GIS空间分析导论 联系客服

发布时间 : 星期六 文章GIS空间分析导论更新完毕开始阅读

为整体拟合和局部拟合技术两大类。整体拟合技术整体趋势面拟合、变换函数插值、傅立叶级数和小波变换等。其中,趋势面拟合技术的思路是先用一直采样点数据拟合出一个平滑的数学平面方程,在根据方程计算无测量值的点上的数据。这种内插技术的特点是不能提供内插区域的局部特性,因此,该模型一般用于模拟大范围内的变化。傅立叶级数和小波变换多用于遥感影像的分析。局部拟合技术则是仅仅用邻近的数据点来估计未知点的,因此可以提供局部区域的内插值,而不致受局部范围外其它点的影响。这类技术包括:双线性多项式内插、移动拟合法、最小二乘配置法等等。

在ArcView中,可以通过Interpolate Grid 命令来完成把连续空间的点或线数据内差成GRID数据。

3、空间信息再分类(Reclassify)

空间信息分类方法是地理信息系统功能组成的重要组成部分。与地图相比较,地图上 所载负的数据是经过专门分类和处理过的,而地理信息系统存储的数据则具有原始数据的性质,这样用户就可以根据不同的使用目的对数据进行任意提取和分析。对于数据分析来说,随着采用的分类方法,得到的结果会有很大的差异。

空间信息的再分类分为两类,一类是基于地理信息的非空间属性如高程、产值、性质等进行再分类,它并不改变地物已有的属性值,而只是根据地物的属性,将它们划分到相应的类别中。此种分类可以通过简单的改变图例表现来完成(如Arc View 中的Legend Edit功能),也可通过使用经典的数理统计方法如主成分分析法,层次分析法,聚类分析法等来完成。

另一类在分类的方法是通过对地物属性信息经过分类组织产生新的地物特征。对于矢量数据结构中的点、线地物,可以通过简单的修改属性表中的数值来实现,对面状地物,还需同时改变实体的几何形状和属性。对于栅格数据,也可通过赋值或简单的计算来获取新的地物,来达到重新分类的目的(如ArcView 中的Reclassify功能)。

4、缓冲区分析(Buffer)

缓冲区分析是研究根据数据库的点、线、面实体,自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形实体,从而实现空间数据在水平方向得以扩展的信息分析方法。它是地理信息系统重要的和基本的空间操作功能之一。例如,城市的噪音污染源所影响的一定空间范围、交通线两侧所划定的绿化带,即可分别描述为点的缓冲区与线的缓冲带。而多边形面域的缓冲带有正缓冲区与负缓冲区之分(如图8-9所示)。

a. 点的缓冲 b. 线的缓冲 c. 面的缓冲

图8-9 缓冲区示意图

缓冲区分析多用于矢量数据结构,少数情况也用于栅格结构。基于矢量结构的缓冲区计算有角分线法,凸叫圆弧法等。

Arc View中的缓冲区分析是基于栅格数据结构的,命令是Find Distance。

5、叠加分析(Overlay)

大部分的GIS软件均是以层来组织数据,数据层面既可以用矢量结构的点、线、面层文件方式来表达,也可以用栅格结构的图层文件格式来表达。

GIS中的叠加分析是将有关专题层面进行叠加产生一个新的数据层面的操作,其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。

叠加分析可以分为以下几类:

①视觉信息的叠加

视觉信息的叠加是将不同层面的信息叠加显示在结果图件或屏幕上,它不产生新的数据层面,只是将多层信息复合显示,以便研究者判断其相互关系,获得更为丰富的空间关系。

地理信息系统中视觉信息的叠加包括以下几类:

(1) 面状图、线状图和点状图之间的复合;

(2) 面状图区域边界之间或一个面状图与其他专题区域边界之间的复合; (3) 遥感影像与专题地图的复合;

(4) 专题地图与数字高程模型复合显示立体专题图;

(5) 遥感影像与DEM复合生成真三维地物景观。 目前,基本上所有的GIS软件都可以实现视觉信息的叠加的主要功能。Arc View同样,也可以完成此功能。

②矢量图层的叠加

根据叠加的矢量数据类型的不同,分为点与多边形的叠置、线与多边形的叠置、多边形叠置三种。其中,前两者较为简单。多边形的叠置是将两个或多个多边形图层进行叠加,

1111111A1BC11111111111111111213211D=A+B+C1212111111111111311111111111E=|A-B|1F=D-E图8-10 栅格图层的复合运算

产生一个新的多边形图层的操作,其结果是将原来多边形要素分割成新要素,新要素综合了原来两层或多层的属性。

多边形叠置的结果可能会出现一些碎屑多边形,须对其进行消除。

目前,Arc View还不支持矢量图层的叠加。

③栅格图层的叠加

有时也称为栅格数据的信息复合,它是指不同层面的栅格数据逐网格按一定的数学法则或逻辑判断进行运算,从而得到新的栅格数据系统的方法。

如图8-10,是栅格图层A、B、C进行信息复合的一个简单例证。

在具体应用中,栅格图层之间的叠加(复合)可以用更为复杂函数运算。例如利用土壤侵蚀通用方程式计算土壤侵蚀量时,就可利用多层面栅格数据的函数运算复合分析法进行自动处理。一个地区土壤侵蚀量的大小是降雨(R)、植被覆度(C)、坡度(S)、坡长(L)、土壤抗蚀性(SR)等因素的函数。可写成

E=F(R,C,S,L,SR?)

栅格图层的逐网格的分析运算如图8-11所示。

图8-11 栅格图层的复合运算在水保方面的运用

在Arc View中,使用Map Calculator可以很方便地实现栅格图层的复合运算。 6、邻域分析

也称窗口分析。邻域分析主要应用于栅格数据模型。这是因为地学信息除了在不同层面的因素之间存在着一定的制约关系之外,还表现在空间上存在着一定的关联性。对于栅格数据所描述的某项地学要素,其中的(I,J)栅格往往会影响其周围栅格的属性特征。准确而有效地反映这种事物空间上联系的特点,是计算机地学分析的重要任务。窗口分析是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据,开辟一个有固定分析半径的分析窗口,并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算,或与其它层面的信息进行必要的复合分析,从而实现栅格数据有效的水平方向扩展分析。

①分析窗口的类型

按照分析窗口的形状,可以将分析窗口划分为以下类型:

(1)矩形窗口:是以目标栅格为中心,分别向周围八个方向扩展一层或多层栅格,从而形成如图8-12 a、b、c所示的矩形分析区域,a、b、c分别表示矩形区域的大小是3×3、5×5、7×7的矩形窗口。

(2)圆型窗口:是以目标栅格为中心,向周围作一等距离搜索区,构成一圆型分析窗口,见图8-12 d。

(3)环型窗口:是以目标栅格为中心,按指定的内外半径构成环型分析窗口,见图8-12 e。

(4)扇型窗口:是以目标栅格为起点,按指定的起始与终止角度构成扇型分析窗口,见图8-12 f。

②窗口内统计分析的类型

栅格分析窗口内的空间数据的统计分析类型一般有以下几种类型: (1)Mean;(2)Maximum; (3)Minimum;(4)Median;(5)Sum;

(6)Range;(7)Majority;(8)Minority;(9)Variety。

a.3×3窗口

b.5×5窗口

c. 7×7窗口

d.圆形窗口

e.环形窗口

f.扇形窗口

图8-12 分析窗口的类型

在Arc View软件中,窗口分析的功能是Neighborhood statistic 命令。 7、追踪分析

追踪分析一般都是基于栅格数据的,它是指,对于特定的栅格数据系统,由某一个或多个起点,按照一定的追踪线索进行追踪目标或者追踪轨迹信息提取的空间分析方法。如图8-13所示例,栅格所记录的是地面点的海拔高程值,根据地面水流必然向最大坡度方向