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1、1、空间分析：集空间数据分析和空间模拟于一体的技术方法，通过地理计算和空间表达挖 掘潜在空间信 息，以解决实际问题。本质特征：（1）探测空间数据中的模式（2）研究空间数据间的关系并建立立相应的空间数据模型（3） 提高适合于所有观察模式处理过程的理解（4）改进发生地理空间事件的预测能力和控制能力。研究对象:空间分析主要通过对空间数据和空间模型的联合分析来挖掘空间目标的潜在信J息、。研究目标：认知、解释、预报、调控。2、GIS中的地理空间是指经过投影变换后，在笛卡儿坐标系中的地球表层特征空间。GIS中地理空间一般被定义为绝对空间和相对空间两种形式。绝对空间是具有属性描述的空间几何位置的 集合，由一
2、系列不同位置的空间坐标组成；相对空间是具有空间属性特征的实体集合，由不同实体之间的空 间关系构成。地理空间的特性：多维的、具有可分性、具有尺度特征。3、地球椭球体：以一个接近地球整体形状的旋转椭球代替真实的地球形体，这个旋转椭球为参考椭球目前我国常用的国家大地坐标系（1954年北京坐标系和1980年西安坐标系）均为参心 坐标系。：L954 年北京坐标系高程是以1956年青岛验潮站的黄海平均海水面为基准。常用椭球面上坐标系统：国家大地坐标系高斯平面直角坐标系和UTM坐标系WGS-84世界大地坐标系独 立坐标系GIS中地图投影的选择：（1）地图投影选择的一般原那么：GIS所采用的投影系统应与本国的
3、基本地图系列 所采用的投影系统一致；各比例尺GIS中的投影系统应与相应比例尺主要信 息源地图的投影一致；各地区的 GIS投影系统应与该地区所使用的投影系统一致；一般选择 1-3种投影系统以保证地理定位框架的统一。（2）我国GIS采用的地图投影：我国常用的基木比例尺地形图，如1： 100万、1： 50万、1： 25万、1：10万、1： 5万、1： 2.5万、1：1万和1： 5000,除1:100万外均采用高斯克吕格投影。4、地理空间数据特征：时空特征、多维结构、多尺度性、不确定性、海量性特征。地理空间问题：空间分布与格局、资源配置与规划、空间关系与影响、空间动态与过程。5、几何数据的量测尺度：空
4、间量测尺度与空间维、空间量测尺度与空间量测精度。属性数据的量测尺度ft粗略至详细大致可分为命名量、次序量、间隔量及比率量等四个层 次。基本的几何量测的参数包括对点、线、面空间目标的位置、中心、重心、长度、面积、体积和曲率等的量 测和计算。地理空间目标形态量测参数：线状地物：曲率和弯曲度；面状地物：简单的图形概括、空间完整性（对多 边形形态进行量测时需要考虑两个方面：一是以空洞区域和碎片区域确定 该区域的空间完整性；二是多边形 边界特征描述问题）。空间完整性是空洞区域内空洞数量的度量，通常使用欧拉函数量测。欧拉函数是关于 碎片程度及空洞数量的一个数值量测法。6、断分布类型】传统理论研究中空间分U
5、的基本类型：【夬才1234567分布类型沿线状要 素的离散 占八、沿线状要素连 续分布面域上 的离散 点线状分 布离散的 面状分 布连续的面 状分布空间连续分布举例城市分河流流速流城市高速公草场人口普地形、布、火ft 分布量、高速公路 车流量分布路或河 流沿线分布、农田分 布查区域、 行政区划降水空里本类型的划分:间2分布V方式占八、戈Ar公分河上需璘 里的加船车站的汽油两林道 的树街 旁荫上护，街 林、路流 防坝市的道 汽河的堤 城逍荫公线U城镇的 分布” 火山的 分布，地的线口杳一 ，政1 人普区域行区7八点模式的描述参数有分布密度、分布中心、分布轴线、离散度、样方分析、最近邻分析等。分布
6、轴线是一条拟合直线，描述了离散点群的总体走向，而点群相对于轴线的距离那么反映了离散点群在点 群走向上的离散程度。离散度是反响分布对象聚集程度的空间分布参数，它是分布中心和分布轴线的补充。 线模式的空间分布线模式的空间分布【有哪几种描述方法】线划要素同点要素一样在地面上占有一定的空间，并表现出一定 的结构和模式。线划要素在空间中的分布，有些是具体分布，有些是抽象分布，由于线划要素本身属于一维空 间体，与点要素相比增加了长度和方向，因此其空间分布也较点状空间分布复杂。区域模式的空间分布模式主要包括离散区域分布和连续区域分布两种模式。也地理信息系统中空间表达的内容和形式：数据结构模型、空间参考系统、
7、时空尺度与比例尺、图形表达。 空间数据格式转换的意义：空间数据获取的手段、GIS空间数据处理的重要任务、实现数据共享的方法之O空间数据格式类型：矢量数据结构、栅格数据结构。矢量与栅格数据的比拟【特征、优缺点】：矢量方式表达的地理数据位置精度较高，具有显式地建立目标 的空间关系的能力，适合于实体对象的几何转换及拓扑关系描述，且图形输出效率较高，但叠加分析的算法 复杂，空间分析效率低；栅格表达方式具有叠加分析的算法简单、空间分析效率高的优点，但无法满足拓扑 关系分析的要求，且图形表达精度不能令人满意，对图形的输出效率也很低。在实际应用中，需要对所表示 的实体进行分析，选取合适的组合表达方式。比拟内
8、容矢量结构栅 格结构数据结构复杂简单数据量小大图形精度高低图形运算、搜索复杂、高效简单、低效软件与硬件技术不一致一致或接近遥感影像格式要求比拟高不高图形输出显示质量好、精度高，但本钱比拟高输出方法快速，质量低，本钱比拟低廉数据共享不易实现容易实现拓扑和网络分析容易实现不易实现矢量数据向栅格数据的转换：（1）线对象的栅格化：八方向栅格化、全路径栅格化（2）面对像的栅格化： 内部点扩散算法、复数积分算法、射线算法、打描算法、边界代数算法。9、地理空间坐标转换的意义：GIS实现多源数据无缝集成的基础、GIS空间分析的基础、GIS输出显示成果的需要。地理空间坐标转换的方法【看书】：（1）坐标系统转换方
9、法：仿射变换、相似变换（2）地图投影转换方 法：解析变换法：变换方法：正解变换法、反解变换法、综合变换法；变换法例如数值变换法。（3） 数值-解析变换法10、从广义来讲，尺度是实体、模式或过程在空间或时间上的基准尺寸。从研究者和被研究对象特征的角 度，尺度是指研究某一现象或事件时采用的空间或时间单位，或某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的 范围和发生的频率。地理信息科学中所谈及的尺度既可指研究范围（如地理分布范围大小），也表示详细程 度（如地理分辨 率的层次和大小）以及时间长短与频率。尺度变换方法：空间数据自动综合、小波变换、层次细节（LOD）技术。GIS中的无级比例尺数据处理技术是指以一个
10、大比例尺单精度空间数据库为基础数据源，在一定空间区域 内，空间对象的信息量随比例尺变化而自动增减，使GIS空间数据压缩和复现与比例尺自适应的信息处理技 术。无级比例尺数据处理技术的实质是数字制图综合（也称制图概括），即研究制图综合的本质特征及空间 地理信息随比例尺变化的信息量增减规律。常见图形表达形式：剖面图、图解分析图、玫瑰图表、块状图。11、邻近度是定性描述空间目标距离关系的重要物理量之一，表不地理空间中两个目标地物 距离相近的程 度。例如，缓冲区是指为了识别某一地理实体或空间物体对其周围地物的影响度而在其周围建立的具有一定宽度的带 状区域。缓冲区分析那么是对一组或一类地物按缓冲的距离条件
11、，建立缓冲区多边形，然后将这一图层与需要进行缓 冲区分析的图层进行叠加分析，得到所需结果的一种空间分析方法。缓冲区分析的应用：缓冲区作为一个独立的数据层可以参与叠加分析，常应用到道路、河 流、居民点、工 厂（污染源）等生产生活设施的空间分析，为不同工作需要（如道路修整、河道改建、居民区拆迁、污染范 围确定等）提供科学依据。结合不同的专业模型，缓冲区分 析能够在景观生态、规划、军事应用等领域发挥 更大的作用。例如，利用缓冲区分析和相邻 缓冲区的景观结构总体变异系数方法对自然保护区进行自然景观 和人为影响景观的分割研究。在虚拟军事演练系统中，缓冲区分析方法是对雷达群的合成探测范围和干扰效 果进行研
12、 究的一种非常有效的手段。缓冲区实现有两种基本算法：矢量方法和栅格方法。矢量方法使用较广，产生时间较长，相比照拟成熟， 具体的几何算法是中心线扩张法，又称加宽线法或图形加粗法，通过以中心 轴线为核心做平行曲线，生成缓 冲区边线，再对生成边线求交、合并，最终生成缓冲区边界。栅格方法以数学形态学扩张算法为代表，采用 由实体栅格和八方向位移I得到的n方向栅格像元与原图作布尔运算来完成，由于栅格数据量很大，特别是 上述算法运算量级很大，当I较大时实施有一定困难，且距离精度也尚待提高。角分线法。凸角圆弧法。泰森多边形定义：为了能根据离散分布的气象站降雨量数据来计算某地平均的降雨量，荷兰气候学家提出了一种
13、新的计算方法，即将所有相邻气象站连成三角形，作三角形各边的垂直平分线，每个 气象站周围的假设干垂直平分线便围成一个多边形，用这个多边形内所包含的惟一一个气象站的降雨强度来表 不这个多边形区域内的降雨强度，该多边形称为 泰森多边形（Thiessen Polygons或Thiessen Tesselations,又称 Voronoi或Dirichlet多边形）。泰森多边形特性：每个泰森多边形内仅含有一个控制点数据；泰森多边 形内的点到相应控制点的距离最近；位于泰森多边形边上的点到其两边控制点的距离相等；在判断一个 控制点与其他哪些控制点相邻时，可直接根据泰森多边形得出结论，即假设泰森多边形是n边形
14、，那么与n个离 散点相邻。12、叠加分析是指将同一地区、同一比例尺、同一数学基础，不同信息表达的两组或多组专 题要素的图形或 数据文件进彳丁叠加，根据各类要素与多边形边界的交点或多边形属性建立具有多重属性组合的新图层，并 对那些在结构和属性上既相互重叠，又相互联系的多种现象要素进行综合分析和评价;或者对反映不同时期同 一地理现象的多边形图形进行多时相系列分析，从而深入揭示各种现象要素的内在联系及其开展规律的一种 空间分析方法。空间要素图形叠加【举例分析】：点与多边形的叠加；线与多边形的叠加；多边形与多边形的叠加。基于不同的运算方式和叠加形式，栅格叠加变换包括：局部变换、邻域变换、分带变换、全局
15、变换。13、网络数据模型组成包括：链，节点（障碍、拐点），中心，站点。网络分析功能：路径分析、连通分析、资源分配、流分析、动态分段、地址匹配。最短路径算法：Dijkstra算法基本思想：假设每个点都有一对标号（dQ），其中0是从起源点s到点j的 最短路径的长度（从顶点到其本身的最短路径是零路（没有弧的路），其长度等于零）；血那么是从s至旷的最 短路径中j点的前一点。基本过程：初始化。起源点设置为ds = 0, Ps为空,并标记起源点s,记k = s，其 他所有点设为未标记点。检验从所有已标记的点k到其直接连接的未标记的点一/的距离，并设置dj= min Ldj, d+l 1,其中，血为从点k到
16、j的直接连接距离。选取下一个点。从所有未标记的结点中，选取中最 k kj小的一个d,= min d所有未标记的点j ,点/就被选为最短路径中的一点，并设为已标记的点。找到点/的 前一点。从已标记的点中找到直接连接到点/的点j*,作为前一点，记为i = j* 标记点i。如果所有点已标 记，那么算法完全推出，否那么记 k = i,重复步骤。带权的有向图连通分析：最小生成树算法： ）克罗斯克尔（Kruskal）算法：构造最小生成树的步骤：先 把图G中的各边按权数从小到大重新排列，并取权数最小的一条边为生成树7中的边；在剩下 的边中，按顺序取下一条边，假设该边与生成树中已有的边构成回路，那么舍去该边，
17、否那么选择进入生 成树中；重复步骤2,直到有m-l条边被选进7中，这m-l条边就是图G的最小生成树。终 点从源点I/O到各终点的距离值和最短路径的求解过程/ = 1i = 2z = 3z = 4/ = 5岭OO000000OOV210 (Vo,iA)V30060 (l/o , V1/2)50 （%），岭，内）V,30 (l/o , /、)30 (l/o , 1/4)V5100 (l/o , 1/ )100(14,1/5)90 （1/。，岭,1/5）50 (l/o ,岭，叫,)VjV2V.SVoz V Vo,V, V ) 4qVo, 匕 3,巾Vo,内，, W, l/s最小生成树之一最小生成树之
18、二（2） Prim算法基木思想是：假设N = （V,E）是连通网，生成的最小生成树为T=（V, TE），求丁的步骤如下：初始化：U =uL TE= （p）;在所有uWU, JV-U的边（u,iz） WE中， 找一条权最小的边（Uo,%）,TE+ （u,v）TE, v+lTU；如果U = V,那么算法结束，否那么 000重复步骤2;最后得到最小生成树TXV,花，其中TE为最小生成树的边集。图1带权(a)(b)c)d)(e)图2求带权图最小生成树的过程14、资源分配：定位是指需求源的分布，确定在哪里布设供应点最合适的问题；分配指 的是 供应点，确定其为哪些需求源提供服务的问题。选址问题(定位问题)：【中心点、中位点的求算】