地理信息系统空间分析方法及其若干应用

    邢勇

    摘要：地理信息系统是60年代中期发展起来的，近年来获得了非常迅速的发展，由于其种类、数量非常多，加上发展变化非常快，因此对地理信息系统的定义也非常多，简单来说，地理信息系统就是利用计算机软硬件进行输入、输出及分析的系统，当前它已经在现代经济活动的方方面面得到了应用，人们对地理信息系统的了解也逐渐深入。基于此，本文着重针对有关地理信息系统空间分析的相关问题进行了分析。

    关键词：地理信息系统；空间分析方法；应用

    空间属性数据库是地理信息系统的核心，要想发挥数据库的作用，就必须展开空间分析、构建应用模型。衡量地理信息系统好坏，不仅要看数据库的数据质量及数据量，同时还要看空间分析功能是否实用、强大，灵活性是不是很高。通常情况下地理信息系统空间分析的专业性和综合性都非常强，其灵活性也很强，对地理信息系统空间分析进行正确理解及运用，可以将其真正的效能发挥出来，从最大程度对空间分析应用潜力进行挖掘。

    1空间分析方法概述

    地理信息系统空间分析功能发展是系统研究及应用的主要目标，早期系统缺少分析功能，所以经常会出现机助制图与机助设计相混淆的问题，随着近年来地理信息系统规模的快速扩大，空间分析开始成为地理信息系统中一个独立的领域，并成为与其他类型信息系统相区别的重要标志。地理信息系统空间分析可以为用户提供解决专门问题的手段，例如利用多边形专题图叠置分析，可以有效解决土地潜力和适应性分类的问题，进行土地利用规划、各种用地面积的统计和计算等。每种空间分析方法的功能都是独特的，正确利用不同功能组合，可以进行各种复杂的运算，在此基础上展开综合地理研究，并进行区域系统分析，顺利的解决复杂的应用课题。

    地理信息系统种类非常多，尤其是空间分析功能上差异很大，通常情况下地理信息系统空间分析的功能可以通过以下几方面体现：①基于空间特征的几何分析功能，以空间要素定位数据为主要基础，利用数据集合几何分析手段，对空间要素多重属性的特征进行确定；②基于数字图像的分析功能，可以将其看成是图像处理的子系统，其中包括图像增强、恢复及信息提取等功能；③网络分析功能，包括路径选择分析的优化、计算时间与距离、分析多边形叠置等；④地形分析功能，该功能是地学研究中极为常见的一种分析方法，利用该功能可以自动提取地形因子，绘制和分析地表形态自动分类等。

    2空间信息分析的矢量数据分析方法

    空间信息分析具有非常丰富的内涵，在地理数据应用中发挥了十分关键的作用，矢量数据空间分析是其中的关键分析方法，具体包括缓冲区分析、叠置分析及网络分析等内容。

    2.1缓冲区分析

    基于点要素的缓冲区，主要是指以点为圆心、以一定距离为半径的圆形区域；基于线要素的缓冲区则是以线为中心轴线制作的和中心轴线保持一定距离的平行条带多边形；基于面要素的缓冲区是在多边形边界向外或向内扩展一定距离形成的新的多边形。在地理信息系统中缓冲区分析是非常重要的一项空间分析功能，它在城市规划、资源管理及林业等领域均有比较广泛的应用，例如选择汽车服务区、界定胡泊周围保护区等。

    2.2叠置分析

    具体是指叠加两层或多层地图要素形成新要素层的操作，结果是分割原有要素形成新的要素。换句话说，覆盖叠置分析不仅可以形成新的空间关系，同时还会与数据层联系起来形成新的属性关系。所谓覆盖叠置分析就是建立一定的数学模型，针对新要素的属性进行计算分析，在此基础上形成客户想要的结果，或者为客户回答他们提出的问题。

    2.3网络分析

    所谓网络分析其目的在于研究和筹划如何安排一项网络工程，并达到运行效果最佳。例如，资源的最佳分配。这种问题在各种经济活动、社会活动及生产活动中十分常见，所以这方面的研究具有非常重要的意义：①静态求最佳路径，利用用户对权值关系进行确定，每条弧段都给定属性，需要求出最佳路径时将路径的相关属性读取出来，求出最佳路径；②最短路径，通过起点、经过的中间点及终点的确定，求得最短路径；③动态最佳路径分析，网络分析中的权值都是随着权值关系式的变化而发生变化的，随时都可能会出现一些障碍点，因此必须对最佳路径进行动态计算。

    3空间分析方法的应用举例

    3.1土地适宜性分析

    地理信息系统空间分析功能可以有效提升土地定级评价效率，与一般常规方法相比它的可靠性和准确性更高。例如，在城镇土地定级估价时，就需要利用空间分析组合属性进行数据库操作，需要利用的方法有分区赋分法、指数定量法及对比赋分法等，利用这些方法确定不同因素的作用分，这些分析方法通过计算机实现时需要计算点与点、点与线及点与面之间的距离，这就需要用到空间叠加分析法。计算网格单元作用分时，需要结合以距离为自变量顶级的方式，通过操作地理信息系统属性数据库来完成。

    3.2遥感数据与地形信息复合

    遥感是获取、更新空间数据的有效方法，可以及时提供大范围的、准确的环境与资源数据，地理信息系统的空间综合处理分析能力非常强大，二者结合到一起不仅是空间信息处理发展的一种必然，同时也是地理信息系统非常重要的发展方向。从当前的情况来看，二者结合的形式主要有“硬连接”和“软连接”两种，前者是地理信息系统功能和遥感图像处理系统的一体化，后者通过软件接口完成二者数据的相互传输与转换，最终达到信息复合的目的。例如，江苏省扬中市公安信息化系统依托数字扬中地理空间框架平台以PGIS为基础，开发建设综合型应用实战平台，充分利用这种连接方式，达到信息复合、转换的目的。

    3.3矢量数据分层叠加

    矢量数据分层叠加主要是利用不同时期遥感结合数字化资料，通过不同时期土层分层叠置，对其边缘信息差异进行检测，在此基础上对同一空间位置上荒漠化类型的变化及面积进行研究。在矢量数据空间叠置时，通常生成的数据文件都比较复杂、庞大，因此必须进行正确的编码，理解各属性数据文件中不同类型之间存在的关系，进而正确利用数据库管理功能。

    结语：综上所述，地学研究的对象是复杂的生态系统，它是天、地、人有机结合在一起的，要想将地学中的奥秘揭示出来，单纯利用任何一个学科都是不能完成的，必须将地理信息系统引入进来，应用地理信息系统不仅可以从脑力、体力上解放人类的劳动，从更高层次上来说，利用地理信息系统解决问题，可以极大的促进人们利用新的思维方式认识、理解世界。在地理信息系统中，空间分析方法、信息复合方法是核心内容，之所以地理信息系统的生命力如此强大，主要是由其强大的空间数据分析与处理功能所决定，因此正确理解并利用这些功能，可以从最大程度上将其功能发挥出来，进一步扩大其应用范围。

    参考文献

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