簡(jiǎn)述GIS有哪些空間分析功能？并說(shuō)明這些功能的作用。

GIS空間分析有哪些內(nèi)容？分別介紹其功能和意義并舉例說(shuō)明。

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一、GIS空間分析的功能

前面已經(jīng)介紹過(guò)GIS，大家已經(jīng)知道空間分析就是對(duì)分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱。所以我們根據(jù)作用的數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，可以經(jīng)空間分析分為：

1、空間圖形數(shù)據(jù)的拓?fù)溥\(yùn)算； 2、非空間屬性數(shù)據(jù)運(yùn)算；

3、空間和非空間數(shù)據(jù)的聯(lián)合運(yùn)算。

空間分析賴以進(jìn)行的基礎(chǔ)是仰仗于地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)，其運(yùn)用的手段包括各種幾何的邏輯運(yùn)算、數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，代數(shù)運(yùn)算等數(shù)學(xué)手段，最終的目的是解決人們所涉及到地理空間的實(shí)際問(wèn)題，提取和傳輸?shù)乩砜臻g信息，特別是隱含信息，以輔助決策。

GIS中可以實(shí)現(xiàn)空間分析的基本功能，包括空間查詢與量算，疊加分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析等，并描述了相關(guān)的算法，以及其中的計(jì)算公式。

1、疊加分析

疊加分析至少要使用到同一區(qū)域，具有相同坐標(biāo)系統(tǒng)的兩個(gè)圖層。所謂疊加分析，就是將包含感興趣的空間要素對(duì)象的多個(gè)數(shù)據(jù)層進(jìn)行疊加，產(chǎn)生一個(gè)新要素圖層。該圖層綜合了原來(lái)多層實(shí)體要素所具有的屬性特征。疊加分析的目標(biāo)是分析在空間位置上有一定關(guān)聯(lián)的空間對(duì)象的空間特征和專題屬性之間的相互關(guān)系。多層數(shù)據(jù)的疊加分析，不僅僅產(chǎn)生了新的空間對(duì)象的空間特征和專題屬性之間的相互關(guān)系，能夠發(fā)現(xiàn)多層數(shù)據(jù)間的相互差異、聯(lián)系和變換等特征。

根據(jù)GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，將GIS疊加分析分為基于矢量數(shù)據(jù)的疊加分析和基于柵格數(shù)據(jù)的疊加分析。 在GIS的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，地理孔吉對(duì)象由點(diǎn)、線、面等要素來(lái)表示，所以基于矢量數(shù)據(jù)的疊加分析又可以分為點(diǎn)與多邊形的疊加分析、線與多邊形的疊加分析和多邊形間的疊加分析三大類。

點(diǎn)與多邊形的疊加，就是研究某一矢量數(shù)據(jù)層中的點(diǎn)要素位于另外一個(gè)矢量數(shù)據(jù)層中的哪個(gè)多邊形內(nèi)，這呀就可以根據(jù)點(diǎn)與多邊形的空間關(guān)系，確定給點(diǎn)要素添加哪些屬性特征。

線與多邊形疊加，就是研究矢量數(shù)據(jù)層中的線要素與其他數(shù)據(jù)層中的多邊形要素之間的關(guān)系，進(jìn)而判定線要素與多邊形的相離、相交、包含等空間關(guān)心。

多邊形的疊加，就是要研究?jī)蓚€(gè)或多個(gè)多邊形矢量數(shù)據(jù)層的疊加操作，生成一個(gè)新的多邊形數(shù)據(jù)層。 柵格數(shù)據(jù)的疊加分析可以表達(dá)為地圖代數(shù)的元算的過(guò)程。所謂地圖代數(shù)，就是指在GIS中將數(shù)據(jù)層作為方程變量的函數(shù)運(yùn)算，通常情況下都是指柵格數(shù)據(jù)層運(yùn)算。柵格數(shù)據(jù)中，地理實(shí)體都是通過(guò)規(guī)則網(wǎng)格單元來(lái)表示的，層與層之間的疊加操作是通過(guò)逐個(gè)網(wǎng)格單元之間的運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在柵格數(shù)據(jù)疊加分析中，地圖代數(shù)運(yùn)算又分為代數(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算。

柵格疊加分析與多邊形疊加分析一樣，是求兩組或兩組以上空間圖形的交集，但是多邊形疊加分析得到的是合成多邊形，而柵格疊加分析得到的是合成數(shù)據(jù)串，這些合成的數(shù)據(jù)文件是進(jìn)一步進(jìn)行空間聚類或聚合的依據(jù)。

類型疊加：將兩組或兩組以上的地理編碼數(shù)據(jù)，求它們的交集，以建立新的數(shù)據(jù)文件，根據(jù)分析任務(wù)，設(shè)置命令，得到最后的類型疊加結(jié)果。

統(tǒng)計(jì)疊加：將區(qū)域界線(政區(qū)、自然區(qū)域或經(jīng)濟(jì)區(qū)域等)，與專題數(shù)字地圖疊加，建立的合成數(shù)據(jù)串，作出各區(qū)專門(mén)內(nèi)容的數(shù)量統(tǒng)計(jì)。

動(dòng)態(tài)分析：將同一種要素在不同時(shí)期的兩組屬性數(shù)據(jù)疊加，建立合成數(shù)據(jù)串，它們之差就是該要素在該時(shí)段內(nèi)的變化，在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，常要使用這種分析方法。

2、緩沖區(qū)分析

緩沖區(qū)是根據(jù)點(diǎn)、線、面地理實(shí)體，建立起周?chē)欢▽挾确秶鷥?nèi)的擴(kuò)展距離圖，緩沖區(qū)的作用是用來(lái)限定所需處理的專題數(shù)據(jù)的空間范圍。一般認(rèn)為緩沖區(qū)以內(nèi)的信息均是與構(gòu)成緩沖區(qū)的核心實(shí)體相關(guān)的，及鄰接或關(guān)聯(lián)關(guān)系，而緩沖區(qū)以外的數(shù)據(jù)與分析無(wú)關(guān)。 緩沖區(qū)生成步驟： 1、明確目的和標(biāo)準(zhǔn) 2、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 3、空間操作 4、統(tǒng)計(jì)分析 5、結(jié)果輸出

緩沖區(qū)分析是在已有的實(shí)體對(duì)象周?chē)纬梢欢ǚ秶亩噙呅危慈魏螌?shí)體對(duì)象的緩沖區(qū)都是多邊形，且這些多邊形構(gòu)成了一個(gè)新的數(shù)據(jù)圖層。矢量數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析又根據(jù)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)描述分為點(diǎn)緩沖、現(xiàn)緩沖和面緩沖3種緩沖方式。其分別是矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的點(diǎn)或線或面要素，根據(jù)給定的緩沖區(qū)半徑，生成相應(yīng)的點(diǎn)或線或面數(shù)據(jù)層。在柵格數(shù)據(jù)中可以將緩沖區(qū)卡諾是對(duì)網(wǎng)格單元向其周?chē)?個(gè)方向進(jìn)行一定距離的擴(kuò)展，種子擴(kuò)展算法是一種典型的建立柵格數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的方法。

3、網(wǎng)絡(luò)分析

網(wǎng)絡(luò)分析是根據(jù)結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)與線、線與線這3種實(shí)體對(duì)象的拓?fù)潢P(guān)系來(lái)研究構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)模型的空間實(shí)體對(duì)象的空間特征和屬性特征，進(jìn)而對(duì)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行全方位的研究和分析的一種空間分析方法。 網(wǎng)絡(luò)分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)圖論和運(yùn)籌學(xué)，它通過(guò)研究網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)以及模擬和分析資源在網(wǎng)絡(luò)上的流動(dòng)和分配情況，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其資源等的優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行研究。

網(wǎng)絡(luò)模型是對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中圖的模型的擴(kuò)充，因此構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)模型的各個(gè)基本組成部分與圖模型的組成部分也基本相同。

空間分析方法

空間分析是對(duì)于地理空間現(xiàn)象的定量研究，其常規(guī)能力是操縱空間數(shù)據(jù)使之成為不同的形式，并且提取其潛在的信息?？臻g分析是GIS的核心?？臻g分析能力(特別是對(duì)空間隱含信息的提取和傳輸能力)是地理信息系統(tǒng)區(qū)別與一般信息系統(tǒng)的主要方面，也是評(píng)價(jià)一個(gè)地理信息系統(tǒng)成功與否的一個(gè)主要指標(biāo)。GIS的空間分析是指以地理事物的空間位置和形態(tài)為基礎(chǔ)，以地學(xué)原理為依托，以空間運(yùn)算為特征，提取和產(chǎn)生新的空間信息技術(shù)和過(guò)程，如獲取關(guān)于空間分布、空間形成及空間演變的信息。

空間信息量算空間信息量算是空間分析的定量化

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空間分析基礎(chǔ)?？臻g實(shí)體間存在著多種空間關(guān)系，包括拓?fù)?、順序、距離、方位等關(guān)系。通過(guò)空間關(guān)系查詢和定位空間實(shí)體是地理信息系統(tǒng)不同于一般數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的功能之一。如查詢滿足下列條件的城市：在京九線的東部， 距離京九線不超過(guò)200公里，城市人口大于100萬(wàn)并且居民人均年收入超過(guò)1萬(wàn)。整個(gè)查詢計(jì)算涉及了空間順序方位關(guān)系(京九線東部),空間距離關(guān)系(距離京九線不超過(guò)200公里)，甚至還有屬性信息查詢(城市人口大于100萬(wàn)并且居民人均年收入超過(guò)1萬(wàn))?？臻g信息量算包括：質(zhì)心量算、幾何量算、形狀量算。

空間信息分類這是GIS功能的重要組成部分。對(duì)于線狀地物求長(zhǎng)度、曲率、方向，對(duì)于面狀地物求面積、周長(zhǎng)、形狀、曲率等;求幾何體的質(zhì)心;空間實(shí)體間的距離等。

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空間分析常用的空間信息分類的數(shù)學(xué)方法有：主成分分析法、層次分析法、系統(tǒng)聚類分析、判別分析等; r / 緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析是針對(duì)點(diǎn)、線、面等地理實(shí)體，自動(dòng)在其周?chē)⒁欢▽挾确秶木彌_區(qū)多邊形。鄰近度描述了地理空間中兩個(gè)地物距離相近的程度，其確定是空間分析的一個(gè)重要手段。交通沿線或河流沿線的地物有其獨(dú)特的重要性，公共設(shè)施的服務(wù)半徑，大型水庫(kù)建設(shè)引起的搬遷，鐵路、公路以及航運(yùn)河道對(duì)其所穿過(guò)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性等，均是一個(gè)鄰近度問(wèn)題。緩沖區(qū)分析是解決鄰近度問(wèn)題的空間分析工具之一。 所謂緩沖區(qū)就是地理空間目標(biāo)的一種影響范圍或服務(wù)范圍。

疊加分析大部分GIS軟件是以分層的方式組織地理景觀，將地理景觀按主題分層提取，同一地區(qū)的整個(gè)數(shù)據(jù)層集表達(dá)了該地區(qū)地理景觀的內(nèi)容。地理信息系統(tǒng)的疊加分析是將有關(guān)主題層組成的數(shù)據(jù)層面，進(jìn)行疊加產(chǎn)生一個(gè)新數(shù)據(jù)層面的操作，其結(jié)果綜合了原來(lái)兩層或多層要素所具有的屬性。疊加分析不僅包含空間關(guān)系的比較，還包含屬性關(guān)系的比較。疊加分析可以分為以下幾類：視覺(jué)信息疊加、點(diǎn)與多邊形疊加、線與多邊形疊加、多邊形疊加、柵格圖層疊加。

網(wǎng)絡(luò)分析對(duì)地理網(wǎng)絡(luò)(如交通網(wǎng)絡(luò))、城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)(如各種網(wǎng)

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空間分析線、電力線、電話線、供排水管線等)進(jìn)行地理分析和模型化，是地理信息系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)分析功能的主要目的。網(wǎng)絡(luò)分析是運(yùn)籌學(xué)模型中的一個(gè)基本模型，它的根本目的是研究、籌劃一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)工程如何安排，并使其運(yùn)行效果最好，如一定資源的最佳分配，從一地到另一地的運(yùn)輸費(fèi)用最低等。網(wǎng)絡(luò)分析包括：路徑分析(尋求最佳路徑)、地址匹配(實(shí)質(zhì)是對(duì)地理位置的查詢)以及資源分配。

空間統(tǒng)計(jì)分析GIS得以廣泛應(yīng)用的重要技術(shù)支撐之一就是空間統(tǒng)計(jì)與分析。例如， 在區(qū)

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空間分析域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)工作中，可將地理信息與大氣、土壤、水、噪聲等環(huán)境要素的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，利用GIS軟件的空間分析模塊，對(duì)整個(gè)區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行客觀、全面的評(píng)價(jià)，以反映出區(qū)域中受污染的程度以及空間分布情況。通過(guò)疊加分析，可以提取該區(qū)域內(nèi)大氣污染分布圖、噪聲分布圖;通過(guò)緩沖區(qū)分析，可顯示污染源影響范圍等?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在構(gòu)建和諧社會(huì)的過(guò)程中，GIS和空間分析技術(shù)必將發(fā)揮越來(lái)越廣泛和深刻的作用。常用的空間統(tǒng)計(jì)分析方法有：常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析、空間自相關(guān)分析、回歸分析、趨勢(shì)分析及專家打分模型等。空間自相關(guān)(spatial autocorrelation)可用Moran's I，半變異函數(shù)，LISA，Gi，SatScan檢測(cè);空間分異性(spatial stratified heterogeneity)可用地理探測(cè)器q-statistic檢驗(yàn)。

GIS空間分析方法是什么

指在GIS(地理信息系統(tǒng)）里實(shí)現(xiàn)分析空間數(shù)據(jù)，即從空間數(shù)據(jù)中獲取有關(guān)地理對(duì)象的空間位置、分布、形態(tài)、形成和演變等信息并進(jìn)行分析。

根據(jù)作用的數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，可以分為：

1、基于空間圖形數(shù)據(jù)的分析運(yùn)算；

2、基于非空間屬性的數(shù)據(jù)運(yùn)算；

3、空間和非空間數(shù)據(jù)的聯(lián)合運(yùn)算?？臻g分析賴以進(jìn)行的基礎(chǔ)是地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)，其運(yùn)用的手段包括各種幾何的邏輯運(yùn)算、數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，代數(shù)運(yùn)算等數(shù)學(xué)手段，最終的目的是解決人們所涉及到地理空間的實(shí)際問(wèn)題，提取和傳輸?shù)乩砜臻g信息，特別是隱含信息，以輔助決策。

擴(kuò)展資料

空間分析源于60年代地理學(xué)的計(jì)量革命，在開(kāi)始階段，主要是應(yīng)用定量（主要是統(tǒng)計(jì)）分析手段用于分析點(diǎn)、線、面的空間分布模式。后來(lái)更多的是強(qiáng)調(diào)地理空間本身的特征、空間決策過(guò)程和復(fù)雜空間系統(tǒng)的時(shí)空演化過(guò)程分析。

實(shí)際上自有地圖以來(lái)，人們就始終在自覺(jué)或不自覺(jué)地進(jìn)行著各種類型的空間分析。如在地圖上量測(cè)地理要素之間的距離、方位、面積，乃至利用地圖進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)研究和戰(zhàn)略決策等，都是人們利用地圖進(jìn)行空間分析的實(shí)例，而后者實(shí)質(zhì)上已屬較高層次上的空間分析。

參考資料來(lái)源：百度百科-空間分析

參考資料來(lái)源：百度百科-GIS空間分析