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武汉大学遥感信息工程学院空间分析复习要点整理

1、请介绍国内外的某个空间分析研究组的研究工作,并谈谈自己的认识和思考。

2、什么是空间分析?空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术,其目的在于提取和传输空间信息(郭仁忠, 1997)。

3、分别从理论、算法和应用三个方面介绍空间分析理论、方法及应用?空间分析的理论研究主要包括:空间关系理论、空间认知理论、空间推理理论、空间数据的不确定性分析理论等。

空间分析的方法包括:矢量数据的空间分析方法、栅格数据的空间分析方法、三维数据的空间分析方法、属性数据的空间统计方法。

空间分析理论和方法的应用领域有:卫生健康、水利、城市管理、地质灾害、交通、电力、环保、气候变化等领域。

4、请分别介绍地理学的第一语言、第二语言和第三语言?第一语言为文字,第二语言为地图,第三语为GIS。

5、简述空间分析的第一个著名应用(霍乱病发病原因分析)如何利用空间分析方法完成具体应用?1854年8月到9月,英国伦敦霍乱病流行,政府始终找不到患者的发病原因,后来斯诺博士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的城区地图上,标出了每个霍乱病死者的居住位置,发现死者都集中在饮用布洛多斯托井水的地区和周围,从而得出发病原因为死者饮用了利用“布洛多斯托水泵吸水的井水。

6、简述空间分析与GIS的关系?空间分析在GIS中的地位和作用?关系:空间分析是地理信息系统的核心和灵魂,是地理信息系统的主要特征,是评价一个地理信息系统的主要指标之一。

地位与作用:1、空间分析是GIS的理论核心。

空间分析作为地理信息系统领域的理论性和技术性都很强的分支,是提升GIS的理论性的重要突破口。

2、空间分析是GIS的功能核心。

空间数据的采集、存储和管理为空间分析提供数据基础,而空间数据的描述是空间分析结果的表达。

7、简述空间分析与空间应用模型的关系?一种观点认为空间应用模型是GIS的重要组成部分,它补充了GIS的空间分析能力。

另一种观点认为空间分析是基本的、解决一般问题的理论和方法,空间模型是复杂(合)的、解决专门问题的理论和方法,两者应该区别开来。

8、拓扑空间关系和拓扑变换拓扑空间关系是指拓扑变换下的拓扑不变量,如空间目标的相邻和连通关系。

拓扑变换是指在原来图形的点与变换了图形的点之间存在着一一对应的关系,并且邻近的点还是邻近的点的情况下,对图形进行的弯曲、拉伸、缩小等任意变形。

9、简述V9I模型及其特点?用空间目标的Voronoi区域作为其外部,对原9元组模型进行改进,建立了一种基于Voronoi 的新9元组模型,简称为V9I模型。

V9I模型既考虑了空间实体的内部和边界,又将Voronoi区域看作一个整体,能够克服原9元组模型的一些缺点,包括无法区分相离关系、难以计算目标的补等。

10、Voronoi图Voronoi图:又叫泰森多边形或Dirichelet图,它由一组连接两邻点连线的垂直平分线组成的连续多边形组成。

N个在平面上有区别的点,按照最邻近原则划分平面;每个点与它的最近邻区域相关联。

11、时空拓扑关系当点、线、面目标之间的空间相邻、空间连通、空间包含等关系随时间发生变化时,往往与目标间的时间拓扑关系交织在一起,形成了一种新的时空拓扑关系(spatio-temporal topology)。

12、简述空间关系理论的应用?GIS空间数据建模与空间数据库设计。

Arc/Info用关系表法表达点、弧段和面块的空间关系;Voronoi图可用于动态建立拓扑关系来扩展MapInfo的功能。

空间分析在某种程度上是在处理空间实体之间的相互关系。

点模式识别、叠置分析、网络分析、领域分析。

空间数据库的查询往往依赖于空间目标间的关系。

Oracle中把9元组模型与SQL相结合,使查询功能扩展到空间域。

利用9元组进行空间推理也是空间关系理论的应用。

用9元组模型组建空间关系的组合表,可建立检测拓扑关系一致性的推理机制。

13、地理空间认知地理空间认知(geospatial cognition):人类理解地理空间,进行地理分析和决策的一系列心理过程,包括:地理信息的知觉、编码、存储、以及解码等。

14、空间推理空间推理是指利用空间理论和人工智能技术对空间对象进行建模、描述和表示,并据此对空间对象间的空间关系进行定性或定量分析和处理。

15、场模型场模型的数学公式:z:s->z (s) 。

z为可度量的函数,s表示空间中的位置。

表示从空间域(甚至包括时间坐标)到某个值域的映射,用以表达在二维或三维空间中被视为连续变化的数据。

16、要素模型地理实体是真实世界中不能再被细分为同一类现象的地理现象。

地理要素模型只对地理实体的属性(包括空间属性和地理属性)及关系感兴趣。

欧式空间中的三类地物要素对象包括点对象、线对象和多边形对象。

17、网络模型网络模型把地物抽象为链和节点,同时关注其间的连通关系以及多个要素之间的影响和交互。

现象的精确形状并不重要,重要的是现象之间的距离和阻力的度量。

18、简述常用的网络模型及其特点?网络跟踪。

用于研究网络中资源和信息的流向。

在水文应用中,可用于计算河流中水流的体积和跟踪污染物向下游扩散的过程。

路径选择。

解决在物资派发和邮递等服务中寻找最经济的路径,保证访问到所有站点,同时最快最省地完成行程的问题。

资源分配。

反映现实世界网络中资源的供需关系模型。

解决在空间中的一个或多个点间分配资源的问题。

地址编码与匹配,利用人们习惯的地址(如街道门牌号)信息确定它在地图上的确切位置的技术。

选址和分区分析。

决定一个或多个服务设施的最优位置,保证服务设施可以以最经济有效的方式为它所服务的人群提供服务。

19、栅格数据的空间分析聚类分析是根据设定的聚类条件对原有数据系统进行有选择的信息提取而建立新的栅格数据系统的方法。

聚合分析是指根据空间分辨率和分类表,进行数据类型的合并或转换以实现空间地域的兼并。

追踪分析指对于特定的栅格数据系统,由某一个或多个起点,按照一定的追踪线索进行目标追踪或轨迹追踪,以便进行信息提取的空间分析方法。

20、矢量数据的包含分析包含分析是确定一类地物要素是否在另一类地理要素空间范围内的分析方法,包括点击查询、图形查询、开窗查询等。

21、简述包含分析包括哪几个方面的内容?点和点(两点距离为零或者小于某个阈值时)、点和线(点到线的距离为零或者小于某个阈值)、点和面(点完全落在面内)、线和线(一条线完全或部分包含另一条线)、线和面(线的所有节点包含在某个面内)、面和面(面的所有节点包含在某个面内)。

22、简述角平分线法生成线状地物缓冲区的基本原理1)确定线状目标左右侧的缓冲距离dl,dr。

2)提取线状目标的坐标序列。

3)沿线状目标轴线的前进方向,依次计算轴线上各点的角平分线,起点和终点的角平分线为起始线段或终止线段的垂线。

4)在各点角平分线的延长线上用左右侧缓冲距离dl和dr确定各点的左右缓冲点位置。

5)左右缓冲点顺序相连,构成左右缓冲边界的基本部分。

6)在起点和终点处,以(dl+dr)为直径、以角平分线(垂线)为直径向外作外接半圆。

7)将外接半圆与左右缓冲边界的基本部分相连,即为线状目标的缓冲区。

23、为什么要研究动态目标缓冲区?简述动态目标缓冲区的生成方法。

静态缓冲区适用于空间目标对邻近对象的影响呈现单一的距离关系的情况。

但是,实际应用中空间目标的缓冲区生成会受到其他因素影响,空间目标对邻近对象的影响呈现不同强度的扩散或衰减关系,例如污染对周围环境的影响。

对于流域问题,可以采用基于线目标的缓冲区生成算法:用分段处理的办法分别生成各流域分段的缓冲区,然后按某种规则将各分段缓冲区光滑连接。

也可以采用基于点目标的缓冲区生成算法:用逐点处理的办法分别生成沿线各点的缓冲圆,然后求出缓冲圆序列的两两外切线,所有外切线相连。

污染问题的缓冲区生成中,污染源对邻近对象的影响程度随距离的增大而逐渐缩小,可根据物体对周围空间影响度变化的性质,引入一个影响度参数来确定缓冲区半径的动态变化。

24、矢量数据的叠置分析方法有哪些,分别加以简单介绍?点与点的叠置:把两个图层上的点进行叠置,为图层内的点建立新的属性,并进行统计分析。

点与线的叠置:把两个图层上的点目标与线目标进行叠置,为图层内的点和线建立新的属性。

点与面的叠置:将含有点的图层叠加到含多边形的图层上,确定每个点落在哪个多边形内。

线与线的叠置:把两个图层上的线与线叠置,分析线之间的关系,为线建立新的属性关系。

线与多边形的叠置:将线的图层叠置在多边形的图层上,以确定一条线落在哪一个多边形内。

多边形与多边形的叠置:两组或两组以上的多边形要素进行叠置。

25、合成叠置与统计叠置合成叠置:根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形。

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目标,对叠置后产生的具有不同属性多边形进行重新分类或分级,叠置的结果为新的多边形数据文件。

统计叠置:进行多边形范围内的属性特性的统计分析。

准确地计算一种要素(如土地利用)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。

26、数字地面模型(Digital Terrain Model)与数字高程模型(Digital Elevation Model)从数学的角度,可用如下二维函数系列取值的有序集合表示数字地面模型:Kp=fk(up, vp) (k=1,2,…,m; p=1,2,..,n)。

Kp: 第p号地面点上的第K类地面特性信息的值;(up, vp):第p号地面点的二维坐标;m: 地面特性信息类型的数目;n: 地面点的个数。

若m=1, f1为对地面高程的映射, (u p, v p)为矩阵行列号时, DTM即为DEM 。

27、剖面分析以数字地形模型(DEM)为基础构造某一个方向的剖面,以线代面,概括研究区域的地势、地质和水文特征。

28、可视性分析也称视线图分析,它描述某一点的视域范围和到另一点的通视情况。

因而包括:两点之间的可视性(intervisibility)分析和可视域(viewshed)分析。

29、散点图、折线图散点图:以两个属性作为坐标系的轴,将与这两种属性相关的现象标在图上,表示出两种属性间的相互关系,在此基础上可以分析这两种属性是否相关和相关关系的种类。

折线图:反映某一属性随时间变化的过程,它以时间为图形的一个坐标轴,以属性为另一坐标轴,将各个时间的属性值标到图上,并将这些点按时间顺序连接起来,反映实体发展的动态过程和趋势。

30、请利用茎叶图表示如下数据:41, 52, 6, 19, 92, 10, 40, 55, 60, 75, 22, 15, 31, 61, 9, 70,91, 65, 69, 16, 94, 85, 89, 79, 57, 46, 1, 24, 71, 5茎| 叶频数0 | 1569 41 | 0569 42 | 24 23 | 1 14 | 016 35 | 257 36 | 0159 47 | 0159 48 | 59 29 | 124 331、箱线图利用数据中的五个统计量:最小值、第一四分位数Q1、中位数F、第三四分位数Q3、最大值来描述数据的图形,在识别异常值上面有一定优越性。

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