空间数据分析与空间模型

虽然GIS已在各个领域得到广泛应用,但它相对较弱的空间分析功能正在限制其应用的广度和深度。文中系统论述了空间数据的基本特征,GIS中空间数据分析的基本需求,空间统计分析,空间数据探索分析以及空间模型,探讨了GIS与空间模型结合的必要性,结合途径以及结合中的问题与对策。     

探索性空间分析及其与GIS集成模式探讨

探索性空间分析基于让数据说话的理念,可以避免野值或非典型观测值的误导。在对探索性空间分析的基本原理和概念界定的基础上,探讨交互式和动态空间数据分析、地学可视化及可视化空间分布、确认性空间分析、空间数据挖掘等探索性空间分析的主要技术。由于统计分析软件和GIS的数据格式差异很大,直接将二者简单集成存在一定困难,因此切实可行的集成方式是采用对象连接和嵌入(OLE)技术,分别调用统计分析软件的探索性分析功能(或者函数)以及GIS的地图显示和空间分析功能,并进行必要开发,实现二者的集成。最后对探索性空间分析的发展方向进行展望。     

土地利用变化研究中的GIS空间分析方法及其应用

土地利用变化研究尤其是空间变化研究 ,离不开 GIS的空间分析方法。该方法的数据基础主要是矢量格式的土地利用图件和遥感解译制图成果 ;模型基础包括 GIS的时空数据模型、属性数据模型和提取土地利用变化特征的原理模型 ;而数据处理过程则涉及GIS系统的数据转换功能、编辑功能、空间分析功能、数据库操作功能、空间统计分析功能以及图形显示功能等。本文结合北京市土地利用变化的实例分析 ,从上述三方面详细阐述了 GIS的空间分析方法及其在土地利用变化研究中的应用。     

广西壮语地名分布与演化的GIS分析

以壮族人口聚居的广西壮族自治区为研究区,通过解读《中华人民共和国地名大辞典》等资料,构建了一个乡镇、县、市的壮语地名地理信息系统(GIS)数据库,并借助空间可视化技术直观显示了壮语地名集中程度从广西西南部左右江流域和西部山区向东部逐渐降低。回归模型揭示了壮语地名的分布相对集中于地势高、坡度陡的边远地区。对命名时代的分析表明,壮语地名的几何中心随时间东移,汉语地名的几何中心西推,两者逐渐靠拢,表明二者在空间分布上的趋同,映证了广西逐渐走向壮汉杂居的历史过程。本文演示GIS和相关科学分析(包括空间分析和数理统计)方法用于历史文化研究的潜力,旨在促进自然科学与人文社会科学的有机结合,推动交叉学科的发展。     

几何代数GIS计算引擎的设计与实现

分析型GIS的发展对GIS开发模式的统一性和算法的通用性提出了新的要求。基于几何代数(GA)的GIS多维统一计算模型(GA-MUC)为进行复杂GIS空间分析提供了解决思路。该文提出了基于GA的多维统一GIS计算引擎(GA-MUCE),探讨了基于GA的属性空间、网络空间与场空间中基本对象与算子的表达,并将其用于GIS算法的构建。该引擎具有自适应性特征,可根据具体的应用需求定义计算空间,进而设计相应的对象表达与算子、算法库,最终构建插件形式的GIS分析求解模板。该研究是对复杂GIS空间分析问题求解模式的探索,有利于促进新一代分析型GIS的发展。     

基于GIS和空间句法的历史街区保护更新规划方法研究—以江门市历史街区为例

基于GIS和空间句法集成的思路,以江门市历史街区保护更新规划为例,结合实地调研从空间实体的“点、线、面”3个层面分别建立建筑、街巷和地块GIS数据库,利用GIS多因子评价对建筑保护价值进行综合评价,运用空间句法定性定量的分析手段剖析历史街区的街巷路网结构及用地布局,尝试探索建立在量化、实证分析基础上的历史街区保护更新规划的技术方法和流程.研究结果表明:通过量算空间句法参数可以直观解析历史街区空间形态结构和智能性水平,对研究区的规划定位能提供较好的参考;通过空间句法与GIS集成分析对街巷和用地布局的合理性进     

GIS中的空间基准问题

GIS建设中空间基准的统一是GIS数据质量、数据共享、数据使用的基础。在我国GIS建设中普遍存在着空间基准不一致的问题。该文分析了我国GIS建设中空间基准存在的主要问题 ,并在此基础上给出了GIS建设中统一空间基准的方案、方法和步骤     

地理信息系统学科中几个基本问题探讨

地理信息科学(GISci)尚不成熟,但中国地理信息系统(GIS)高等教育发展快速,因此GIS学科发展面临许多问题和挑战。尝试从哲学本体论、认识论和方法论角度探讨GIS学科中的几个基本问题:现实世界、概念世界、数字世界、空间认知、空间表达、空间分析与研究方法,同时从社会实践角度总结了GIS应用中的组织、管理与社会问题。1)系统总结地理空间、空间认知与信息表达的关系以及地理信息的基本特征;2)回顾GIS的概念与内涵演变,论证GIS概念的多样性与同一性,分析了几个代表性的GIS研究方向;3)在回顾地理学研究范式转变的基础上,探讨空间分析、知识产生过程以及基于GIS的地理学研究范式;4)辨析GIS与组织管理间的关系、GIS与社会间的互动关系,特别强调发展中国家GIS应用面临的问题。建议围绕“空间认知与表达”、“GIS方法论”、“GIS、组织与社会”进行跨学科研究,完善GIS学科体系。     

基于空间数据库的多媒体图形查询信息系统研究——以苏州河环境综合整治为例

本文介绍作者自行开发的GIS软件系统———基于空间数据库的多媒体图形查询信息系统的内容、结构和功能 ,以及在环境规划管理方面的应用。阐明了系统可满足决策管理层和公共信息发布层等不同层次的应用需求 ,对环境工程项目的规划管理可作为示范和借鉴。说明本系统除具有一般GIS系统所具有的功能外 ,还把现代多媒体技术和GIS空间数据库技术结合起来 ,实现了在空间数据基础上的多媒体信息查询 ,丰富了GIS中属性数据查询的内容 ,提高了地图的可视性。详细介绍了一种地理信息系统的空间分析方法———包含分析的算法和在本系统中的具体应用———按多边形区域进行空间相关性关系查询。     

定性GIS在时空间行为研究中的应用

定性GIS已经成为地理学混合研究方法的重要组成部分,通过扎根理论并与可视化结合、GIS和民族志整合等途径,对时空间行为研究产生了深远的影响。其通过文本或非文本质性材料与GIS地理特征的整合,形成了时空行为研究中独特的地理环境系统与空间机制分析,一个重要的前沿领域就是地理叙事在时间地理学研究中的应用。时间地理学是研究人类时空行为的重要视角,但由于对个体主观性及行为的社会文化因素的相对忽视等原因,受到了一定的质疑。近年来以GIS为代表的地理空间技术的定性分析与表达,为时间地理学融入质性分析提供了方法论基础。关美宝创建的基于GIS的地理叙事方法,通过借鉴叙事分析的一般方法尤其是三维叙事空间分析,结合时间地理学概念框架,开发了基于GIS平台的计算机辅助叙事分析组件(3D-VQGIS),实现了在GIS内可视化的、循环交互的叙事分析,为定性GIS发展中GIS与叙事分析方法的融合做出了贡献。将地理叙事方法用于时空行为研究,可以为时间地理学方法创造一个更便于理解与解释研究对象日常行为的地理环境,为其融入行为与主体的质性分析提供从数据整合、数据分析到解释与展示的一整套研究方法与具体操作工具。     

Integrating GIS components and spatial statistical analysis in DBMSs

The integration of GIS and spatial statistical analysis can occur in two different ways: embedding spatial statistical analysis into a GIS environment, or embedding selected GIS functions into a spatial statistical analysis environment. Attention has been given almost exclusively to the former in the past. This paper argues that the latter deserves more attention, especially with the rapid development of embeddable GIS component technology. However, because current statistical software packages have not yet provided the environment into which GIS components can be embedded, we explore the possibility of integrating GIS components and spatial statistical analysis in a current proprietary Database Management System (DBMS: Microsoft Access), which can be easily extended to incorporate statistical analysis capabilities. A conceptual framework for this integration is outlined, an interactive spatial statistical analysis module is presented, and an example is used to illustrate the advantage of this module.     

资源环境模型库管理系统研究进展

资源环境模型库管理系统是资源环境研究中的关键问题之一。建立资源环境模型库管理 系统通常有两种途径。一种途径是采用模型管理技术, 其主要方法包括数据式模型管理、结构化 模型管理、面向对象的模型管理和基于知识的模型管理, 这种方式的优势是可以有效地管理资源 环境模型, 但对空间数据处理的功能较弱, 需要编写大量的程序代码。另一种途径是在GIS 中管 理模型, 如ArcGIS 中的ModelBuilder, 这种方式的优点是可以充分利用GIS 的空间数据处理能 力, 但对复杂模型的支持较差。根据以上两种方式的特点, 本文提出了一种面向对象的资源环境 模型管理框架, 把模型抽象为模型类与模型实例, 采用面向对象方法表达模型, 通过构建资源环 境模型引擎处理空间数据和模型数学方程; 利用模型库和数据库, 可以实现模型的有效管理和模 型重用。     

Free satellite imagery and digital elevation model analyses enabling natural resource management in the developing world: Case studies from Eastern Indonesia

Decentralization of governance and natural resource management is an ongoing process in many parts of Africa and Asia. Natural resource management requires spatial land resource data for planning. However, currently the financial and human capacity for natural resource mapping, monitoring and modelling remains low in local governments. In this context, this paper explores how new opportunities provided by the increasing availability of free satellite imagery, digital elevation data and open source spatial analysis software, can be applied by local government and NGOs to conduct sophisticated natural resource mapping and modelling in ways that meet their needs and incorporates local knowledge. Reported are cases of a local government using free geospatial data and GIS software to improve evidence‐based natural resource management in the developing world with a focus on raster data applications for satellite image analysis and terrain modelling. It is argued that, through removing barriers to uptake, such applications provide a means of decentralizing landscape analysis skills to improve local natural resource management. This hypothesis is supported through examples of a local government applying these tools in eastern Indonesia, and within this context barriers to wider adoption are explored.     

Interactive GIS for environmental risk assessment

Abstract

Geographical Information Systems can be used for processing spatial data to assess the risks of environmental contamination. Their use depends upon the amount and quality of available data, the models for interpolation and calculation of health risk, data processing procedures and interactivity. In this study, it is shown that interactive use of GIS is important for obtaining physically relevant results. Three forms of interactivity are distinguished: interactivity by means of user interfacing, interactivity requiring additional information outside GIS and interactivity when changing the use of GIS. Three stages in which interaction with GIS are crucial can be distinguished: application of geostatistics, choice of appropriate models, and decision making. This study focuses on three cases in The Netherlands dealing with soil contamination and soil stress analysis and with implications for risk assessment in which interactivity within GIS is analysed. Emphasis is given to contour volumes of polluted soil, to combine GIS with deterministic models and to apply land use scenarios. Finally, there is a discussion of how some forms of interactivity could be replaced by expert systems.     

中国山地垂直带的数字集成与基本规律分析

首次归纳出我国63类垂直带(包括31类基带)；在ArcGIS 8．3平台上,以山地垂直带谱“数字引擎”为内核,成功研制了“中国山地垂直带谱信息系统(1．0)”,将我国约239个山地垂直带谱进行了数字集成,使我们对我国垂直带谱数据的掌握从残缺上升为相对完备。该研究工作不仅为我国山地垂直带谱规律的数字分析提供了强大的手段,也为世界山地垂直带谱的数字集成提供了必要的理论和技术方法。还利用该系统,对重要垂直带界线如雪线、林线、高山草甸进行了空间规律分析。结果表明,除高山草甸经向变化缺乏明显规律外,其他垂直带界线的经、纬向变化的二次曲线(抛物线)模式比其他模式具有更高的相关系数。因而,抛物线模式应是我国山地垂直带宏观尺度上的基本空间模式。今后垂直带谱研究应在界线精度、带谱结构的地理学／生态学解释等方面继续深入。     

GIS空间数据库的"一库两用"策略研究

GIS有两种普遍的应用需求:空间分析和数字制图,但两种需求对空间数据的要求不完全一致,导致空间数据在同一GIS中无法充分共享。该文探讨能够同时满足两种需求的GIS构建方法。分析地理空间数据存在的冲突,引入"一库两用"思想,建立空间分析型数据模型;利用专家系统机制实现空间分析数据向数字制图数据的转换,转换过程中补充的信息源于专家知识库。该研究有助于解决GIS中数据不一致问题,使GIS更实用、功能更完善。     

Spatial Analysis Techniques as Successful Mineral-Potential Mapping Tools for Orogenic Gold Deposits in the Northern Fennoscandian Shield,Finland

Geoscientific Information Systems (GIS) provide tools to quantitatively analyze and integrate spatially referenced information from geological, geophysical, and geochemical surveys for decision-making processes. Excellent coverage of well-documented, precise and good quality data enables testing of variable exploration models in an efficient and cost effective way with GIS tools. Digital geoscientific data from the Geological Survey of Finland (GTK) are being used widely as spatial evidence in exploration targeting, that is ranking areas based on their exploration importance. In the last few years, spatial analysis techniques including weights-of-evidence, logistic regression, and fuzzy logic, have been increasingly used in GTK’s mineral exploration and geological mapping projects. Special emphasis has been put into the exploration for gold because of the excellent data coverage within the prospective volcanic belts and because of the increased activity in gold exploration in Finland during recent years. In this paper, we describe some successful case histories of using the weights-of-evidence method for the Au-potential mapping. These projects have shown that, by using spatial modeling techniques, exploration targets can be generated by quantitatively analyzing extensive amounts of data from various sources and to rank these target areas based on their exploration potential.