【文章內(nèi)容簡介】 參加疊置分析的不同數(shù)據(jù)層面所對應的地面范圍必須是一致的。② 參與疊置分析的多層面分析數(shù)據(jù)必須有效匹配。③ 疊置分析的分析模型與分析數(shù)據(jù)必須有效匹配。④ 需了解疊置分析產(chǎn)生的誤差與不確定性特征，并有相應的解決方案。3. 緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡分析、窗口分析等基本空間分析的原理、分析的步驟及其應用。（見課后及PPT）（1） 緩沖區(qū)分析：緩沖區(qū)就是空間實體的一種影響范圍或服務范圍。緩沖區(qū)分析的基本思想就是給定一個空間實體或集合，確定它們的鄰域，鄰域的大小由領域半徑R來確定。對于一個空間實體Oi，其緩沖區(qū)定義為：對于空間實體集合：，其緩沖區(qū)定義為：緩沖區(qū)分析流程：（見圖a）類型：圖a建立：① 點緩沖區(qū)，以點為圓心，以緩沖距離為半徑繪圓。②線、面緩沖區(qū)，以線狀地物或面狀地物邊界為參考線，作它們的平行線，同時考慮端點圓弧，建立緩沖區(qū)。③實際的實現(xiàn)中技術處理是相當復雜的。④可能出現(xiàn)：緩沖區(qū)重疊、相交等。⑤ 有時可能建立不同距離的緩沖區(qū)。應用：確定拆遷區(qū)范圍及區(qū)內(nèi)建筑物狀況確定商業(yè)或服務中心的影響范圍預測災害影響面積與損失評估特殊保護區(qū)域的確定環(huán)境污染源的污染空間確定環(huán)境監(jiān)測點的控制范圍微波接收站的影響與作用范圍交通線兩側(cè)所劃定的綠化帶（2） 網(wǎng)絡分析網(wǎng)絡分析數(shù)學定義：在數(shù)學領域內(nèi)，網(wǎng)絡分析的基礎是圖論和運籌學，通過研究網(wǎng)絡的狀態(tài)以及模擬和分析資源在網(wǎng)絡上的流動和分配情況，對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及其資源等的優(yōu)化問題進行研究。如一定資源的最佳分配，從一地到另一地的運輸費用最低等。在GIS中，網(wǎng)絡分析就是依據(jù)網(wǎng)絡拓撲關系（ 結(jié)點與弧段拓撲、弧段的連通性），通過考察網(wǎng)絡元素的空間與屬性數(shù)據(jù)，以數(shù)學理論模型為基礎，對網(wǎng)絡的性能特征進行多方面的分析計算技術。步驟：網(wǎng)絡分析的基礎是網(wǎng)絡的建立，一個完整的網(wǎng)絡必須首先加入多層點文件和線文件，由這些文件建立一個空的空間圖形網(wǎng)絡；對點和線文件建立起拓撲關系，加入其各個網(wǎng)絡屬性特征值，如根據(jù)網(wǎng)絡實際的需要，設置不同阻強值，網(wǎng)絡中鏈的連通性，中心點的資源容量，資源需求量等。應用：網(wǎng)絡分析在電子導航、交通旅游、城市規(guī)劃管理、電力通訊等各種管網(wǎng)管線的布局設計中發(fā)揮了重要的作用。如：從甲地到乙地的最短路徑是什么？如何設定一個服務中心？特定位置的服務中心的服務范圍？從一個位置到另一個位置的通行程度如何？從出發(fā)地到目的地，有多少條可行路線？如何在街道圖上定位一個發(fā)生的事件？（3） 窗口分析窗口分析是指對于柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的一個、多個柵格點或全部數(shù)據(jù)，開辟一個有固定分析半徑的分析窗口，并在該窗口內(nèi)進行諸如極值、均值等一系列統(tǒng)計計算，或與其它層面的信息進行必要的復合分析，從而實現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)有效的水平方向擴展分析。窗口分析中的三個要素：①中心點，在單個窗口中的中心點可能就是一個柵格點，或者是分析窗口的最中間的柵格點，窗口分析運算后數(shù)值賦予給它。②分析窗口大小與類型，依據(jù)的單個窗口中的柵格分布狀況，如平滑運算的33矩形窗口，扇形窗口等。③運算方式，圖層根據(jù)窗口分析類型運算，依據(jù)不同的運算方式獲得新的圖層，如DEM提取坡度、坡向運算。分析窗口類型：矩形窗口、圓形窗口、環(huán)形窗口、扇形窗口、其它窗口窗口分析的類型：1）統(tǒng)計運算：平均統(tǒng)計值、最大統(tǒng)計值、中值統(tǒng)計……2）測度運算：范圍統(tǒng)計、多數(shù)統(tǒng)計、種類統(tǒng)計…..3）函數(shù)運算：濾波運算、地形參數(shù)運算4）追蹤分析4. 網(wǎng)絡分析對空間數(shù)據(jù)有什么特殊要求？5. 分析柵格數(shù)據(jù)在GIS空間分析中的優(yōu)缺點。優(yōu)點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，易于算法實現(xiàn)。空間數(shù)據(jù)的疊置和組合容易。有利于與遙感數(shù)據(jù)的匹配應用和分析。各類空間分析、地理現(xiàn)象模擬均較為容易。輸出方法快速簡便，成本低廉。缺點：圖形數(shù)據(jù)量大，用大像元減小數(shù)據(jù)量時，精度和信息量受損失，難以建立空間網(wǎng)絡連接關系。投影變化實現(xiàn)困難。圖形數(shù)據(jù)質(zhì)量低，地圖輸出不精美。第九章 DEM與地形分析1. DEM、DTM的概念DTM (Digital Terrain Model, DTM數(shù)字地面模型)是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達，是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。如地面溫度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤類型等其他地面諸特征。數(shù)字地形模型中地形屬性為高程時稱為數(shù)字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）。高程是地理空間中的第三維坐標。數(shù)學表達為：z = f（x，y）DEM是DTM的一個子集，是DTM的基礎數(shù)據(jù)，最核心部分，可以從中提取出各種地形信息，如高度、坡度、坡向、粗糙度，并進行通視分析，流域結(jié)構(gòu)生成等應用分析。課本概念：數(shù)字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）是通過有限的地形高程數(shù)據(jù)實現(xiàn)對地形曲面的數(shù)字化模擬（即地形表面形態(tài)的數(shù)字化表示），高程數(shù)據(jù)常常采用絕對高程（即從大地水準面起算的高度）。2. DEM圖形的表示方法1）線模式等高線是表示地形最常見的形式。其它的地形特征線也是表達地面高程的重要信息源，如山脊線、谷底線、海岸線及坡度變換線等。2）點模式用離散采樣數(shù)據(jù)點建立DEM是DEM建立常用的方法之一。數(shù)據(jù)采樣可以按規(guī)則格網(wǎng)采樣，可以是密度一致的或不一致的；可以是不規(guī)則采樣，如不規(guī)則三角網(wǎng)、鄰近網(wǎng)模型等；也可以有選擇性地采樣，采集山峰、洼坑、隘口、邊界等重要特征點。3）規(guī)則格網(wǎng)模型規(guī)則網(wǎng)格，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規(guī)則網(wǎng)格。規(guī)則網(wǎng)格將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個格網(wǎng)單元對應一個數(shù)值。數(shù)學上可以表示為一個矩陣，在計算機實現(xiàn)中則是一個二維數(shù)組。每個格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個元素，對應一個高程值。4）不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)模型不規(guī)則三角網(wǎng)（Triangulated Irregular Network, TIN）是另外一種表示數(shù)字高程模型的方法[Peuker等，1978]，它既減少規(guī)則格網(wǎng)方法帶來的數(shù)據(jù)冗余，同時在計算（如坡度）效率方面又優(yōu)于純粹基于等高線的方法。TIN模型根據(jù)區(qū)域有限個點集將區(qū)域劃分為相連的三角面網(wǎng)絡，區(qū)域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內(nèi)。如果點不在頂點上，該點的高程值通常通過線性插值的方法得到（在邊上用邊的兩個頂點的高程，在三角形內(nèi)則用三個頂點的高程）。所以TIN是一個三維空間的分段線性模型，在整個區(qū)域內(nèi)連續(xù)但不可微。3. DEM數(shù)據(jù)采集方法1）地面測量利用自動記錄的測距經(jīng)緯儀（常用電子速測經(jīng)緯儀或全站經(jīng)緯儀）在野外實測。這種速測經(jīng)緯儀一般都有微處理器，可以自動記錄和顯示有關數(shù)據(jù)，還能進行多種測站上的計算工作。其記錄的數(shù)據(jù)可以通過串行通訊，輸入計算機中進行處理。2）現(xiàn)有地圖數(shù)字化利用數(shù)字化儀對已有地圖上的信息（如等高線）進行數(shù)字化的方法，目前常用的數(shù)字化儀有手扶跟蹤數(shù)字化儀和掃描數(shù)字化儀。3）空間傳感器利用全球定位系統(tǒng)GPS，結(jié)合雷達和激光測高儀等進行數(shù)據(jù)采集。4）數(shù)字攝影測量方法這是DEM數(shù)據(jù)采集最常用的方法之一。利用附有的自動記錄裝置（接口）的立體測圖儀或立體坐標儀、解析測圖儀及數(shù)字攝影測量系統(tǒng)，進行人工、半自動或全自動的量測來獲取數(shù)據(jù)。4. DEM的生成方法：① 格網(wǎng)法：在地形圖上蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心點或交點的高程值。② 三角網(wǎng)法：對有限個離散點，每三個鄰近點聯(lián)結(jié)成三角形，每個三角形代表一個局部平面，再根據(jù)每個平面方程，可計算各格網(wǎng)點高程，生成DEM。③ 立體像對法：通過遙感立體像對，根據(jù)視差模型，自動選配左右影像的同名點，建立數(shù)字高程模型，在產(chǎn)生DEM數(shù)據(jù)時，地形變化復雜的地區(qū)，增加網(wǎng)格數(shù)量（提高分辨率），而在地形起伏不大的地區(qū)，則減少網(wǎng)格數(shù)量（降低分辨率）。④ 曲面擬合法：根據(jù)有限個離散點的高程，采用多項式或樣條函數(shù)求得擬合公式，再逐個計算各點的高程，得到擬合的DEM?？煞从晨偟牡貏?，但局部誤差較大。⑤ 等值線插值法：等值線插值法是比較常用的DEM生成方法，它根據(jù)各局部等值線上的高程點，通過插值公式計算各店的高程，得到DEM，輸入等值線后，可在矢量格式的等值線數(shù)據(jù)基礎上進行，插值效果較好。5. DEM基本分析因子（1）坡度定義為地表單元的法向與Z軸的夾角，即切平面與水平面的夾角。在計算出各地表單元的坡度后，可對不同的坡度設定不同的灰度級，可得到坡度圖。（2）坡向坡向是地表單元的法向量在水平面上的投影與該點的正北方向的夾角，在計算出每個地表單元的坡向后，可制作坡向圖，通常把坡向分為東、南、西、北、東北、西北、東南、西南8類，再加上平地，共9類，用不同的色彩顯示，即可得到坡向圖。（3）曲率曲率是對地形表面一點扭曲變化程度定量化度量因子，地面曲率在垂直和水平2個方向上的分量分別稱之為平面曲率和剖面曲率。（4）宏觀地形因子地形起伏度、地表粗造度、地表切割深度等地形因子是描述和反映地形表面較大地區(qū)內(nèi)地形的宏觀特征。水土保持、土壤侵蝕特征、地表發(fā)育、地貌分類的研究具有重要意義。①地形起伏分析窗口內(nèi)最大高程與最小高程的差②地表粗造度（破碎度）是反映地表的起伏變化和侵蝕程度的指標，一般定義為地表單元的曲面面積與其水平面上的投影面積之比。③ 地表切割深度地面某點的鄰域范圍的平均高程與該鄰域范圍內(nèi)的最小高程的差。（5）地貌形態(tài)的自動分類6. 流域分析的步驟（1）流域定義：