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1、第七章第七章 空间数据分析空间数据分析E_mail：dr_郑泽忠郑泽忠 Ph.D1空间对象的特征值空间对象的特征值2空间关系分析空间关系分析3空间查询空间查询4空间统计分析空间统计分析5空间插值空间插值6空间数据挖掘空间数据挖掘本章提要第七章第七章 空间数据分析空间数据分析作业作业1.几何形态几何形态2.空间分布空间分布1空间对象的特征值空间对象的特征值返回返回返回返回1.长度长度2.曲率曲率3.面积面积4.形状形状5.坡度和坡向坡度和坡向6.剖面积剖面积1.几何形几何形态态backback长度长度矢量矢量数据数据：长度长度栅格栅格数据数据：back2back2反反映映的的是是曲曲线线局局部部
2、的的弯弯曲曲特特征征，其其含含义义是是曲曲线线切切线线方方向向角角相相对对于于弧弧长长的的转动率转动率。曲率曲率曲率曲率的的含义含义：曲率曲率曲率曲率的的计算计算公式：公式：曲率曲率事故多事故多发路段，发路段，请谨慎请谨慎驾驶！驾驶！back2back2在在矢矢量量结结构构下下，面面状状地地物物是是以以其其轮轮廓廓边界边界弧段弧段构成的多边形表示的。构成的多边形表示的。面面积积(0,0)xy面面积积(0,0)xyback2back2形状形状面面状状地地物物的的形形状状量量测测主主要要是是从从空空间间完完整整性性和和外观外观描述描述两个方面进行。两个方面进行。Eu=4-(1-1)=4Eu=4-(
3、2-1)=3Eu=5-(3-1)=3形状形状不不规规则则面面状状地地物物外外观观描描述述从从多多个个角角度度运运用用多多种种指指标标进进行行。大大多多数数指指标标是是基基于于面面积积和和周长周长的，常用的指标包括的，常用的指标包括形状系数形状系数（r）等。等。形状形状back2back2坡度和坡向坡度和坡向坡度坡度的的含义：含义：坡坡面面的的垂垂直直高高度度(h)和和水水平平宽宽度度(l)的的比比叫叫做做坡度坡度。hl坡度和坡向坡度和坡向坡向坡向的的含义：含义：坡面坡面法线法线在在水平面上水平面上的的投影投影的的方向。方向。hlback2back2剖面剖面积积剖面积剖面积的的计算公式：计算公式
4、：根根据据工工程程设设计计的的线线路路，计计算算地地形形剖剖面面与与DEM各各格网格网边边交点交点pi（xi，yi，zi）。）。back2back22.空空间间分布分布空间分布类型空间分布类型分布密度分布密度质心质心点模式点模式网络测度指标网络测度指标空间分布空间分布类型类型分布分布区域区域点点线线面面离散离散连续连续离散离散连续连续离散离散连续连续线线江河里的江河里的船只船只，公路上的公路上的汽车汽车，路旁分布的路旁分布的加油加油站站街道两街道两旁的旁的林林荫树荫树河流上的防护河流上的防护堤坝，城市街堤坝，城市街道的道的林荫道林荫道面面城镇的城镇的分布分布，火火山山的分布的分布降水降水河网河
5、网，交通网交通网，地图上的边界地图上的边界线线污染污染的的扩扩散散大气大气运运动动湖泊湖泊的分的分布布，居民，居民区中楼房区中楼房的的分布分布人口普查人口普查区域区域，行，行政区划政区划2.空空间间分布分布分布密度分布密度的的含义：含义：指指单位单位分布区域内分布区域内的的分布分布对象对象的的数量数量。例：例：1.某地区汽车加油站的密度某地区汽车加油站的密度加油站数加油站数/总总公里公里路程路程2.某地区森林覆盖率某地区森林覆盖率森林面积森林面积/地区总地区总面面积积3.某省人口密度某省人口密度人口数人口数/该省该省总面积总面积2.空空间间分布分布质心质心的的含义：含义：质心质心可可概略表示概
6、略表示分布总体的分布总体的位置位置,是目标是目标保持保持均匀分布均匀分布的的平衡点平衡点，可通过对，可通过对目标坐标目标坐标值值加权加权平均平均求得。计算公式：求得。计算公式：2.空空间间分布分布其中：其中：xi,yi为为i个离散点的坐个离散点的坐标标 n为为目目标标个数个数点模式点模式:点模式的点模式的空间分布空间分布是一种比较常见的状态，如不是一种比较常见的状态，如不同区域内的同区域内的人口人口、房屋、房屋、城市分布城市分布，油田区的，油田区的油井油井分分布等。通常，布等。通常，点模式点模式的描述参数有的描述参数有分布分布密度密度、分布分布中中心心、分布、分布轴线轴线、离散度离散度等。等。
7、均匀均匀分布分布 随机随机分布分布 聚集聚集分布分布三种点模式三种点模式2.空空间间分布分布点群类型点群类型指标：指标：I.I.样方的样方的统计量统计量x2均一点模式均一点模式是根据是根据均一的均一的子区域子区域之间的之间的关系定义的，这种关系定义的，这种子区域子区域称为称为较大区域较大区域的的样样方方。如果每个。如果每个均一的样方均一的样方包含包含相同数量相同数量的点的点对象，则对象，则整个研究区整个研究区分布具有分布具有均一性均一性，这种，这种检验检验分布性分布性的的标准型标准型方法方法称为称为样方分析样方分析，其，其公式表示为公式表示为2.空空间间分布分布Q每个每个样样方中方中实际实际观
8、测观测到到的的点数点数；E每个每个样样方中方中期望期望的的分布分布值值。II.最近最近邻邻指数指数R含含义义：点群类型指标：点群类型指标：2.空空间间分布分布R为为点群点群的的平均最平均最邻邻近距离近距离与与随机随机分布平均距离分布平均距离之比之比。n为样为样方数，方数，A为为研究区的面研究区的面积积。如果如果R=l，则则点群的分布是点群的分布是标标准的准的泊松泊松分布分布；如果如果Rl，R越大，越大，则则点群点群越越趋趋近近均匀均匀分布。分布。网络网络测度指标：测度指标：对对于任何一个于任何一个网网络图络图，都存在着，都存在着三种共三种共同同的的基基础础指指标标：连线连线（边边或弧）数目或弧
9、）数目m；结结点点（顶顶点）数目点）数目n；网网络络中，中，亚亚网网图图的数目的数目p。由它由它们们可以可以产产生如下几个生如下几个更更为为一般性一般性的的测测度指度指标标：2.空空间间分布分布A.指数指数B.指数指数C.指数指数（1）指数指数含含义义：指数指数线点率，线点率，是网络内是网络内每一个节点每一个节点的的平均平均连线数连线数目。目。网络测度指标：网络测度指标：2.空空间间分布分布=0，表示，表示无网络无网络存在存在；网络的网络的复杂性复杂性增加增加，则，则值也值也增大增大。(2)a 指数指数含含义义：2.空空间间分布分布网络测度指标：网络测度指标：实际实际回路数回路数与网络内与网络
10、内可能存在可能存在的的最大最大回回路路数之间的数之间的比率比率。网络内网络内可能存在的可能存在的最大最大回路数目回路数目为连线的为连线的最大可能数目最大可能数目减去减去最低限度连接最低限度连接的连线数目，的连线数目，即即所以，所以，a 指数指数为为a指数的指数的变变化范化范围围，一般介于，一般介于0，1区区间间，a 0意味着意味着网网络络中中不存在不存在回路回路；a 1，说说明网明网络络中中已达到已达到最大最大限度限度的回路数目的回路数目.(3)指数指数含含义义：2.空空间间分布分布网络测度指标：网络测度指标：=m/3(n-2p)指数是指数是测测度网度网络络连连通性通性的一种度量指的一种度量指
11、标标，其数，其数值变值变化范化范围为围为01。=0表示网表示网络络内内无无连线连线，只有孤立点存在；，只有孤立点存在；=1表示网表示网络络内每一个内每一个结结点点都都存在存在与其他所有与其他所有结结点相点相连连的的连线连线。指数指数及其倒数及其倒数也被称也被称为为连连通度指数通度指数。指数是网指数是网络络内内连线连线的的实际观实际观察数察数与与连线连线可能可能存在的最大数目存在的最大数目之之间间的比率，即的比率，即backback1 邻近度分析邻近度分析2 网络分析网络分析3 叠置分析叠置分析2空间关系空间关系返回返回返回返回邻近度（邻近度（Proximity）描述了）描述了地理空间地理空间中
12、两个中两个地物地物距离距离相近相近的的程度程度，其确定是空间分析的一，其确定是空间分析的一个重要手段。个重要手段。1.邻近度分析邻近度分析邻近度邻近度（Proximity）含义含义：交通交通沿线沿线或或河流河流沿线沿线的地物有其独特的重要的地物有其独特的重要性，公共设施的性，公共设施的服务服务半径半径，大型水库建设引起的，大型水库建设引起的搬迁搬迁，铁路、公路以及，铁路、公路以及航运河航运河道对其所穿过区域道对其所穿过区域经济的发展经济的发展的重要性等，均是一个邻近度问题。的重要性等，均是一个邻近度问题。距离距离缓冲区分析缓冲区分析泰森多边形分析泰森多边形分析1.邻近度分析邻近度分析邻近度（邻
13、近度（Proximity）包括包括：距离距离“距离距离”含义：含义：人们日常生活中经常涉及到的概念，它人们日常生活中经常涉及到的概念，它描述了描述了两个事物两个事物或或实体之间实体之间的的远近远近程度。程度。当当k=2时，就是时，就是欧氏距离欧氏距离计算公式。计算公式。当当k=1时，得到的距离称为时，得到的距离称为曼哈顿距离曼哈顿距离。“距离距离”：距离距离是指为了识别某一是指为了识别某一地理实体地理实体或或空间物体空间物体对其对其周围地物的影响度周围地物的影响度而在其周围建立的具而在其周围建立的具有有一定一定宽度宽度的的带状区域带状区域。所所谓缓谓缓冲区（冲区（buffer）就是在）就是在点
14、点、线线、面面等等空空间实间实体体周周围围建立的一定建立的一定宽宽度度的的多多边边形形，可以用来分析可以用来分析地理空地理空间间目目标标的的影响影响范范围围或或服服务务范范围围。缓缓冲区（冲区（buffer）含含义义：缓冲区分析缓冲区分析是是对一组对一组或或一类地物一类地物按缓冲的按缓冲的距离距离条件条件，建立建立缓冲区多边形缓冲区多边形，然后将，然后将这一图层这一图层与需要与需要进进行缓冲区分析行缓冲区分析的图层进行的图层进行叠加叠加分析分析，得到所需，得到所需结果的一种空间分析方法。结果的一种空间分析方法。缓缓冲区分析冲区分析含含义义：缓冲区分析缓冲区分析道路中心线道路中心线按道路中心线按
15、道路中心线按道路中心线按道路中心线100100米生成缓冲区米生成缓冲区米生成缓冲区米生成缓冲区缓冲区分析缓冲区分析缓冲区分析缓冲区分析缓冲区分析缓冲区分析的的基本思想基本思想:从从数学的角度数学的角度看，看，缓冲区分析冲区分析的的基本思想基本思想是是给定一个定一个空空间对象象或或集合集合，确定它，确定它们的的邻域域，邻域的大小由域的大小由邻域半径域半径R决定。因此决定。因此对象象Oi的的缓冲区冲区定定义为:对象对象集合集合:缓冲区分析缓冲区分析(*)(*)缓缓冲区冲区计计算的基本算的基本问题问题是是双双线线问题问题。双。双线问题线问题有很多另外有很多另外的名称，如的名称，如图图形加粗形加粗，加
16、，加宽线宽线，中心中心线扩张线扩张等，它等，它们们指的都是相指的都是相同的操作。同的操作。1）角分）角分线线法法(*)(*)双双线线问题问题最最简单简单的方法是的方法是角分角分线线法（法（简单简单平行平行线线法）。法）。缓冲区分析缓冲区分析2）凸角凸角圆弧圆弧法法(*)(*)在轴线首尾点处，作在轴线首尾点处，作轴线轴线的的垂线垂线并按并按双线双线和和缓冲区缓冲区半径半径截出截出左右左右边线起止点；边线起止点；在轴线其它在轴线其它转折点转折点处，首先判断该点的处，首先判断该点的凸凹凸凹性，在性，在凸凸侧用圆侧用圆弧弧弥合弥合，在，在凹凹侧则用前后侧则用前后两邻边平行线两邻边平行线的的交点交点生成
17、对应顶点。生成对应顶点。这样这样外角外角以以圆弧圆弧连接，连接，内角内角直接直接连接连接，线段，线段端点端点以以半圆半圆封闭封闭。邻域半径邻域半径R即即缓冲距离缓冲距离（宽度宽度），是缓冲），是缓冲区分析的主要区分析的主要数量指标数量指标，可以是，可以是常数常数或或变量变量。（b）环状环状缓冲区缓冲区干流干流支流支流（a）不同宽度不同宽度缓冲区缓冲区缓冲区分析缓冲区分析II.II.栅格数据栅格数据缓冲区缓冲区的建立方法的建立方法(*)缓冲区分析缓冲区分析栅格数据的缓冲区分析通常称为栅格数据的缓冲区分析通常称为推移推移或或扩散扩散(Spread)，推，推移或移或扩散扩散实际上是实际上是模拟主体对
18、模拟主体对邻近邻近对象对象的的作用作用过程，物体过程，物体在在主体的作用下主体的作用下沿着一定的沿着一定的阻力表面阻力表面移动移动或或扩散扩散，距离主体越距离主体越远远所受到的所受到的作用力作用力越弱越弱。backback网络分析网络分析含义含义(*)：网络分析网络分析通过研究网络的通过研究网络的状态状态以及以及模拟模拟和和分析分析资源资源在网络上的在网络上的流动流动和和分配分配情况，对情况，对网络结构网络结构及其及其资源资源等的等的优化问题优化问题进行研究的一种进行研究的一种空间分析空间分析方方法。法。网络分析的理论基础是网络分析的理论基础是图论图论和和运筹学运筹学。是指由是指由点集合点集合
19、V和和V中点与点之间的中点与点之间的连线连线的的集合集合E构成的构成的二元组二元组（V,E）。）。V 中的元素称中的元素称为为结点结点，E 中的元素称为中的元素称为边边。网络分析网络分析图论中的图论中的“图图”含义：含义：图论中所研究的图是由图论中所研究的图是由实际问题实际问题抽象出来抽象出来的的逻辑逻辑关系关系图，图中图，图中点点和和线线的位置与的位置与曲直曲直无关无关紧要紧要，点的点的多少多少和和每条线每条线是是连接哪些点连接哪些点才是关才是关键。键。图的结构图的结构ABCDe3e4e5e1e2e6e7网络分析网络分析图论中的图论中的“图图”：两个两个端点重合端点重合的边称为的边称为环环。
20、如果有如果有两条边的端点两条边的端点是是同一对同一对顶点顶点，则称，则称这两条边这两条边为为(多多)重边。重边。既既没有没有环环也也没有没有重边重边的图，称为的图，称为简单图简单图。如果图中的如果图中的边是边是有向有向的，则称为的，则称为有向图有向图，其中的，其中的边叫做弧。边叫做弧。在在无向无向图图中，中，首尾相接首尾相接的的一串边的一串边的集合集合叫做叫做路路。如果一个图中，任意如果一个图中，任意两个结点之间两个结点之间都都存在一个存在一个路路，则称之为，则称之为连通图连通图。起点和终点为同一个结点的路称为起点和终点为同一个结点的路称为回路回路（或圈）。（或圈）。如果一个连通图中不如果一个
21、连通图中不存在任何回路存在任何回路，则称为，则称为树树。任意一个连通图，任意一个连通图，去掉一些边后去掉一些边后形成的树叫做形成的树叫做连通图的连通图的生成生成树。树。网络分析网络分析图论中的图论中的“图图”：给定一个图，图中的给定一个图，图中的每一条每一条边边赋赋以一个以一个实数实数，称这种数为，称这种数为边的边的权数权数，称这种图为，称这种图为赋权图赋权图。赋以权数赋以权数的的有向有向图称为图称为赋权赋权有向图有向图，也可称之为，也可称之为网络网络。V2V0V1100V3V5V46020301010505带权的有向图带权的有向图网络分析网络分析图论中的图论中的“图图”：关联矩阵关联矩阵 中
22、，中，每行每行对应图的对应图的一个节点一个节点，每列对应图的一每列对应图的一条弧条弧。如果。如果一个节点一个节点是一条是一条弧的弧的起点起点，则，则关联矩阵中对应的元关联矩阵中对应的元素为素为1；如果一个节点是一条弧的；如果一个节点是一条弧的终点终点，则关联矩阵中对应的，则关联矩阵中对应的元元素为素为1；如果一个节点与一条弧；如果一个节点与一条弧不关联不关联，则关联矩阵中对应的，则关联矩阵中对应的元素为元素为0。网络分析网络分析关联关联矩阵矩阵与与邻接邻接矩阵矩阵：24（a）有向图）有向图153有向图及其关联矩阵有向图及其关联矩阵1-100010-100010-100-110000-11000
23、01-100-101000-11（b）关联矩阵）关联矩阵a b c d e f g hbdchefga邻接矩阵邻接矩阵 用来表示图中用来表示图中任意任意两点间两点间的的邻接关系及其权邻接关系及其权值值。如果。如果两点间有一条弧两点间有一条弧，则邻接矩阵中对应的，则邻接矩阵中对应的元素为元素为 1；否则为否则为 0（也可用（也可用表示两点间表示两点间无任何连接无任何连接关系），关系），邻接邻接矩矩阵为阵为对称矩阵对称矩阵。对于。对于加权图加权图的邻接矩阵表示，一条弧所对应的邻接矩阵表示，一条弧所对应的的元素不再是元素不再是1，而是相应的而是相应的权值权值。24（a）有向图）有向图153（b）邻接
24、邻接矩阵矩阵0110010110110110110100110有向图及其邻接矩阵有向图及其邻接矩阵网络分析网络分析关联关联矩阵矩阵与与邻接邻接矩阵矩阵：最佳最佳路径分析也称路径分析也称最优最优路径分析，以路径分析，以最短最短路径分析为主。路径分析为主。这里这里“最佳最佳”包含很多含义，不仅指一般包含很多含义，不仅指一般地理意义上地理意义上的的距离距离最短最短，还可以是还可以是成本成本最少最少、耗费时间耗费时间最短最短、资源流量（容量）资源流量（容量）最大最大、线线路利用率路利用率最高最高等标准。无论判断标准和实际问题中的约束条件如等标准。无论判断标准和实际问题中的约束条件如何变化，其何变化，其
25、核心实现方法核心实现方法都是都是最短最短路径算法路径算法。网络分析网络分析最短最短路径分析路径分析：Dijkstra算法算法:网络分析网络分析最短路径分析最短路径分析：Dijkstra算法是比算法是比较较经经典典和和有效有效的求解的求解最短最短路径路径问题问题的方法。的方法。这这个方法的一个个方法的一个突出突出优优点点是，它不是，它不仅仅求出了求出了起点起点到到终终点点的的最短最短路径路径及其及其长长度度，而且求出了，而且求出了起点起点到到图图中其他各个中其他各个顶顶点点的的最短最短路路径径及其及其长长度度。网络分析网络分析最短路径分析最短路径分析：1）用）用带权带权的的邻邻接矩接矩阵阵cos
26、t来表示来表示带权带权的的n个个结结点的点的有向有向图图，cost i，j表示弧表示弧的的权值权值，如果从，如果从vi到到vj不不连连通通，则则costi，j=。Dijkstra算法描述算法描述:网络分析网络分析最短路径分析最短路径分析：Dijkstra算法描述算法描述:然后，引然后，引进进一个一个辅辅助向量助向量Dist，每个分量，每个分量Disti表示从表示从起起始点始点到到每个每个终终点点vi的的最短最短路径路径长长度度。假定。假定起始点起始点在有向在有向图图中的中的序号序号为为i0，并，并设设定定该该向量向量的的初始初始值值为为：Disti=Costi0,i viV。网络分析网络分析最
27、短路径分析最短路径分析：Dijkstra算法描述算法描述:令令S为为已已经经找到找到的从的从起点起点出出发发的的最短最短路径路径的的终终点的集合点的集合。2）选择选择Vj，使得，使得Distj=Min Disti|ViV-S viVvj就是当前求得的一条从就是当前求得的一条从vi0出出发发的的最短路径最短路径的的终终点点，令，令S=Svj3）修改从）修改从vi0出出发发到集合到集合V-S中中任意一任意一顶顶点点vk的的最短最短路径路径长长度。度。如果如果Distj+Costj,k0；一般地，；一般地，|r|0.95 存在显著性相关存在显著性相关；|r|0.8 高度相关高度相关；|r|0.3 关
28、系极弱，认为关系极弱，认为不不相关。相关。4空间统计分析空间统计分析1 相关分析相关分析偏偏相关分析相关分析偏相关分析：研究两个变量之间的线性相偏相关分析：研究两个变量之间的线性相关关系时，关关系时，控制控制可能对其产生影响的变量可能对其产生影响的变量。如。如控制控制年龄年龄和和工作经验工作经验的影响，估计的影响，估计工资收入工资收入与与受受教育水平之间教育水平之间的相关关系。的相关关系。相关分析能够检验两个变量的相关程度，相关分析能够检验两个变量的相关程度，并通过相关系数的并通过相关系数的正负号判断相关正负号判断相关的的方向方向。4空间统计分析空间统计分析2 回回归归分析分析含含义义：回回归
29、归分析（分析（regression analysis)是是确定两种或两确定两种或两种种以上以上变变数数间间相互相互依依赖赖的定量关系的一种的定量关系的一种统计统计分析分析方法。方法。回回归归分析按照涉及的分析按照涉及的自自变变量的量的多少多少，可分，可分为为一一元回元回归归分析分析和和多多元回元回归归分分析；析；按照自按照自变变量和因量和因变变量之量之间间的的关系关系类类型型，可分，可分为为线线性回性回归归分析分析和和非非线线性回性回归归分析。分析。4空间统计分析空间统计分析主成分分析是把原来主成分分析是把原来多个变量化为多个变量化为少数几少数几个个综合指标综合指标的一种统计分析方法，从数学角
30、的一种统计分析方法，从数学角度来看，这是一种度来看，这是一种降降维维处理技术。假定有处理技术。假定有n个个地理样本，每个样本共有地理样本，每个样本共有p个个变量变量描述，这样描述，这样就构成了一个就构成了一个np阶的地理数据矩阵：阶的地理数据矩阵：3 3 主成分分析的主成分分析的基本原理：基本原理：4空间统计分析空间统计分析如何从这么多变量的数据中抓住地理事如何从这么多变量的数据中抓住地理事物的内在规律性呢？物的内在规律性呢？最简单的形式就是取最简单的形式就是取原来变量指标原来变量指标的的线线性性组合组合，适当，适当调整调整组合系数组合系数，使新的，使新的变量变量指指标之间标之间相互相互独立独
31、立且代表性最好。且代表性最好。如果记原来的变量指标为如果记原来的变量指标为x1，x2，xp，它们的综合指标，它们的综合指标新变量指标为新变量指标为z1，z2，zm（mp)。则。则4空间统计分析空间统计分析3 3 主成分分析的主成分分析的基本原理：基本原理：这样决定的新变量指标这样决定的新变量指标z1，z2，zm分分别称为原变量指标别称为原变量指标x1，x2，xp的第一，第的第一，第二，二，第，第m主成分。其中，主成分。其中，z1在在总方差总方差中占中占的比例最大的比例最大，z2，z3，zm的方差依次递减。的方差依次递减。在实际问题的分析中，常在实际问题的分析中，常挑选前几个最大的挑选前几个最大
32、的主成分主成分，这样既减少了变量的数目，又抓住，这样既减少了变量的数目，又抓住了了主要矛盾主要矛盾，简化简化了变量之间的了变量之间的关系关系。4空间统计分析空间统计分析3 3 主成分分析的主成分分析的基本原理：基本原理：返回返回返回返回5空间插值空间插值1边界内插方法边界内插方法2趋势面分析趋势面分析3泰森多边形方法泰森多边形方法4加权移动平均法加权移动平均法5样条函数插值方法样条函数插值方法6克里金插值克里金插值5空间插值空间插值4加权移动平均法加权移动平均法加权移动平均方法利用插值点加权移动平均方法利用插值点周围周围样样点点的的数值数值来来计算计算插值点的数值。插值点的数值。5空间插值空间
33、插值5样条函数插值方法样条函数插值方法样条函数是一类样条函数是一类分段（片）分段（片）光滑光滑、并且在各段并且在各段交接交接处也有一定处也有一定光滑光滑性的性的函数。函数。5空间插值空间插值前面介绍的几个插值方法对前面介绍的几个插值方法对影响影响插值插值效果效果的一些的一些敏感性敏感性问题仍没有得到很好的解决，例如问题仍没有得到很好的解决，例如趋势面趋势面分析分析的控制参数和的控制参数和距离距离倒数倒数插值方法插值方法的权重对结的权重对结果影响果影响很大，这些问题包括：很大，这些问题包括：6克里金插值克里金插值（1）需要计算）需要计算平均值数据点平均值数据点的的数目数目；（2）搜索数据点的）搜
34、索数据点的邻域邻域大小大小、方向和、方向和形状形状如何确定；如何确定；（3）有没有比计算）有没有比计算简单简单距离距离函数函数更好更好的的估计估计权重权重系数的方法；系数的方法；（4）与插值有关的）与插值有关的误差误差问题。问题。5空间插值空间插值克里金点模型的插值与原始样本的容量有关，当克里金点模型的插值与原始样本的容量有关，当样本样本少少的情况下，采用简单的点的情况下，采用简单的点常规克里金插值的常规克里金插值的内插内插结结果果图会图会出现明显出现明显的的凹凸现象凹凸现象。6克里金插值克里金插值点克里金插值点克里金插值缺点缺点：块块克里金插值克里金插值优点：优点：块块克里金插值估算的克里金
35、插值估算的方差结果方差结果常常常常小于小于点点克里金插值克里金插值，生成的生成的平滑插值表面平滑插值表面不会发生不会发生点模型的凹凸点模型的凹凸现象，最现象，最常用的用途是常用的用途是绘制等值线绘制等值线图。图。返回返回返回返回为什么要有空间数据仓库？为什么要有空间数据仓库？6空间数据挖掘空间数据挖掘面对面对空间数据堆积空间数据堆积越来越越来越庞大庞大的环境，各级的环境，各级管理者和指挥人员需要从管理者和指挥人员需要从大量大量复杂的空间复杂的空间数据中获取数据中获取各自权限内各自权限内的的决策决策信息，从而信息，从而作出正确有效的作出正确有效的判断判断和决策。和决策。从各级从各级决策者决策者的
36、角度讲，空间数据处理的重的角度讲，空间数据处理的重点应该从传统的点应该从传统的操作型操作型扩展到扩展到空间数据的空间数据的联机分析处理（联机分析处理（On-Line Analytical Processing,OLAP）或分析型（信息型）。或分析型（信息型）。什么是什么是空间空间数据仓库数据仓库？6空间数据挖掘空间数据挖掘数据仓库的创始人数据仓库的创始人WHInmon曾经给数据仓库曾经给数据仓库（DW）下过一个定义。）下过一个定义。空间数据仓库是空间数据仓库是面向主题面向主题的、的、集成集成的、的、随随时间时间变化变化的、的、并且并且是非易失性是非易失性的空间和的空间和非空间数据非空间数据的的
37、集合集合，用于支持用于支持空间数据挖掘空间数据挖掘和和空间空间数据数据有关的有关的决策决策过程。过程。空间数据仓库与空间数据库空间数据仓库与空间数据库数据仓库（数据仓库（DWDW）数据库（数据库（DBDB）分析型数据环境操作型数据环境面向空间分析（主题），支持SDSS面向业务，日常事务处理集成的综合数据非集成或者集成程度很低，主要是明细数据历史数据（5-10年）主要关心当前数据定期加载，加载后极少更新实时更新数据驱动的开发周期需求驱动的开发周期6空间数据挖掘空间数据挖掘什么是什么是空间空间数据挖掘数据挖掘？或者称为或者称为“从空间数据库从空间数据库中中发现知识发现知识”（knowledge d
38、iscovery from Spatial Database），是指从空间数据库中提取），是指从空间数据库中提取隐含隐含的、的、用户感兴趣用户感兴趣的空间或的空间或非非空间的空间的模式模式和和普普遍特征遍特征的过程。的过程。6空间数据挖掘空间数据挖掘空间数据空间数据挖掘挖掘与知识与知识发现发现的关系的关系DataCleaningDataIntegrationDatabasesDataWarehouseTask-relevantDataSelectionDataMiningPatternEvaluation6空间数据挖掘空间数据挖掘空间数据挖掘的方法空间数据挖掘的方法具体方法：具体方法：1.1.
39、空间分析空间分析方法方法 2.2.统计分析统计分析方法方法 3.3.归纳学习方法归纳学习方法 4.4.聚类与分类方法聚类与分类方法 5.5.可视化方法可视化方法 6.6.粗集方法粗集方法 7.7.云理论云理论 8.8.空间特征和趋势探测方空间特征和趋势探测方法法 9.9.数字地图图像分析和模数字地图图像分析和模式识别方法式识别方法 10.10.探测性的数据分析方法探测性的数据分析方法 11.11.遗传算法遗传算法12.12.模糊逻辑模糊逻辑13.13.最近最近邻技术邻技术 6空间数据挖掘空间数据挖掘GIS中数据挖掘的过程中数据挖掘的过程（1）根据一定的主题要求及）根据一定的主题要求及相关相关背
40、景背景知识，知识，从现有的从现有的分布分布式空间数据库式空间数据库中提取数据并进行中提取数据并进行分析和处理分析和处理，形成空间数据仓库；，形成空间数据仓库；（2）根据确定的任务，选择）根据确定的任务，选择合适的数据挖合适的数据挖掘掘算法算法，包括合适的，包括合适的数据模型数据模型和和参数参数，从，从空间空间数据仓库数据仓库中挖掘用户所需要的知识信息；中挖掘用户所需要的知识信息；6空间数据挖掘空间数据挖掘GIS中数据挖掘的过程中数据挖掘的过程（3）对挖掘的知识进行）对挖掘的知识进行评价评价，首先首先对其进行对其进行一一致性致性检查检查，以确定本次挖掘的知识与以前挖掘的知，以确定本次挖掘的知识与
41、以前挖掘的知识是否相互抵触。识是否相互抵触。其次其次，判断受挖掘的知识，判断受挖掘的知识是否是否满满足足要求要求，以决定是否重复挖掘或者反复挖掘，以决定是否重复挖掘或者反复挖掘,从而获从而获取更加有效的知识信息；取更加有效的知识信息；（4）对挖掘所得到的知识信息，通过特定的生）对挖掘所得到的知识信息，通过特定的生动形象的动形象的可视化可视化表达工具表达工具，以用户能够全面理解的，以用户能够全面理解的方式呈现给用户。方式呈现给用户。6空间数据挖掘空间数据挖掘返回返回返回返回作业：作业：一、名一、名词词解解释释1.曲率曲率2.欧拉数欧拉数3.形状系数形状系数4.坡度坡度5.坡向坡向6.剖面积剖面积
42、7.分布密度分布密度8.质心质心9.最近邻指数最近邻指数R10.指数指数作业：作业：一、名一、名词词解解释释11.11.a a 指数指数12.12.指数指数(连连通度指数通度指数)13.13.邻邻近度近度14.14.曼哈曼哈顿顿距离距离15.15.缓缓冲区冲区16.16.图论图论中的中的“图图”17.17.简单图简单图18.18.连连通通图图19.19.树树20.20.赋权图赋权图作业：作业：一、名一、名词词解解释释21.21.关关联联矩矩阵阵22.22.邻邻接矩接矩阵阵23.23.中位点中位点选选址址24.24.叠置分析叠置分析25.25.IDENTITY(IDENTITY(叠和）叠和）26
43、.26.地地图图代数代数27.27.范范围查询围查询(区域区域查询查询，Regional Query)Regional Query)28.28.空空间统计间统计分析分析29.29.（偏）相关分析（偏）相关分析30.30.回回归归分析分析作业：作业：一、名一、名词词解解释释31.空间数据仓库空间数据仓库32.空间数据挖掘空间数据挖掘3/8/20231021.1.点、线、面、体点、线、面、体4类空间对象各自具有不同的几何类空间对象各自具有不同的几何形态，可以用哪些不同的评价指标来衡量？形态，可以用哪些不同的评价指标来衡量？2.2.矢量数据结构线段长度的计算公式是什么？矢量数据结构线段长度的计算公式
44、是什么？3.3.栅格数据结构线状地物的长度是如何计算的？栅格数据结构线状地物的长度是如何计算的？4.曲率的曲率的计计算公式是什么？算公式是什么？5.多多边边形面形面积积（无空洞）的（无空洞）的计计算公式是什么？算公式是什么？6.试计试计算下算下图图的欧拉数？的欧拉数？二、二、问问答答题题3/8/20231037.试计试计算正方形和算正方形和圆圆的形状系数？的形状系数？8.质质心的心的计计算公式是什么？算公式是什么？9.最近最近邻邻指数指数R有何意有何意义义？10.指数有何意指数有何意义义？11.指数有何意指数有何意义义？12.试试写出下写出下图图（有向（有向图图）的关）的关联联矩矩阵阵与与邻邻
45、接矩接矩阵阵。二、二、问问答答题题24153bdchefga3/8/202310413.13.缓冲区分析的基本思想的是什么？缓冲区分析的基本思想的是什么？14.14.请描述请描述Dijkstra算法？算法？15.15.如下图，试列表写出如下图，试列表写出Dijkstra算法从源点算法从源点V0到各终点的距离值和最短路径的求解过程。到各终点的距离值和最短路径的求解过程。16.16.如上图，空间多边形叠和如上图，空间多边形叠和(IDENTITY 交补集交补集)结果是什么？结果是什么？二、二、问问答答题题V2V0V1100V3V5V46020301010505(a)(b)(c)3/8/202310517.17.主成分分析的基本原理是什么？主成分分析的基本原理是什么？18.18.加权移动平均法的原理是什么？加权移动平均法的原理是什么？19.19.与点克里金插值法相比，块克里金插值有与点克里金插值法相比，块克里金插值有何优点何优点?二、二、问问答答题题