第六章
空 间 分 析
第六章 空间分析的基本方法
? 学习目标
·理解 GIS中模型的概念、特点和作用
·掌握 GIS空间分析的一般步骤
·了解空间查询与量算的各种方法及其应用
·了解视觉信息复合分析的类型和用途
·理解叠置分析的概念和类型，掌握多边形叠置分析的步骤和方法
·理解缓冲区的概念和作用，并能说明其应用方法
·了解泰森多边形、网络分析在地学中的主要用途
·了解空间插值的类型和方法
·了解空间信息分类和统计分析方法
重点：矢量数据分析方法，栅格数据分析方法、空间插值。
难点：空间插值技术
空间分析 是综合分析空间数据的技术的通称 。
空间分析有着十分丰富的内涵, 它是构成地理信
息系统的核心部分之一, 在整个地理数据的应用
中发挥着举足轻重的作用, 也是 GIS区别与其它
信息系统的一个显著标志 。
分析技术,
空间图形数据的拓扑运算；
非空间属性数据运算；
空间和非空间数据的联合运算。
数字地形模型分析
空间变换分析
空间决策支持
基本图形分析
网络和仿真模型分析
图形量算
包含分析
直线段求交
图形裁剪
基本图形分析：其它分析运算的基础
DTM（ Digital Terrain Model） 是通过地表点集
的空间直角坐标（ x,y,z）并使需要进一步伴随
若干专题特征来表示地形表面的,它是构成地形、
地理分析的基础。
DEM（ Digital Elevation Model） 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的其他元素均有 DEM导出，显然
,DEM的质量好坏直接决定着 DTM的精确性。
第一节 数字地形模型分析
一、数字高程模型的生成方法
等高线数字化法
地性线数字化法
三角网法
摄影测量法
人工网格法
地貌类型的自动化分；
极值高程和最大高差
相对高程和平均高程；
坡度和坡向；
求地表面积；
地表粗糙度；
谷脊特征分析；
形剖面分析；
淹没损失估算；
地形的立体显示。
二 数 字 地 形 模 型 分 析
第二节 空 间 变 换 分 析
矢量数据的空间
变换分析
珊格数据的空间
变换分析
多
边
形
叠
置
分
析
包
含
分
析
缓
冲
分
析
叠
置
分
析
空
聚
类
间
空
间
聚
合
是解决点, 线,
面之间是否存在
直接联系的一种
方法 。 例如确定
某一矿区属于那
个行政区, 这是
点与面之间的包
含分析 。 通过著
名的铅垂线算法
来解决 。 算法原
理
一、包含分析 ——铅垂线算法
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
二、多边形叠置分析
定义
步骤
分类
同一地区、同一比例尺的两种或
两种以上专题要素进行叠置，形
成具有二重或多重属性的相交多
边形集合。
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
二、多边形叠置分析
定义
步骤
分类
对原始多边形数据形成拓扑关系
多层多边形数据的空间叠置，形成新的层
对新层中的多边形重新进行拓扑组建
剔除多余的多边形，提取出感兴趣的部分
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
二、多边形叠置分析
定义
步骤
分类
合成叠置, 通过区域多重属性的模拟，寻找和确定同时
具有几种地理属性的分布区域，或者按照确定的地理指标，
对叠置后产生的具有不同属性级的多边形进行重新分类或
分级。因此，合成叠置的结果为新的多边形数据文件。
统计叠置, 精确的计算一种要素在另一种要素的某个区
域多边形范围内的分布状况和数量特征，或提取某个区域
范围内某种专题内容的数据，因此，叠置的结果为统计报
表或列表输出
叠 置 分 析 统 计 示 意 图
叠置图
某县土地报表
缓冲区是根据点, 线,
面地理实体, 建立起周
围一定宽度范围内的扩
展距离图, 缓冲区的作
用是用来限定所需处理
的专题数据的空间范围,
一般认为缓冲区以内的
信息均是与构成缓冲区
的核心实体相关的, 及
邻接或关联关系, 而缓
冲区以外的数据与分析
无关 。
明确目的和标准
缓冲区生成步骤
数据准备
空间操作
统计分析
结果输出
二、缓冲区分析
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
缓 冲 区 分 类
点的缓冲区
线的缓冲区
面的缓冲区
二、缓冲区分析
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
缓 冲 区 分 类
点的缓冲区
线的缓冲区
面的缓冲区
二、缓冲区分析
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
缓 冲 区 分 类
点的缓冲区
线的缓冲区
面的缓冲区
二、缓冲区分析
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
栅格叠置分析 与多边形叠置分析一样，是求两组或两组以上空间图形
的交集，但是多边形叠置分析得到的是合成多边形，而栅格叠置分析得到
的是合成数据串，这些合成的数据文件是进一步进行空间聚类或聚合的依
据。
类型叠置 将两组或两组以上的地理编码数据，求它们的交集，以建立新的
数据文件，根据分析任务，设置命令，得到最后的类型叠置结果。
统计叠置 将区域界线 (政区、自然区域或经济区域等 )，与专题数字地图叠
置，建立的合成数据串，作出各区专门内容的数量统计。
动态分析 将同一种要素在不同时期的两组属性数据叠置，建立合成数据串
，它们之差就是该要素在该时段内的变化，在土地利用动态监测中，常要
使用这种分析方法。
一、叠置分析
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 栅格数据
栅 格 叠 置 示 意 图
一、叠置分析
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 栅格数据
空间聚类 根据预先设定的聚类条件, 从栅
格数据中将所有符合标准的区域输出在图上,
不符合条件的区域为空白 。 在空间聚类中常
用的是逻辑运算 。 其逻辑设定条件可以按照
需要的属性条件设定, 也可按照空间要素的
几何条件设定 。
二、空间聚类
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 栅格数据
空间聚类
分析
一幅某乡土地利用现状图，空间聚类条件：
E=（属性 =“水域” ∧ 面积 ≥1公顷 ∧ 水域邻接居民地）
二、空间聚类
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 栅格数据
空间聚合 根据空间分辨力和分类表, 进行数
据类别的合并或转换, 以实现空间地域的兼并 。
空间聚合的结果是将较复杂的类别转换为较简
单的类别, 大多数以小比例尺图形输出 。 当从
地点 地区 大区域的转换时, 常要使用这种
方法 。
三、空间聚合
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 栅格数据
空间聚合
分析
三、空间聚合
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 栅格数据
决策 是为达到某一目的而在若干可行方案中经过科学的分析, 比较,
判断, 从中选取最优方案并赋予实施的过程 。
结构化决策,一般指决策方法和决策过程有固定的规律可循, 目标比
较明确, 过程结构比较清楚, 可用形式化的方法描述和求解的一类决
策问题 。
非结构化决策,一般指决策方法和决策过程没有什么规律可循, 并难
以用常规定量数学方法进行问题描述和求解, 而必须借助于人工智能
等技术的决策 。
半结构化决策,是指介于前两者间的一种情况, 即决策方法和决策过
程有一定的规律可循, 但又不完全确定的情况 。 通常社会经济和管理
活动中所遇到的决策大部分属于这种情况 。
第二节 空 间 变 换 分 析
一,决策的概念
、
决策支持系统（ DSS） 是以管理科学、运筹学、控制
论和行为科学为基础，以计算机技术、仿真技术和信息技
术为手段，利用各种数据、信息、知识、人工智能和模型
技术，面对半结构化的决策问题，支持决策活动的人机交
互信息系统。
决策支持系统的特点,
主要解决半结构化的决策问题；
面向决策者；
强调支持的概念；
模型和用户共同驱动；
强调交互式的处理方式 。
二 决策支持系统的概念和特点
第二节 空 间 变 换 分 析
第二节 空 间 变 换 分 析
三、决 策 支 持 系 统 的 构 成
四, 空间决策支持的一般过程
1,确定目标
2,收集数据
3,建立模型
4,寻求手段
5,结果评价
DTM（ Digital Terrain Model） 是通过地表点集
的空间直角坐标（ x,y,z）并使需要进一步伴随
若干专题特征来表示地形表面的,它是构成地形、
地理分析的基础。
DEM（ Digital Elevation Model） 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的其他元素均有 DEM导出，显然
,DEM的质量好坏直接决定着 DTM的精确性。
数字地形模型分析
一、数字高程模型的生成方法
等高线数字化法
地性线数字化法
三角网法
摄影测量法
人工网格法
地貌类型的自动化分；
极值高程和最大高差
相对高程和平均高程；
坡度和坡向；
求地表面积；
地表粗糙度；
谷脊特征分析；
形剖面分析；
淹没损失估算；
地形的立体显示。
二 数 字 地 形 模 型 分 析
空 间 分 析
第六章 空间分析的基本方法
? 学习目标
·理解 GIS中模型的概念、特点和作用
·掌握 GIS空间分析的一般步骤
·了解空间查询与量算的各种方法及其应用
·了解视觉信息复合分析的类型和用途
·理解叠置分析的概念和类型，掌握多边形叠置分析的步骤和方法
·理解缓冲区的概念和作用，并能说明其应用方法
·了解泰森多边形、网络分析在地学中的主要用途
·了解空间插值的类型和方法
·了解空间信息分类和统计分析方法
重点：矢量数据分析方法，栅格数据分析方法、空间插值。
难点：空间插值技术
空间分析 是综合分析空间数据的技术的通称 。
空间分析有着十分丰富的内涵, 它是构成地理信
息系统的核心部分之一, 在整个地理数据的应用
中发挥着举足轻重的作用, 也是 GIS区别与其它
信息系统的一个显著标志 。
分析技术,
空间图形数据的拓扑运算；
非空间属性数据运算；
空间和非空间数据的联合运算。
数字地形模型分析
空间变换分析
空间决策支持
基本图形分析
网络和仿真模型分析
图形量算
包含分析
直线段求交
图形裁剪
基本图形分析：其它分析运算的基础
DTM（ Digital Terrain Model） 是通过地表点集
的空间直角坐标（ x,y,z）并使需要进一步伴随
若干专题特征来表示地形表面的,它是构成地形、
地理分析的基础。
DEM（ Digital Elevation Model） 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的其他元素均有 DEM导出，显然
,DEM的质量好坏直接决定着 DTM的精确性。
第一节 数字地形模型分析
一、数字高程模型的生成方法
等高线数字化法
地性线数字化法
三角网法
摄影测量法
人工网格法
地貌类型的自动化分；
极值高程和最大高差
相对高程和平均高程；
坡度和坡向；
求地表面积；
地表粗糙度；
谷脊特征分析；
形剖面分析；
淹没损失估算；
地形的立体显示。
二 数 字 地 形 模 型 分 析
第二节 空 间 变 换 分 析
矢量数据的空间
变换分析
珊格数据的空间
变换分析
多
边
形
叠
置
分
析
包
含
分
析
缓
冲
分
析
叠
置
分
析
空
聚
类
间
空
间
聚
合
是解决点, 线,
面之间是否存在
直接联系的一种
方法 。 例如确定
某一矿区属于那
个行政区, 这是
点与面之间的包
含分析 。 通过著
名的铅垂线算法
来解决 。 算法原
理
一、包含分析 ——铅垂线算法
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
二、多边形叠置分析
定义
步骤
分类
同一地区、同一比例尺的两种或
两种以上专题要素进行叠置，形
成具有二重或多重属性的相交多
边形集合。
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
二、多边形叠置分析
定义
步骤
分类
对原始多边形数据形成拓扑关系
多层多边形数据的空间叠置，形成新的层
对新层中的多边形重新进行拓扑组建
剔除多余的多边形，提取出感兴趣的部分
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
二、多边形叠置分析
定义
步骤
分类
合成叠置, 通过区域多重属性的模拟，寻找和确定同时
具有几种地理属性的分布区域，或者按照确定的地理指标，
对叠置后产生的具有不同属性级的多边形进行重新分类或
分级。因此，合成叠置的结果为新的多边形数据文件。
统计叠置, 精确的计算一种要素在另一种要素的某个区
域多边形范围内的分布状况和数量特征，或提取某个区域
范围内某种专题内容的数据，因此，叠置的结果为统计报
表或列表输出
叠 置 分 析 统 计 示 意 图
叠置图
某县土地报表
缓冲区是根据点, 线,
面地理实体, 建立起周
围一定宽度范围内的扩
展距离图, 缓冲区的作
用是用来限定所需处理
的专题数据的空间范围,
一般认为缓冲区以内的
信息均是与构成缓冲区
的核心实体相关的, 及
邻接或关联关系, 而缓
冲区以外的数据与分析
无关 。
明确目的和标准
缓冲区生成步骤
数据准备
空间操作
统计分析
结果输出
二、缓冲区分析
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
缓 冲 区 分 类
点的缓冲区
线的缓冲区
面的缓冲区
二、缓冲区分析
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
缓 冲 区 分 类
点的缓冲区
线的缓冲区
面的缓冲区
二、缓冲区分析
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
缓 冲 区 分 类
点的缓冲区
线的缓冲区
面的缓冲区
二、缓冲区分析
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 矢量数据
栅格叠置分析 与多边形叠置分析一样，是求两组或两组以上空间图形
的交集，但是多边形叠置分析得到的是合成多边形，而栅格叠置分析得到
的是合成数据串，这些合成的数据文件是进一步进行空间聚类或聚合的依
据。
类型叠置 将两组或两组以上的地理编码数据，求它们的交集，以建立新的
数据文件，根据分析任务，设置命令，得到最后的类型叠置结果。
统计叠置 将区域界线 (政区、自然区域或经济区域等 )，与专题数字地图叠
置，建立的合成数据串，作出各区专门内容的数量统计。
动态分析 将同一种要素在不同时期的两组属性数据叠置，建立合成数据串
，它们之差就是该要素在该时段内的变化，在土地利用动态监测中，常要
使用这种分析方法。
一、叠置分析
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 栅格数据
栅 格 叠 置 示 意 图
一、叠置分析
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 栅格数据
空间聚类 根据预先设定的聚类条件, 从栅
格数据中将所有符合标准的区域输出在图上,
不符合条件的区域为空白 。 在空间聚类中常
用的是逻辑运算 。 其逻辑设定条件可以按照
需要的属性条件设定, 也可按照空间要素的
几何条件设定 。
二、空间聚类
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 栅格数据
空间聚类
分析
一幅某乡土地利用现状图，空间聚类条件：
E=（属性 =“水域” ∧ 面积 ≥1公顷 ∧ 水域邻接居民地）
二、空间聚类
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 栅格数据
空间聚合 根据空间分辨力和分类表, 进行数
据类别的合并或转换, 以实现空间地域的兼并 。
空间聚合的结果是将较复杂的类别转换为较简
单的类别, 大多数以小比例尺图形输出 。 当从
地点 地区 大区域的转换时, 常要使用这种
方法 。
三、空间聚合
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 栅格数据
空间聚合
分析
三、空间聚合
第二节 空 间 变 换 分 析 —— 栅格数据
决策 是为达到某一目的而在若干可行方案中经过科学的分析, 比较,
判断, 从中选取最优方案并赋予实施的过程 。
结构化决策,一般指决策方法和决策过程有固定的规律可循, 目标比
较明确, 过程结构比较清楚, 可用形式化的方法描述和求解的一类决
策问题 。
非结构化决策,一般指决策方法和决策过程没有什么规律可循, 并难
以用常规定量数学方法进行问题描述和求解, 而必须借助于人工智能
等技术的决策 。
半结构化决策,是指介于前两者间的一种情况, 即决策方法和决策过
程有一定的规律可循, 但又不完全确定的情况 。 通常社会经济和管理
活动中所遇到的决策大部分属于这种情况 。
第二节 空 间 变 换 分 析
一,决策的概念
、
决策支持系统（ DSS） 是以管理科学、运筹学、控制
论和行为科学为基础，以计算机技术、仿真技术和信息技
术为手段，利用各种数据、信息、知识、人工智能和模型
技术，面对半结构化的决策问题，支持决策活动的人机交
互信息系统。
决策支持系统的特点,
主要解决半结构化的决策问题；
面向决策者；
强调支持的概念；
模型和用户共同驱动；
强调交互式的处理方式 。
二 决策支持系统的概念和特点
第二节 空 间 变 换 分 析
第二节 空 间 变 换 分 析
三、决 策 支 持 系 统 的 构 成
四, 空间决策支持的一般过程
1,确定目标
2,收集数据
3,建立模型
4,寻求手段
5,结果评价
DTM（ Digital Terrain Model） 是通过地表点集
的空间直角坐标（ x,y,z）并使需要进一步伴随
若干专题特征来表示地形表面的,它是构成地形、
地理分析的基础。
DEM（ Digital Elevation Model） 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的其他元素均有 DEM导出，显然
,DEM的质量好坏直接决定着 DTM的精确性。
数字地形模型分析
一、数字高程模型的生成方法
等高线数字化法
地性线数字化法
三角网法
摄影测量法
人工网格法
地貌类型的自动化分；
极值高程和最大高差
相对高程和平均高程；
坡度和坡向；
求地表面积；
地表粗糙度；
谷脊特征分析；
形剖面分析；
淹没损失估算；
地形的立体显示。
二 数 字 地 形 模 型 分 析
