地理信息分析

⑴ 地理信息窗口分析名词解释

1. 地理信息系统
2. 地理信息
3. 地理信息科学
4. 地理数据
5. 地理信息流
6. 数据
7. 信息系统
8，四版叉数据结构
9. 不规则三角权网模型
10. 拓扑关系
11. 拓扑结构
12.游程编码
13. 空间数据结构
14. 矢量数据结构
15. 栅格数据结构
16. 空间索引

⑵ 综述地理信息系统的空间分析功能

GIS空间分析的内涵极为丰富，包括空间查询、空间量测、叠置分析、缓冲区分析、网络内分析容、空间统计分类等多个方面。G1S 空间分析技术方法包括以下两大类：
（1）空间基本分析
基于空间图形数据的分析计算，即基于图的分析。该分析功能与GIS 其他功能模块有紧密联系，技术发展也比较成熟。主要有空间信息量算、缓冲区分析、空间拓扑叠置分析、网络分析、复合分析、邻近分析及空间联结、空间统计分析等。
（2）空间模拟分析
也称为专业型空间分析。该技术解决应用领域对空间数据处理与输出的特殊要求，空间实体和关系通过专业模型得到简化和抽象，而系统则通过模型进行分析操作。目前G1S 在该领域的研究相对落后，尚未形成一个统一的结构体系。

⑶ 地理信息系统中缓冲区分析的原理和用途是什么

原理是地理学第一定律：一个空间单元内的信息与其周围单元信息有相似性版，空间单元之间具有的连通权性， 属性各阶矩的空间非均匀性或非静态性。

用途就是为了表达这个地理位置对周围的环境因素的影响程度及其范围。

⑷ 什么是地理信息系统的空间分析，简述GIS空间分析功能的主要内容

从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、分布、形态、形成和演变等信专息的分析技术属，是地理信息系统的核心功能之一，它特有的对地理信息的提取、表现和传输的功能，是GIS区别于一般MIS的主要功能特征。空间分析是综合分析空间数据的技术的通称。
在空间分析的研究和实践中，具有一定普遍意义的、涉及空间位置的分析手段和方法被总结、提炼出来，形成了在GIS软件中均包含的一些固有的空间分析功能模块。这些功能具有一定的通用性质，故而称之为GIS基本空间分析：
叠置分析
缓冲区分析
窗口分析
网络分析

⑸ 在地理信息系统中缓冲区分析的原理和用途什么

缓冲区分析以点、线、面实体为基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形图层，然后建立该图层与目标图层的叠加，进行分析而得到所需结果。

缓冲区为了解决速度不匹配的问题，高速的cpu与内存，内存与硬盘，cpu与io等速度不匹配的问题，而引人缓冲区，比如我们从磁盘里读取信息，我们先把读出的数据放在缓冲区，计算机再直接从缓冲区中读取数据，等缓冲区的数据读取完后再去磁盘中读取，这样就可以减少磁盘的读写次数。

再加上计算机对缓冲区的操作大大快于对磁盘的操作，故应用缓冲区可大大提高计算机的运行速度。缓冲区为一块内存区，用在输入输出设备和CPU之间，用来缓存数据。它使得低速的输入输出设备和高速的CPU能够协调工作，避免低速的输入输出设备占用CPU。解放出CPU，使其能够高效率工作。

(5)地理信息分析扩展阅读

缓冲区分析为针对点、线、面等地理实体，自动在其周围建立一定宽度范围的缓冲区多边形。邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度，其确定是空间分析的一个重要手段。

交通沿线或河流沿线的地物有其独特的重要性，公共设施的服务半径，大型水库建设引起的搬迁，铁路、公路以及航运河道对其所穿过区域经济发展的重要性等，均是一个邻近度问题。缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工具之一。 所谓缓冲区就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。

⑹ 地理信息语义分析与关系构建

地理信息除了在数据结构上存在异构，在语义上也存在异构。地理信息语义上的异构可以分为空间数据的异构和非空间数据的异构，以下分别对这两种语义异构进行阐述。

5.5.1.1 空间数据语义分析与空间关系构建

地理信息中空间数据的语义关系主要可分为以下三种。

(1)拓扑关系: 主要指地理对象间相离(DT)、相接(TO)、重叠(OV)、覆盖(CO)、包含(CT)、相等(EQ)、被覆盖(CB)、在内部(IN)八种关系。其中覆盖(CO)与被覆盖(CB)，包含(CT)与在内部(IN)为逆反关系。

(2)方位关系: 主要指一个地理实体相对于另一个地理实体的方向关系。众所周知的八个方位关系为: 北(N)、西北(NW)、西(W)、西南(SW)、南(S)、东南(SE)、东(E)、东北(NE)。以图形(像)中央的地理实体作为第一个起始位置来确定其他地理实体相对于此起始位置地理实体的方位关系; 然后以第一个起始位置为圆心，在周围找一个地理实体作为参照，依此类推，确定地理实体之间的相互位置关系。

如图 5.38 所示，首先选 A 作为第一个起始参照实体，建立其他地理实体与 A 地理实体的空间方位关系; 然后在地理实体(F、G、H)中再选择一个作为下一个参照实体，依顺时针方向选择 F 作为第二个参照实体，建立其他地理实体(除去已经建立方位关系的 A 实体)与 F 地理实体之间的空间方位关系，依此类推，用同样的方法建立地理实体之间的空间方位关系。

图 5.38 地理实体的参照关系

图 5.39 空间方位之间的推理关系

如上图 5.39 所示，在方位关系中，A 实体和 B 实体的空间方位存在以下关系。

若 B 位于 A 的北方向，则 A 位于 B 的南方向;

若 B 位于 A 的西北方向，则 A 位于 B 的东南方向;

若 B 位于 A 的西方向，则 A 位于 B 的东方向;

若 B 位于 A 的西南方向，则 A 位于 B 的东北方向;

若 B 位于 A 的南方向，则 A 位于 B 的北方向;

若 B 位于 A 的东南方向，则 A 位于 B 的西北方向;

若 B 位于 A 的东方向，则 A 位于 B 的西方向;

若 B 位于 A 的东北方向，则 A 位于 B 的西南方向。

以上方位关系在空间推理时会用到。用 OWL 建立其相互关系后，就可以用 Jena 推理出相互关系。

(3)距离关系: 通常人们用远、近、较远和较近等来形容两个地理实体之间的距离，但这样的形容不准确且容易引起歧义。对于距离关系，我们采用对象质心之间的标准欧氏距离。

针对上述空间数据的语义异构问题，提出用属性关系图(Attribute Relational Graph，ARG)，来描述地理实体及其空间关系信息。参照图 5.40 的图形和它的 ARG，ARG 的结点标有对象的标号。两个结点之间的边标有两个结点间的关系信息。结点 N1 与 N2 之间的边标有(N1，D，67，8.9，N2)，这表明 N1 与 N2 之间的拓扑关系为相离(Disjoint)，它们之间的角度为 67°(随下标递增顺序测量)，它们之间的距离为 8.9 个单位。

图 5.40 图形与其属性关系图 ARG 的映射过程

为每幅图形创建 ARG 之后，ARG 要映射到特征空间的一个多维点，特征空间中的点按照某种预先指定的顺序进行组织(以中央地理实体为第一个起始参照实体)。首先是第一个地理实体，其后是该地理实体与所有其他地理实体之间的关系; 然后是第二个地理实体以及第二个地理实体与随后所有地理实体间的关系，依此类推，直至建立完整的 ARG。在这个阶段，对象之间的方位角也转换为方位谓词。如图 5.40，N1 与 N2 之间的角度 67°就映射为西南方位(SW)。

5.5.1.2 非空间数据语义分析与关系构建

非空间数据中的语义异构，主要由于人们对同一或相同类的地理实体在表述概念上存在差异，如对于南京，有人称之为金陵，又有人称之为石头城; 而一些国家地理划分中的州在中国等同于省的概念。非空间数据中表示相等或相似的语义关系又称为同主体语义关系。非空间数据的语义异构一般分为以下两种: 异形同义词，既不同的词汇表达同一个含义，如南京，又可称为金陵或石头城; 同形异义词，即同一个词汇表达不同的含义。

其中同形异义词间的关系可以用 OWL 中的以下语义标签描述: differentFrom(个体不同)，两个个体可以显式声明为不同; allDifferent(全不同)和 distinctMembers(不同成员)，这两个词配合使用表示一定数量的个体两两不同。

异形同义词的关系可以用以下标签描述: equivalentClass(等价类)，两个类可以声明为等价，即使它们尽管名字不同，但拥有相同的实例，等价类可以用来创建同义类; sameAs(个体相同)，两个个体可以声明为相同，用它可以创建一系列指向同一个个体的不同名字。

对于一些属性关系可以用 equivalentProperty(等价属性)，inverseOf(逆反属性)，TransitiveProperty(传递属性)，SymmetricProperty(对称属性)，FunctionalProperty(函数属性)，inverseFunctionalProperty(反函数属性)等来描述。在建立非空间数据的语义关系时，本研究按照 ARG 中地理实体出现的顺序构建非空间数据语义关系，这样便于利用第

5.5.2 部分的算法自动生成应用本体实例。

⑺ 地理信息分析过程是不是就是指空间分析过程

不全是。
地理信息抄分析的内容涵盖空间分析的基本问题与基本方法，涉及制图基础、过程与模式、点模式分析、面对象与空间自相关、局部统计量、场数据分析、地图叠置，以及地理计算、空间模型、网格和云计算等空间分析的前沿问题与新方法。

⑻ 地理信息系统的功能

GIS的核心问题可归纳为5个方面的内容:位置、条件、变化趋势、模式和模拟(见图1.1)。

图1.1 GIS的核心问题

(1)位置(Locations):即“在某个特定的位置有什么”。一般通过地理对象的位置进行定位，然后利用查询获取性质，例如当前地块名称、所有者、地点、土地利用情况等。位置问题是地学领域最基本的问题，在GIS中反映为空间查询技术。

(2)条件(Conditions):即“什么地方有满足某些条件的地理对象”。根据地理对象的属性信息，通过从预定义的可选项中进行选取，列出条件表达式，进而查找满足该条件的地理对象的空间分布位置，如在屏幕上将满足指定条件的所有对象以高亮度显示等。条件问题是GIS中一种较复杂的查询问题。

(3)趋势(Trends):该类问题需要在综合现有数据的基础上识别已经发生或正在发生变化的地理现象。它要求能够根据现有的历史数据、现状数据等，对现象的变化过程做出分析判断，对过去做出回溯，并能对未来做出预测。例如在研究地形演变问题时，可利用历史的和现有的地形数据对不同历史时期的地形发育情况进行展现，也可进一步对未来地形做出分析预测。

(4)模式(Patterns):即地理对象实体与现象的空间分布间的空间关系问题。第一步:确定模式，一般需要在熟悉现有数据、了解数据间的内在关系的基础上通过长期的观察来确定;第二步:获得报告，说明该事件发生的时间、地点、显示事件发生的系列图件。例如，城市中居住人口分布与不同功能区的分布的关系模式。

(5)模拟(Models):即某个地理位置如果具备某种条件会发生什么问题。是在模式和趋势的基础上，建立因素和现象之间的模型关系，进而发现普遍规律。例如，在对某矿区的突水和地质条件、含水层条件、隔水层条件等关系研究的基础上，对其他矿区进行相关问题研究。一旦发现具有普遍规律，便可建立通用分析模型，并可进行相应的预测和决策。

GIS作为空间信息自动处理及分析系统，其功能遍及“数据采集—数据分析—决策应用”全过程。因此，一个GIS应该具备以下基本功能:

(1)数据采集功能。GIS的第一步就是数据采集，主要用于获取数据。数据采集即通过各种数据采集设备(如GPS、全站仪、经纬仪等)获取现实事物的描述数据，并输入GIS。目前，可用于GIS数据采集的方法与技术很多，最典型的有两类，一是跟踪数字化技术，二是扫描数字化技术。随着扫描技术的发展和广泛应用，后者已经成为GIS数据采集的主要技术。

(2)数据处理。通过GIS数据采集获取的数据为原始数据，其不可避免地存在误差。为尽可能地减小误差，保证数据在逻辑、数值上的完整性和一致性，需要对数据进行格式化、格式转换和概化等一系列的处理工作。数据格式化是指不同数据结构数据间的转换。数据转换包括数据格式转化、数据比例尺的变化等。数据概化包括数据平滑、特征集结等。GIS应该提供强大的、交互式的数据处理功能。

(3)数据存储、组织与管理功能。数据的有效组织与管理是成功建立GIS数据库的关键步骤，也是GIS系统应用成功与否的关键。为了能高效的再现真实环境并进行各种分析，必须按照一定的结构对计算机中的数据进行组织管理。由于空间数据本身具有特定的特征，GIS必须发展自己特有的数据存储、组织和管理功能。目前常用的GIS空间数据组织方法有栅格模型、矢量模型和栅格/矢量混合模型，数据管理模式有面向对象数据管理模式、全关系型数据管理模式和文件－关系数据库混合管理模式等。

(4)空间查询与空间分析功能。空间查询是GIS和其他许多自动化地理数据处理系统应具备的基本功能，空间分析是GIS特有的功能和的核心功能。

GIS可以方便地对地理信息进行检索和查询。虽然通用数据库提供了诸如SQL语言的数据库查询语言，但对GIS而言，需要对其进行补充或改进，进而使之支持空间查询。例如查询穿过一个城市的公路、与某个城市相邻的城市、某高速公路周围6km范围内的居民点等，这些查询问题是GIS所特有的。因此一个功能强大的GIS软件，应该满足常见的空间查询的要求，设计一些空间查询语言。

空间分析是较空间查询更深层次的应用，包括拓扑分析、叠置分析、网络分析、缓冲区分析等。随着GIS应用范围的拓广，GIS的空间分析功能将继续增加和完善。GIS的空间分析可分为3个不同的层次:①空间检索，包括从属性检索空间物体和从空间位置检索属性。②空间拓扑叠加，本质为空间意义上的布尔运算，实现了输入要素属性在空间上的连接(Join)以及要素属性的合并(Union)。③空间模拟分析，该层次的应用研究可以分为3类，即GIS内部的空间模型分析、GIS外部的空间模型分析及混合型的空间模型分析。其中空间模拟分析是GIS应用深化的标志。

(5)数据输出功能。通过图形、表格等方式显示空间数据是GIS项目的必须。作为可视化工具，图形是传递空间数据信息的最有效工具。GIS的主要功能之一就是计算机地图制图，包括地图符号的设计与符号化、图幅整饰、图例与布局地图注记、统计图表制作等项内容。另外GIS软件也应具备驱动打印设备或显示设备的能力，因为对属性数据也要设计报表输出，且这些输出结果需要在打印机、显示器、绘图仪上输出。

图1.2显示了这些功能之间的关系及它们操作(Manipulation)数据的不同表现。

图1.2 GIS功能概述(椭圆)以及它们的表现(矩形)

⑼ 地理信息系统具有哪些特征

1、公共的地理定位基础。

2、具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力。

3、系统以分专析模型驱动，具属有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息。

4、以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。

(9)地理信息分析扩展阅读：

地理信息系统已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，随着GIS的发展，也有称GIS为“地理信息科学”，近年来，也有称GIS为"地理信息服务"。

GIS是一种基于计算机的工具，它可以对空间信息进行分析和处理。 GIS技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作集成在一起。

国外地理信息系统研究时间较长，已经形成相对成熟的产业，美国、日本、德国、加拿大等有许多地理信息系统的高科技企业。我国地理信息系统产业发展时间比较短，虽然也有一些高科技企业，但规模比较小，许多科研成果有待走出实验室，所以公众对其认知度还不高。