空间分析应用建模第一讲 概述

SpatialAnalysisandSpatialModeling空间分析应用建模课程名称：空间分析应用建模学时：36授课时间：2-18周；周四（1-2节）地点：2-117授课方式：分专题讲授考核方式：待定联系Email：[e-mail]授课教师：余长慧秦昆3[1]秦昆等，《GIS空间分析理论与方法》，P284:9.1空间分析与空间建模[2]王远飞，何洪林，《空间数据分析方法》，P209,9.1空间建模[3]ArcGIS的帮助系统和参考手册。[4]RobertHaining著，李建松,秦昆译.空间数据分析理论与实践.武汉大学出版社，2009[5]朱长青，史文中.空间分析建模与原理.科学出版社,2006.[6]韦玉春,陈锁忠.地理建模原理与方法，科学出版社,2005.[7]徐建华.地理建模方法.科学出版社,2010其它相关书籍和文献。参考书课程内容概述--空间分析与空间分析建模空间分析工具—图解建模方法用于决策支持的空间分析探索性空间数据分析方法空间统计建模地统计建模专题空间分析应用建模•卫生健康•交通•电力•环境等空间分析应用建模概述：空间分析与空间分析建模BasicConceptsofSpatialAnalysisAndSpatialModeling空间分析与空间分析建模空间分析概述从空间分析到空间分析建模空间分析建模的方法空间分析建模的概念模式1空间分析概述空间分析的概念空间分析的分类空间分析的研究内容与研究进展空间分析是GIS的核心Whatis…spatialanalysis？Orevenspatialdataanalysis?spatialmodeling?Doesithelptodefine/classifythem?Ordoesitmakemoresensejusttounderstandwhatwearedoing?Hereafirsthistoricalexample…TheBroadStreetPumpCholeraoutbreakinSoho/London,England1854Dr.SnowandhistheoryofcontaminatedwaterinwellsMonitoredtheepidemicbyinterviewsLeadstothepumpatBroadStreetRemovalofthehandlesavedanunknownnumberofliveFindmoreat::Tufte,E.R.1997.VisualExplanationsSnow’sMapSnowmappedthemonitoredcasesandcoulddeterminethelocationofthewellclosesttothesecasesThiswasgenius-like!SnowasthepioneerofmodernepidemiologywhichusesspatialanalysistoahighdegreeDefiningSpatialAnalysis?Longleyetal.2005:SpatialanalysisisasetofmethodswhoseresultschangewhenthelocationsoftheobjectsbeinganalyzedchangePerspective:AnalyticaltoolsetthattakesintoaccountthespatialframeGoodchild,1988:“ThetruevalueofGISliesintheirabilitytoanalyzespatialdatausingthetechniquesofspatialanalysis.Spatialanalysisprovidesthevalueaddedproductsfromexistingdatasets”Perspective:‘Gaining’valuableproductsfromspatialdata?DefiningSpatialAnalysis?Goodchild(etal.)1987/1992:(SDA)isasetoftechniquesdevisedtosupportaspatialperspectiveondata.Todistinguishitfromotherformsofanalysis,itmightbedefinedasasetoftechniqueswhoseresultsaredependentonthelocationsoftheobjectsoreventsbeinganalyzed,requiringaccesstoboththelocationsandtheattributesofobjects.Perspective:TechniquesusingLocationalandattributeinformationDefiningSpatialAnalysis?Haining1994:[SDA]…isabodyofmethodsandtechniquesforanalyzing‘events’atavarietyofspatialscales,theresultsofwhichdependuponthespatialarrangementofthe‘events’.Perspective:Techniquesthataddressscaleandspatialpatterns?DefiningSpatialAnalysis?空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息(郭仁忠,1997)。15DefiningSpatialAnalysis?DefiningSpatialAnalysis?Westophere!YouwillfindmanyotherdefinitionsindifferentcontextsAltogetherwemightsay:Spatialanalysishassomethingtodowithderivinginformationfromdatausingthespatialcontextoftheproblemandthedata(e.g.theirdistributionsorpatterns)Itisexactlythis-space-whichmakesitdifferentMaybeweunderstandmoreifwelookatsometaxonomiesofoperatorsforspatialanalysissuchas…空间分析类别…BasedonClassesofTechniquesLongleyetal.2001:TriedtoclassifyrelevanttechniquesofspatialanalysisbasedonconceptualframeworksPerspective:Analyticaltoolsetforquerying,measuring,transforming,describing,optimizingandhypothesis-testing空间分析分类…BasedonConceptualModelsBurroughandMcDonnell1998:Dividespatialoperationsintwodifferentcategories-dependingontheconceptualmodel(whichwasnotonlysuccessful)Entities:Attributeoperations,Distance/locationoperations,Operationsusingbuilt-inspatialtopologyFields:Interpolation,Terrainanalysis,Spatialfiltering,etc.空间分析分类…BasedontheDataModelTomlin1990:madeeffortstocodifyanalysis(mapalgebraforrasters)identifiedfourbasicclassesofoperationsdefinedanassociatedlanguagetermedcartographicmodeling(basisforcommandsyntaxinmanyGISpackages)空间分析分类Asyoucanseethereare(asexpected)manydifferentapproachestobuildataxonomyonebasedoncategoryoftechnique,onebasedontheconceptualmodelonebasedonthedatamodelusedWhatmostofthemhaveincommonis:Theyincludemostofthe(functional)operationsinaGIS,somehowExample1:Exploring&DescribingFirescaresinforestsTotalportionofburnedarea,classesMeanandmediansizeofpatches&std.deviationofpatchsizeShape(compactness)ofpatches(circularity:M=4􀀁*area/perim2)Comparingburnedwithnon-burntareasComparisonwithpropertiesofothergaps/patches(harvestedorblow-down)DistancetootherburntpatchesExample2:ExplainingtheOccurrenceTryingtoexplaintheoccurrenceofforestfiresbyanalyzingandexploringtheavailabledataFormulatingHypotheses(fuel,climaticcondidtions,landuse,traffic)anddataneeded…Sampling(autocorrelation)Significantvariablesforregressionanalysis?Evaluationof‘predictions’空间分析的目标建立有效的空间数据模型来表达地理实体的时空特性，发展面向应用的时空分析模拟方法，以数字方式动态地、全局地描述地理实体和地理现象的空间分布关系，从而反映地理实体的内在规律和变化趋势，GIS空间分析是对GIS空间数据的一种增值操作。23----空间分析的研究内容空间分析是GIS领域理论性、技术性和应用性都很强的分支。空间分析的研究内容包括三大部分：空间分析的理论研究；空间分析的方法研究；空间分析的应用研究。24空间分析的理论研究空间关系理论：空间关系的语义问题空间关系的描述空间关系的表达基于空间关系的分析等25空间分析的理论研究地理空间认知指在日常生活中，人类如何逐步理解地理空间，包括位置、分布、关系、变化和规律等；如何进行地理分析和决策，包括地理信息的知觉、编码、存储、以及和解码等一系列心理过程地理空间二分法26现实世界认知过程（龚健雅，2001）空间认知三层模型空间分析的理论研究空间推理指利用空间理论和人工智能技术对空间对象进行建模、描述和表示，并对空间对象间的空间关系进行定性或定量分析和处理的过程。28空间分析的理论研究空间分析的不确定性理论：GIS空间分析过程中涉及的很多不确定性问题，要利用概率理论、模糊理论、粗糙集理论、云模型理论等理论和方法研究和解决GIS空间分析过程中的不确定性问题。29空间分析的方法研究矢量数据的空间分析方法