地理信息系統空間分析方法及其若干應用

邢勇

摘要：地理信息系統是60年代中期發展起來的，近年來獲得了非常迅速的發展，由于其種類、數量非常多，加上發展變化非常快，因此對地理信息系統的定義也非常多，簡單來說，地理信息系統就是利用計算機軟硬件進行輸入、輸出及分析的系統，當前它已經在現代經濟活動的方方面面得到了應用，人們對地理信息系統的了解也逐漸深入。基于此，本文著重針對有關地理信息系統空間分析的相關問題進行了分析。

關鍵詞：地理信息系統；空間分析方法；應用

空間屬性數據庫是地理信息系統的核心，要想發揮數據庫的作用，就必須展開空間分析、構建應用模型。衡量地理信息系統好壞，不僅要看數據庫的數據質量及數據量，同時還要看空間分析功能是否實用、強大，靈活性是不是很高。通常情況下地理信息系統空間分析的專業性和綜合性都非常強，其靈活性也很強，對地理信息系統空間分析進行正確理解及運用，可以將其真正的效能發揮出來，從最大程度對空間分析應用潛力進行挖掘。

1空間分析方法概述

地理信息系統空間分析功能發展是系統研究及應用的主要目標，早期系統缺少分析功能，所以經常會出現機助制圖與機助設計相混淆的問題，隨著近年來地理信息系統規模的快速擴大，空間分析開始成為地理信息系統中一個獨立的領域，并成為與其他類型信息系統相區別的重要標志。地理信息系統空間分析可以為用戶提供解決專門問題的手段，例如利用多邊形專題圖疊置分析，可以有效解決土地潛力和適應性分類的問題，進行土地利用規劃、各種用地面積的統計和計算等。每種空間分析方法的功能都是獨特的，正確利用不同功能組合，可以進行各種復雜的運算，在此基礎上展開綜合地理研究，并進行區域系統分析，順利的解決復雜的應用課題。

地理信息系統種類非常多，尤其是空間分析功能上差異很大，通常情況下地理信息系統空間分析的功能可以通過以下幾方面體現：①基于空間特征的幾何分析功能，以空間要素定位數據為主要基礎，利用數據集合幾何分析手段，對空間要素多重屬性的特征進行確定；②基于數字圖像的分析功能，可以將其看成是圖像處理的子系統，其中包括圖像增強、恢復及信息提取等功能；③網絡分析功能，包括路徑選擇分析的優化、計算時間與距離、分析多邊形疊置等；④地形分析功能，該功能是地學研究中極為常見的一種分析方法，利用該功能可以自動提取地形因子，繪制和分析地表形態自動分類等。

2空間信息分析的矢量數據分析方法

空間信息分析具有非常豐富的內涵，在地理數據應用中發揮了十分關鍵的作用，矢量數據空間分析是其中的關鍵分析方法，具體包括緩沖區分析、疊置分析及網絡分析等內容。

2.1緩沖區分析

基于點要素的緩沖區，主要是指以點為圓心、以一定距離為半徑的圓形區域；基于線要素的緩沖區則是以線為中心軸線制作的和中心軸線保持一定距離的平行條帶多邊形；基于面要素的緩沖區是在多邊形邊界向外或向內擴展一定距離形成的新的多邊形。在地理信息系統中緩沖區分析是非常重要的一項空間分析功能，它在城市規劃、資源管理及林業等領域均有比較廣泛的應用，例如選擇汽車服務區、界定胡泊周圍保護區等。

2.2疊置分析

具體是指疊加兩層或多層地圖要素形成新要素層的操作，結果是分割原有要素形成新的要素。換句話說，覆蓋疊置分析不僅可以形成新的空間關系，同時還會與數據層聯系起來形成新的屬性關系。所謂覆蓋疊置分析就是建立一定的數學模型，針對新要素的屬性進行計算分析，在此基礎上形成客戶想要的結果，或者為客戶回答他們提出的問題。

2.3網絡分析

所謂網絡分析其目的在于研究和籌劃如何安排一項網絡工程，并達到運行效果最佳。例如，資源的最佳分配。這種問題在各種經濟活動、社會活動及生產活動中十分常見，所以這方面的研究具有非常重要的意義：①靜態求最佳路徑，利用用戶對權值關系進行確定，每條弧段都給定屬性，需要求出最佳路徑時將路徑的相關屬性讀取出來，求出最佳路徑；②最短路徑，通過起點、經過的中間點及終點的確定，求得最短路徑；③動態最佳路徑分析，網絡分析中的權值都是隨著權值關系式的變化而發生變化的，隨時都可能會出現一些障礙點，因此必須對最佳路徑進行動態計算。

3空間分析方法的應用舉例

3.1土地適宜性分析

地理信息系統空間分析功能可以有效提升土地定級評價效率，與一般常規方法相比它的可靠性和準確性更高。例如，在城鎮土地定級估價時，就需要利用空間分析組合屬性進行數據庫操作，需要利用的方法有分區賦分法、指數定量法及對比賦分法等，利用這些方法確定不同因素的作用分，這些分析方法通過計算機實現時需要計算點與點、點與線及點與面之間的距離，這就需要用到空間疊加分析法。計算網格單元作用分時，需要結合以距離為自變量頂級的方式，通過操作地理信息系統屬性數據庫來完成。

3.2遙感數據與地形信息復合

遙感是獲取、更新空間數據的有效方法，可以及時提供大范圍的、準確的環境與資源數據，地理信息系統的空間綜合處理分析能力非常強大，二者結合到一起不僅是空間信息處理發展的一種必然，同時也是地理信息系統非常重要的發展方向。從當前的情況來看，二者結合的形式主要有“硬連接”和“軟連接”兩種，前者是地理信息系統功能和遙感圖像處理系統的一體化，后者通過軟件接口完成二者數據的相互傳輸與轉換，最終達到信息復合的目的。例如，江蘇省揚中市公安信息化系統依托數字揚中地理空間框架平臺以PGIS為基礎，開發建設綜合型應用實戰平臺，充分利用這種連接方式，達到信息復合、轉換的目的。

3.3矢量數據分層疊加

矢量數據分層疊加主要是利用不同時期遙感結合數字化資料，通過不同時期土層分層疊置，對其邊緣信息差異進行檢測，在此基礎上對同一空間位置上荒漠化類型的變化及面積進行研究。在矢量數據空間疊置時，通常生成的數據文件都比較復雜、龐大，因此必須進行正確的編碼，理解各屬性數據文件中不同類型之間存在的關系，進而正確利用數據庫管理功能。

結語：綜上所述，地學研究的對象是復雜的生態系統，它是天、地、人有機結合在一起的，要想將地學中的奧秘揭示出來，單純利用任何一個學科都是不能完成的，必須將地理信息系統引入進來，應用地理信息系統不僅可以從腦力、體力上解放人類的勞動，從更高層次上來說，利用地理信息系統解決問題，可以極大的促進人們利用新的思維方式認識、理解世界。在地理信息系統中，空間分析方法、信息復合方法是核心內容，之所以地理信息系統的生命力如此強大，主要是由其強大的空間數據分析與處理功能所決定，因此正確理解并利用這些功能，可以從最大程度上將其功能發揮出來，進一步擴大其應用范圍。

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