地理信息系统与空间分析的基本概念要素.ppt

* 空间数据挖掘基本理论 空间数据挖掘是指利用空间统计、人工智能、机器学习、关联分析、可视化分析等技术从空间数据库中发现知识的过程。 * 数据挖掘是现代信息社会的产物，其目的是为了解决当前空间数据的指数级数增长的趋势与数据处理方法不足之间的矛盾。 基本问题：“求同存异” 空间数据挖掘基本理论 * 空间采样理论 空间采样理论研究的是在保证估计质量的前提下合理设置采样方案的理论。 其基本概念为： 估计误差 估计方差 * 估计误差是指实测值与真实值之间的误差。 若实测值为： 真实值为： 则估计误差为： 空间采样理论 * 空间采样理论 估计方差是指估计误差的离散程度 * 估计方差 网度(m) 投资(百万元) 50 100 200 300 300 10 30 100 空间采样理论 不同采样密度下的估计方差变化趋势 * 4 空间分析的思路 空间数据 空间分析方法 空间关系 空间预测 问题 空间数据类型 空间关系 可采用的空间分析方法 空间要素模型 距离关系、方位关系 最邻近理论、聚类分析、空间分类、空间决策树分析 拓扑关系 拓扑分析 空间关联 关联规则归纳 格网模型 距离关系、方位关系 最邻近理论、聚类分析、空间分类、空间决策树分析、数字地形分析 拓扑关系 地图代数 空间相关 结构分析、相关分析 空间关联 关联规则归纳 空间配置 空间优化 空间过程 时空统计、动力学模拟、元胞自动机 空间尺度 波谱分析、地图代数 空间场模型 空间相关 结构分析、相关分析、空间插值 空间过程 时空统计、动力学模拟 三维数据模型 空间相关 结构分析、三维分析 空间尺度 波谱分析 空间网络模型 空间配置 空间优化 * 本讲小结 空间数据的种类及其性质 空间实体之间的关系 空间数据、空间关系和空间分析之间的关系 重点理解并思考所介绍的概念 * * * * * * * * * 矢量空间数据分析 栅格数据分析 基于DEM和TIN的三维空间分析 点模式分析 网络数据的分析 地质统计学原理 空间数据挖掘基本理论 空间采样理论 5 课程的研究内容 * 课程理论基础 GIS时空数据分析 信号处理理论 GIS基础理论 误差理论 计算方法和编程能力 概率统计 随机过程 矩阵论 人工智能 * GIS的矢量数据分析 拓扑分析（包含、交叉、分离） 空间叠加 缓冲分析 网络分析 矢量数据分析 * 缓冲区分析 叠加分析 网络分析 * 下列表述错误的是： （A）矢量数据结构紧凑、冗余度低，有利于网络和拓扑分析。 （B）数字化后地图错误的表现形式包括伪节点、悬挂节点、碎屑多边形和不正规多边形等4种情形。 （C）矢量数据和栅格数据都可进行空间叠加运算，且它们之间能够相互转化。 （D）两点之间的最优路径实际上是两点之间曼哈顿距离最短的路径。 （E）栅格数据的数据结构简单，便于空间分析和地表模拟，数据存储量较小，投影转换比较简单。 矢量数据分析 * 栅格数据分析 主要内容： 栅格数据的分类（监督分类和非监督分类） 地图代数 栅格矢量混合操作 * 栅格数据分析 * 栅格数据分析 * 1. 局部运算 2. 邻域计算 3. 区域运算 4. 全局运算 栅格数据分析 * 下面给出一个地图代数的例子。有一个森林地区融雪经验模型： M=0.19T+0.17D 式中，M是融雪速度（厘米/天），T是空气温度，D是露点温度。 根据此方程，使用该地区的气温和露点温度分布图层，就能计算该地区融雪速率分布图。计算过程是先分别把温度分布图乘以0.19和露点温度分布图乘以0.17，再把得到的结果相加。需要说明的是地图代数在形式和概念上都比较简单，使用起来方便灵活。 栅格数据分析 * 基于DEM和TIN的三维空间分析 主要内容： 数字地形分析（坡度、坡向分析；土方计算；剖面分析；脊线及沟谷分析、等值线绘制等 ） TIN的构建和存储模型 三维叠加分析 * 基本概念： 数字地面模型(DTM)和数字高程模型(DEM) 不规则三角网(TIN) 基于DEM和TIN的三维空间分析 * 基于DEM和TIN的三维空间分析 * DEM数据 计算坡度 基于DEM和TIN的三维空间分析 * 由TIN和遥感数据合成的三维立体图 基于DEM和TIN的三维空间分析 * 预习建议： 熟悉ARC/INFO或ArcView的使用。 阅读大纲中的参考文献。 基于DEM和TIN的三维空间分析 * 长江三峡滑坡危险性分析-示例 * 以象元 为单 位 数 字 图 f ( E ) 模糊推理 环 条 件 ( 地形 , , 水文 ..) 滑坡形成 与 周 围环 条 关 家 获 以 为 主的地 模糊滑坡 区划图 ( 代表各地 产 生滑坡的可能性 ) 以象元为单位的数字图 S ==