空间分析的原理与方法

第五章空间分析的原理和方法数字地面模型分析空间叠合分析空间邻近度分析空间网络分析

综和实例本章复习题

1854年8月到9月英国伦敦霍乱流行时，当局始终找不到发病的原因，后来医生约翰·斯诺(John Snow)说：“我们画一张图吧”。

他在绘有霍乱流行地区所有道路、房屋、饮用水机井等内容的1:6500比例尺地图上，标出了每个霍乱病死者的住家位置，得到了霍乱病死者居住分布图。

斯诺博士分析了这张分布图，马

上明白了霍乱病源之所在--死者住家都集中于饮用“布洛多斯托”井水的地方及周围。

根据斯诺博士的分析和请示，当局于9月8日摘下了这个水井的泵，禁止使用该水泵吸水，从

这天以后，新的霍乱病患者就再也没有出现了。在这个例子中，患者的居住地与饮用水井之间

的空间位置关系提示了霍乱病的发病根源。因此空间分析是基于事物的空间特性的分析。

空间分析源于60年代地理和区域科学的计量革命，在开始阶段，主要是应用定量(主要是统计)分析手段用于分析点、线、面的空间分布模式。后来更多的是强调地理空间本身的特征、空间决策过程和复杂空间系统的时空演化过程分析。实际上自有地图以来，人们就始终在自觉或不自觉地进行着各种类型的空间分析。如在地图上量测地理要素之间的距离、方位、面积，乃至利用地图进行战术研究和战略决策等，都是人们利用地图进行空间分析的实例，而后者实质上已属较高层次上的空间分析。

空间分析的概念空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取

有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空间演变等信息。

分类(按照空间数据的形式)矢量数据空间分析：矢量叠合分析、矢量临近性分析、网络分析等栅格数据空间分析：数字地形模型分析、栅格叠合分析、栅格临近性分析、栅格统计分析等

分类(Goodchild)产生式分析(product mode):数字地面模型分析、空间叠合分析、缓冲区分析、空间网络分析、空间统计分析等，旨在通过分析获取新的信息，尤其是综合信息。

查询式分析(query mode):空间集合分析、空间数据查询等，旨在回答用户所提出的问题。

第一节

数字地形模型分析

数字地形模型(DTM, Digital Terrain Model)最初是为了高速公路的自动设计提出来的 (Miller,1956)。此后，它被用于各种线路选线(铁路、公路、输电线)的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制在测绘中被用于绘制等

高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。

定义：

数字地形模型(Digital Terrain Model,简称DTM)是定义于二维区域上的一个有限项的向量序列，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。 在形式上分： 规则格网(Grid):最常见

不规则三角网(TIN) 数字等高线、等深线、地形特征线(如山脊线、谷底线、坡度变换线等)

GRID结构简单，计算机对矩阵的处理比较方便，高程矩阵已成为DEM最通用的形式。高程矩阵特别有利于各种应用。

GRID模式的缺点Grid系统有下列缺点： 1、地形简单的地区存在大量冗余数据；

2、如不改变格网大小,则无法适用于起伏程度不同的地区； 3、由于栅格过于粗略，不能精确表示地形的关键特征,如山峰、洼坑、山脊等；

不规则三角网(TIN)●由不规则分布的数据点，按照优化组合的原则，将这些离散点连接成一连续三角面，采用此不规则三角面来逼近地形表面，三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点或地形特征点的密度和位置。 不规则三角网(TIN)表示法克服了高程矩阵中冗余数据的问题，而且能更加有效地用于各类以DTM为基础的计算。但其结构复杂。 因为TIN可根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置，能充分表示地形特征点和线，从而减少了地形较平坦地区的数据冗余。

概述：TIN模型的表现

等高线DEM一

般是以地形图为其数据源，经数字化处理后生成数字线划DEM文件，可以用于地形分

析。

按平面上等间距规则采样，或内插所建立的数字地形模型，称为基于栅格的数字地形模型。

DTM={Zi,j},i=1,2,3,…,m-1,m;j=1,2,3,…,n-1,n。

Z为栅格点(i,j)上的地面属性数据 数字高程模型：属性为海拔高程 派生的地形模型：坡度、坡向等

DEM: 数字高程模型( Digital Elevation Model,简称DEM )是地表单元上高程的集合，是地貌形态的离散表示。 DEM是构成DTM的基础，DTM的其他元素均由DEM导出。显然，DEM的质量好坏直接决定着DTM的精确性。

圣 海伦斯火山的喷发

问题的提出

问题的提出

圣 海伦斯火山的喷发可以看作是地球表面发生变化的一个典型例证：该火山在休眠百余年之后于1980年3月起再次喷发，在带来各种相关的地质灾害的同时，还造成了当地地表形貌的明显变化，其海拔高度下降了400米之多。比如海伦斯火山喷发所引起的地表形貌的种种变化，都应能用数字方式记录、处理并再现。而DEM正是能够胜任此项任务的技术手段。