地理信息系统 第七章 空间分析2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,窗口分析和网络分析,窗口分析（,neighborhood analysis,）,窗口分析,是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的,分析窗口,，并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列,统计计算,，或与其它层面的信息进行必要的复合分析，从而实现栅格数据有效的,水平方向,扩展分析。,窗口分析中的三个要素：,中心点,，在单个窗口中的中心点可能就是一个栅格点，或者是分析窗口的最中间的栅格点，窗口分析运算后的数值赋予它。,分析窗口大小与类型,，依据的单个窗口中的栅格分布状况，如平滑运算的,33,矩形窗口，扇形窗口等。,运算方式,，图层根据窗口分析类型运算，依据不同的运算方式获得新的图层，如,DEM,提取坡度、坡向运算。,窗口分析实现过程,大小：,分析窗口的类型,矩形窗口,：是以目标栅格为中心，分别向周围八个方向扩展一层或多层栅格，从而形成的矩形分析区域。,33,窗口,55,窗口,77,窗口,分析窗口的类型,圆型窗口,：是以目标栅格为中心，向周围作一等距离搜索区，构成一圆型分析窗口,分析窗口的类型,环型窗口,：是以目标栅格为中心，按指定的内外半径构成环型分析窗口,分析窗口的类型,扇型窗口,：是以目标栅格为起点，按指定的起始与终止角度构成扇型分析窗口,窗口分析的类型,统计运算,平均值统计（,Mean,）：新栅格值为分析窗口内原栅格值的均值；,最大值统计（,Maximum,）：新栅格值为分析窗口内原栅格值的最大值；,最小值统计（,Minimum,）：新栅格值为分析窗口内原栅格值的最小值；,中值统计（,Median,）：是指新栅格值为分析窗口内原栅格值的中值；,a1,a2,a3,an,这,n,个数的中数，若,n,为奇数，则,；若,n,为偶数，则 ，求和统计（,Sum,）：新栅格值为分析窗口内原栅格值的总和；,标准差统计（,Standard deviation,）：新栅格值为分析窗口内原栅格值的标准差值；,其他，诸如值域、模等。,测度运算,范围统计（,Range,）：是指分析窗口范围内统计值的范围；,多数统计（,Majority,）：是指分析窗口范围内绝大多数的统计值，频率最高的单元值；,少数统计（,Minority,）：是指分析窗口范围内较少数的统计值，频率最低的单元值；,种类统计（,Variety,）：是指分析窗口范围内统计值的种类，不同单元值的数目。,函数运算,窗口分析中的函数运算是选择分析窗口后，以某种特殊的函数或关系式，如滤波算子，坡度计算等，来进行从原始栅格值到新栅格值的运算，具体可以用下列公式来表达：,其中，,i,、,j,为行列号，,c,ij,为第,i,行，第,j,列原始栅格值，,mn,是分析窗口大小，为栅格系数，,f,为运算函数，,C,ij为新栅格图层值。,在函数运算中，应用比较广泛的有：滤波运算、地形参数运算,应用举例,制图综合中的应用,网络,(,NetWork,),很多人类的社会、经济活动都是以网络形式,运作；网络在自然界常常存在，如河流。,网络形式、容量和效率与社会生活息息相关,网络是用于实现资源运输和信息交流的一系,列相互联接的线性特征组合。,网络示例,铁路、公路,电力网、电讯网,煤气管网,各种服务网络,航空网络,街道网络,为什么要使用网络分析,从甲地道乙地的最短,路径是什么？,从一个位置到另一个位置的通行程度如何？,从出发地到目的地，有多少条可行路线？,如何设定一个服务中心？,特定位置的服务中心的服务范围？,网络分析定义,依据网络拓扑关系，通过考察网络元素的空间与属性数据，以数学理论模型为基础，对网络的性能特征进行多方面的分析计算技术,.,网络分析模型,网络数据模型,网络模型是对现实世界网络的抽象。,网络模型要素：链,(Link),、,结点,(Node),、,站点,(Stop),、,中心,(Center),和转向点,(Turn),组成。,建立一个好的网络模型的关键是清楚地认识,现实网络,的各种特性与以,网络模型,的要素,(Link,Node,Stop,Center,Turn),表示的特性之间的,关系,。,网络组成要素,链,(Link),：,连接两个结点的弧段。供物体运营的通道，链间的连接关系由弧段,-,结点拓扑数据结构来表达。属性如资源流动的时间、速度等,结点,(Node),：网络中任意两条线段的交点，属性如资源数量等,中心,(Center),：,网络中位于结点处，具有沿着链收集和发放资源能力的设施，如邮局、电站、水库等,站点,(Stop),：资源沿着网络路径流动时被分配或收集的位置，如邮件投放点、公共汽车站，属性如资源需求量,转向点,(,拐点，,Turn),：链路相交处，资源流向发生改变的点,障碍：禁止网络中链上流动的，或对资源或通信联络起阻断作用的点,网络组成要素,网络中的属性,阻抗：,资源在网络中运动的阻力大小，用时间、成本等衡量,阻抗大小与链的长度、方向、属性、结点类型有关,不同类型的阻抗要具有,统一的量纲,适用对象,链（弧段、段）,结点（拐点）,网络的建立,1.,加入多层,点文件,和,线文件,2.,对点和线文件建立起,拓扑关系,3.,加入其各个,网络属性,特征值，如根据网络实际的需要，设置不同阻强值，网络中链的连通性，中心点的资源容量，资源需求量等。,网络分析功能,1.,网络跟踪,(Trace),用于研究网络中资源和信息的流向就是网络跟踪的过程。,在点污染研究中，可以跟踪污染物从污染源开始，沿河流向下游扩散的过程。在电网应用中，可以根据不同开关的开、关状态，确定电力的流向。,网络分析功能,2.,路径分析,路径分析是用于模拟两个或两个以上地点之间资源流动的路径寻找过程。,当选择了起点、终点和路径必须通过的若干中间点后，就可以通过路径分析功能按照,指定的条件寻找最优路径,网络分析功能,例如：在远距离送货、物资派发、急救服务和邮递等服务中，经常需要在一次行程中同时访问多个站点,(,收货方、邮件主人、物资储备站等,),，如何寻找到一个最短和最经济的路径，保证访问到所有站点，同时最快最省地完成一次行程,?,网络分析功能,两种方式,(,Path,和,Tour),。,共同点：都是在网络中寻找遍历所有站点最经济的路径。区别：在遍历网络的所有站点过程中，处理站点的,顺序不同。,PATH,：,必须按照,指定的顺序,访问网站中的所有站点。例如，救护车必须从急救中心,(STOP 1)出发，然后前往事故地点,(STOP 2),，,然后负责将伤员送往最近的医院,(STOP 3),最后返回急救中心,(STOP 4).,网络分析功能,TOUR,：保证在一次行程中访问所有站点的前提下，访问站点的,次序不确定,。,TOUR,分析的结果既包括所选择的路径，也包括它所确定的最优的访问次序。,例如：卡车司机要在一天时间内向若干个站点送货，只要保证在当天内将货物送到每一个站点就可以了，先送哪个站点，后送哪个站点，完全由司机本人决定。,TOUR,就负责完成确定访问次序，并寻找最经济路径的任务。,网络分析功能,3.,资源分配,(Allocation),反映现实世界网络中资源的,供需关系,模型。可以解决资源的有效利用和合理分配；确定最佳中心，实现最佳服务,.,“,供,(Supply)”,代表一定数量的资源或货物，它们位于被称之为“,CENTER”,的设施中。“需,(Demand)”,指对资源的利用。,Allocate,分析就是在空间中的一个或多个点之间分配资源的过程。,Supply-To-Demand,的例子：负荷设计、时间与距离损耗估算,例如：,电站供电,关于,Allocate,的两个例子,Demand-To-Supply,的例子：学校选择,3,人,10,人,5,人,学校,学校,网络分析功能,4.,选址分析,Location-allocation,分析是决定一个或多个服务设施的,最优位置,的过程，它的定位力求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。在此分析中，即有定位过程，也有资源分配过程。,