空间数据分析分解优秀PPT.ppt

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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_zheng76213163 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.形态形态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

2、映映的的是是曲曲线线局局部部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形形态态面面状状地地物物的的形形态态量量测测主主要要是是从从空空间间完完整整性和外观描述两个方面进行。性和外观描述两个方面进行。Eu=4

3、-(1-1)=4Eu=4-(2-1)=3Eu=5-(3-1)=3形形态态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的，常用的指标包括形态系数（周长的，常用的指标包括形态系数（r）等。）等。形形态态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

4、面积剖面积的的计算公式：计算公式：依依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各格网各格网边边交点交点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空间分布分布类型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，城市街道的林荫道道的林荫道面面城镇的城镇的分布分布，火火山

5、山的分布的分布降水降水河网河网，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扩的扩散散大气运大气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含义：指指单位位分布区域内分布区域内的的分布分布对象象的的数量数量。例：例：1.某地区汽某地区汽车加油站的密度加油站的密度加油站数加油站数/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森林面积/地区地区总面面积3.某省人口密度某省人口密度人口数人口数/该省省总面面积2.空空间间分布分布质心心的的含含义：质心可概略表示分布心可概

6、略表示分布总体的位置体的位置,是目是目标保持匀整分布的平衡点，可通保持匀整分布的平衡点，可通过对目目标坐坐标值加加权平均求得。平均求得。计算公式：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空间分布分布是一种比是一种比较常常见的状的状态，如不，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、离散度离散度等。等。匀整分布匀整分布 随机分布随机分布

7、 聚集分布聚集分布三种点模式三种点模式2.空空间间分布分布点群点群类型型指指标：I.样方的方的统计量量x2均一点模式是依据均一的子区域之间的均一点模式是依据均一的子区域之间的关系定义的，这种子区域称为较大区域的样关系定义的，这种子区域称为较大区域的样方。假如每个均一的样方包含相同数量的点方。假如每个均一的样方包含相同数量的点对象，则整个探讨区分布具有均一性，这种对象，则整个探讨区分布具有均一性，这种检验分布性的标准型方法称为样方分析，其检验分布性的标准型方法称为样方分析，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测观测到到的的点数点数；E每个每个样样方中方中期望

8、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：点群点群类型指型指标：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为为探探讨讨区的面区的面积积。假如假如R=l，则则点群的分布是点群的分布是标标准的泊松分布；准的泊松分布；假如假如Rl，R越大，越大，则则点群越点群越趋趋近匀整分布。近匀整分布。网网络测度指度指标：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）数目m；结结点点（顶顶点）数目点）数目n；网网络络中，中，亚

9、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，点率，是网是网络内内每一个每一个节点点的的平平均均连线数数目。目。网网络测度指度指标：2.空空间间分布分布=0，表示无网络存在；，表示无网络存在；网络的困难性增加，则网络的困难性增加，则值也增大。值也增大。(2)a 指数指数含含义义：2.空空间间分布分布网网络测度指度指标：实际实际回路数回路数与网络内与网络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

10、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指数的指数的变变更范更范围围，一般介于，一般介于0，1区区间间，a 0意味着网意味着网络络中不存在回路；中不存在回路；a 1，说说明网明网络络中已达到最大限度的回路数目中已达到最大限度的回路数目.(3)指数指数含含义义：2.空空间间分布分布网网络测度指度指标：=m/3(n-2p)指数是指数是测测度网度网络连络连通性的一种度量指通性的一种度量指标标，其数，其数值变值变更范更范围为围为01。=0表示网表示网络络内无内无连线连线，只有孤

11、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都存在与其他全部点都存在与其他全部结结点相点相连连的的连线连线。指数及其倒数也被称指数及其倒数也被称为连为连通度指数。通度指数。指数是网指数是网络络内内连线连线的的实际视实际视察数与察数与连线连线可能存在的最大数目之可能存在的最大数目之间间的比率，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（近度（Proximity）描述了）描述了地理空地理空间中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，其确定是空间分析的一分析的一个重

12、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：交通沿线或河流沿线的地物有其独特的重要交通沿线或河流沿线的地物有其独特的重要性，公共设施的服务半径，大型水库建设引起的性，公共设施的服务半径，大型水库建设引起的搬迁，铁路、马路以及航运输河道对其所穿过区搬迁，铁路、马路以及航运输河道对其所穿过区域经济的发展的重要性等，均是一个邻近度问题。域经济的发展的重要性等，均是一个邻近度问题。距离距离缓冲区分析冲区分析泰森多泰森多边形分析形分析1.邻近度分析邻近度分析邻近度（邻近度（Proximity）包括包括：距离距离“距离距离”含义：含义：人们日常生活中常常涉及到的

13、概念，它人们日常生活中常常涉及到的概念，它描述了两个事物或实体之间的远近程度。描述了两个事物或实体之间的远近程度。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地理实体或空间物体是指为了识别某一地理实体或空间物体对其四周地物的影响度而在其四周建立的具对其四周地物的影响度而在其四周建立的具有确定宽度的带状区域。有确定宽度的带状区域。所谓缓冲区（所谓缓冲区（buffer）就是在点、线、面）就是在点、线、面等空间实体四周建立的确定宽度的多边形，等空间实体四周建立的确定宽度的多边形

14、，可以用来分析地理空间目标的影响范围或服可以用来分析地理空间目标的影响范围或服务范围。务范围。缓缓冲区（冲区（buffer）含含义义：缓冲区分析缓冲区分析是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，是对一组或一类地物按缓冲的距离条件，建立缓冲区多边形，然后将这一图层与须要进建立缓冲区多边形，然后将这一图层与须要进行缓冲区分析的图层进行叠加分析，得到所需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。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

15、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:从数学的角度看，从数学的角度看，缓冲区分析的基本思想冲区分析的基本思想是是给定一个空定一个空间对象或集合，确定它象或集合，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确定。因此确定。因此对象象Oi的的缓冲区定冲区定义为:对象对象集合集合:缓冲区分析缓冲区分析(*)(*)缓冲区计算的基本问题是双线问题。双线问题有很多另外缓冲区计算的基本问题是双线问题。双线问题有很多另外缓冲区计算的基本问题是双线问题。双线问题有很多另外缓冲区计算的基本问题是双线问题。双线问题有很多另外的名称，如图形加粗，

16、加宽线，中心线扩张等，它们指的都是相的名称，如图形加粗，加宽线，中心线扩张等，它们指的都是相的名称，如图形加粗，加宽线，中心线扩张等，它们指的都是相的名称，如图形加粗，加宽线，中心线扩张等，它们指的都是相同的操作。同的操作。同的操作。同的操作。1 1）角分线法）角分线法）角分线法）角分线法(*)(*)双线问题最简洁的方法是角分线法（简洁平行线法）。双线问题最简洁的方法是角分线法（简洁平行线法）。双线问题最简洁的方法是角分线法（简洁平行线法）。双线问题最简洁的方法是角分线法（简洁平行线法）。缓冲区分析缓冲区分析2）凸角圆弧法）凸角圆弧法(*)在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按双线和缓冲区半径截出左

17、右在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按双线和缓冲区半径截出左右边线起止点；边线起止点；在轴线其它转折点处，首先推断该点的凸凹性，在凸侧用圆弧弥在轴线其它转折点处，首先推断该点的凸凹性，在凸侧用圆弧弥合，在凹侧则用前后两邻边平行线的交点生成对应顶点。合，在凹侧则用前后两邻边平行线的交点生成对应顶点。这样外角以圆弧连接，内角干脆连接，线段端点以半圆封闭。这样外角以圆弧连接，内角干脆连接，线段端点以半圆封闭。邻域半径域半径R即即缓冲距离冲距离（宽度度），是），是缓冲冲区分析的主要区分析的主要数量指数量指标，可以是，可以是常数常数或或变量量。（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

18、缓冲区缓冲区缓冲区分析缓冲区分析II.栅格数据格数据缓冲区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推移或扩散栅格数据的缓冲区分析通常称为推移或扩散(Spread)，推移或扩散事实上是模拟主体对邻近对象的作用过程，物体推移或扩散事实上是模拟主体对邻近对象的作用过程，物体在主体的作用下沿着确定的阻力表面移动或扩散，距离主体在主体的作用下沿着确定的阻力表面移动或扩散，距离主体越远所受到的作用力越弱。越远所受到的作用力越弱。backback网网络分析分析含含义(*)：网络分析网络分析通过探讨网络的状态以及模拟和分析资源通过探讨网络的状态以及模拟和分析资源在网络上的

19、流淌和安排状况，对网络结构及其在网络上的流淌和安排状况，对网络结构及其资源等的优化问题进行探讨的一种空间分析方资源等的优化问题进行探讨的一种空间分析方法。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V和和V中点与点之中点与点之间的的连线的的集合集合E构成的构成的二元二元组（V,E）。）。V 中的元素称中的元素称为结点点，E 中的元素称中的元素称为边。网络分析网络分析图论中的图论中的“图图”含义：含义：图论中所探中所探讨的的图是由是由实际问题抽象出来抽象出来的的逻辑关系关系图，图中点和中点和线的位置与曲直无关的位置与曲直无关紧要，点的多少和每条要

20、，点的多少和每条线是是连接哪些点才是关接哪些点才是关键。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”：两个端点重合的两个端点重合的边称称为环。假如有两条假如有两条边的端点是同一的端点是同一对顶点，点，则称称这两条两条边为(多多)重重边。既没有既没有环也没有重也没有重边的的图，称，称为简洁图。假如假如图中的中的边是有向的，是有向的，则称称为有向有向图，其中的，其中的边叫做弧。叫做弧。在无向在无向图中，首尾相接的一串中，首尾相接的一串边的集合叫做路。的集合叫做路。假如一个假如一个图中，随意两个中，随意两个结点之点之间都存在一个路，都存在一个路，则称之

21、称之为连通通图。起点和起点和终点点为同一个同一个结点的路称点的路称为回路（或圈）。回路（或圈）。假如一个假如一个连通通图中不存在任何回路，中不存在任何回路，则称称为树。随意一个随意一个连通通图，去掉一些，去掉一些边后形成的后形成的树叫做叫做连通通图的生成的生成树。网络分析网络分析图论中的图论中的“图图”：给定一个定一个图，图中的中的每一条每一条边赋以一个以一个实数数，称，称这种数种数为边的的权数数，称，称这种种图为赋权图。赋以以权数数的的有向有向图称称为赋权有向有向图，也可称之，也可称之为网网络。V2V0V1100V3V5V46020301010505带权的有向图带权的有向图网络分析网络分析图

22、论中的图论中的“图图”：关关联矩矩阵 中，每行中，每行对应图的一个的一个节点，每列点，每列对应图的一条的一条弧。假如一个弧。假如一个节点是一条弧的起点，点是一条弧的起点，则关关联矩矩阵中中对应的元素的元素为1；假如一个；假如一个节点是一条弧的点是一条弧的终点，点，则关关联矩矩阵中中对应的元素的元素为1；假如一个；假如一个节点与一条弧不关点与一条弧不关联，则关关联矩矩阵中中对应的元的元素素为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1-100010-100010-100-110000-1100001-100-101

23、000-11（b）关联矩阵）关联矩阵a b c d e f g hbdchefga邻接矩接矩阵 用来表示用来表示图中随意两点中随意两点间的的邻接关系及其接关系及其权值。假如两点。假如两点间有一条弧，有一条弧，则邻接矩接矩阵中中对应的元素的元素为 1；否否则为 0（也可用（也可用表示两点表示两点间无任何无任何连接关系），接关系），邻接矩接矩阵为对称矩称矩阵。对于加于加权图的的邻接矩接矩阵表示，一条弧所表示，一条弧所对应的元素不再是的元素不再是1，而是相，而是相应的的权值。24（a）有向图）有向图153（b）邻接邻接矩阵矩阵0110010110110110110100110有向图及其邻接矩阵有向图

24、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：最佳路径分析也称最最佳路径分析也称最优路径分析，以最短路径分析路径分析，以最短路径分析为主。主。这里里“最佳最佳”包含很多含包含很多含义，不，不仅指一般地理意指一般地理意义上的距离最短，上的距离最短，还可以是成本最少、耗可以是成本最少、耗费时间最短、最短、资源流量（容量）最大、源流量（容量）最大、线路利用率最高等路利用率最高等标准。无准。无论推断推断标准和准和实际问题中的中的约束条件如束条件如何何变更，其核心更，其核心实现方法都是最短路径算法。方法都是最短路径算法。网络分析网络分析最短最短路径分析路径分析：Dijkstra算法算

25、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cost来表示来表示带权带权的的n个个结结点的有向点的有向图图，cost i，j表示弧表示弧的的权值权值，假如从，假如从vi到到

26、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，引进进一个一个协协助向量助向量Dist，每个重量，每个重量Disti表示从起表示从起始点到每个始点到每个终终点点vi的最短路径的最短路径长长度。假定起始点在有向度。假定起始点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的初始向量的初始值为值为：Disti=Costi0,i viV。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:令令S为为已已经经找到的从起点找到的从起点动动身的最短路径的身

27、的最短路径的终终点的集合。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动动身的最短路径的身的最短路径的终终点，令点，令S=Svj3）修改从）修改从vi0动动身到集合身到集合V-S中随意一中随意一顶顶点点vk的最短路径的最短路径长长度。假如度。假如Distj+Costj,k0；一般地，；一般地，|r|0.95 存在存在显著性相关；著性相关；|r|0.8 高度相关；高度相关；|r|0.3 关系极弱，关系极弱，认为不相关。不相关。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：

28、探偏相关分析：探讨两个两个变量之量之间的的线性相性相关关系关关系时，限制可能，限制可能对其其产生影响的生影响的变量。如量。如限制年限制年龄和工作和工作阅历的影响，估的影响，估计工工资收入与收入与受教化水平之受教化水平之间的相关关系。的相关关系。相关分析能相关分析能够检验两个两个变量的相关程度，量的相关程度，并通并通过相关系数的正相关系数的正负号推断相关的方向。号推断相关的方向。4空间统计分析空间统计分析2 回来分析含回来分析含义义：回来分析（回来分析（regression analysis)是确定两种或两是确定两种或两种以上种以上变变数数间间相互依靠的定量关系的一种相互依靠的定量关系的一种统计

29、统计分析分析方法。方法。回来分析依据涉及的自回来分析依据涉及的自变变量的多少，可分量的多少，可分为为一一元回来分析和多元回来分析；元回来分析和多元回来分析；依据自依据自变变量和因量和因变变量之量之间间的关系的关系类类型，可分型，可分为为线线性回来分析和非性回来分析和非线线性回来分析。性回来分析。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多个变量化量化为少数几少数几个个综合指合指标的一种的一种统计分析方法，从数学角分析方法，从数学角度来看，度来看，这是一种是一种降降维处理技理技术。假定有。假定有n个个地理地理样本，每个本，每个样本共有本共有p个个变量量描述，描述，这样就构

30、成了一个就构成了一个np阶的地理数据矩的地理数据矩阵：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如何从这么多么多变量的数据中抓住地理事量的数据中抓住地理事物的内在物的内在规律性呢？律性呢？最最简洁的形式就是取原来的形式就是取原来变量指量指标的的线性性组合，适当合，适当调整整组合系数，使新的合系数，使新的变量指量指标之之间相互独立且代表性最好。相互独立且代表性最好。假如假如记原来的原来的变量指量指标为x1，x2，xp，它，它们的的综合指合指标新新变量指量指标为z1，z2，zm（mp)。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：

31、基本原理：这样确定的新确定的新变量指量指标z1，z2，zm分分别称称为原原变量指量指标x1，x2，xp的第一，的第一，其次，其次，第，第m主成分。其中，主成分。其中，z1在在总方差中方差中占的比例最大，占的比例最大，z2，z3，zm的方差依次的方差依次递减。在减。在实际问题的分析中，常的分析中，常选择前几个前几个最大的主成分，最大的主成分，这样既削减了既削减了变量的数目，量的数目，又抓住了主要冲突，又抓住了主要冲突，简化了化了变量之量之间的关系。的关系。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

32、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四周样加权移动平均方法利用插值点四周样点的数值来计算插值点的数值。点的数值来计算插值点的数值。5空间插值空间插值5样条函数插值方法样条函数插值方法样条函数是一类分段（片）光滑、样条函数是一类分段（片）光滑、并且在各段交接处也有确定光滑性的并且在各段交接处也有确定光滑性的函数。函数。5空间插值空间插值前面介绍的几个插值方法对影响插值效果的一些前面介绍的几个插值方法对影响插值效果的一些敏感性问

33、题仍没有得到很好的解决，例如趋势面敏感性问题仍没有得到很好的解决，例如趋势面分析的限制参数和距离倒数插值方法的权重对结分析的限制参数和距离倒数插值方法的权重对结果影响很大，这些问题包括：果影响很大，这些问题包括：6克里金插值克里金插值（1）须要计算平均值数据点的数目；）须要计算平均值数据点的数目；（2）搜寻数据点的邻域大小、方向和）搜寻数据点的邻域大小、方向和形态如何确定；形态如何确定；（3）有没有比计算简洁距离函数更好）有没有比计算简洁距离函数更好的估计权重系数的方法；的估计权重系数的方法；（4）与插值有关的误差问题。）与插值有关的误差问题。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

34、量有关，当样本克里金点模型的插值与原始样本的容量有关，当样本少的状况下，接受简洁的点常规克里金插值的内插结少的状况下，接受简洁的点常规克里金插值的内插结果图会出现明显的凹凸现象。果图会出现明显的凹凸现象。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：块克里金插值估算的方差结果常常小于点克里金插值，块克里金插值估算的方差结果常常小于点克里金插值，生成的平滑插值表面不会发生点模型的凹凸现象，最生成的平滑插值表面不会发生点模型的凹凸现象，最常用的用途是绘制等值线图。常用的用途是绘制等值线图。返回返回返回返回为什么要有空什么要有空间数据数据仓库？6空间数据

35、挖掘空间数据挖掘面对空间数据积累越来越浩大的环境，各级面对空间数据积累越来越浩大的环境，各级管理者和指挥人员须要从大量困难的空间管理者和指挥人员须要从大量困难的空间数据中获得各自权限内的决策信息，从而数据中获得各自权限内的决策信息，从而作出正确有效的推断和决策。作出正确有效的推断和决策。从各级决策者的角度讲，空间数据处理的重从各级决策者的角度讲，空间数据处理的重点应当从传统的操作型扩展到空间数据的点应当从传统的操作型扩展到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）。什么是什么是空空间数据数

36、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。空间数据仓库是面对主题的、）下过一个定义。空间数据仓库是面对主题的、集成的、随时间变更的、并且是非易失性的空间和集成的、随时间变更的、并且是非易失性的空间和非空间数据的集合，用于支持空间数据挖掘和空间非空间数据的集合，用于支持空间数据挖掘和空间数据有关的决策过程。数据有关的决策过程。空空间数据数据仓库与空与空间数据数据库数据仓库（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

37、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空间数据挖掘数据挖掘？或者称或者称为“从空从空间数据数据库中中发觉学学问”（knowledge discovery from Spatial Database），是指从空），是指从空间数据数据库中提取中提取隐含含的、用的、用户感感爱好的空好的空间或非空或非空间的模式和普的模式和普遍特征的遍特征的过程。程。6空间数据挖掘空间数据挖掘空空间数据挖掘与学数据挖掘与学问发觉的关系的关系DataCleaningDat

38、aIntegrationDatabasesDataWarehouseTask-relevantDataSelectionDataMiningPatternEvaluation6空间数据挖掘空间数据挖掘空空间数据挖掘的方法数据挖掘的方法具体方法：具体方法：1.1.空间分析方法空间分析方法 2.2.统计分析方法统计分析方法 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

39、.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中数据挖掘的中数据挖掘的过程程（1）依据确定的主）依据确定的主题要求及相关背景学要求及相关背景学问，从从现有的分布式空有的分布式空间数据数据库中提取数据并中提取数据并进行行分析和分析和处理，形成空理，形成空间数据数据仓库；（2）依据确定的任）依据确定的任务，选择合适的数据挖合适的数据挖掘算法，包括合适的数据模型和参数，从空掘算法，包括合适的数据模型和参数，从空间数据数据仓库中挖掘用中挖掘用户所所须要的学要的学问信息；信息；6

40、空间数据挖掘空间数据挖掘GIS中数据挖掘的中数据挖掘的过程程（3）对挖掘的学挖掘的学问进行行评价，首先价，首先对其其进行一行一样性性检查，以确定本次挖掘的学，以确定本次挖掘的学问与以前挖掘的学与以前挖掘的学问是否相互抵触。其次，推断受挖掘的学是否相互抵触。其次，推断受挖掘的学问是否是否满足要求，以确定是否重复挖掘或者反复挖掘足要求，以确定是否重复挖掘或者反复挖掘,从而从而获得更加有效的学得更加有效的学问信息；信息；（4）对挖掘所得到的学挖掘所得到的学问信息，通信息，通过特定的生特定的生动形象的可形象的可视化表达工具，以用化表达工具，以用户能能够全面理解的全面理解的方式呈方式呈现给用用户。6空间

41、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、名词说词说明明曲率曲率欧拉数欧拉数形形态态系数系数坡度坡度坡向坡向剖面剖面积积分布密度分布密度质质心心最近最近邻邻指数指数R R指数指数作业：作业：一、名一、名词说词说明明a a 指数指数指数指数(连连通度指数通度指数)邻邻近度近度曼哈曼哈顿顿距离距离缓缓冲区冲区图论图论中的中的“图图”简洁图简洁图连连通通图图树树赋权图赋权图作业：作业：一、名一、名词说词说明明关关联联矩矩阵阵邻邻接矩接矩阵阵中位点中位点选选址址叠置分析叠置分析IDENTITY(IDENTITY(叠和）叠和）地地图图代数代数范范围查询围查询(区域区域查询查询，Regio

42、nal Regional Query)Query)空空间统计间统计分析分析（偏）相关分析（偏）相关分析回来分析回来分析作业：作业：一、名一、名词说词说明明空空间间数据数据仓库仓库空空间间数据挖掘数据挖掘11/4/20221021.点、点、线、面、体、面、体4类空空间对象各自具有不同的几何象各自具有不同的几何形形态，可以用哪些不同的，可以用哪些不同的评价指价指标来衡量？来衡量？2.矢量数据矢量数据结构构线段段长度的度的计算公式是什么？算公式是什么？3.栅格数据格数据结构构线状地物的状地物的长度是如何度是如何计算的？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

43、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11/4/20221037.试计试计算正方形和算正方形和圆圆的形的形态态系数？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接接矩矩阵阵。二、二、问问答答题题24153bdchefga11/4/202210413.缓冲区分析的基本思想的是什么？冲区分析的基本思想的是什么？14.请描述描述Dij

44、kstra算法？算法？15.如下如下图，试列表写出列表写出Dijkstra算法从源点算法从源点V0到各到各终点的距离点的距离值和最短路径的求解和最短路径的求解过程。程。16.如上如上图，空，空间多多边形叠和形叠和(IDENTITY 交交补集集)结果是什么？果是什么？二、二、问问答答题题V2V0V1100V3V5V46020301010505(a)(b)(c)11/4/202210517.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.加加权移移动平均法的原理是什么？平均法的原理是什么？19.与点克里金插与点克里金插值法相比，法相比，块克里金插克里金插值有有何何优点点?二、二、问问答答题题