空間分析復習提綱一、基本概念(要求：基本掌握其原理及含義，能做名詞解釋 )1、空間分析： 是基于地理對象的位置和形態的空間數據的分析技術，其目的在于提取和傳輸空間信息。2、空間數據模型： 以計算機能夠接受和處理的數據形式，為了反映空間實體的某些結構特性和行為功能，按一定的方案建立起來的數據邏輯組織方式，是對現實世界的抽象表達。分為概念模型、邏輯模型、物理模型。3、疊置分析： 是指在同一地區、同一比例尺、同一數學基礎、不同信息表達的兩組或多組專題要素的圖形或數據文件進行疊加，根據各類要素與多邊形邊界的交點或多邊形屬性建立多重屬性組合的新圖層，并對那些結構和屬性上既互相重疊，又互相聯系的多種現象要素進行綜合分析和評價；或者對反映不同時期同一地理現象的多邊形圖形進行多時相系列分析，從而深入揭示各種現象要素的內在聯系及其發展規律的一種空間分析方法。4、網絡分析：網絡分析是通過研究網絡的狀態以及模擬和分析資源在網絡上的流動和分配情況，對網絡結構及其資源等的優化問題進行研究的一種空間分析方法。5、緩沖區分析： 即根據分析對象的點、線、面實體，自動建立它們周圍一定距離的帶狀區，用以識別這些實體或主體對鄰近對象的輻射范圍或影響度， 以便為某項分析或決策提供依據。 其中包括點緩沖區、線緩沖區、面緩沖區等。6、最佳路徑分析：也稱最優路徑分析，以最短路徑分析為主，一直是計算機科學、運籌學、交通工程學、地理信息科學等學科的研究熱點。這里“最佳”包含很多含義，不僅指一般地理意義上的距離最短，還可以是成本最少、耗費時間最短、資源流量（容量）最大、線路利用率最高等標準。7、空間插值： 空間插值是指在為采樣點估計一個變量值的過程，常用于將離散點的測量數據轉換為連續的數據曲面，它包括內插和外推兩種算法。 ，前者是通過已知點的數據計算同一區域內其他未知點的數據，后者則是通過已知區域的數據，求未知區域的數據。8、空間量算：即空間量測與計算，是指對GIS數據庫中各種空間目標的基本參數進行量算與分析，如空間目標的位置、距離、周長、面積、體積、曲率、空間形態以及空間分布等，空間量算是GIS獲取地理空間信息的基本手段，所獲得的基本空間參數是進行復雜空間分析、模擬與決策制定的基礎。9、克里金插值法：克里金插值法是空間統計分析方法的重要內容之一，它是建立在半變異函數理論分析基礎上，對有限區域內的區域變化量取值進行無偏最優估計的一種方法，不僅考慮了待估點與參估點之間的空間相關性，還考慮了各參估點間的空間相關性，根據樣本空間位置不同、樣本間相關程度的不同，對每個參估點賦予不同的權，進行滑動加權平均，以估計待估點的屬性值。二、分析類(要求：重點掌握其原理及含義，能結合本專業研究方向做比較詳細的闡述 )1、空間數據模型的分類？答：分為三類：① 場模型：用于表述二維或三維空間中被看作是連續變化的現象；② 要素模型：有時也稱對象模型，用于描述各種空間地物；③ 網絡模型：一種某一數據記錄可與任意其他多個數據記錄建立聯系的有向圖結構的數據模型，可以模擬現實世界中的各種網絡。2、矢量與柵格數據的優缺點對比？答：矢量數據的優點： 矢量數據的缺點：a.數據結構緊湊、冗余度低； a.數據結構復雜；b.有利于網絡和檢索分析；

b.多邊形疊加分析比較困難。c.圖形顯示質量好、精

度高。柵格數據的優點：

柵格數據的缺點：a.數據結構簡單；

a.數據量大；b.便于空間分析和地表模擬； b.投影轉換比較復雜。c.現勢性較強。3、空間分析的內容及其在答：(1)空間分析的主要內容：

GIS

中的地位和作用？a.空間位置：借助于空間坐標系傳遞空間對象的定位信息，是空間對象表述的研究基礎，即投影與轉換理論;b.空間分布：同類空間對象的群體定位信息，包括分布、趨勢、對比等內容 ;c.空間形態：空間對象的幾何形態 ;d.空間距離：空間物體的接近程度 ;空間關系：空間對象的相關關系，包括拓撲、方位、相似、相關等。在GIS中的地位和作用空間分析是基于地理對象的位置和形態的空間數據的分析技術，其目的在于提取和傳輸空間信息。空間分析是地理信息系統的主要特征。空間分析能力（特別是對空間隱含信息的提取和傳輸能力）是地理信息系統區別與一般信息系統的主要方面，也是評價一個地理信息系統成功與否的一個主要指標。空間分析是

GIS

的核心和靈魂，

是

GIS

區別于一般的信息系統、

CAD

或者電子地圖系統的主要標志之一。空間分析，配合空間數據的屬性信息，能提供強大、豐富的空間數據查詢功能。因此，空間分析在

GIS

中的地位不言而喻。4、空間分析的研究目標？答：空間分析研究的主要目標有：① 認知——有效獲取空間數據，并對其進行科學的組織描述，利用數據再現事物本身，例如繪制風險圖。 ；② 解釋——理解和解釋地理空間數據的背景過程，認識事件的本質規律，例如住房價格中的地理鄰居效應；③ 預報——在了解、掌握事件發生現狀與規律的前提下，運用有關預測模型對未來的狀況做出預測，例如傳染病的爆發；④ 調控——對地理空間發生的事件進行調控，例如合理分配資源。5、鄰近度分析、疊加分析和網絡分析的用途？答：（1）鄰近度分析的主要用途：鄰近度是定性描述空間目標距離關系的重要物理量之一，表示地理空間中兩個目標地物距離相近的程度，以距離關系為分析基礎的鄰近度分析是 GIS空間幾何關系分析的一個重要手段。2）疊加分析的主要用途：建立具有多重屬性組合的新圖層，并對那些在結構和屬性上既相互重疊，又相互聯系的多種現象要素進行綜合分析和評價，或者對反映不同時期同一地理現象的多邊形圖形進行多時相系列分析，從而深入揭示各種現象要素的內在聯系及其發展規律。3）網絡分析的主要用途：主要用來解決兩大類問題，一類是研究由線狀實體以及連接線狀實體的點狀實體組成的地理網絡結構，其中涉及優化路徑求解、連通分量求解等問題；一類是研究資源在網絡系統中的分配與流動，主要包括資源分配范圍或服務范圍的確定、最大流與最小費用流等問題。6、網絡分析的六個功能及其用途？答：（ 1）、路徑分析：也稱最優路徑分析，以最短路徑分析為主。這里“最佳”包含很多含義，不僅指一般地理意義上的距離最短，還可以是成本最少、耗費時間最短、資源流量（容量）最大、線路利用率最高等標準。很多網絡相關問題，如最可靠路徑問題、最大容量路徑問題、易達性評價問題和各種路徑分配問題均可納入最佳路徑問題的范疇之中。2）、連通分析：在地理網絡中從某一點出發能夠到達的全部結點或邊有哪些，如何選擇對于用戶來說成本最小的線路，即連通分析所要解決的問題。連通分析的求解過程實質上是對應的圖的生成樹的求解過程，其中研究最多的是最小生成樹問題。3）、資源分配：在多數的應用中，需要解決在網絡中選定幾個供應中心，并將網絡的各邊和點分配給某一中心， 使各中心所覆蓋范圍內每一點到中心的總的加權距離最小， 實際上包括定位與分配兩個問題。4）、流分析：就是根據網絡元素的性質選擇將目標經輸送系統由一個地點運送至另一個地點的優化方案，網絡元素的性質決定了優化的規則。網絡流的最優化問題主要涉及兩方面內容：網絡最大流問題和最小費用流問題。最大流問題指的是在一個網絡中怎樣安排網上的流，使從發點到收點的流量達到最大；在實際應用中，不僅要使網絡上的流量達到最大，或達到要求的預定值，而且要使運送流的費用或代價最小，即最小費用流問題。5）、動態分段：是對現實世界中的線性要素及其相關屬性進行抽象描述的數據模型和技術手段，可以根據不同的屬性按照某種度量標準（如距離、時間等）對線性要素進行相對位置的劃分。（6）、地址匹配：是一種基于空間定位的技術，是地理編碼（ Geocoding ）的核心技術，它提供了一種把描述成地址的地理位置信息轉換成可以被用于 GIS系統的地理坐標的方式，它將只有屬性數據的源表中記錄的某個字段的值與地址數據庫中的地理實體的對應字段的屬性值進行匹配嘗試，如果匹配成功，就將地理實體的地理坐標賦給源表中的記錄，從而實現源表記錄的地理編碼。7、常見的空間插值模型有哪些 (三種以上)？答：空間插值模型包括整體插值模型和部分插值模型兩大類：（1）整體插值：用研究區域所有采樣點的數據進行全區域特征擬合，如邊界內插模型、趨勢面分析模型等。（2）部分插值：僅僅用鄰近的數據點來估計未知點的值，如最鄰近點模型 (泰森多邊形模型 )、移動平均插值 (距離倒數插值模型 )、樣條函數插值模型、空間自協方差最佳插值模型 (克里金插值 )等。常見的空間插值方法：最鄰近法、算術平均值法、距離反比法、高次曲面、多項式插值、最優插值、克里金插值（包括簡單克里金、普通克里金、泛克里金、協同克里金、貝葉斯克里金、指示克里金等） 、樣條插值、經驗正交函數插值、徑向基函數插值、張量有限差分等。8、柵格數據結構的壓縮編碼方法 (三種以上)？答：（1）直接編碼方法，這是最簡單直觀而又非常重要的一種柵格結構編碼方法，通常稱為這種編碼的圖像文件為網格文件或柵格文件。直接編碼就是將柵格數據看作一個數據矩陣，逐行（或逐列）逐個記錄代碼，可以每行都從左到右逐個象元記錄，也可以奇數行地從左到右而偶數行地從右到左記錄，為了特定的目的還可采用其他特殊的順序。2）壓縮編碼方法，其目的就是用盡可能少的數據量記錄盡可能多的信息，其類型又有信息無損編碼和信息有損編碼之分，3）游程長度編碼，這是柵格數據壓縮的重要編碼方法。它的基本思路是：對于一幅柵格圖象，常常有行（或列）方向上相鄰的若干點具有相同的屬性代碼，因而采取某種方法壓縮那些重復的記錄內容。b）塊碼，它是游程長度編碼擴展到二維的情況，采用方形區域作為記錄單元，每個記錄單元包括相鄰的若干柵格，數據結構由初始位置（行、列）和半徑，再加上記錄單元的代碼組成。4）四叉樹，是最有效的柵格數據壓縮編碼方法之一。四叉樹將整個圖像區逐步分散為一系列被單一類型區域內含的方形區域，最小的方形區域為一個柵格單元，分割的原則是將圖像區域劃分為四個大小相同的象限，而每個象限又可根據一定規則判斷是否繼續等分為次一層的四個象限。三、計算類(要求：重點掌握 DP算法、dijkstra算法、角平分線法，能闡述其原理、繪制其工作流程圖)1、簡述 DP算法原理及繪制其工作流程圖答：（1）DP算法的原理DP算法是矢量數據壓縮的一種常用方法，其核心思想如下：對每一條曲線的首末端點連一條線，求所有點到該直線的距離，并找出最大距離值 dmax，用dmax與限差 D相比：a.若dmax＜D，這條曲線上的中間點全部舍去；b.若dmax≥D，保留 dmax對應的坐標點，并以該點為界，把曲線分為兩部分，對這兩部分重復使用該方法。（2）工作流程圖讀取曲線數據獲取閾值 e曲線兩端點為基線，儲存為保留點。基線數 k=1否k>0? 輸出壓縮后的保留點是處理本次循環所有基線。是所有基線判斷完成 ?否是找出距離最大點， 儲存為保留存在點到基線距離大于 e?點。更新基線信息。 k++否刪除該基線。 K--2、簡述 dijkstra 算法原理以及繪制其工作流程圖答：（1）dijkstra算法的原理一種按路徑長度遞增的次序產生最短路徑的算法，被認為是解決單源點間最短路徑問題比較經典而且有效的算法，其核心思想如下：假設網絡中的每個點都有一對標號到j的最短路徑中 j點的前一點

(dj,pj)

，其中

dj

是從起源點

s到點

j的最短路徑的長度；

pj

則是從

sa.初始化：起源點設置為 ds 0,ps為空，并標記起源點 s，記k=s，其它所有點設為未標記點。b.檢驗從所有已標記的點 k到其直接連接的未標記的點 j的距離，并設置djmin[dj,dklkj]其中， lkj為從點 k到j的直接連接距離。c.選取下一個點：從所有未標記的節點中，選取 dj中最小的一個 idi min[dj,所有未標記的點 j]點i就是被選為最短路徑中的一點，并設為已標記的點。d.檢查是否所有點都已標記，如果都標記，則算法退出，否則重復步驟 b,c。（2）工作流程圖定定定定定定dist[N] 定vo,vi,G[N][N]定定定定定s[N],i,j,prev[N]K=0NK<NYENDV=0NV<NYfinal[v]=false;dist[v]= final[v0]=truecost[v0][v];i=0Ni<N-1-1Yi=0定定定定定定定定定Ni<N-1YW=0v0++;定定dist[i]NI++W<NK++;Y定定定定!final[w]&&final[v]=truedist[w]<minYW=0Min=dist[w]v=w;W<NYW++!final[w]&&dist[v]+cost[v][w]<dist[w]dist[w]=dist[v]+cost[v][w];

NI++NW++讀取網絡數據拓撲檢查獲取起點、終點，標記起點標記點是否為終點否搜索標記