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1、1,第四章 空间信息模型分析,数字地面模型 空间信息分析的基本方法 思考题,2,第一节 数字地面模型,概念 数字地面模型（Digital Terrain Model，DTM）：描述地面特性的空间分布的有序数值阵列。 数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）：地面特性为高程的DTM 地面特性 高程、地价、土地权属、土壤类型、土地利用类型 岩层深度、地貌特征等,3,数字高程模型,4,数字地面模型的实现,七类数字地面模型 规则格点（格网）数字地面模型 散点数字地面模型 等值线数字地面模型 曲面数字地面模型 线路数字地面模型 平面多边形数字地面模型 空间多边形数字地面模型
2、,5,三种常见数字地面模型的实现1 TIN的生成,TIN的生成方法 首先取其中任意一点P1，在其余各点中搜寻与些点最近的点P2，连接P1与P2构成第一条边 然后在其余所有点中寻找与这条边最近的点，找到后即可构成第一个多边形 以三角形新生成的两边为底边分别寻找它们最近的点构成第二个、第三个三角形 依此类推，直到把所有的点都连入三角网中 示例 全国气象站点,6,TIN的生成,7,三种常见数字地面模型的实现2 格网的生成,格网（Grid）的生成方法 在采样点不足的情况下，通过空间插值的方法生成格网，利用有限数据的样本点来估计未知点的值。 为什么要插值：降低花费 插值的前提假设：所有空间地物是彼此关联
3、的，即离得近的地物点其属性较为相近。 几种常用的插值 方法：反距离权重法 、双线性内插法、趋势面插值、样条插值、克里金插值 反距离权重法（IDW) 基本思路：距离越远对待插点的影响越小 基本公式：,8,三种常见数字地面模型的实现2 格网的生成,双线性插值 线性插值(假设：高程在直线上呈比例变化) 基本公式： 不规则点双线性插值 规则点双线性插值,9,三种常见数字地面模型的实现2 格网的生成,趋势面插值 思路：用一个通过各个空间采样点的空间曲面来模拟地形表面，常用的是二次多项式 基本公式： 样条插值 思路：利用样本点，采用一定的数学函数拟合出一个光滑曲面，使该曲面曲率最小，且通过所有的样本点。
4、相当于扭曲一条橡皮让它通过所有的点，同时曲率最小。 两种样条插值方法：规则样条和张力样条,10,三种常见数字地面模型的实现2 格网的生成,克里金插值（Kriging） 思路：首先考虑空间属性在空间位置上的变异分布，确定对一个待插点值有影响的距离范围，然后用此范围内的采样点来估计待插点属性值 是一种求最优线性无偏内插估计量的方法（线性、无偏、最小估计方差） 基本步骤： 输入原始数据 数据检验与分析 直方图的计算 计算变异函数 克里金插值 演示,11,三种常见数字地面模型的实现3 等值线的生成,等值线的生成 TIN生成等值线 确定各边上有无等值点 等值点的追踪 格网法绘制等值线 等值点位置的确定
5、等值点的追踪,12,实习十二 数字地面模型,创建TIN表面 在ARCMAP中添加气象站点的数据，并打开3D Analyst工具条，设置选项（options） 在工具条上点击3D Analystcreate/modify TINCreate TIN from features 调整TIN的显示属性 用TIN生成等值线（contour） 空间插值 在ARCMAP中添加气象站点的数据，并打开3D Analyst工具条，设置选项（options） 分别采用IDW、Spline、Kriging法对降水数据进行插值（在工具条上点击3D AnalystInterpolate to raster 比较三种方法
6、所得结果的不同，分析不同插值方法的特点 用插值后的结果生成降水等值线，交将800、1600、2400、3200、4000的等值线加粗表示 将全国行政区划数据加载到图中 DEM的三维显示 打开Arcscene，加载C:arcgisArcTutorSpatial中的Elevation数据 设置显示所用的高程（在该数据图层上点击右键，propertiesbase height,选择obtain heights for layer from surface)及颜色 创建山体阴影，并设置其高程，用40%的透明度显示,13,第二节 空间信息分析的基本方法,空间分析是GIS的核心功能，是区别于计算机地图制图
7、的显著特征 空间信息量算 质心量算 求取目标的质心位置，用于跟踪某些地理分布的变化，如人口重心的变化、土地利用重心的迁移等 方法：对目标坐标值进行加权平均 几何量算 点：坐标 线状目标：长度、曲率、方向 面状目标：面积、周长等 体状目标：表面积、体积等 形状量算 形状系数r R1，目标物为膨胀型,14,第二节 空间信息分析的基本方法2,空间信息分类 为什么要分类：GIS存储的数据具有原始数据的性质，用户可以根据不同的需要来进行分类；而地图上所载负的数据是经过制图者专门分类和处理过的。 主成份分析法(Principle Components Analysis, PCA) 通过数据统计分析，将众多
8、要素的信息压缩表达为若干具有代表性的合成变量，以克服变量选择时的冗余和相关，然后选择信息最为丰富的少数因子进行各种分析 层次分析法（AHP） 将相关联的要素按隶属关系划分为若干层次，请有经验的专家对各层次因素的相对重要性给出定量指标，利用数学方法，综合众人的意见给出各层次各要素的相对重要性权值，作为综合分析的基础 聚类分析 根据实体之间的相似程度，逐步将其合并为若干类别，以反映目标的等级序列，如土地分等定级、水土流失强度分级、区域经济实力分级等,15,第二节 空间信息分析的基本方法3,叠加分析（Overlay） 它是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素的操作，其结果是将原来的要素分割成新
9、的要素，新要素综合了原来的两层或多层要素所具有的属性。 叠加不仅产生了新的空间关系，还将输入数据层的属性联系起来产生新的属性关系 叠加分析是对新要素的属性按一定的数学模型进行计算分析，进而产生用记需要的结果或回答用户提出的问题。 多边形叠加 Union Intersect Identity 点与多边形叠加 实质是计算包含关系 线与多边形叠加 确定每条弧段落在哪个多边形内,16,几种不同的叠加方法,17,第二节 空间信息分析的基本方法4,网络分析 地理网格：道路网络、电力网络、电信网络、供排水网络等 网格的基本成份： 链：网络中流动的管线，如街道、河流、水管等，其状态属性包括阻力和需求两项 障碍
10、：禁止网络中链上流动的点 拐角点：网络链中的分割结点上，状态属性有阻力，如拐弯的时间和限制 中心：接受或分配资源的位置，如商业中心、电站等，其状态属性有容量 站点：路径选择中资源增减的点，如库房、汽车站等，其状态属性有要被运输的资源的需求。 叠加分析是对新要素的属性按一定的数学模型进行计算分析，进而产生用户需要的结果或回答用户提出的问题。 路径分析 静态求最佳路径 动态分段技术 N条最佳路径 最短路径 动态最佳路径 地址匹配 通过地理编码（Geocoding），实现对地理位置的查询 资源分配 由中心点（分配中心）及其状态属性和网络组成 可以计算中心地的等时区、等交通距离区、等费用距离区等,18
11、,第二节 空间信息分析的基本方法5,缓冲区分析(Buffer) 对点线面实体，自动建立其周围一定宽度范围以内的缓冲区多边形，并对该多边形内的空间数据按一定的数学模型进行计算分析，进而产生用户需求的结果或回答用户提出的问题 不同的缓冲区,19,第二节 空间信息分析的基本方法6,空间统计分析 常规统计分析：均值、最大值、最小值、总和、方差、频数、峰度系数等 空间自相关分析（空间自相关系数） 回归分析 趋势分析 专家打分模型（DELPHII法）,20,实习十三 空间分析,实习目的 掌握常用的空间分析方法 实习内容 根据规划道路的中心线及道路宽度(600m)，确定需要占用的不同类型的土地范围与面积，并分村统计。 数据 道路中心线 土地利用现状数据 分村行政区划数据 实习步骤 打开arctoolbox,利用analysis tools中的buffer工具为road.shp建立宽度为300m的缓冲区 将生成的缓冲区与土地利用数据叠加（overlayintersect),确定需要占用的土地 将被占用土地与分村行政区数据叠加（overlayidentity),给多边形添加村的信息 将叠加后生成的矢量多边形数据的属性表输出，并分别按村及土地类型进行统计。 制作地图,21,思考题,