【教学课件】第四节土地空间数据分析.ppt

第四节 土地空间数据分析,1.空间分析的概念定义：空间分析是基于土地/地理空间对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。空间分析是LIS/GIS系统的重要功能之一,是LIS/GIS系统与计算机辅助绘图系统的主要区别。,一、空间分析概述,2.空间分析的内容,1）空间定位：借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息。2）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。3）空间形态：空间对象的几何形态4）空间距离：空间物体的接近程度5）空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。,3.空间数据模型,土地信息系统不仅要完成管理大量复杂的土地数据的任务，更为重要的是要完成土地分析、评价、预测和辅助决策的任务，必须发展广泛的适用于土地信息系统的土地空间分析模型，这是地理信息系统走向实用的关键。土地信息分析模型：是用来描述土地系统中各个要素之问相互关系和客观规律的，它用信息的、语言的、数学的或其它表达形式，通常反映土地变化过程及其发展趋势或结果。土地信息分析模型也称为专题分析模型。,二、空间数据查询,查询和定位空间对象，并对空间对象进行量算是LIS/GIS的基本功能之一，它是LIS/GIS进行高层次分析的基础。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。,图形与属性互查是最常用的查询，主要有两类：第一类是按属性信息的要求来查询定位空间位置，称为“属性查图形”。第二类是根据对象的空间位置查询有关属性信息，称为“图形查属性”。,1.基于空间关系查询空间实体间存在着多种空间关系，包括拓扑、顺序、距离、方位等关系。通过空间关系查询和定位空间实体，是LIS/GIS不同于一般数据库系统的功能之一。例如，查询满足下列条件的城市：在京沪线的东部；距离京沪线不超过50公里；查询计算中涉及了空间顺序方位关系（京沪线东部），空间距离关系（距离京沪线不超过50公里）。,简单的面、线、点相互关系的查询包括：面面查询：如与某个多边形相邻的多边形有哪些。面线查询：如某个多边形的边界有哪些线。面点查询：如某个多边形内有哪些点状地物。线面查询：如某条线经过（穿过）的多边形有哪些，某条链的左、右多边形是哪些。线线查询：如与某条河流相连的支流有哪些，某条道路跨过哪些河流。线点查询：如某条道路上有哪些桥梁，某条输电线上有哪些变电站。点面查询：如某个点落在哪个多边形内。点线查询：如某个结点由哪些线相交而成。,传统的关系数据库的标准SQL并不能处理空间查询，这是由于关系数据库技术的弱点造成的，对于LIS/GIS而言，需要对SQL进行扩展。对于传统的SQL，要实现空间操作，需要将SQL命令嵌入一种编程语言中，如C语言；而新的SQL允许用户定义自己的空间操作，并嵌入到SQL命令中。,2.基于空间关系和属性特征查询,3.地址匹配查询根据街道的地址来查询事物的空间位置和属性信息是LIS/GIS特有的一种查询功能，这种查询利用地理编码，输入街道的门牌号码，就可知道大致的位置和所在的街区。它对空间分布的社会、经济调查和统计很有帮助，只要在调查表中添了地址，系统可以自动地从空间位置的角度来统计分析各种经济社会调查资料。另外这种查询也经常用于公用事业管理，事故分析等方面，如邮政、通讯、供水、供电、治安、消防、医疗等领域。,三、空间数据的量算,空间信息的自动化量算是LIS/GIS所具有的重要功能，也是进行空间分析的定量化基础。其中的主要量算有：质心量算几何量算 形状量算,1.质心量算,1)质心量算的定义质心：目标的半径位置或保持均匀的平衡点，一般为多边形的几何中心或重心。在某些情况下，质心描述的是分布中心，而不是绝对几何中心。质心量算：即确定质心的计算过程。,2)质心量算的应用(1)用于宏观经济分析和市场区位选择；(2)跟踪某些地理分布的变化，如人口变迁、土地类型变化等；(3)简化复杂目标的模型建立等。,几何量算对点、线、面、体4类目标物而言，其含义不同的：点状目标：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。,2.几何量算,面状地物形状量测的两个基本考虑：空间一致性问题，即有孔多边形和破碎多边形的处理；多边形边界特征描述问题。度量空间一致性最常用的指标是欧拉函数，用来计算多边形的破碎程度和孔的数目。关于多边形边界描述的问题，由于面状地物的外观是复杂多变的，很难找到一个准确的指标进行描述。最常用的指标包括多边形长、短轴之比，周长面积比，面积长度比等。其中绝大多数指标是基于面积和周长的。,3.形状量算,