【正文】 分配 ：等時(shí)區(qū)、等交通距離區(qū)、等費(fèi) 用距離區(qū)第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的其它分析方法 空間數(shù)據(jù)的量算空間信息的自動(dòng)化量算是地理信息系統(tǒng)所具有的重要功能，也是進(jìn)行空間分析的定量化基礎(chǔ)。其中的主要量算有：u 質(zhì)心量算u 幾何量算 u 形狀量算 2質(zhì)心量算: 定義：目標(biāo)的半徑位置或保持均勻的平衡點(diǎn)，一般為多邊形的幾何中心或重心。0 應(yīng)用l 跟蹤某些地理分布的變化，如人口變遷、土地類(lèi)型變化等。l 簡(jiǎn)化復(fù)雜目標(biāo)的模型建立等3幾何量算幾何量算對(duì)點(diǎn)、線(xiàn)、面、體4類(lèi)目標(biāo)物而言，其含義不同的：u 點(diǎn)狀目標(biāo)：坐標(biāo)；u 線(xiàn)狀目標(biāo)：長(zhǎng)度、曲率、方向；u 面狀目標(biāo)：面積、周長(zhǎng)等；u 體狀目標(biāo)：表面積、體積等。u 線(xiàn)長(zhǎng)度可由兩點(diǎn)間直線(xiàn)距離相加得到。u 面積和周長(zhǎng)的計(jì)算。在平面直角坐標(biāo)系中，計(jì)算面積時(shí)，計(jì)算y值以下面積．按矢量方向，分別求出向右向左兩個(gè)方向各自的面積，它們的絕對(duì)值之差，便是多邊形面積值，周長(zhǎng)則是線(xiàn)段之和。 4形狀量算地物外形是影像處理中模式識(shí)別的一個(gè)重要部分。例如海岸線(xiàn)的外形是島嶼的重要特征，森林中不同類(lèi)型的土地外形對(duì)野生生物顯得非常重要。目標(biāo)物的外觀是多變的，很難找到一個(gè)準(zhǔn)確的量對(duì)其進(jìn)行描述。 基本考慮：空間完整性、多邊形形狀特征5形狀量算u 第一種量算方法：首先統(tǒng)計(jì)線(xiàn)段的總長(zhǎng)度得到多邊形的周長(zhǎng)，然后與同該多邊形面積相同的圓的周長(zhǎng)進(jìn)行比較。將多邊形周長(zhǎng)與圓周長(zhǎng)相除得到一個(gè)參數(shù)，可以很快比較出多邊形的不同來(lái)。u 第二種量算方法：從多邊形中心畫(huà)出一組規(guī)則半徑，設(shè)其半徑長(zhǎng)為 ，圓的半徑長(zhǎng)為 ，然后計(jì)算參量u 第三種量算方法：如果認(rèn)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓目標(biāo)既非緊湊型也非膨脹型，則可定義其形狀系數(shù)為： 其中，P為目標(biāo)物周長(zhǎng)，A為目標(biāo)物面積。如果 r＜1，目標(biāo)物為緊湊型； r＝1，目標(biāo)物為一標(biāo)準(zhǔn)圓； r＞1，目標(biāo)物為膨脹型?？臻g數(shù)據(jù)的內(nèi)插 通過(guò)已知點(diǎn)或分區(qū)的數(shù)據(jù)，推求任意點(diǎn)或分區(qū)數(shù)據(jù)的方法稱(chēng)為空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插。其方法是從存在的觀測(cè)數(shù)據(jù)中找到一個(gè)函數(shù)關(guān)系式，使該關(guān)系式最好地逼近這些已知的空間數(shù)據(jù)，并能根據(jù)函數(shù)關(guān)系式推求出區(qū)域范圍內(nèi)其它任意點(diǎn)或任意分區(qū)的值。一般來(lái)講，在已存在觀測(cè)點(diǎn)的區(qū)域范圍之內(nèi)估計(jì)未觀測(cè)點(diǎn)的特征值的過(guò)程稱(chēng)內(nèi)插；在已存在觀測(cè)點(diǎn)的區(qū)域范圍之外估計(jì)未觀測(cè)點(diǎn)的特征值的過(guò)程稱(chēng)推估。 空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插有離散空間內(nèi)插和連續(xù)空間 內(nèi)空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插是地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理常用的方法之一，廣泛應(yīng)用于等值線(xiàn)自動(dòng)制圖、數(shù)字高程模型的建立、不同區(qū)域界線(xiàn)現(xiàn)象的相關(guān)分析和比較研究等。連續(xù)空間內(nèi)插技術(shù)包括樣條函數(shù)、最小二乘趨勢(shì)面、傅里葉級(jí)數(shù)、克里金(Kriging)的移動(dòng)平均法等。也可以分為整體擬合和局部擬合技術(shù)兩大類(lèi)。 3整體擬合u 趨勢(shì)面分析：多項(xiàng)式回歸分析是描述長(zhǎng)距離漸變特征的最簡(jiǎn)單方法。多項(xiàng)式回歸的基本思想是用多項(xiàng)式表示的線(xiàn)或面按最小二乘法原理對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，線(xiàn)或面多項(xiàng)式的選擇取決于數(shù)據(jù)是一維還是二維。A、地理特征Z是X的線(xiàn)性函數(shù)：表達(dá)式 Z=B0+B1X 其中：B0、B1為多項(xiàng)式系數(shù)B、二次或更高次的多項(xiàng)式：C、二次趨勢(shì)面的數(shù)學(xué)模型（二維）： D、三次趨勢(shì)面的數(shù)學(xué)模型：u 傅里葉級(jí)數(shù)：用正弦和余弦的線(xiàn)性組合來(lái)模擬觀測(cè)值的變化，亦即描述一維或二維變化情況。 一般情況下，除溪流、沙丘等明顯的周期性特征外，地球表面的其它特征都很復(fù)雜，且難以用周期函數(shù)來(lái)嚴(yán)格地表示它們的變化。一維傅里葉級(jí)數(shù)已廣泛用于時(shí)間級(jí)數(shù)分析和氣象變化的應(yīng)用研究。二維傅里葉級(jí)數(shù)在研究沉積巖的地質(zhì)構(gòu)造中用得較多。 局部?jī)?nèi)插法 u 樣條函數(shù)： 計(jì)算機(jī)用于曲線(xiàn)與數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合以前，制圖員用曲線(xiàn)規(guī)逐段地?cái)M合出平滑的曲線(xiàn)。這種靈活的曲線(xiàn)規(guī)繪成的分段曲線(xiàn)稱(chēng)為樣條。與樣條匹配的那些數(shù)據(jù)點(diǎn)稱(chēng)為樁點(diǎn)。 樣條函數(shù)是分段函數(shù)，一次擬合只有少數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)配準(zhǔn)，同時(shí)保證曲線(xiàn)段的連接處為平滑連續(xù)曲線(xiàn)。這就意味著樣條函數(shù)可以修改曲線(xiàn)中的某一段而不必重新計(jì)算整條曲線(xiàn)。 u 移動(dòng)擬合法：A、移動(dòng)平均法： 在局部鄰域(或稱(chēng)窗口)中計(jì)算各數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值來(lái)在未知點(diǎn)X處內(nèi)插變量Z值 。 B、二次多項(xiàng)式(曲面)： 空間數(shù)據(jù)分類(lèi)空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)方法——主成分分析是通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，求得各要素間線(xiàn)性關(guān)系的實(shí)質(zhì)上有意義的表達(dá)式，將眾多要素的信息壓縮表達(dá)為若干具有代表性的合成變量，這就克服了變量選擇時(shí)的冗余和相關(guān)，然后選擇信息最豐富的少數(shù)因子進(jìn)行各種聚類(lèi)分析，構(gòu)造應(yīng)用模型。 設(shè)有n個(gè)樣本，p個(gè)變量。將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一組新的特征值——主成分，主成分是原變量的線(xiàn)性組合且具有正交特征。即將x1，x2，…，xp綜合成m(m＜p)個(gè)指標(biāo)zl，z2，…，zm，即 z1=l11*x1+l12*x2+...+l1p*xpz2=l21*x1+l22*x2+...+l2p*xp ..................zm=lm1*x1+lm2*x2+...+lmp*xp這樣決定的綜合指標(biāo)z1，z2，…，zm分別稱(chēng)做原指標(biāo)的第一，第二，…，第m主成分，且z1，z2，…，zm 在總方差中占的比例依次遞減。而實(shí)際工作中常挑選前幾個(gè)方差比例最大的主成分，從而簡(jiǎn)化指標(biāo)間的關(guān)系，抓住了主要矛盾。主成份分析這一數(shù)據(jù)分析技術(shù)是把數(shù)據(jù)減少到易于管理的程度，也是將復(fù)雜數(shù)據(jù)變成簡(jiǎn)單類(lèi)別便于存儲(chǔ)和管理的有力工具。地理研究和生態(tài)研究的GIS用戶(hù)常使用上述技術(shù)，因而應(yīng)把這些變換函數(shù)作為GIS的組成部分。層次分析法(AHP) AHP方法把相互關(guān)聯(lián)的要素按隸屬關(guān)系分為若干層次，請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家對(duì)各層次各因素的相對(duì)重要性給出定量指標(biāo)，利用數(shù)學(xué)方法綜合專(zhuān)家意見(jiàn)給出各層次各要素的相對(duì)重要性權(quán)值，作為綜合分析的基礎(chǔ)。 例如要比較n個(gè)因素y＝{yl，y2，…，yn }對(duì)目標(biāo)Z的影響，確定它們?cè)趜中的比重，每次取兩個(gè)因素yi和yJ，用aij表示yi與yJ對(duì)Z的影響之比，全部比較結(jié)果可用矩陣A＝(aij)n*n表示，A叫成對(duì)比矩陣，它應(yīng)滿(mǎn)足： aij0,aji=1/aij (i,j=1,2,...n) 使上式成立的矩陣稱(chēng)互反陣，必有aii＝l。 系統(tǒng)聚類(lèi)分析聚類(lèi)分析的主要依據(jù)是把相似的樣本歸為一類(lèi)，而把差異大的樣本區(qū)分開(kāi)來(lái)。在由m個(gè)變量組成為m維的空間中可以用多種方法定義樣本之間的相似性和差異性統(tǒng)計(jì)量。判別分析 判別分析與聚類(lèi)分析同屬分類(lèi)問(wèn)題，所不同的是，判別分析是預(yù)先根據(jù)理論與實(shí)踐確定等級(jí)序列的因子標(biāo)準(zhǔn)，再將待分析的地理實(shí)體安排到序列的合理位置上的方法，對(duì)于諸如水土流失評(píng)價(jià)、土地適宜性評(píng)價(jià)等有一定理論根據(jù)的分類(lèi)系統(tǒng)定級(jí)問(wèn)題比較適用。 判別分析要求根據(jù)已知的地理特征值進(jìn)行線(xiàn)性組合，構(gòu)成一個(gè)線(xiàn)性判別函數(shù)Y，即：式中，Ck(k＝l，2，…，m)為判別系數(shù)，它可反映各要素或特征值作用方向、分辨能力和貢獻(xiàn)率的大小。只要確定了Ck，判別函數(shù)y也就確定了。Xk為已知各要素(變量)的特征值。 第五節(jié) 數(shù)字地面模型及其應(yīng)用DTM與DEM的概念 描述地球表面形態(tài)多種信息空間分布的有序數(shù)值陣列數(shù)學(xué)的角度 Kp＝fk(up,vp) (k＝l，2，3，…，m。 p＝1，2，3，…，n) DEM是DTM的一個(gè)子集。 DTM的數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)源決定采集方法：（1）航空或航天遙感圖像為數(shù)據(jù)源（2）以地形圖為數(shù)據(jù)源 （3）以地面實(shí)測(cè)記錄為數(shù)據(jù)源（4）其它數(shù)據(jù)源 DTM的表示方法主要有規(guī)則格網(wǎng)（GRID）表示法和不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)表示法，此外還有離散點(diǎn)表示法和數(shù)學(xué)分塊曲面表示法。規(guī)則格網(wǎng)（GRID）表示法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、計(jì)算方便，但：；，則無(wú)法適用于起伏程度不同的地區(qū)；，格網(wǎng)的軸線(xiàn)方向被夸大；，不能精確表示地形的關(guān)鍵特征不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)表示法克服了高程矩陣中冗余數(shù)據(jù)的問(wèn)題，而且能更加有效地用于各類(lèi)以DTM為基礎(chǔ)的計(jì)算。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。第七章 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品輸出第一節(jié) 空間信息輸出系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品是指經(jīng)由系統(tǒng)處理和分析，可以直接供專(zhuān)業(yè)規(guī)劃人員或決策人員使用的各種地圖、圖表、圖象、數(shù)據(jù)報(bào)表或文字說(shuō)明。地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品輸出是指將GIS分析或查詢(xún)檢索的結(jié)果表示為某種用戶(hù)需要的可以理解的形式的過(guò)程，其中，地圖圖形輸出是地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的主要表現(xiàn)形式。 空間信息輸出系統(tǒng) 設(shè)備圖形輸出方式精度特點(diǎn)矢量繪圖機(jī)矢量線(xiàn)劃高適合繪制一般的線(xiàn)劃地圖，還可以進(jìn)行刻圖等特殊方式的繪圖噴墨打印機(jī)柵格點(diǎn)陣高可制作彩色地圖與影像地圖等各類(lèi)精致地圖制品。高分辨彩顯屏幕像元點(diǎn)陣一般實(shí)時(shí)顯示GIS的各類(lèi)圖形、圖像產(chǎn)品。行式打印機(jī)字符點(diǎn)陣差以不同復(fù)雜度的打印字符輸出各類(lèi)地圖，精度差，變形大。膠片拷貝機(jī)光柵較高可將屏幕圖形復(fù)制至膠片上，用于制作幻燈片或正膠片。第二節(jié)地理信息系統(tǒng)輸出產(chǎn)品類(lèi)型 ：地圖；圖像；統(tǒng)計(jì)表；三維多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)。第三節(jié) 計(jì)算機(jī)地圖制圖與GIS計(jì)算機(jī)地圖制圖是GIS采集、貯存、處理空間數(shù)據(jù)的有力工具和手段。嚴(yán)格地講，計(jì)算機(jī)地圖制圖是以傳統(tǒng)的地圖制圖原理為基礎(chǔ)，利用電子計(jì)算機(jī)及其連結(jié)的輸入、輸出裝置作為主要工具，采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和圖形數(shù)字處理方法，實(shí)現(xiàn)地圖信息的獲取、變換、傳輸、識(shí)別、存貯、處理、顯示和繪圖輸出。它是一門(mén)正在迅速發(fā)展的應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。計(jì)算機(jī)地圖制圖又稱(chēng)機(jī)助制圖。 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展最初是從計(jì)算機(jī)地圖制圖和地籍管理起步的。對(duì)于所有的GIS，地圖是一個(gè)中心，它既是輸入數(shù)據(jù)的來(lái)源，又是系統(tǒng)輸出的一種形式 。地理信息系統(tǒng)既提供信息服務(wù)(如查詢(xún)、檢索)，又提供綜合分析(空間分析、系統(tǒng)分析)，它的博才(資源和技術(shù))取勝和運(yùn)籌帷幄的優(yōu)勢(shì)是計(jì)算機(jī)地圖制圖所不及的。計(jì)算機(jī)地圖制圖為地理信息的時(shí)空分布和產(chǎn)品輸出提供了先進(jìn)的手段，但對(duì)于區(qū)域綜合、方案優(yōu)選和戰(zhàn)略決策等重大目標(biāo)的管理只能依賴(lài)于地理信息系統(tǒng)。 地理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)的主要區(qū)別在于：計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)側(cè)重于可見(jiàn)實(shí)體的顯示和處理，而對(duì)可見(jiàn)實(shí)體可能存在的非圖形屬性不太注重；地理信息系統(tǒng)既注重實(shí)體的空間分布又強(qiáng)調(diào)它們的顯示方法和顯示質(zhì)量。地理信息系統(tǒng)的發(fā)展確實(shí)需要很好的計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)，但計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)本身并不能充分完成用戶(hù)要求完成的最終給出分析評(píng)價(jià)結(jié)果的任務(wù)。電子地圖是以地圖數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，以數(shù)字形式存貯于計(jì)算機(jī)外存貯器上，并能在電子屏幕上實(shí)時(shí)顯示的可視地圖，又稱(chēng)“屏幕地圖”或“瞬時(shí)地圖”。 第四節(jié) 電子地圖系統(tǒng)簡(jiǎn)介電子地圖的主要特點(diǎn)：u 電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)可包括圖形、圖像、文檔、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等多種形式，也可與視頻、音頻信號(hào)相連，數(shù)據(jù)類(lèi)型與數(shù)據(jù)量的可擴(kuò)展性比較強(qiáng)；u 電子地圖的檢索十分方便，多種數(shù)據(jù)類(lèi)型、多個(gè)窗口可以在同一屏幕上分層、實(shí)時(shí)地進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，具有廣泛的可操縱性，用戶(hù)界面十分友好；u 信息的存貯、更新以及通訊方式較為簡(jiǎn)便，便于攜帶與交流；u 可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，便于定性與定量分析，具有較強(qiáng)的靈活性，為地圖及其相關(guān)信息深層次的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；u 可縮短大型系列地圖集的生產(chǎn)周期和更新周期，降低生產(chǎn)成本。u 與輸出硬設(shè)備相連，可將電子地圖上的多種信息制成硬拷貝。 29