大学精品课件：地理信息系统第六部分.ppt

1、本章概要本章概要6.1 空间数据的集合分析空间数据的集合分析6.2 空间数据查询空间数据查询6.3 矢量数据分析矢量数据分析6.4 栅格数据分析栅格数据分析6.5 三维数据分析三维数据分析6.1 6.1 空间数据的集合分析空间数据的集合分析p定义：按照两个逻辑子集给定的条件进行逻辑运定义：按照两个逻辑子集给定的条件进行逻辑运算，运算的结果为算，运算的结果为“真真”或或“假假”。p空间集合分析在矢量数据和栅格数据中都可进行，空间集合分析在矢量数据和栅格数据中都可进行，但是基于栅格的集合分析较容易和快捷。但是基于栅格的集合分析较容易和快捷。多边形相交的布尔分析多边形相交的布尔分析运算条件运算条件运

2、算结果运算结果1234AOR(NOTB)NOT NULLNOT B(NOT A)OR(NOT B)(NOT A)OR B111111111011001010116.2 6.2 空间查询空间查询p定义定义:属于数据库的范畴，一般定义为作用在库体属于数据库的范畴，一般定义为作用在库体上的函数，返回满足条件的内容。上的函数，返回满足条件的内容。p分类分类:从属性数据到空间数据的查询从属性数据到空间数据的查询从空间数据到属性数据的查询从空间数据到属性数据的查询6.2.1 6.2.1 从属性数据到空间数据的查询从属性数据到空间数据的查询pSQL查询及扩展的查询及扩展的SQL查询查询p可视化空间查询可视化

3、空间查询p超文本查询超文本查询p自然语言空间查询自然语言空间查询空间查询空间查询1.SQL1.SQL查询查询p一般查找一般查找pSQL查询查询p扩展的扩展的SQL查询查询从属性数据到空间数据的查询从属性数据到空间数据的查询一般查找一般查找p基本思想基本思想:选择一个属性表，给定一个属性选择一个属性表，给定一个属性值，找出对应的属性记录和空间图形。值，找出对应的属性记录和空间图形。SQL查询查询SQLSQL查询查询p标准的标准的SQL查询语言：查询语言：Select 需显示的属性项需显示的属性项 From 属性表属性表 Where 条件条件 Or 条件条件 and 条件条件SQL查询查询SQLS

4、QL查询例子查询例子pSelect 所有属性项所有属性项 From 县或市县或市 Where 县或市县或市人口人口50万万 Or 县或市县或市人口人口1200平方公里平方公里SQLSQL查询界面查询界面查询窗口查询窗口查询结果窗口查询结果窗口扩展的扩展的SQLSQL查询查询p扩展的扩展的SQL查询语言查询语言:将将SQL查询和空间关系查询和空间关系查询结合起来形成的查询语言。查询结合起来形成的查询语言。p常用的空间关系的谓词常用的空间关系的谓词:Ajacent相邻相邻Contain 包含包含Cross 穿过穿过Inside 在在之内之内Buffer 缓冲区缓冲区SQL查询查询查询三峡地区长江流

5、域人口大于查询三峡地区长江流域人口大于5050万的县或市万的县或市pSelect 所有属性项所有属性项pFrom 县或市县或市pWhere 县或市县或市人口人口50万万pAnd Cross(河流河流名称名称“长江长江”)扩展的扩展的SQL查询查询2.2.可视化空间查询可视化空间查询ONINSIDEOUTSIDECROSSTHROUGHINSIDEOUTSIDE基本思想：将查询语基本思想：将查询语言的元素，用直观的言的元素，用直观的图形或符号表示。图形或符号表示。从属性数据到空间数据的查询从属性数据到空间数据的查询特点特点p优点：优点：自然、直观、易操作，用简单的符号可组成较复杂的自然、直观、易

6、操作，用简单的符号可组成较复杂的查询。查询。p缺点：缺点：当空间约束条件复杂时，很难用符号描述；当空间约束条件复杂时，很难用符号描述；用二维图符表示图形之间的关系时，可能会出现歧义；用二维图符表示图形之间的关系时，可能会出现歧义；难以表示难以表示“非非”关系；关系；不易进行范围（圆、矩形、多边形等）约束；不易进行范围（圆、矩形、多边形等）约束；无法进行屏幕定位查询等。无法进行屏幕定位查询等。可视化空间查询可视化空间查询3.3.超文本查询超文本查询p超文本的概念超文本的概念:由文本信息结点和表示文本由文本信息结点和表示文本信息结点间相关联的链所组成的一个具有信息结点间相关联的链所组成的一个具有一

7、定逻辑结构和语义查询功能信息集成化一定逻辑结构和语义查询功能信息集成化网络。网络。p超文本的特点：用户可主动地决定阅读文超文本的特点：用户可主动地决定阅读文本结点的顺序。本结点的顺序。从属性数据到空间数据的查询从属性数据到空间数据的查询超文本结构图超文本结构图文本信息块文本信息块链链从属性数据到空间数据的查询从属性数据到空间数据的查询超文本查询的特点超文本查询的特点p用户可以实现联想式的查询；用户可以实现联想式的查询；p不能实时构建自己需要的各种查询。不能实时构建自己需要的各种查询。从属性数据到空间数据的查询从属性数据到空间数据的查询4.4.自然语言空间查询自然语言空间查询p基本思想：在查询语

8、言中基本思想：在查询语言中 引入自然语言的引入自然语言的概念。概念。p特点：在对自然语言中的模糊概念量化时，特点：在对自然语言中的模糊概念量化时，必须考虑当时的语义环境。必须考虑当时的语义环境。从属性数据到空间数据的查询从属性数据到空间数据的查询自然语言空间查询的例子自然语言空间查询的例子p例如查询高气温的城市可表示为：例如查询高气温的城市可表示为：SELECT name FROM Cities WHERE temperature is highp通过统计分析和计算转换为：通过统计分析和计算转换为：SELECT name FROM Cities WHERE temperature=33.75从

9、属性数据到空间数据的查询从属性数据到空间数据的查询6.2.26.2.2 从空间数据到属性数据的查询从空间数据到属性数据的查询p空间定位查询空间定位查询p空间关系查询空间关系查询空间查询空间查询1.1.空间定位查询空间定位查询p定义：给定一个点或一个几何图形，检索定义：给定一个点或一个几何图形，检索出该图形范围内的空间对象以及相应的属出该图形范围内的空间对象以及相应的属性。性。p分类：分类：按点查询按点查询按矩形查询按矩形查询按圆查询按圆查询按多边形查询按多边形查询从空间数据到属性数据的查询从空间数据到属性数据的查询按点查询按点查询从空间数据到属性数据的查询从空间数据到属性数据的查询按矩形查询按

10、矩形查询从空间数据到属性数据的查询从空间数据到属性数据的查询按圆查询按圆查询从空间数据到属性数据的查询从空间数据到属性数据的查询按多边形查询按多边形查询从空间数据到属性数据的查询从空间数据到属性数据的查询2.2.空间关系查询空间关系查询p空间关系查询包括：空间关系查询包括：空间拓扑关系查询空间拓扑关系查询 邻接查询邻接查询 穿越查询穿越查询 包含关系查询包含关系查询 落入查询落入查询缓冲区查询缓冲区查询从空间数据到属性数据的查询从空间数据到属性数据的查询邻接查询邻接查询p包括：包括：多边形邻接查询多边形邻接查询线与线的邻接查询线与线的邻接查询空间拓扑关系查询空间拓扑关系查询多边形邻接查询多边形

11、邻接查询p查询与面状地物查询与面状地物A相邻的所有多边形相邻的所有多边形。邻接查询邻接查询线与线的邻接查询线与线的邻接查询邻接查询邻接查询穿越查询穿越查询p查询某一条公路或一条河流穿越了哪些县、查询某一条公路或一条河流穿越了哪些县、哪些乡？哪些乡？空间拓扑关系查询空间拓扑关系查询包含关系查询包含关系查询p目的目的:查询某一个面状地物所包含的某一类查询某一个面状地物所包含的某一类的空间对象。的空间对象。p例子：查询一个湖泊有多少个小岛例子：查询一个湖泊有多少个小岛.空间拓扑关系查询空间拓扑关系查询落入查询落入查询p目的目的:确定一个空间对象落在哪个空间对象确定一个空间对象落在哪个空间对象之内。之

12、内。p例如例如:查询一个一等测量钢标落在哪个乡镇查询一个一等测量钢标落在哪个乡镇的地域内，以便找到相应的行政机关给予的地域内，以便找到相应的行政机关给予保护。保护。空间拓扑关系查询空间拓扑关系查询缓冲区查询缓冲区查询p基本步骤基本步骤:用户给定一个点缓冲、线缓冲或面缓冲的距离用户给定一个点缓冲、线缓冲或面缓冲的距离;从而形成一个缓冲区的多边形从而形成一个缓冲区的多边形;检索出该缓冲区多边形内的空间地物。检索出该缓冲区多边形内的空间地物。空间关系查询空间关系查询缓冲区的概念缓冲区的概念p在点、线、面实体的周围，自动建立的一在点、线、面实体的周围，自动建立的一定宽度的多边形。定宽度的多边形。(1)

13、(1)点的缓冲区点的缓冲区 (2)(2)线的缓冲区线的缓冲区 (3)(3)面的缓冲区面的缓冲区 空间关系查询空间关系查询缓冲区的建立缓冲区的建立p点的缓冲区：给定半径绘圆即可。点的缓冲区：给定半径绘圆即可。p线的缓冲区：在线的两边按一定的距离线的缓冲区：在线的两边按一定的距离（缓冲距）绘平行线，并在线的端点处绘（缓冲距）绘平行线，并在线的端点处绘半圆，就可连成缓冲区多边形。半圆，就可连成缓冲区多边形。p面的缓冲区：只朝边界线一个方向绘制缓面的缓冲区：只朝边界线一个方向绘制缓冲区多边形。冲区多边形。空间关系查询空间关系查询一条线所建的缓冲区出现重叠一条线所建的缓冲区出现重叠p把重叠的部分去除把重

14、叠的部分去除p对缓冲区边界求交对缓冲区边界求交p判断每个交点是出点还是入点，以决定交判断每个交点是出点还是入点，以决定交点之间的线段保留或删除。点之间的线段保留或删除。(1)(1)输入数据输入数据 (2)(2)缓冲区操作缓冲区操作 (3)(3)重叠处理后的缓冲区重叠处理后的缓冲区线的缓冲区的建立线的缓冲区的建立多条线的缓冲区出现重叠多条线的缓冲区出现重叠p把缓冲区内部的线段删除，合并成连通的把缓冲区内部的线段删除，合并成连通的缓冲区缓冲区.(1)输入数据输入数据 (2)缓冲区操作缓冲区操作 (3)重叠处理后的缓冲区重叠处理后的缓冲区 线的缓冲区的建立线的缓冲区的建立缓冲区查询实例缓冲区查询实例

15、空间关系查询空间关系查询6.1.3 6.1.3 属性数据的查询统计属性数据的查询统计p属性数据的集中特征数属性数据的集中特征数p属性数据的离散特征数属性数据的离散特征数 1.1.属性数据的集中特征数属性数据的集中特征数p频数频数p频率频率p平均数平均数p数学期望数学期望p中数中数p众数众数频数和频率频数和频率p频数：将变量频数：将变量xi（i1,2,，n）按大小顺序排列，并按一定的间距）按大小顺序排列，并按一定的间距分组。变量在各组出现或发生的次数，用分组。变量在各组出现或发生的次数，用fi表示。表示。p频率：各组频数与总频数之比。频率：各组频数与总频数之比。p意义：意义：根据大数定理，当根据

16、大数定理，当n相当大时，频率可近似地表示相当大时，频率可近似地表示事件的概率；计算出各组的频率后，就可作出计算出各组的频率后，就可作出频率分布图；若以纵轴表示频率，横轴表示分组，可作出若以纵轴表示频率，横轴表示分组，可作出频率直方图。属性数据的集中特征数属性数据的集中特征数平均数平均数p平均数反映了数据取值的集中位置。对于平均数反映了数据取值的集中位置。对于数据数据Xi（i1，2，n）通常有简单算术）通常有简单算术平均数和加权算术平均数。平均数和加权算术平均数。p分类：分类：简单算术平均数简单算术平均数加权算术平均数加权算术平均数属性数据的集中特征数属性数据的集中特征数数学期望数学期望p定义：

17、以概率为权值的加权平均数。定义：以概率为权值的加权平均数。p意义：用于反映数据分布的集中趋势。意义：用于反映数据分布的集中趋势。p计算公式为：计算公式为：Pi：事件发生的概率：事件发生的概率 属性数据的集中特征数属性数据的集中特征数中数中数p定义：对于有序数据集定义：对于有序数据集X，如果有一个数，如果有一个数x，能同时满足：能同时满足：则称则称x为数据集为数据集X的的中数中数，记为，记为Me。p计算方法：计算方法：X的总项数为奇数：的总项数为奇数：X的总顶数为偶数：的总顶数为偶数：属性数据的集中特征数属性数据的集中特征数众数众数p定义：具有定义：具有最大可能最大可能出现的数值。出现的数值。如

18、果数据如果数据X是离散的，则称是离散的，则称X中出现最大可能性中出现最大可能性的值的值x为众数；为众数；如果如果X是连续的，则以是连续的，则以X分布的概率密度分布的概率密度P(x)取取最大值的最大值的x为为X的众数。的众数。p众数可能不是唯一的。众数可能不是唯一的。属性数据的集中特征数属性数据的集中特征数属性数据的离散特征数属性数据的离散特征数 p极差极差p离差、平均离差与离差平方和离差、平均离差与离差平方和p方差与标准差方差与标准差p变差系数变差系数属性数据的集中特征数属性数据的集中特征数极差极差p定义：一组数据中定义：一组数据中最大值与最小值之差最大值与最小值之差，即：即：属性数据的集中特

19、征数属性数据的集中特征数离差、平均离差、离差平方和离差、平均离差、离差平方和p离差：一组数据中的各数离差：一组数据中的各数据值与平均数之差。据值与平均数之差。p离差平方和离差平方和：离差的平方：离差的平方和。和。p平均离差平均离差：将离差取绝对：将离差取绝对值，然后求和，再取平均值，然后求和，再取平均数。数。属性数据的集中特征数属性数据的集中特征数方差与标准差方差与标准差p方差：均方差的简称，是以离差平方和除方差：均方差的简称，是以离差平方和除以变量个数求得的，记为以变量个数求得的，记为2，即：，即：p标准差：方差的平方根，记为标准差：方差的平方根，记为:属性数据的集中特征数属性数据的集中特征

20、数变差系数变差系数p定义：用来衡量数据在时间和空间上的相定义：用来衡量数据在时间和空间上的相对变化的程度，是无量纲的量，记为对变化的程度，是无量纲的量，记为Cv：标准差，：标准差，为平均数。为平均数。属性数据的集中特征数属性数据的集中特征数6.3 6.3 矢量数据分析矢量数据分析p包含分析包含分析p矢量数据的缓冲区分析矢量数据的缓冲区分析p多边形叠置分析多边形叠置分析p矢量数据的网络分析矢量数据的网络分析6.3.1 6.3.1 包含分析包含分析p定义：判断某个地理元素、实体是否位于定义：判断某个地理元素、实体是否位于另一地理实体范围之内。另一地理实体范围之内。p应用：应用：确定某个井位属于哪个

21、行政区；确定某个井位属于哪个行政区；确定点状居民地与线状河流或面状地物类间的确定点状居民地与线状河流或面状地物类间的空间关系。空间关系。包含分析的算法包含分析的算法p点与点、点与线点与点、点与线最小距离阈值法；最小距离阈值法；p点与面点与面铅垂线法铅垂线法6.3.2 6.3.2 矢量数据的缓冲区分析矢量数据的缓冲区分析p与缓冲区查询相似，不一样的是产生了一与缓冲区查询相似，不一样的是产生了一个新的分析图层。个新的分析图层。p应用实例应用实例:点缓冲区点缓冲区:危险品仓库的爆炸范围；危险品仓库的爆炸范围；线缓冲区线缓冲区:道路拓宽导致的经济损失；道路拓宽导致的经济损失；面缓冲区面缓冲区:野生动物

22、栖息地分析。野生动物栖息地分析。6.3.3 6.3.3 叠置分析叠置分析4什么是什么是叠置分析？叠置分析？123视觉叠置分析视觉叠置分析的定义及类型的定义及类型如何利用叠置分析实现如何利用叠置分析实现择房分析择房分析？矢量叠置分析矢量叠置分析的定义及类型的定义及类型适宜性分析任务示例适宜性分析任务示例p市区选房分析市区选房分析：离主要离主要市区交通要道市区交通要道200米之外；米之外；在主要在主要商业中心的服务范围商业中心的服务范围内内；距距名牌高中名牌高中在在750米之内；米之内；距距公共绿地公共绿地500米之内。米之内。如何将不同专题的信息组合起来？解决思路解决思路道路网数据道路网数据商业

23、中心分布商业中心分布名牌高中分布名牌高中分布公共绿地分布公共绿地分布距离主要道路距离主要道路200米以内米以内商业中心商业中心服务范围服务范围名牌高中名牌高中750米以内米以内名胜古迹名胜古迹500米以内米以内缓冲区分析缓冲区分析1 1 什么是什么是叠置分析？叠置分析？p在统一的空间坐标参考下，在统一的空间坐标参考下，p将同一地区将同一地区两个或两个以两个或两个以上地理要素图层上地理要素图层进行叠加。进行叠加。输出图层输出图层输入图层输入图层+新属性特征新属性特征新空间关系新空间关系2 2 视觉信息叠置视觉信息叠置的定义及类型的定义及类型p定义：将不同图层的信息内容定义：将不同图层的信息内容叠

24、置显示叠置显示，以便判断各个图层信息的相互关系以便判断各个图层信息的相互关系。p特点特点：只是信息的只是信息的视觉叠置视觉叠置不产生不产生新新的数据层的数据层视觉叠置常用类型视觉叠置常用类型2.1 矢量图与矢量图矢量图与矢量图道路图道路图（线状图线状图）学校学校（点状图点状图）+视觉叠置的常用类型视觉叠置的常用类型2.2 遥感图与专题图遥感图与专题图视觉叠置的常用类型视觉叠置的常用类型2.3 专题图与专题图与DEM视觉叠置常用类型视觉叠置常用类型2.4 遥感影像与遥感影像与TIN3 3 矢量数据叠置分析矢量数据叠置分析的定义及类型的定义及类型基本思想：基本思想：将有关主题层组成的不同矢量数将有

25、关主题层组成的不同矢量数据层进行叠置，产生一个据层进行叠置，产生一个新的矢量数据层新的矢量数据层。特点：特点：生成生成新空间关系新空间关系，图形变化图形变化综合综合原来两个或多个层面要素所具有的原来两个或多个层面要素所具有的属性属性，产生了产生了新的属性关系新的属性关系。属性变化属性变化与矢量叠置相关的空间逻辑运算与矢量叠置相关的空间逻辑运算p包含：包含：p逻辑交：逻辑交：p逻辑并：逻辑并：p逻辑差：逻辑差：叠置分析类型叠置分析类型擦除叠置识别叠置相交叠置均匀差值叠置合并叠置更新叠置叠置分析叠置分析3.1 3.1 擦除叠置擦除叠置（EraseErase）p基本思想基本思想：输入图层输入图层根据

26、擦除图层的范围大小根据擦除图层的范围大小，去掉去掉擦除图层擦除图层所覆盖的输入图层内要素所覆盖的输入图层内要素。矢量数据叠置分析矢量数据叠置分析擦除叠置示例输入图层输入图层擦除图层擦除图层属性无变化属性无变化图形有变化图形有变化3.2 识别叠置（Identity）p基本思想基本思想:在图形交迭的区域，将在图形交迭的区域，将识别图层的属性赋给赋给输输入图层在该区域内的地图要素入图层在该区域内的地图要素，同时也有部分的同时也有部分的图形的变化在其中在其中。矢量数据叠置分析矢量数据叠置分析识别叠置示例识别图层识别图层输入图层输入图层属性有变化属性有变化图形有变化图形有变化3.3 相交叠置（Inter

27、sect）p基本思想：基本思想：保留两个图层的保留两个图层的交集部分交集部分，组合组合原图层的原图层的所有属性所有属性到新图层。到新图层。矢量数据叠置分析矢量数据叠置分析相交叠置的类型相交叠置的类型相交图层为多边形相交图层为多边形相交图层为线或点相交图层为线或点矢量数据叠置分析矢量数据叠置分析相交叠置示例相交叠置示例相交图层相交图层输入图层输入图层属性有变化属性有变化图形有变化图形有变化3.4 3.4 均匀差值均匀差值（Symmetrical DifferenceSymmetrical Difference）p基本思想基本思想：去掉去掉两个图层间的两个图层间的公共部分公共部分，综合综合两者的两

28、者的属性属性到新图层的属性中到新图层的属性中。矢量数据叠置分析矢量数据叠置分析均匀差值示例输入图层输入图层差值图层差值图层属性有变化属性有变化图形有变化图形有变化3.5 合并叠置（Union）p基本思想基本思想：联合联合两个图层的两个图层的区域范围区域范围，合并合并输入输入图层图层和叠加和叠加图层图层的的所有所有属性属性。矢量数据叠置分析矢量数据叠置分析合并叠置示例输入图层输入图层合并图层合并图层属性有变化属性有变化图形有变化图形有变化3.6 更新叠置（Update）p基本思想基本思想：对输入图层和修正图层对输入图层和修正图层求交求交；被修正图层覆盖的那部分输入图层属性被修正被修正图层覆盖的那

29、部分输入图层属性被修正图层属性图层属性替代替代。矢量数据叠置分析矢量数据叠置分析更新叠置示例输入图层输入图层更新图层更新图层属性有变化属性有变化图形有变化图形有变化4.4.叠置分析在择房分析中的应用叠置分析在择房分析中的应用p市区选房分析市区选房分析：离主要离主要市区交通要道市区交通要道200米之外；米之外；在主要在主要商业中心的服务范围商业中心的服务范围内内；距距名牌高中名牌高中在在750米之内；米之内；距距公共绿地公共绿地500米之内。米之内。4.4.叠置分析在择房分析中的应用叠置分析在择房分析中的应用距离主要道路距离主要道路200米以内米以内商业中心商业中心服务范围服务范围名牌高中名牌高

30、中750米以内米以内公共绿地公共绿地500米以内米以内相交叠置檫除叠置5.5.叠置分析的基本算法叠置分析的基本算法p点与多边形点与多边形p线与多边形线与多边形p多边形与多边形多边形与多边形1 1）点与多边形的叠置）点与多边形的叠置p基本思想：确定一幅图基本思想：确定一幅图(或数据层或数据层)上的点落上的点落在另一幅图在另一幅图(或数据层或数据层)的哪个多边形中，给的哪个多边形中，给相应的点增加新的属性内容。相应的点增加新的属性内容。p具体算法：判断点是否在多边形内具体算法：判断点是否在多边形内.垂线法垂线法转角法转角法点与多边形的叠置实例点与多边形的叠置实例水井位置图城市功能分区图综合图+=每

31、个城市功能区(如居住区)有多少水井，或每口水井是位于城市的什么功能区。2 2）线与多边形的叠置）线与多边形的叠置p基本思想：把一幅图基本思想：把一幅图(或一个数据层或一个数据层)中的多中的多边形的特征加到另一幅图边形的特征加到另一幅图(或另一个数据层或另一个数据层)的线上。的线上。道路图境界图综合图+=每个政区中各种等级道路的里程3 3）多边形与多边形的叠置）多边形与多边形的叠置土壤类型图城市功能分区图综合图+=商业区中具有哪些不稳定土壤结构的地区 基本思想：不同图幅或不同图层多边形要素之间基本思想：不同图幅或不同图层多边形要素之间的叠置。的叠置。分类：分类：合成叠置合成叠置 统计叠置统计叠置

32、合成叠置合成叠置12AB1A1B2A2BID属性1 属性2ID属性A 属性B12ABIDID-1 ID-2属性1 属性2属性A属性B1A1B2A2B1122AABB 基本思想：通过叠置基本思想：通过叠置形成新的多边形，使形成新的多边形，使新多边形具有多重属新多边形具有多重属性，即需进行不同多性，即需进行不同多边形的属性合并。边形的属性合并。属性合并的方法：属性合并的方法：加、减、乘、除加、减、乘、除 取平均值、最大最小取平均值、最大最小值值 取逻辑运算的结果取逻辑运算的结果多边形与多边形的叠置多边形与多边形的叠置统计叠置统计叠置12AB1A1B2A2BID属性1 属性2ID属性A 属性B12A

33、BID属性A（汇总）属性B（汇总）1A1B2A2B 基本思想：把其它基本思想：把其它图上的多边形的属图上的多边形的属性信息提取到本多性信息提取到本多边形中来。边形中来。多边形与多边形的叠置多边形与多边形的叠置6.3.4 6.3.4 网络分析网络分析4什么是什么是网络数据？网络数据？123网络分析包括哪些网络分析包括哪些基本功能？基本功能？P-P-中心中心算法算法最短路径分析最短路径分析算法算法5中心服务范围中心服务范围分析算法分析算法网络分析任务网络分析任务如何寻找两点间的如何寻找两点间的最短（最优）路径最短（最优）路径？如何寻找指定地点的如何寻找指定地点的最近设施最近设施（医院、取（医院、取

34、款机、超市等）？款机、超市等）？现有公共设施现有公共设施的分布的分布是否能够满足需求？是否能够满足需求？如何在一批候选点中如何在一批候选点中选择合适地点选择合适地点来建立来建立公共设施？公共设施？1.1.什么是什么是网络数据网络数据？p由由点点、线线 二元关系构成的二元关系构成的线要素数据线要素数据。道路系统道路系统地下管网地下管网流域的水网流域的水网结点结点i图论中的图论中的Vi结点结点jVjEij),(EVG 构成网络的基本元素构成网络的基本元素结点：结点：网络中任意两条线段或路网络中任意两条线段或路径的径的交点交点。中心：中心：具有具有接受或发送接受或发送资源能力资源能力的结点。的结点。

35、障碍：障碍：网络中网络中不能通过不能通过的结点。的结点。拐角点：拐角点：网络中流动网络中流动方向转变方向转变的的结点。结点。链或弧段：链或弧段：连接两个结点的连接两个结点的弧段弧段或路径。或路径。站点：站点：装卸装卸资源的结点。资源的结点。),(CEVG 中心点中心点2.网络分析包括哪些网络分析包括哪些基本功能？基本功能？2.1 路径分析路径分析目标：在网络中寻找节点间累积耗费最小路径。应用：交通、消防、通信线路、抢险救灾。交通、消防、通信线路、抢险救灾。交通分析交通分析耗费：路线距离、时间、成本。耗费：路线距离、时间、成本。消防分析消防分析耗费：到达时间。耗费：到达时间。通信线路分析通信线路

36、分析耗费：线路的长度、成本。耗费：线路的长度、成本。抢险救灾分析抢险救灾分析耗费：路线距离、时间。耗费：路线距离、时间。2.网络分析包括哪些网络分析包括哪些基本功能？基本功能？2.2 最近设施分析最近设施分析目标：在网络上的在网络上的指定地点寻找最近设施寻找最近设施。应用：定位服务（定位服务（LBSLBS）基本思想：基本思想：Text1 1 最短路径分析最短路径分析计算选定地点到计算选定地点到所有备选设施的最短路径。所有备选设施的最短路径。2 2 选择最近设施选择最近设施根据路径计算结果从根据路径计算结果从备选设施中选择最近设施。备选设施中选择最近设施。2.网络分析包括哪些网络分析包括哪些基本

37、功能？基本功能？2.3 定位配置分析定位配置分析目标：对供给和需求相互作用进行分析，实现网络设施对供给和需求相互作用进行分析，实现网络设施布局的最优化布局的最优化。分类：1 1 定位分析定位分析已知需求点，求供给点。已知需求点，求供给点。2 2 配置分析配置分析已知供给点，求需求点。已知供给点，求需求点。3 3 定位定位-配置分析配置分析同时求供给点和需求点。同时求供给点和需求点。3.3.最短路径分析算法最短路径分析算法p最常用：最常用：Dijkstra算法算法每次对一个结点进行每次对一个结点进行标号，以标号点为，以标号点为中转点，求其余未标号点的最短路径；，求其余未标号点的最短路径；对这些最

38、短路径进行比较，并将其中取得对这些最短路径进行比较，并将其中取得最小值的那个点作为下一个标记点（该标号点的那个点作为下一个标记点（该标号点的最短路径已经找到）；的最短路径已经找到）；重复重复上两步，直到找到终点最短路径为止。上两步，直到找到终点最短路径为止。算法中心思想：若从算法中心思想：若从点S到点T有一条最短路径，有一条最短路径，则该路径上的则该路径上的任何点到到S S的距离都是最短的。的距离都是最短的。Dijkstra Dijkstra 算法示例算法示例标记点标记点最小累积耗费最小累积耗费最短路径最短路径AD(B)D(B)4 4，D(C)D(C)，D(D)D(D)1 1，D(E)D(E)

39、2 2ADADDA EA ED(B)minD(B),D(D)+D(D,B)min4,14D(C)minD(C),D(D)+D(D,C)min,9110D(E)minD(E),D(D)+D(D,E)min2,212EA E BA E BD(B)minD(B),d(E,B)D(E)min4,123D(C)minD(C),d(E,C)D(E)min10,628BA E CA E CD(C)minD(C),d(B,C)D(B)min8,738分析任务：分析任务：求求 A A 到到 C C 点的最短路径。点的最短路径。4.P-4.P-中心算法中心算法p分析要求：分析要求：M个个候选点候选点N个个需求点需

40、求点约束条件：供应点到需求点间约束条件：供应点到需求点间总距离最小总距离最小。P个个供给点供给点从候选点中选择从候选点中选择P个个点构成点构成待定需求点集合待定需求点集合；将待定需求点集合中的点将待定需求点集合中的点分配到其最邻近的供应分配到其最邻近的供应点点，并求，并求总的加权距离总的加权距离；从从剩余需求点剩余需求点中选择一个需求点，中选择一个需求点，逐个替代逐个替代待定待定需求点集合中的点，并计算其需求点集合中的点，并计算其总加权距离总加权距离；继续选择继续选择其他的其他的需求点，需求点，重复重复上一步操作，直到上一步操作，直到用完所有的剩余需求点；用完所有的剩余需求点；找出找出最小的总

41、加权距离最小的总加权距离，得到，得到最优需求点集合最优需求点集合。Teitz-Bart Teitz-Bart 算法算法选选P个候选点为初始个候选点为初始供应点集供应点集Pt将需求点分配给其最近的供应点，将需求点分配给其最近的供应点，并计算其总距离并计算其总距离Bt从未被选取的候选点集中从未被选取的候选点集中选一候选点选一候选点Cb用用Cb逐个替换逐个替换Pt中的供应点中的供应点Cj，计算计算Bt的变化的变化BtBtbj 若若 最大值大于零，则最大值大于零，则用用Cb替换替换Ck，令令kbBtBtkbM个个候选点候选点pCCCPt,.,:21MPPCCC,.,21未未选选候候选选点点bC算法过程

42、5.5.中心服务范围分析算法中心服务范围分析算法最大最大到达区域到达区域中心点中心点在给定时间或距离内，在给定时间或距离内，能够到达的能够到达的最大区域最大区域宽度优先搜索算法宽度优先搜索算法基本思想：基本思想：依次找出依次找出到中心点费用到中心点费用不超过不超过中心阻值中心阻值的路径的路径；找出的这些找出的这些所有路径所有路径共同构成了该中心的服务共同构成了该中心的服务范围。范围。将这些路径看作是以将这些路径看作是以该中心为根该中心为根的一棵树；的一棵树；用用宽度优先算法宽度优先算法搜索满足条件的结点。搜索满足条件的结点。算法示例分析CV4V2V5V72322V1V612V1V312V3V8

43、23V6V832本节小结网络数据配置分析Dijkstra 算法Teitz-Bart 算法宽度优先算法定位分析网络分析基本功能路径分析最近设施分析定位配置分析定位配置分析6.4 6.4 栅格数据分析栅格数据分析 6.4.1 聚类分析聚类分析6.4.2 聚合分析聚合分析6.4.3 栅格数据的信息复合分析栅格数据的信息复合分析6.4.4 栅格数据的追踪分析栅格数据的追踪分析6.4.5 栅格数据的窗口分析栅格数据的窗口分析6.4.1 6.4.1 聚类分析聚类分析p基本思想基本思想:根据设定的聚类条件，对原有数据系统进行有根据设定的聚类条件，对原有数据系统进行有选择的信息提取而建立新的栅格数据。选择的信

44、息提取而建立新的栅格数据。6.4.2 6.4.2 聚合分析聚合分析1234512366聚合前聚合后 基本思想基本思想:根据空间分辨率和分类表，进行数据根据空间分辨率和分类表，进行数据类型的合并或转换，以实现空间地域的兼并。类型的合并或转换，以实现空间地域的兼并。例子例子:由大比例尺数据转为小比例尺数据由大比例尺数据转为小比例尺数据 数字高程模型转为数字高程分级模型数字高程模型转为数字高程分级模型6.4.3 6.4.3 栅格数据的信息复合分析栅格数据的信息复合分析p基本思想基本思想:将不同图幅或不同数据层的栅格数据叠将不同图幅或不同数据层的栅格数据叠置在一起，在叠叠加的相应位置上产生新的属性。置

45、在一起，在叠叠加的相应位置上产生新的属性。Uf(A,B,C,)p特点：特点：叠加的结果生成新的数据平面，这个数据平面记录了叠加的结果生成新的数据平面，这个数据平面记录了重新划分的区域；重新划分的区域；对应的属性数据库中包含了原来参加复合的数据平面对应的属性数据库中包含了原来参加复合的数据平面的属性数据库中所有的数据项。的属性数据库中所有的数据项。栅格叠置的作用栅格叠置的作用p类型叠置：通过叠置获取新的类型。如土类型叠置：通过叠置获取新的类型。如土壤图与植被图叠置，以分析土壤与植被的壤图与植被图叠置，以分析土壤与植被的关系。关系。p数量统计：即计算某一区域内的类型和面数量统计：即计算某一区域内的

46、类型和面积。如行政区划图和土壤类型图叠图，可积。如行政区划图和土壤类型图叠图，可计算出某一行政区划中的土壤类型数，以计算出某一行政区划中的土壤类型数，以及各种类型土壤的面积。及各种类型土壤的面积。栅格叠置的作用栅格叠置的作用p动态分析：通过对同一地区、相同属性、动态分析：通过对同一地区、相同属性、不同时间的栅格数据的叠置，分析由时间不同时间的栅格数据的叠置，分析由时间引起的变化。引起的变化。p益本分析：通过对属性和空间的分析，计益本分析：通过对属性和空间的分析，计算成本、价值等。算成本、价值等。p几何提取：通过与所需提取的范围的叠置几何提取：通过与所需提取的范围的叠置运算，快速地进行范围内信息

47、的提取。运算，快速地进行范围内信息的提取。6.4.4 6.4.4 距离分析距离分析3有哪些常用的距离分析有哪些常用的距离分析基本工具基本工具？4 如何利用距离分析基本工具如何利用距离分析基本工具解决问题解决问题？2距离分析需要什么距离分析需要什么数据数据？什么是什么是距离分析距离分析？1距离分析任务示例距离分析任务示例p目标：根据实际地形做出合理的公路规划。根据实际地形做出合理的公路规划。p要求：新建公路为新建公路为较短较短路径，且路径，且成本较少成本较少；新建公路要新建公路要避开主干河流避开主干河流，以控制成本，以控制成本；公路成本计算与公路成本计算与坡度坡度和和起伏度起伏度相关。相关。1

48、什么是什么是距离分析距离分析？p目的：目的：通过距离计算，分析通过距离计算，分析每一个栅格像每一个栅格像元元与与最近源最近源的相互关系。的相互关系。p应用：应用：紧急救援时，飞机从失事地点到达最近医院的紧急救援时，飞机从失事地点到达最近医院的距离；距离；市政设施的布设及其服务区域的分析；市政设施的布设及其服务区域的分析；两地之间的最少成本。两地之间的最少成本。如何理解如何理解GISGIS中的中的距离距离？1.1 自然距离自然距离：目标点间的目标点间的直线距离直线距离（欧几里得距离）。（欧几里得距离）。828.21-31-322像元大小）（）（像元大小如何理解如何理解GISGIS中的中的距离距离

49、？1.2 耗费距离耗费距离：穿越目标点间直线距离的穿越目标点间直线距离的耗费代价耗费代价。应用：应用：时间耗费量时间耗费量燃料耗费量燃料耗费量成本耗费量成本耗费量2 距离分析需要什么距离分析需要什么数据数据？2.1 源数据源数据定义：定义：距离距离分析中的分析中的目标或目的地目标或目的地。应用：应用：如学校，商场，水井，道路等。如学校，商场，水井，道路等。矢量数据矢量数据栅格数据栅格数据2 距离分析需要什么距离分析需要什么数据数据？2.2 成本数据（耗费栅格）成本数据（耗费栅格）定义：定义：穿过穿过每个像元每个像元的成本或阻抗。的成本或阻抗。每个像元的耗费是不同耗费的总和；每个像元的耗费是不同

50、耗费的总和；可以是实际耗费或相对耗费。可以是实际耗费或相对耗费。应用：应用：修建学校的成本修建学校的成本修建公路的成本修建公路的成本旅游线路的花费旅游线路的花费2 距离分析需要什么距离分析需要什么数据数据？2.3 成本距离数据成本距离数据定义：定义：每个栅格到每个栅格到成本最低的源成本最低的源的的最小累加成本。主要加权因子：主要加权因子：表面距离表面距离垂直因子垂直因子水平因子水平因子2 距离分析需要什么距离分析需要什么数据数据？2.4 方向数据方向数据定义：定义：从某一像元出发，沿着最低累计成本从某一像元出发，沿着最低累计成本路径到达最近源的路径到达最近源的路线方向路线方向。源数据源数据方向