武汉大学 地理信息系统 重点

在进行空间数据格式转换时，可能遇到以下问题而转失败， 从而产生信息丢失或损失。

1)两种数据格式因定义的数据模型差别很大 2)几何对象之间的空间关系定义不同 3)当属性数据的分类定义不一致时

数据转换方式

1、通过外部数据交换文件进行：在外面转换，比如下载一个软件转换 2、标准空间数据文件转换：GIS内部转换 3、标准API函数转换

矢量栅格数据转换：

栅格转矢量关键：正确识别点数据单元、边界数据单元、节点和角点单元，并对构成特征的数据单元进行拓扑化处理。

GIS数据质量：数据在表达空间位置、属性和时间特征时所能达到的准确性、一致性、完整性以及三者统一性的程度。 研究GIS数据质量的主要原因： 1)私营部门生产的数据量增多。

2)按照GIS要求选择地理空间数据的情况增多 3)对二次数据源的依赖性增加。

4)在一些重大的、复杂的空间决策方面，数据质量决定决策结果的正确性 GIS数据质量研究的目标：

建立一套评定空间数据的分析和处理的质量指标体系和评价方法，

包括误差源的分析、误差的鉴别和度量方法、指标、误差传播的模型、控制和削弱误差的方法，以及质量评定指标和方法等。 GIS数据质量的一般指标有以下5个： (1)准确度：量测值与真值之间的接近程度

(2)精度：空间数据表达的精确程度或精细程度，包括位置精度、属性精度和时间精度。

(3)逻辑一致性 (4)完备性 (5)现势性

误差：源误差、处理误差和传播误差。

源误差：指数据采集和录入中产生的误差，包括: (1)遥感数据误差 (2)测量数据误差

(3)属性数据误差：数据录入、数据库操作引起 (4)GPS数据误差 (5)地图误差

(6)地图数字化误差 处理误差：

(1)几何纠正误差 (2)坐标变换误差

(3)几何数据编辑误差 (4)属性数据编辑误差

(5)空间分析误差：叠置、叠加算法的自动取舍 (6)图形化简误差：数据压缩 (7)数据格式转换误差

(8)计算机截断误差：与算法规则有关。

(9)空间内插误差：与内插的算法有关，与数据点的分布有关。 (10)矢量栅格数据相互转换的误差 传播误差

(1)代数关系下的误差传播 (2)逻辑关系下的误差传播

(3)(3)推理关系下的误差传播: 指不精确推理所造成的误差。

质量检查方法：

1、直接评价：计算机随机抽样 2、间接评价：外部信息推理

3、非定量描述法：各组成成分综合分析 常用方法：

1、敏感度分析法：发现输入数据变化引起输出数据变化的程度即敏感度 2、尺度不变空间分析法：分析结果应于空间坐标系统无关

3、Monte Carlo实验仿真：假设，模拟实验，找出与实际结果最接近的模型 4、空间滤波：高通分离噪声信息，低通提取信号 空间数据质量：

1、不确定性：特性不能被准确确定的特性 2、多义性：多种意思

3、对象分离：任一维度将对象清晰分离

第七章

空间分析功能：

(1)从已有的数据中获得新的信息 (2)寻找合适的位置

(3)确定位置之间的最佳路径 (4)距离和旅行成本分析

(5)基于局部环境、小邻域或预先定义的分区进行统计分析 (6)基于采样数据的研究区域插值计算 (7)为进一步分析和显示，清理各种数据

对空间问题的建模，分为两类: 1)对空间数据进行表达的建模

2)对空间数据进行处理和计算建模。处理模型有时也被称为地图建模。简单处理模型，复杂处理模型

空间数据的分析模型的类型：

1)适宜性建模：用于寻找新校址、新定居点、新污水处理厂等最佳位置； 2)距离建模 3)水文模型

4)表面建模：用于分析某个区域不同位置的污染水平。 空间分析过程：

1.明确问题：表述问题及其目的2.分解问题：子目标,子过程3.收集数据：确定并搜索数据：信息、关系、模式等4.实施空间分析：函数、模型、工具等产生信息反馈5.结果校验:期望值或标准的比较分析，改变参数重新计算6.应用分析结果：产生操作性的建议、对策、方案 栅格单元计算输出值需要知道3个条件： （1）特定栅格单元的位置和值； （2）处理使用的操作算子或函数；

（3）其他需要参与计算的栅格单元的位置和值。 为了满足上述3个条件，需要完成下列操作: （1）自动识别输入栅格数据单元的位置和值；

（2）每个算子或函数对处理位置和值的方法是不同的，应该选择正确的使用方法；

（3）在计算时可能仅知道某个位置的值，对其进行处理；有时需要知道其邻域的值，进行邻域值的处理，或需要知道其他数据集的栅格单元的位置和值； （4）处理都是基于栅格单元独立处理的，需要计算每个单元的值； （5）一些算子和函数允许重新定义邻域的大小。 栅格算子函数： 1、局部函数

2、邻域函数

3、分区函数：作用在区域上 4、块函数：矩形 5、全局函数 6、重采样函数

栅格分析注意：无值处理，输出范围确定，掩膜处理（掩膜外的单元不备处理赋予无值）

密度分析：将已知的一些现象的观测量，根据每个位置的观测值和它们位置之间的空间关系，传播到整个研究区域的分析方法。

点密度，线密度，核密度计算（搜索半径内的特征密度） 欧式距离分析：欧氏距离输出栅格数据包含从每个栅格单元到最近的源的量测距离

成本距离分析：源和成本表面

栅格数据提取：通过属性、形状、掩膜提取

栅格数据分析目的：清理栅格数据中小的错误，或对数据进行综合，去掉小的不必要的细节，获得概括的数据。

利用DEM进行汇流分析时，一些数据错误必须清理或修改，主要错误是凹陷和尖峰。

流向是从每个栅格单元到其他栅格单元中心（如8邻域单元）之间经过的路径长度中的高程最大变化的比率。

如果8邻域的高程值都大于中心栅格单元，则这个单元就是凹陷。 流量累积是加权计算流入每个栅格单元的流量。

河流网络可以使用流量累积函数从DEM生成。流量累积的最简单形式是流向每个栅格单元的上游的栅格单元个数。

坡度是地面特征区域高度变化比率的度量，坡向是斜坡方向的度量。坡度是从一个栅格单元到它的邻域的值的最大变化率，坡向是从一个栅格单元到它的邻域下坡方向的最大变化率，可以认为是坡度的方向。

可视分析分为两个步骤：1）判断两点之间的可视性；2）计算视域 对于可视域的算法，格网和TIN有所不同。

基于规则格网的DEM可视域：沿着视线方向，从视线开始到目标格网点，计算与视线相交的格网单元判断相交的格网单元是否可视，从而决定视点与目标点之间是否可视。

基于TIN的计算：通过计算地形中单个的三角形面元可视的部分来实现

土方计算：计算模型的空间体积，底面积×平均高度 垂直剖面：高度沿一条线上的变化

地理空间统计方法的三个关键步骤： 探索性空间数据分析；

结构分析（邻近位置特性的表面建模和计算）； 表面预测和结果评价

地理学第一定律：距离上越靠近的事物比距离较远的事物更趋于相似