第七章MAPGIS空间分析

GIS常用软件应用1第七章MAPGIS空间分析教学目的与要求通过本章的学习，要求进一步了解空间分析功能，掌握MAPGIS下矢量数据的空间分析方法，属性分析方法，三维模型分析方法；熟悉DTM分析模型，掌握GRD模型与TIN模型分析方法、及其具体应用；了解网络管理及网络分析，掌握网络输入编辑方法，熟悉并掌握连通性检查、路径分析、资源分配、查询统计、动态分段等网络分析功能，了解中心、站点、障碍、阀门、网线需求、网线权值、转角权值的设置等。教学重点MAPGIS空间分析DTM分析及其应用MAPGIS网络分析内容提要7.1MAPGIS空间分析7.2数字地面模型7.3MAPGIS网络录入7.4MAPGIS网络分析7.1MAPGIS空间分析空间分析子系统提供了一系列数据操作功能，如空间分析、属性分析、数据检索以及三维模型分析等功能。借助于这些功能，用户能够从原始数据中图示检索或条件检索出某些实体数据，还可以进行空间迭加分析，以及对各类实体的属性数据进行统计。用户可重复使用各种分析工具，最终得出希望的结果。空间分析子系统主要功能：空间分析，属性分析，数据检索及三维模型分析等功能。7.1.1空间分析矢量空间分析分为：迭加分析GIS常用软件应用2缓冲区分析GIS常用软件应用3GIS常用软件应用4多层立体迭置GIS常用软件应用57.1.2属性分析属性分析的对象可以是属性，也可以是表格，属性和表格的区别在于属性附属于空间数据，不是独立的，而表格则不存在这样的依赖关系，是独立的数据体。各种属性分析都形成一个结果表。属性分析的主要功能有：单属性统计单属性统计是对所选文件属性（或表格）的某个数值型字段，统计图元总数，该字段总和、最大值、最小值、平均值以及所统计图元（或表格行）数。并将统计结果保存在表格数据缓冲区中，然后显示统计结果，用户可将该结果（*.WB）存盘和打印。最后关闭表格显示窗口。表格缓冲区中的内容，在下一次分析时，自动冲掉前一次统计分析的结果。该统计结果缓冲区在系统结束时自动清除。GIS常用软件应用6单属性累计统计先由用户选择文件属性（或表格）的某个数值型字段；系统将该字段最小值和最大值构成的范围等分成13等分，然后统计每一等分内的累加数，最后按用户所选的图形形式（如横向或纵向、直方图或立体直方图、饼图或立体饼图以及折线图等）予以显示统计结果。通过该分析功能，用户可以直观地看出图形元素相对于某字段的大致分布情况。统计结果的图形成点、线、区三个文件，用户可以通过文件菜单的保存文件功能保存该统计结果图。GIS常用软件应用7单属性累计频率统计该功能和“单属性累计统计”功能相同，只是该功能进一步将各等分段的累计数换算成与总累计数的百分比，并且按用户所选输出形式进行图形输出。GIS常用软件应用8单属性分类统计该功能和“单属性累计统计”功能相似，区别在于“单属性累计统计”是在用户选定属性字段后计算机将该字段范围划分成13等分（即分成13类）进行统计，而此功能则是由用户来指定统计分类数与各分类段的范围，并且用户可选统计方式，即计数方式或累计方式。GIS常用软件应用9单属性基本初等函数该功能完成对数值型字段的基本初等函数变换，即对选定的初等函数，将属性字段作为函数自变量，将字段值依次带入初等函数，从而得到变换结果。GIS常用软件应用10GIS常用软件应用11双属性累计双属性累计和单属性累计相似，不同点在于双属性统计的是字段的属性值，分类字段和累计字段可以是同一字段。例如，下述情况就用用双属性累计功能：统计不同地层的总面积。此时，将地层代号作为分类字段，将面积字段作为累计字段，就能够很容易得到各地层的总面积。双属性累计频率双属性分类统计该功能和“双属性累计统计”功能相似，该功能进一步将各类的累计结果除以累计字段的总和再乘100，即换算成百分比，再绘制用户所选的图形。GIS常用软件应用12双属性分类统计该功能项与单属性统计分类统计相似，不同点在于要选择分类字段，并划分出各类范围外，还需要指定统计字段。GIS常用软件应用13GIS常用软件应用14双属性四则运算7.1.3数据检索“数据检索”用来完成提取某些类型实体的数据，主要有:（1）依据实体的空间位置来检索：如:图示点检索图示矩形检索区域检索（2）根据实体的属性来检索条件检索7.1.4三维模型分析三维模型分析是对某一三维区域的空间数据进行分析，得到一系列确定的三维结构描述。空间数据的每一点均由ｘ，ｙ，ｚ和ｖ构成，其中ｖ是在空间点（ｘ，ｙ，ｚ）处的观测值，代表某一特性值，如电阻率值。所以三维模型属于单因素（ｖ）分析，若将ｖ看作一维，那么也可以认为是四维模型。三维模型分析的步骤为：(1)装入三维离散数据GIS常用软件应用15装入后缀为*.3BN的三维离散数据，以便进行离散数据处理。*.3BN文件由“数据接口转换系统”将三维离散数据明码文件(*.DAT)转换而得离散数据网格化：该项功能对三维离散数据进行网格化。网格化之前，系统先选择深度——观测值曲线功能项，在此选择网络化的深度范围。然后选择“离散数据网格化”功能项，按系统提示确认后，系统开始网格化。（深度——观测值曲线）：该功能在深度minz-maxz的变化范围内，从小到大，切取若干个平面，并计算每个平面上，观测值的大小，设三维离散数据共有n个钻孔，那么在水平面ｚ[i]处，可求得ｎ个单因素值ｖ[1]，v[2]…v[n]，取min(v[1]，v[2]…v[n])和max(v[1]，v[2]…v[n])两个值，记为vmin(z[i])，vmax(z[i])。将深度作为横坐标，观测值作为纵坐标，那么(z[0]，vmin(v[0]))…(z[m]，vmin(v[m]))就构成一条最小值变化曲线，同样(z[0]，vmax(v[0]))…(z[m]，vmax(v[m]))就构成一条最大值变化曲线。最小值变化曲线用绿色表示，最大值曲线用红色表示。从深度一观测值曲线上，用户可以看到观测值变化的大概情况。（2）装入网格化立体数据将三维网格化数据*.3dm装入内存，以便进行立体图分析。三维网格化数据文件(*.3dm)是由本系统“离散数据网格化”功能对三维离散数据(*.3BN)进行网格化产生。（3）设置色阶参数或装入色阶参数设置每个等值层的层面值和每层颜色值,设置色阶可分为自动方式和手工方式；装入色阶参数，装入以前保存的色阶和线型等参数。（4）生成彩色立体图根据装入的三维网格化数据(*.3dm)和装入或设置的色阶参数绘制三维彩色立体图。（5）设置剖面位置a.置规则纵剖面位置X:设置垂直于Ｘ轴，即平行于ＹＯＺ平面的剖面位置。选中该项后，系统弹出设置剖面位置窗口，并显示出三维立体图。用户通过拖动图形窗口左上方标尺条上的指示钮，就可改变剖面位置。确定剖面位置后，按ＯＫ键，系统将当前剖面位置保存。b.设置规则横剖面位置Y：设置垂直于Y轴，即平行于XOZ平面的剖面位置。操作方法和设置纵剖面位置相同。c.规则水平剖面位置Z：GIS常用软件应用16设置垂直于Ｚ轴，即平行于ＸＯＹ平面的剖面位置。操作方法和设置纵剖面位置相同。（6）显示图形三维模型分析功能提供了多种立体图显示方式，主要有绘制剖面立体图、绘制剖面平面图、水平剖面观测值立体图、规则剖面立体图、多层立体图、任意垂直剖面图等。（7）保存彩色立体图选择此功能项后，系统将提示用户分别输入点、线、面文件名，用户输入文件名后，系统将工作区中的立体图保存到用户所输入的文件中。7.2数字地面模型数字地面模型子系统可将各种专业的观测数据或图形数据进行处理，并自动产生相应的专业地学图件。GRD模型分析TIN模型分析模型应用高程数据生成流程处理点线7.2.1GRD模型分析(1)装入三角剖分文件(2)数据信息显示及修改(3)GRD预处理(4)GRD模型分析(5)图件绘制(6)存数据GRD模型分析流程7.2.2TIN模型分析（1）装入三角剖分文件（2）生成和优化高程GIS常用软件应用17（3）初始三角剖分：（4）修改初始三角剖分（5）图形绘制：（6）存数据：TIN模型分析流程7.2.3模型应用模型应用将GRD模型和TIN模型中的公共功能提出来，主要服务于实际工程应用中。模型应用中的主要功能有蓄积量/表面积计算：该项允许用户指定平面上的一块区域或面工作区中的首区或面工作区中的所有区，计算该区域的图上面积、地表面积，指定填平平面位置从而计算开挖工程量及土方运输量等。对单个区域计算则系统给出结果对话框；对面工作区中的所有区计算，系统则扩展每个区图元的属性域项，并把结果填入相应属性域中。GIS常用软件应用18生成剖分泰森多边形生成分类泰森多边形GIS常用软件应用19高程剖面分析该项允许用户观察与Ｘ－Ｙ平面垂直的任意剖面的数据分布情况。GIS常用软件应用20高程点标注/分类标注制图高程点标记制图是数据文件中的高程点以象征性的符号输出为图形，以方便用户了解数据的分布情况。这两个菜单项唯一的区别在于是否对高程点分类制图。分类的方法有按等数目、等间隔和自定义三种方式。7.2.4高程数据生成流程GIS常用软件应用21高程数据生成流程:打开数据文件-点线数据编辑-点线数据高程点提取-输出高程数据（1）打开数据文件将点线或区文件装入工作区。（2）点线数据编辑包括删除点或线，光滑或抽稀线及点线编辑。（3）点、线数据高程点提取将工作区中的点线数据转换成高程点数据。（4）输出高程数据将工作区中的高程数据保存到用户输入的文件名中。7.2.5处理点线为将矢量点、线数据转换为离散或格网化的高程数据，子系统提供：线数据提取高程点GIS常用软件应用22点数据提取高程点具体操作同由“线数据提取高程点”,只是这里只用选择好属性域即可。GIS常用软件应用23等值线剖面插值系统提供了两种剖面插值方式：“单TIN点高程”方式和“三角网质心高程”方式。高程数据栅格化对于用户提供的等值线高程数据，为了进行“GRD分析”，如高程数据叠加分析，需要将其栅格化，变为GRD数据，然后再进行如等值线、立体图、坡度坡向等分析。GIS常用软件应用24GIS常用软件应用257.3MAPGIS网络录入网络输入编辑系统用来建立网络及录入数据。用户可以利用此系统迅速直观地构造整个网络，建立与网络元素相关的属性数据库，可以随时对网络元素及其属性进行编辑和更新，为能在网络分析系统上进行网络分析做好数据准备。7.3.1网络输入子系统使用流程MAPGIS网络输入子系统的使用流程是：1.打开底图库2.取网线3.输入编辑网线4.输入编辑结点5.建立网络6.存网络1.打开底图库：将底图库（.DBS）装入并显示。2.取网线：打开网络文件并在底图上叠加显示。3.输入编辑网线：实现网线的输入、编辑和显示。4.输入编辑结点：实现节点的输入、编辑和显示。5.建立网络：实现网络的建立和显示。6.存网络：将编辑后的网络存盘。7.3.2文件网络输入子系统中有关“文件”操作的功能有：1.打开底图库网络的编辑和浏览经常是以一个地理底图作为背景，所以系统提供了打开底图库的功能。选择此菜单项，系统将弹出一个对话框让用户输入底图库文件名（.DBS）。底图库（.DBS）由MAPGIS图形库管理子系统生成和管理，成功地打开一个底图库后，屏幕上将显示此底图库全貌，一个大的底图库显示完毕可能要花一定时间，如果您不想等，可以随时按击鼠标右键或键盘的ESC键停止显示。GIS常用软件应用262.关闭底图库关闭打开的底图库，如果当前已有网络文件被打开或用户已经输入了网络元素，则系统在关闭底图库时会同时关闭当前网络。3.取网络选择此菜单项，系统将提示用户输入网络文件名（.WN）。用户输入正确的网络名后，系统将打开该网络文件并在当前底图上叠加显示这一网络。GIS常用软件应用274.添加网络将另一网络文件（.WN）中存放的网络完全地添加到当前网络中。5.存网络选择此菜单项，系统将把当前正在编辑的网络存盘。GIS常用软件应用286.另存网络为选择此菜单项，系统将提示用户输入一新的网络文件名（.WN），然后把当前正在编辑的网络按新的文件名存盘。7.关闭网络关闭