gis空间量化与叠加技术 arcgis空间计量

gis有哪些空间分析方法

有叠加分析、邻近性分析、网络分析、统计分析。

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1、叠加分析是GIS中的一项非常重要的空间分析功能。是指在统一空间参考系统下，通过对两个数据进行的一系列集合运算，产生新数据的过程。

2、邻近性是指在（人际）吸引的研究中，两个个体在住所、教室座位、工作场所等邻近。

3、网络分析是关于网络的图论分析、最优化分析以及动力学分析的总称。

4、统计分析是商业智能（BI）的一方面，涉及收集、审查业务数据和趋势报告。

GIS的空间分析法里的“叠加分析”和“叠置分析”是否就是同一个？

GIS里只有一个overlay analysis 但在中文中有人吧图层间叠合显示进行比较不运算（如矢量栅格间，不同尺度间）叫"叠置"，把图层间空间分析叫"叠加"其实“叠置”的说法不规范的。

GIS 与 BN 耦合技术的基本思路

所谓耦合，就是利用 GIS 强大的空间信息处理和空间分析能力，对各种图形信息进行量化，提取所需要的数据，为 BN 模型提供必需的学习和训练条件，然后用 BN 模型对数据进行学习、推理、计算，最后利用 GIS 的显示功能进行表达( 图 3. 1) 。

图 3. 1 GIS 与 BN 耦合思路示意图

GIS与BN耦合技术的基本思路如下:

(1)利用GIS软件的数据采集、数据编辑、空间分析等基本功能对空间信息进行处理，建立GIS空间数据库及属性数据库。

(2)利用GIS软件的空间分析功能进行多因素复合叠加，对空间信息和属性信息进行联合，并确定评价单元。

(3)建立BN模型，开发设计实现BN参数学习、推理模块及GIS空间分析等模块，利用从GIS中得到的属性数据库进行参数学习及网络推理，计算概率，计算后验突水概率，并导入更新空间数据库。

(4)将模型计算的概率作为评价因子，并用GIS空间数据库存储，最终利用GIS空间查询、分析、显示及其制图功能表达。

系统运行

（一）系统界面

江苏省农用地分等信息系统运行界面包含三大区，见图3-87。

（1）图示区：分级显示从全省→市→县（区）→乡（镇）→分等单元的图形。

（2）数据区：调用并显示分等单元自然属性数据和“产量－成本”数据库中的相关数据。

（3）分析区：以统计图和统计表的形式动态分析显示区和数据区中的相关数据。

图3-87 江苏省农用地分等信息系统运行界面

（二）基于系统的分等工作流程与特点

常规的农用地分等工作流程一般有5个工作步骤：①准备工作地图；②在底图上手工描绘划分分等单元；③建立分等单元表；④计算分等单元的属性值；⑤计算等指数、确定分等结果。由于受技术条件的限制，分等工作的手工过程将是一个工作量极其巨大而又繁复无比的过程。基于分等信息系统的江苏省农用地分等工作流程见图3-88。

图3-88 基于分等系统的江苏省农用地分等工作流程图

基于系统的江苏省农用地分等工作在分等单元的产生、分等单元属性值的计算等关键环节充分应用GIS平台技术和计算机快速运算能力，具体体现在以下几个方面：

（1）在产生农用地分等单元中，系统应用GIS技术进行工作底图的空间叠加操作，提取分等单元，并建立空间分等单元数据库。系统应用GIS技术能在保证精度的情况下充分体现出快速性、便捷性特点。

（2）系统基于Map GIS平台建立分等单元空间数据库和属性数据库，并通过分等单元代码进行动态绑定，实现了空间数据与属性数据的一一对应。数据库和属性库能够双向查询与编辑，充分体现了操作方便性与技术先进性。

（3）系统基于Map GIS平台建立分等计算模型库，包括分等指标控制区模型库、分等因素分值隶属函数模型库、土地利用系数/土地经济系数计算模型库、其他相关模型库。其中，模型库的构成及建模过程采用开放式设计，允许专家根据知识对相关的模型进行一定程度的添加与调整。开放式的设计使系统具有更大的适用性，能够通过对系统相关模型的调整，使之适用于不同研究区域。

（4）系统实现了农用地分等成果的动态调整。动态调整体现在两个方面：一是分等成果的图形化显示能够使其调整更加直观化，可以通过点击图斑来浏览并编辑相应的属性库数据；二是实现整个分等过程的可重复性操作，通过显示分等成果图形库，并与全省农用地的实际情况进行验证，查找分等过程中不合理的部分，浏览编辑原始数据库，修改调整模型库中模型的具体参数，并实现整个分等成果的重新快速生成。

（三）系统分等的主要处理方法

1.分等单元划分

分等单元是农用地评价的最小单位，它是由影响农用地生产力水平诸评价因素组成的综合体。在同一分等单元内，农用地的诸评价因素具有相对的均质性，不同单元之间具有明显的差异性，同时又有可比性。

土地分等单元划分方法，最常见的有网格法、地类法和叠置法。其中，网格法是借鉴了城市用地评价的方法，认为评价范围内地块基本平整，地理要素较为均一，因此，以一定精度的分块格网来区分地块得到分等单元；地类法则以用地类型（或土壤分类土属或土种）界线为单元划分的依据；叠置法则是吸收地类法地理要素分类界线明晰的优点，根据评价的需要，在用地类型（或土壤分类土属或土种）图基础上，再分别叠加行政区划图、地形图进行空间叠加处理，从而得到分等单元。

传统的农用地评价多采用手工方式进行，将评价指标在多种图件上分别划分等值区，通过多图件上的各等值区的叠加求得评价单元及其定性的等别。现代农用地评价则更多借助于计算机技术的强大处理能力，采用综合法划分分等单元，即多种基本图件基于GIS进行空间叠加的方法。综合法的优点就是通过叠加得到的分等单元其空间内部地理要素相对均一，空间叠加操作的过程同时就是对地类、土壤分类和地形进行空间分异的评价过程。

江苏省农用地分等信息系统在划分分等单元过程中采用基于GIS平台的叠置法。其原理是基于GIS软件强大的空间数据运算功能，分别提取相同比例尺土地利用现状图中的耕地面状特征、土壤图中的土属面状特征和行政界线图进行叠加操作得到分等单元。系统产生分等单元的过程如图3-89所示。

图3-89 系统产生分等单元过程示意图

分等单元划分，一方面要满足工作精度要求，另一方面要把技术方法的先进性和合理性结合起来，分等单元的划分与土地评价工作量的大小及评价结果的应用有密切关系。根据《农用地分等定级规程》（国土资源大调查专用），农用地分等单元的划分应遵守如下原则：

（1）主导因素原则：不同地貌部位的土地不应划为同一单元，地下水、土壤条件等土地构成因素指标差异明显的不应划分为同一单元。

（2）相似性原则：分等单元边界不跨分等因素指标控制区和土地利用系数、土地经济系数等值区。

（3）边界完整性原则：单元内同一主要因素的分值差异不超过100/(N+1），其中N为等别数；且单元不破乡镇行政界线。

2.分等指标区划分

分等指标区划分应注意以下几点：

（1）指标区是对区域内决定农用地自然质量的各分等因素和分等因素组合，依主导因素原则和区域分异原则划分的区域，是区别于其他指标区的最小单元。

（2）指标区是指计算农用地自然质量分的推荐分等因素指标和自选分等因素指标所构成的评价指标体系的适用区。

（3）一个指标区内，只适用一套经过科学分析论证的农用地分等因素指标体系。被选定的分等因素应该对农用地的质量差异有明显影响，未选定的分等因素对土地质量差异的影响小或不明显，农用地自然质量分的计算只用该指标区内所选用的各分等因素。

根据农业生产现状、作物组成、生产条件、限制因素等，江苏省农用地可分为相互间差异较为明显的6个分等指标区，即里下河平原区、沿江平原区、沿海平原区、太湖平原区、徐淮平原区和宁镇扬丘陵区。由于农业区划是以农业环境参数为标准进行划分，与现行的县、市行政区划不完全一致，所以要建立农业区划数据库，对分等单元进行农业区划归类，精确到分等单元，即每个分等单元编辑有区划属性。农业区划数据库采用四级体系结构，即一级农业区划、二级地级市、三级县、四级乡镇。其中，市－县－乡镇有着完全的行政隶属关系，农业区划则与上述的行政区划有着交叉关系。分等单元按级别进行区划属性的动态编辑调整，一旦分等单元的农业区划属性出现调整，系统将根据分等单元新的区划属性调用相应的农业区划指标体系重新进行分等结果的计算。

3.分等因素质量分值隶属函数的动态调整

依据农用地分等技术路线，按照稳定性、代表性原则从土壤理化特性、农业生产限制性等角度，分别选取了土壤pH值、有机质含量、表层土壤质地、耕层厚度、障碍层深度、盐渍化程度、排水条件、灌溉条件和土壤侵蚀程度共9个分等因素。分等因素指标分值量化是一个无量纲处理过程。由于各个因素的性质不同，其作用方式、作用程度亦不相同，必须针对因素性质采取不同的标准来实现原始指标数据－因素质量分值的换算，从而科学地刻画不同因素对农用地等别的影响。根据研究区实际情况，参照《农用地分等定级规程》（国土资源大调查专用）及第二次土壤普查相关的土地因素质量分级标准，制定江苏省农用地分等自然质量参评因素分值计算的隶属函数。隶属函数的分布采用模拟作物的适宜性曲线，以作物的生产适宜性突变点为断点，在断点之间采用逼近的线性内插，隶属函数实质上是一种分段线状函数。

江苏省农用地分等信息系统采用开放式思想设计，实现隶属函数模型库的动态性与直观性。现以沿海平原区小麦土壤pH值因素分值计算为例说明。分等过程中系统预装入小麦土壤pH值因素分值隶属函数，系统从分等属性数据库中读入沿海平原区土壤pH值的原始值，并对土壤pH值原始值进行统计分析，建立其频率分布图，见图3-90。

图3-90中柱状频率图显示，在沿海平原区中土壤pH值集中在7.9～8.4区间，表明了沿海平原区由于受海洋环境影响土壤pH值偏高的现状。图中折线则是系统根据模型库中预装入的小麦土壤pH分值隶属函数自动生成的初始分等因素指标分值量化线，分值量化线上的折点表示隶属函数中指标量化取值的区间临界点，纵轴线表示横轴上不同的土壤pH值在隶属函数指标分值量化标准下的因素分值。

图3-90 沿海平原区小麦土壤pH值分值计算原始数据频率分布图

系统中的初始分等因素指标量化线的动态性表现在两方面：

（1）指标分值量化线上的折点可以用鼠标在屏幕上点取，直接增加或减少折点。其实际意义是通过增加或删除折点来改变隶属函数的指标分值量化取值区间，进而改变了因素的指标分值量化标准，系统在后台自动重新计算整个农用地分等结果。

（2）在不增加或减少折点的情况下，用鼠标在屏幕上点取折点，并对折点进行拖动，以改变整条指标分值量化线的走向。其实际意义是通过改变指标分值量化线走向来改变原有的隶属函数的指标量化标准，系统在后台也将自动重新计算整个农用地的分等结果。

4.分等结果的动态分析

由于农用地分等结果要求在全国范围排列并具有横向可比性，为此要求采用等距分这样的绝对标准进行结果的等别划分。但另一方面，分等结果的等别划分也应该考虑到同一地区内部相同等别土地质量的相似性和收敛性，以及不同等别土地质量的差别性和离散性。为此，农用地分等结果等别划分采用等距分与各市分等单元分等指数频率直方图相结合的办法进行。应用系统进行江苏农用地等别划分的步骤和方法如下：

（1）建立研究区、市所属分等单元的分等指数频率直方图。

（2）根据频率直方图上的明显拐点确定研究区、市分等指数等别划分的初步界线，对各市、研究区分等指数等别划分的初步界线进行横向比较，并综合研究区实际情况，最终确定分等指数等别划分界线标准。

（3）根据上述农用地分等指数等别划分标准，按市对各分等单元进行等别的初步划分，并以此作为农用地等别划分的初步结果，绘制各市分等初步结果图。

（4）把分等初步结果图与研究区农业耕作制度、农用地自然质量状况相验证，查找分等结果不合理区域。

（5）调用分等的自然质量属性库，查找、编辑、调整数据；调用分等模型数据库，分析隶属函数模型的初始参数，并不断调试，使隶属函数模型逐步与分等知识库耦合；调用并调整等别划分模型，根据研究区分等结果的偏差，按市域分别调整等别划分标准。

（6）系统重新计算研究区等别，并动态刷新江苏省农用地等别分布图和面积统计结果。