地理信息系統(tǒng)第七章空間分析第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一窗口分析（neighborhoodanalysis）窗口分析是指對于柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的一個、多個柵格點或全部數(shù)據(jù)，開辟一個有固定分析半徑的分析窗口，并在該窗口內(nèi)進(jìn)行諸如極值、均值等一系列統(tǒng)計計算，或與其它層面的信息進(jìn)行必要的復(fù)合分析，從而實現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)有效的水平方向擴展分析。

第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一窗口分析中的三個要素：中心點，在單個窗口中的中心點可能就是一個柵格點，或者是分析窗口的最中間的柵格點，窗口分析運算后的數(shù)值賦予它。分析窗口大小與類型，依據(jù)的單個窗口中的柵格分布狀況，如平滑運算的3×3矩形窗口，扇形窗口等。運算方式，圖層根據(jù)窗口分析類型運算，依據(jù)不同的運算方式獲得新的圖層，如DEM提取坡度、坡向運算。第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一窗口分析實現(xiàn)過程大?。旱?頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一分析窗口的類型矩形窗口：是以目標(biāo)柵格為中心，分別向周圍八個方向擴展一層或多層?xùn)鸥?，從而形成的矩形分析區(qū)域。

3×3窗口5×5窗口 7×7窗口第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一分析窗口的類型圓型窗口：是以目標(biāo)柵格為中心，向周圍作一等距離搜索區(qū)，構(gòu)成一圓型分析窗口

第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一分析窗口的類型環(huán)型窗口：是以目標(biāo)柵格為中心，按指定的內(nèi)外半徑構(gòu)成環(huán)型分析窗口第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一分析窗口的類型扇型窗口：是以目標(biāo)柵格為起點，按指定的起始與終止角度構(gòu)成扇型分析窗口第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一窗口分析的類型統(tǒng)計運算平均值統(tǒng)計（Mean）：新柵格值為分析窗口內(nèi)原柵格值的均值；最大值統(tǒng)計（Maximum）：新柵格值為分析窗口內(nèi)原柵格值的最大值；最小值統(tǒng)計（Minimum）：新柵格值為分析窗口內(nèi)原柵格值的最小值；第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一中值統(tǒng)計（Median）：是指新柵格值為分析窗口內(nèi)原柵格值的中值；a1,a2,a3,…,an這n個數(shù)的中數(shù)，若n為奇數(shù)，則

；若n為偶數(shù)，則，求和統(tǒng)計（Sum）：新柵格值為分析窗口內(nèi)原柵格值的總和；標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計（Standarddeviation）：新柵格值為分析窗口內(nèi)原柵格值的標(biāo)準(zhǔn)差值；其他，諸如值域、模等。

第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一測度運算范圍統(tǒng)計（Range）：是指分析窗口范圍內(nèi)統(tǒng)計值的范圍；多數(shù)統(tǒng)計（Majority）：是指分析窗口范圍內(nèi)絕大多數(shù)的統(tǒng)計值，頻率最高的單元值；少數(shù)統(tǒng)計（Minority）：是指分析窗口范圍內(nèi)較少數(shù)的統(tǒng)計值，頻率最低的單元值；種類統(tǒng)計（Variety）：是指分析窗口范圍內(nèi)統(tǒng)計值的種類，不同單元值的數(shù)目。第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一函數(shù)運算窗口分析中的函數(shù)運算是選擇分析窗口后，以某種特殊的函數(shù)或關(guān)系式，如濾波算子，坡度計算等，來進(jìn)行從原始柵格值到新柵格值的運算，具體可以用下列公式來表達(dá)：其中，i、j為行列號，cij為第i行，第j列原始柵格值，m×n是分析窗口大小，為柵格系數(shù)，f為運算函數(shù)，Cij為新柵格圖層值。在函數(shù)運算中，應(yīng)用比較廣泛的有：濾波運算、地形參數(shù)運算第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用舉例制圖綜合中的應(yīng)用第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)(NetWork)很多人類的社會、經(jīng)濟活動都是以網(wǎng)絡(luò)形式運作；網(wǎng)絡(luò)在自然界常常存在，如河流。網(wǎng)絡(luò)形式、容量和效率與社會生活息息相關(guān)

網(wǎng)絡(luò)是用于實現(xiàn)資源運輸和信息交流的一系列相互聯(lián)接的線性特征組合。第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)示例鐵路、公路電力網(wǎng)、電訊網(wǎng)煤氣管網(wǎng)各種服務(wù)網(wǎng)絡(luò)航空網(wǎng)絡(luò)街道網(wǎng)絡(luò)第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一為什么要使用網(wǎng)絡(luò)分析從甲地道乙地的最短

路徑是什么？從一個位置到另一個位置的通行程度如何？從出發(fā)地到目的地，有多少條可行路線？

如何設(shè)定一個服務(wù)中心？特定位置的服務(wù)中心的服務(wù)范圍？第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)分析定義

依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，通過考察網(wǎng)絡(luò)元素的空間與屬性數(shù)據(jù)，以數(shù)學(xué)理論模型為基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)的性能特征進(jìn)行多方面的分析計算技術(shù).第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)分析模型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型網(wǎng)絡(luò)模型是對現(xiàn)實世界網(wǎng)絡(luò)的抽象。網(wǎng)絡(luò)模型要素：鏈(Link)、結(jié)點(Node)、站點(Stop)、中心(Center)和轉(zhuǎn)向點(Turn)組成。建立一個好的網(wǎng)絡(luò)模型的關(guān)鍵是清楚地認(rèn)識現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)的各種特性與以網(wǎng)絡(luò)模型的要素(Link,Node,Stop,Center,Turn)表示的特性之間的關(guān)系。第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)組成要素鏈(Link)：連接兩個結(jié)點的弧段。供物體運營的通道，鏈間的連接關(guān)系由弧段-結(jié)點拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表達(dá)。屬性如資源流動的時間、速度等結(jié)點(Node)：網(wǎng)絡(luò)中任意兩條線段的交點，屬性如資源數(shù)量等中心(Center)：網(wǎng)絡(luò)中位于結(jié)點處，具有沿著鏈?zhǔn)占桶l(fā)放資源能力的設(shè)施，如郵局、電站、水庫等第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一站點(Stop)：資源沿著網(wǎng)絡(luò)路徑流動時被分配或收集的位置，如郵件投放點、公共汽車站，屬性如資源需求量轉(zhuǎn)向點(拐點，Turn)：鏈路相交處，資源流向發(fā)生改變的點障礙：禁止網(wǎng)絡(luò)中鏈上流動的，或?qū)Y源或通信聯(lián)絡(luò)起阻斷作用的點網(wǎng)絡(luò)組成要素第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)中的屬性阻抗：資源在網(wǎng)絡(luò)中運動的阻力大小，用時間、成本等衡量阻抗大小與鏈的長度、方向、屬性、結(jié)點類型有關(guān)不同類型的阻抗要具有統(tǒng)一的量綱

適用對象

鏈（弧段、段）

結(jié)點（拐點）第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)的建立1.加入多層點文件和線文件2.對點和線文件建立起拓?fù)潢P(guān)系3.加入其各個網(wǎng)絡(luò)屬性特征值，如根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際的需要，設(shè)置不同阻強值，網(wǎng)絡(luò)中鏈的連通性，中心點的資源容量，資源需求量等。

第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)分析功能1.網(wǎng)絡(luò)跟蹤(Trace)

用于研究網(wǎng)絡(luò)中資源和信息的流向就是網(wǎng)絡(luò)跟蹤的過程。

在點污染研究中，可以跟蹤污染物從污染源開始，沿河流向下游擴散的過程。在電網(wǎng)應(yīng)用中，可以根據(jù)不同開關(guān)的開、關(guān)狀態(tài)，確定電力的流向。第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)分析功能2.路徑分析路徑分析是用于模擬兩個或兩個以上地點之間資源流動的路徑尋找過程。當(dāng)選擇了起點、終點和路徑必須通過的若干中間點后，就可以通過路徑分析功能按照指定的條件尋找最優(yōu)路徑第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)分析功能例如：在遠(yuǎn)距離送貨、物資派發(fā)、急救服務(wù)和郵遞等服務(wù)中，經(jīng)常需要在一次行程中同時訪問多個站點(收貨方、郵件主人、物資儲備站等)，如何尋找到一個最短和最經(jīng)濟的路徑，保證訪問到所有站點，同時最快最省地完成一次行程?第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)分析功能兩種方式(Path和Tour)。共同點：都是在網(wǎng)絡(luò)中尋找遍歷所有站點最經(jīng)濟的路徑。

區(qū)別：在遍歷網(wǎng)絡(luò)的所有站點過程中，處理站點的順序不同。

PATH：必須按照指定的順序訪問網(wǎng)站中的所有站點。

例如，救護(hù)車必須從急救中心(STOP1)出發(fā)，然后前往事故地點(STOP2)，然后負(fù)責(zé)將傷員送往最近的醫(yī)院(STOP3),最后返回急救中心(STOP4).第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)分析功能TOUR：保證在一次行程中訪問所有站點的前提下，訪問站點的次序不確定。TOUR分析的結(jié)果既包括所選擇的路徑，也包括它所確定的最優(yōu)的訪問次序。例如：卡車司機要在一天時間內(nèi)向若干個站點送貨，只要保證在當(dāng)天內(nèi)將貨物送到每一個站點就可以了，先送哪個站點，后送哪個站點，完全由司機本人決定。TOUR就負(fù)責(zé)完成確定訪問次序，并尋找最經(jīng)濟路徑的任務(wù)。第28頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)分析功能3.資源分配(Allocation)

反映現(xiàn)實世界網(wǎng)絡(luò)中資源的供需關(guān)系模型。可以解決資源的有效利用和合理分配；確定最佳中心，實現(xiàn)最佳服務(wù).“供(Supply)”代表一定數(shù)量的資源或貨物，它們位于被稱之為“CENTER”的設(shè)施中?！靶?Demand)”指對資源的利用。Allocate分析就是在空間中的一個或多個點之間分配資源的過程。第29頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一Supply-To-Demand的例子：負(fù)荷設(shè)計、時間與距離損耗估算例如：電站供電第30頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一關(guān)于Allocate的兩個例子Demand-To-Suppl