的端点，又是网线汇合点，可以表示交叉路口、中转站、河流汇合点等。以表示交叉路口、中转站、河流汇合点等。2.2.阻抗阻抗 网线数据应包含正反两个方向上的阻抗（如流动网线数据应包含正反两个方向上的阻抗（如流动时间、耗费等）。如在城市中不同街道的时速限制和时间、耗费等）。如在城市中不同街道的时速限制和交通状况有显著差别。旅行时间是有方向性的，一个交通状况有显著差别。旅行时间是有方向性的，一个方向的旅行时间可能不同于其他方向的。这样旅行时方向的旅行时间可能不同于其他方向的。这样旅行时间取决于弧段的方向，往与返要分开输入。间取决于弧段的方向，往与返要分开输入。第55页/共72页结点站点3.3.转弯 在连通路线相连的结点处，资源运移方向可能转变，从一条链上经结点转向另一条链。4.4.停靠点（站点）网络中资源的上、下结点