《空间数据分析》PPT课件.ppt

点击此处添加标题文字地理信息系统陈载林空间数据分析空间数据分析 本章主要内容本章主要内容 1、空间分析模型2、数据统计模型3、空间数据的内插模型4、数字地形模型5、地学专家系统空间数据分析空间数据分析一一 空间分析模型空间分析模型 地理信息系统以数字世界表示自然世界，具有完备的空间特性，可以存储和处理大量地理数据，并具有极强的空间系统综合分析能力。因此，地理信息系统不仅要完成管理大量复杂的地理数据的任务，更为重要的是完成地理分析、评价、预测和辅助决策的任务，这就必须发展适用于地理信息系统的地理分析模型，这是地理信息系统走向实用的关键。所谓模型，就是将系统的各个要素，通过适当的筛选，用一定的表现规则描写出来的简明的映象。模型通常表达了某个系统的发展过程或发展结果。空间数据分析空间数据分析一一 空间分析模型空间分析模型 地学模型是用来描述地理系统各个要素之间相互关系和客观规律的，它用信息的、语言的、数学的或其它表达形式，通常反映地学过程及其发展趋势或结果。数学模型是应用数学的语言和工具，对部分现实世界的信息（现象、数据）加以翻译、归纳的产物，它源于现实，又高于现实。数学模型经过演绎、推导，给出数学上的分析、预报、决策或控制，再经过解释回到现实世界。最后，这些分析、预报、决策或控制必须经受实际的检验，完成实践理论实践这一循环。空间数据分析空间数据分析一一 空间分析模型空间分析模型 地学模型，是在对系统所描述的具体对象与过程，进行大量专业研究的基础上，总结出来的客观规律的抽象或模拟。因此，这种模型的发展不仅是建立GIS 应用系统的主要内容之一，而且也是决定该系统解决实际问题的能力、效率和最终取得实际效益的关键所在，已受到人们日益广泛的关注和重视。由于各种应用系统的服务对象、解决的问题以及它们的复杂程度有很大差异，故其所用模型也各不相同。为此强调和注意各种GIS 应用系统及其数学模型的个性具有十分重要的意义。空间数据分析空间数据分析一一 空间分析模型空间分析模型1 1 模型的作用和特点模型的作用和特点 在GIS 应用系统中，数学模型起着十分重要的作用：1）应用模型是联系GIS 应用系统与常规专业研究的纽带：2）应用模型是综合利用GIS 应用系统中大量数据的工具：3）应用模型是GIS 应用系统解决各种实际问题的武器：4）应用模型是GIS 应用系统向更高技术水平发展的基础：空间数据分析空间数据分析一一 空间分析模型空间分析模型2 2 模型的分类模型的分类 系统中应用模型可根据模型的空间特性分为两大类，即空间空间模型和非空间模型。模型和非空间模型。空间数据分析空间数据分析二二 数据统计模型数据统计模型 多变量统计分析主要用于数据分类和综合评价。数据分类方法是地理信息系统重要的组成部分。一般说地理信息系统存储的数据具有原始性质，用户可以根据不同的实用目的，进行提取和分析，特别是对于观测和取样数据，随着采用分类和内插方法的不同，得到的结果有很大的差异。因此，在大多数情况下，首先是将大量未经分类的数据输入信息系统的数据库，然后要求用户建立具体的分类算法，以获得所需要的信息。空间数据分析空间数据分析二二 数据统计模型数据统计模型 综合评价是区划和规划的基础。从人类认识的角度来看有精确的和模糊的两种类型，因为绝大多数地理现象难以用精确的定量关系划分和表示，因此模糊的模型更为实用，结果也往往更接近实际，模糊评价一般经过四个过程：（1）评价因子的选择与简化；（2）多因子重要性指标（权重）的确定；（3）因子内各类别对评价目标的隶属度确定；（4）选用某种方法进行多因子综合。空间数据分析空间数据分析二二 数据统计模型数据统计模型 下面简要介绍分类评价中常用的几种数学方法。主成分分析、层次分析法主成分分析、层次分析法、系统聚类分析系统聚类分析、判别分析判别分析空间数据分析空间数据分析三三 空间数据的内插模型空间数据的内插模型 地理学家和地球科学家花了多年时间研究内插问题，许多科学领域都对内插技术给予充分注意。一般情况下，空间位置上越靠近的点，越有可能具有相似的特征值，离得越远的点，其特征值相似的可能性越小。最简单的边界内插法是用地理景观的外部特征描绘出“景观单元”。这种方法主要用于土壤、地质、植被、土地利用等等值区域地图和专题地图的处理。图像分析中用于边沿检测的算法平行面技术，假设任何重要变化都发生在边界上，边界内的变化则是均匀的、同质的，即在各方向都是相同的，从而形成地理景观的阶梯状模型。空间数据分析空间数据分析四四 数字地形模型数字地形模型 数字地形模型（Digital Terrain Model，简称DTM），是在空间数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称。是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。它是建立不同层次的资源与环境信息系统不可缺少的组成部分。1 DTM和和DEM 空间数据分析空间数据分析四四 数字地形模型数字地形模型 DTM 中属性为高程的要素叫数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）。高程是地理空间的第三维坐标，在目前GIS 中，数据结构只具有二维的意义，数字高程模型的建立是一个必要的补充，DEM 是地表单元上的高程集合，通常用矩阵表示。1 DTM和和DEM 空间数据分析空间数据分析四四 数字地形模型数字地形模型 某地区地表高程的变化可用多种方法模拟。用数学定义的表面或点、线影像都可用来表示DEM。数学分块法数学分块法、图形法图形法2 DEM表示方法表示方法 空间数据分析空间数据分析四四 数字地形模型数字地形模型 三维方块图、剖面图及地层图三维方块图、剖面图及地层图；视线图视线图 等高线图等高线图 坡度图与坡向图坡度图与坡向图 地貌晕渲图及其与专题地图叠置地貌晕渲图及其与专题地图叠置 从从DEM 数据自动形成地形轮廓线数据自动形成地形轮廓线3 DEM的应用的应用 空间数据分析空间数据分析五五 地学专家系统地学专家系统 地学专家系统是研究模拟有关专家的推理思维过程，将有关领域专家的知识和经验，以知识库的形式存入计算机。系统可以根据这些知识对输入的原始事实进行复杂的推理，并做出判断和决策，从而起到专门领域专家的作用。具有这种功能的系统就称为专家系统（Expert System）。空间数据分析空间数据分析谢谢 谢谢！