空間分析與理論方法

㈠ GIS空間分析方法是什麼

指在GIS(地理信息系統）里實現分析空間數據，即從空間數據中獲取有關地理對象的空間位置、分布、形態、形成和演變等信息並進行分析。

根據作用的數據性質不同，可以分為：

1、基於空間圖形數據的分析運算；

2、基於非空間屬性的數據運算；

3、空間和非空間數據的聯合運算。空間分析賴以進行的基礎是地理空間資料庫，其運用的手段包括各種幾何的邏輯運算、數理統計分析，代數運算等數學手段，最終的目的是解決人們所涉及到地理空間的實際問題，提取和傳輸地理空間信息，特別是隱含信息，以輔助決策。

(1)空間分析與理論方法擴展閱讀

空間分析源於60年代地理學的計量革命，在開始階段，主要是應用定量（主要是統計）分析手段用於分析點、線、面的空間分布模式。後來更多的是強調地理空間本身的特徵、空間決策過程和復雜空間系統的時空演化過程分析。

實際上自有地圖以來，人們就始終在自覺或不自覺地進行著各種類型的空間分析。如在地圖上量測地理要素之間的距離、方位、面積，乃至利用地圖進行戰術研究和戰略決策等，都是人們利用地圖進行空間分析的實例，而後者實質上已屬較高層次上的空間分析。

㈡ 什麼是空間分析

空間分析是基於地理對象的位置和形態的空間數據的分析技術，其目的在於提取和傳輸空間信息。空間分析是地理信息系統的主要特徵。空間分析能力（特別是對空間隱含信息的提取和傳輸能力）是地理信息系統區別與一般信息系統的主要方面，也是評價一個地理信息系統成功與否的一個主要指標。自從有了地圖，人們就自覺或者不自覺地進行著各種類型的空間分析。比如，在地圖上測量地理要素之間的距離、面積，以及利用地圖進行戰術研究和戰略決策等。隨著現代科學技術，尤其是計算機技術引入地圖學和地理學，地理信息系統開始孕育、發展。以數字形式存在於計算機中的地圖，向人們展示了更為廣闊的應用領域。利用計算機分析地圖、獲取信息，支持空間決策，成為地理信息系統的重要研究內容，「空間分析」 這個詞彙也就成為了這一領域的一個專門術語。 空間分析是GIS的核心和靈魂，是GIS區別於一般的信息系統、CAD或者電子地圖系統的主要標志之一。 空間分析，配合空間數據的屬性信息，能提供強大、豐富的空間數據查詢功能。 因此，空間分析在GIS中的地位不言而喻。 空間分析是為了解決地理空間問題而進行的數據分析與數據挖掘，是從GIS目標之間的空間關系中獲取派生的信息和新的知識，是從一個或多個空間數據圖層中獲取信息的過程。空間分析通過地理計算和空間表達挖掘潛在的空間信息，其本質包括探測空間數據中的模式；研究數據間的關系並建立空間數據模型；使得空間數據更為直觀表達出其潛在含義；改進地理空間事件的預測和控制能力。 空間分析主要通過空間數據和空間模型的聯合分析來挖掘空間目標的潛在信 空間分析 息，而這些空間目標的基本信息，無非是其空間位置、分布、形態、距離、方位、拓撲關系等，其中距離、方位、拓撲關系組成了空間目標的空間關系，它是地理實體之間的空間特性，可以作為數據組織、查詢、分析和推理的基礎。通過將地理空間目標劃分為點、線、面不同的類型，可以獲得這些不同類型目標的形態結構。將空間目標的空間數據和屬性數據結合起來，可以進行許多特定任務的空間計算與分析。 不少空間分析方法已經在GIS軟體中實現，ArcGISToolsBox中就集成了大量的空間分析工具，例如空間信息分類、疊加、網路分析、領域分析、地統計分析等等，另外，還有一系列適應地理空間數據的高性能計算模型和方法，例如人工神經網路、模擬退火演算法、遺傳演算法等等。但總的來說，在GIS軟體中實現的專業空間分析模塊還比較少，由於空間分析理論自身的不完善，也使得還沒有比較全面、權威的軟體包集成於GIS軟體中。GIS軟體與空間分析軟體相結合的方式有兩種，一種是高度耦合，一種是鬆散耦合。 高度耦合結構即把空間分析模塊嵌入到GIS軟體包中，供用戶直接從圖形界面中選擇各種功能，GIS中相關的數據直接可以參與到空間分析計算中，這種方式方便了用戶，但代價是開發費用較高，實現周期長。也只有少數的大型GIS公司才會深入的涉足到高耦合結構GIS軟體的設計與開發中，例如美國ESRI公司。 松耦合結構則是在相對獨立的GIS軟體和空間分析軟體之間使用一個數據交換介面，GIS軟體中的數據通過介面為空間分析軟體提供基本的分析數據源，經空間分析軟體計算出的結果通過介面以圖形的方式顯示在GIS軟體中，實現這種架構方式相對容易，費用也相對較低，一般可以使用開源的GIS軟體即可實現這種結構。 [編輯本段]空間分析的基本方法 1.空間信息量算 空間信息量算是空間分析的定量化 空間分析 基礎。 空間實體間存在著多種空間關系，包括拓撲、順序、距離、方位等關系。通過空間關系查詢和定位空間實體是地理信息系統不同於一般資料庫系統的功能之一。如查詢滿足下列條件的城市：在京九線的東部， 距離京九線不超過200公里， 城市人口大於100萬並且居民人均年收入超過1萬。整個查詢計算涉及了空間順序方位關系(京九線東部),空間距離關系（距離京九線不超過200公里），甚至還有屬性信息查詢(城市人口大於100萬並且居民人均年收入超過1萬）。 空間信息量算包括：質心量算、幾何量算、形狀量算。 2.空間信息分類 這是GIS功能的重要組成部分。 對於線狀地物求長度、曲率、方向，對於面狀地物求面積、周長、形狀、曲率等；求幾何體的質心；空間實體間的距離等。 空間分析 常用的空間信息分類的數學方法有：主成分分析法、層次分析法、系統聚類分析、判別分析等； 3. 緩沖區分析 緩沖區分析是針對點、線、面等地理實體，自動在其周圍建立一定寬度范圍的緩沖區多邊形。 鄰近度描述了地理空間中兩個地物距離相近的程度，其確定是空間分析的一個重要手段。交通沿線或河流沿線的地物有其獨特的重要性，公共設施的服務半徑，大型水庫建設引起的搬遷，鐵路、公路以及航運河道對其所穿過區域經濟發展的重要性等，均是一個鄰近度問題。緩沖區分析是解決鄰近度問題的空間分析工具之一。 所謂緩沖區就是地理空間目標的一種影響范圍或服務范圍。 4.疊加分析 大部分GIS軟體是以分層的方式組織地理景觀，將地理景觀按主題分層提取，同一地區的整個數據層集表達了該地區地理景觀的內容。地理信息系統的疊加分析是將有關主題層組成的數據層面，進行疊加產生一個新數據層面的操作，其結果綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。疊加分析不僅包含空間關系的比較，還包含屬性關系的比較。疊加分析可以分為以下幾類：視覺信息疊加、點與多邊形疊加、線與多邊形疊加、多邊形疊加、柵格圖層疊加。 5.網路分析 對地理網路（如交通網路）、城市基礎設施網路（如各種網 空間分析 線、電力線、電話線、供排水管線等）進行地理分析和模型化，是地理信息系統中網路分析功能的主要目的。網路分析是運籌學模型中的一個基本模型，它的根本目的是研究、籌劃一項網路工程如何安排，並使其運行效果最好，如一定資源的最佳分配，從一地到另一地的運輸費用最低等。 網路分析包括：路徑分析（尋求最佳路徑）、地址匹配（實質是對地理位置的查詢）以及資源分配。 6.空間統計分析 GIS得以廣泛應用的重要技術支撐之一就是空間統計與分析。例如， 在區 空間分析 域環境質量現狀評價工作中，可將地理信息與大氣、土壤、水、雜訊等環境要素的監測數據結合在一起，利用GIS軟體的空間分析模塊，對整個區域的環境質量現狀進行客觀、全面的評價，以反映出區域中受污染的程度以及空間分布情況。通過疊加分析，可以提取該區域內大氣污染布圖、雜訊分布圖;通過緩沖區分析，可顯示污染源影響范圍等。可以預見，在構建和諧社會的過程中，GIS和空間分析技術必將發揮越來越廣泛和深刻的作用。 常用的空間統計分析方法有：常規統計分析、空間自相關分析、回歸分析、趨勢分析及專家打分模型等。 空間分析主要內容 空間位置： 藉助於空間坐標系傳遞空間對象的定位信息，是空間對象表述的研究基礎，即投影與轉換理論。 空間分布：同類空間對象的群體定位信息，包括分布、趨勢、對比等內容。 空間形態：空間對象的幾何形態 空間距離：空間物體的接近程度 空間關系：空間對象的相關關系，包括拓撲、方位、相似、相關等。

㈢ 高維空間的理論分析

理解高維空間的基本方法是類比。假設我是一個二維世界的人，我不能理解什麼是「高度」，什麼是「體」，什麼是「空間」。你想向我描述三維世界中的立方體。你該怎麼說呢？你或許會從立方體的展開圖開始談起：圖(a)就是一個立方體的展開圖，如果我們剪一個這種形狀的紙板，我們可以把它折成一個正方體。我開始好奇了。- 你說說該怎麼做呢？
- 先把上面幾個正方形折起來，把對應的邊粘在一起……
- 等會兒呢等會兒呢，這幾個正方形是穩定的形狀呀，它們的邊怎麼可能挨到一起呢？
- 傻了吧！在二維世界中它們不是活動的，但是它們可以向第三維度彎折啊！給你畫一個圖(b)吧，這就是把上面那幾個正方形粘合起來的並櫻叢樣子，這就成了一個沒有封頂、還差一面的正方體……
- 你耍賴絕櫻！你這樣彎折了之後正方形都不是正方形了，都變成梯形了！
- 不對，它們仍然是正方形。圖(b)的六塊區域其實都是正方形，只是由於透視作用，它們看上去好像變「斜」了。
- 嗯，好吧，你繼續。
- 我們得到的是一個有蓋的盒子。上面五個正方形（其中有四個由於處於第三維度而變了形）的「內部」已經形成了「空間」了，可以往裡面放東西了。要想做成一個封閉的正方體，只需要把剩下的那個正方形合上去就行了，最終結果就像圖(c)那樣。
- 咦？圖(c)裡面，剛才最後要合上去的那個正方形到哪兒去了？
- 它就是最大的那個正方形。
- 胡說！那個大正方形是五個小正方形拼成的！這個大正方形剛才在圖(b)里也有！
- 不是的。圖(b)里的大正方形的確是五個小正方形拼成的輪廓，但圖(c)里的那個大正方形是真實存在的，它就是最後合上去的那一塊。這個大正方形也並不是和那五個小正方形重疊在一起，它們在第三維中的層次是不同的。圖(c)就是你夢想的那個正方體了，它由六個正方形組成。你在圖(c)中看到的一個小正方形，一個大正方形，四個梯形事實上都是正方形，而且它們都一樣大。這六個正方形圍成了中間的那個「空間」。
- 我還是不明白。那個大正方形也是在第三頌拍維度的，為什麼它沒變形呢？
- 這是因為，這個正方形所在的方向不是第三個維度，因此看上去和原來一樣。
- 那同一個方向上為什麼又有一大一小兩個正方形呢？
- 唉，真麻煩。這是因為，它們的朝向雖然一樣，但在第三維度上的位置不一樣。小的那個正方形在第三個維度離我們遠一些，看起來就要小一些。
- 哦！我有點明白了。是不是說，旁邊一圈那四個「正方形」是跨越了第三維的，因此在第三維空間中一部分離我們近，一部分離我們遠，於是看上去就是由大到小漸變過去的，就像是變形了。
- 對！你理解得很好！說真的，平時生活在三維空間中，我都還沒仔細想過這一點呢。
- 我好像真的明白了，說錯了不要笑我哦。那個「空間」啊，說穿了就是大正方形擦著四個變形正方形在第三維度上向遠處的小正方形移動所產生的「軌跡」。
- 正是正是！
- 哎呀我徹底明白了。怪不得我們說n維立方體有2^n個點呢，其實道理很簡單。其實只需要把n-1維立方體復制一份，然後對應的頂點相連就可以了。這就是n-1維立方體在第n維發生位移的結果，新增的那2^(n-1)條邊就是點的軌跡。
- 。我還給你看一個好玩的東西，讓你看看三維立方體是如何旋轉的。睜大眼睛仔細看好每個正方形都變到哪兒去了。
- 我又糊塗了。為什麼從第三幅圖變成第四幅圖時，遠處的小正方形能夠穿越左邊界，讓其中一小半跑到邊界左邊來？
- 這個確實不好理解。小正方形並沒有「穿過」那條豎直的邊，那條邊在第三維上離我們更近，而它在我們這個方向上的投影又與小正方形重合了。其實你可以看到，它們之間的拓撲關系仍然是不變的。
- 哦，於是乎遠處的小正方形就轉到側面去了，然後又轉到離我們近的位置來了，替代了原先大正方形的位置……
- 回去沒事多想想吧。期待你睡覺時能夠做出一個三維的夢。
- 好的。謝了。我們可以用類比的方法得出：四維立方體是由8個大小相同的三維立方體組成，其展開圖如圖(a)。圖(b)是粘合出來的四維盒子，還差一個蓋子沒有蓋。這些看起來像稜台的東西其實都是根正苗紅的正方體，只是由於它們在四維空間中位置不同，發生了透視。
把蓋子蓋上後，我們就看到了傳說中的四維立方體，這個圖形相信很多網友已經很熟悉了。圖上有一大一小兩個標准模樣的立方體，這是第四維度上位置不同但都正對我們的兩個「三維面」。其它稜台其實都是正方體，只是看上去因透視而變形。四維立方體可以看作是三維立方體的移動軌跡，因此畫一個四維立方體很簡單：畫兩個三維立方體，然後連接對應頂點即可。觀察四維立方體的旋轉，你會看到裡面的小立方體穿過一個面跑到了外面，而後又變成了最外面的大立方體。這一切都和二維向三維的推廣是類似的。仔細觀察思考，你還會發現更多可以類比的地方。

㈣ 空間分析的主要內容

空間位置： 藉助於空間坐標系傳遞空困春間對象飢尺渣的定位信息，是空間對象表述的研究基礎，即投影與轉換理論。
空間分布：同類空間對象的群體定位信息，包括分布、趨勢、對比等內容。
空間形態：空間對象的幾何形態。
空間距離：空間爛悄物體的接近程度。
空間關系：空間對象的相關關系，包括拓撲、方位、相似、相關等。

㈤ 空間分析方法

空間信息量算是空間分析的定量化基礎。空間實體間存在著多種空間關系，包括拓撲、順序、距離、方位等關系。通過空間關系查詢和定位空間實體是地理信息系統不同於一般資料庫系統的功能之一。如查詢滿足下列條件的城市：在京九線的東部， 距離京九線不超過200公里， 城市人口大於100萬並且居民人均年收入超過1萬。整個查詢計算涉及了空間順序方位關系(京九線東部),空間距離關系（距離京九線不超過200公里），甚至還有屬性信息查詢(城市人口大於100萬並且居民人均年收入超過1萬）。間信息量算包括：質心量算、幾何量算、形狀量算。

2、空間信息分類

這是GIS功能的重要組成部分。對於線狀地物求長度、曲率、方向，對於面狀地物求面積、周長、形狀、曲率等；求幾何體的質心；空間實體間的距離等。空間分析常用的空間信息分類的數學方法有：主成分分析法、層次分析法、系統聚類分析、判別分析等；

緩沖區分析

緩沖區分析是針對點、線、面等地理實體，自動在其周圍建立一定寬度范圍的緩沖區多邊形。

鄰近度描述了地理空間中兩個地物距離相近的程度，其確定是空間分析的一個重要手段。交通沿線或河流沿線的地物有其獨特的重要性，公共設施的服務半徑，大型水庫建設引起的搬遷，鐵路、公路以及航運河道對其所穿過區域經濟發展的重要性等，均是一個鄰近度問題。緩沖區分析是解決鄰近度問題的空間分析工具之一。 所謂緩沖區就是地理空間目標的一種影響范圍或服務范圍。

疊加分析

大部分GIS軟體是以分層的方式組織地理景觀，將地理景觀按主題分層提取，同一地區的整個數據層集表達了該地區地理景觀的內容。地理信息系統的疊加分析是將有關主題層組成的數據層面，進行疊加產生一個新數據層面的操作，其結果綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。疊加分析不僅包含空間關系的比較，還包含屬性關系的比較。

       疊加分析可以分為以下幾類：視覺信息疊加、點與多邊形疊加、線與多邊形疊加、多邊形疊加、柵格圖層疊加。

㈥ GIS中各類空間分析原理是什麼什麼時候用怎麼用

空間分析主要包括了如下的功能：包括空間查詢與量算，緩沖區分析、疊加分析、路徑分析、空間插值、統計分類分析等，並描述了相關的演算法，以及其中的計算公式。
原理簡單的說就是定量統計的方式分析點、線、面的分布方式。
什麼時候用這個要看你需要做上面的分析功能的時候，常用的就是緩沖區分析，空間查詢，路徑分析。
怎麼用，幾句話確實無法講完，你可以看下Arcgis的教程，或者推薦你去華夏論壇學習吧。
純手工打字，望採納。

㈦ 空間分析的流派

由於當前空間分析研究主要有3個主要專業研究：地理學、測繪學和建築學，分別有不同的學術流派。
1、地理學的空間分析以分析地理數據為主，也可稱為地理分析，以遙感圖、地圖和經濟、社會等數據為分析對象，以地理建模、計量地理、地統計學等方法分析問題，主要研究群體以中科院地理類研究生、師范大學地理系、綜合性大學地理系為代表。代表著作：中科院地理所，王勁峰《空間分析的理論與方法》
2、測繪學的空間分析以測繪數據、遙感數據、地圖數據（二維、三維）為主，經濟、社會等數據為分析對象研究較少，主要使用計算幾何、地圖代數等方法分析問題，主要研究群體以武漢大學、測繪學院、礦業大學測量系為代表。代表圖書：武漢大學，郭仁忠《空間分析》
3、建築學的空間分析以建築空間、城市空間或環境空間為主，依託建築學和城市規劃理論，結合規劃實際需求，從微觀和中觀的角度分析空間分布情況，主要研究群體以東南大學、清華大學、同濟大學等建築系為代表。代表著作：東南大學，黃亞平《城市空間理論與空間分析》

㈧ 什麼是空間分析其方法有哪些

空間分析是對於地理空間現象的定量研究，其常規能力是操縱空間數據使之成為不同的形式，並且提取其潛在的信息。空間分析是GIS的核心。空間分析能力（特別是對空間隱含信息的提取和傳輸能力）是地理信息系統區別與一般信息系統的主要方面，也是評價一個地理信息系統成功與否的一個主要指標。
基本方法
▪ 空間信息量算
▪ 空間信息分類
▪ 緩沖區分析
▪ 疊加分析
▪ 網路分析
▪ 空間統計分析

㈨ 簡述地理資訊系統中主要有哪些空間分析方法

簡述地理資訊系統中主要有哪些空間分析方法

地理資訊系統所屬現代詞，指的是由電子計算機網路系統所支撐的，對地理環境資訊進行採集、儲存、檢索、分析和顯示的綜合性技術系統。

地理資訊系統中空間分析用英語怎麼說

地理資訊系統中空間分析
Spatial *** ysis in geographic information system

ArcGIS地理資訊系統空間分析主要研究的內容

空間分析是為了解決地理空間問題而進行的資料分析與資料探勘，是從GIS目標之間的空間關系中獲取派生的資訊和新的知識，是從一個或多個空間資料圖層中獲取資訊的過程。空間分析通過地理計算和空間表達挖掘潛在的空間資訊，其本質包括探測空間資料中的模式；研究資料間的關系並建立空間資料模型；使得空間資料更為直觀表達出其潛在含義；改進地理空間事件的預測和控制能力。

地理資訊系統中常用的空間資料模型有哪些

1、概念模型（場模型：用於描述空間中連續分布的現象；物件模型：用於描述各種空間地物；網路模型：可以模擬現實世界中的各種網路）
2、邏輯資料模型（向量資料模型,柵格資料模型和面向物件資料模型等）
3、物理資料模型（概念資料模型在計算機內部具體的儲存形式和操作機制,即在物理磁碟上如何存放和存取,是系統抽象的最底層.）

誰有氏配ArcGIS地理資訊系統空間分析實驗教程一書的光碟資料？

是科學出版社 湯國安編寫的嗎？
我有 你怎麼不留個地址呢？

地理資訊系統中的一道題，試述空間網路分析，請問該怎麼答

在GIS中，網路分析是指依據網路拓撲關系，通過考察網路元素的空間及屬性資料，以數學理論模殲者指型為基礎，對網路的效能特徵進行多方面研究的一種分析計算。是研究一項網路工程如何安排，並使其執行效果最好，如一定資源的最佳分配，從一地到另嫌坦一地的運輸費用最低等，其基本思想則在於人類活動總是趨於按一定目標選擇達到最佳效果的空間位置。

地理資訊系統的主要應用領域有哪些

遙感與地理資訊系統跟化學的聯絡確實比較遠，遙感和地理資訊系統都是巨集觀的東西，化學是很微觀的領域，交叉點很少，要是非說有什麼聯絡也是和巨集觀化學的聯絡，比如說用遙感監測一下海洋的化學污染，看一看河流有沒有富營養化，高光譜遙感還有望區分出不同的化學污染物；用地理資訊系統的空間分析功能分析一下化學污染物的排放濃度在地理上的分布特徵，規劃一下城市中的什麼位置建化工廠污染能達到最小等。

地理資訊系統GIS有哪些分類,請舉例闡述

主要是安裝用途來分，一種是基礎性的平台gis軟體，如arcgis、mapgis、mapinfo；一種是正對某一領域或用途的專業gis軟體，如地籍資訊系統軟體，規劃資訊系統軟體，礦產預測gis軟體等等。

什麼是地理資訊系統，為什麼說疊加分析是地理資訊系統方法中一個重要的功能？

地理資訊系統（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有時又稱為「地學資訊系統」或「資源與環境資訊系統」。它是一種特定的十分重要的空間資訊系統。它是在計算機硬、軟體系統支援下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布資料進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。

㈩ 基於DEM的小流域土地整理的綜合規劃探討——以北京市懷柔區琉璃河流域為例

王亞男

（天津市城市規劃設計研究院，天津，300041）

摘要：從項目區的劃定、DEM的構建，到項目區的適宜性評價，在此基礎上對項目區進行土地利用分區，布置枝燃土地利用布局，確定綜合規劃的方案，形成了基於DEM的小流域土地整理的綜合規劃探討。

關鍵詞：DEM；小流域；土地整理；綜合規劃

基於DEM的小流域土地整理的綜合規劃與設計，其研究主要技術路線分為土地整理項目區范圍的劃定、基於地形圖的DEM的構建、項目區適宜性評價、土地利用分區、土地利用布局、項目區規劃與設計方案和主要工程規劃與設計幾個方面，詳細流程如圖1所示。

圖1 小流域土地整理規劃設計技術流程

1 小流域土地整理的項目區的劃定

1.1 資料收集與實地踏勘

根據國土資源部頒發的《土地開發整理標准》及土地開發整理規劃編制要求，含搭山項目規劃所需資料一般包括：①項目區基本概況，包括行政轄區、地理位置、土地面積、人口等；②自然條件，包括項目區地形、地貌、氣候、土壤、水文、地質、植被及自然災害等情況；③社會經濟條件，包括產業發展、市場狀況、收入水平、民族習慣等；④土地利用現狀，包括各地類的數量、權屬、土地生產能力、土地利用中存在的主要問題等；⑤土地開發整理法規政策以及農業、水利、林業、環境保護等相關行業技術規范與標准；⑥土地資源、水資源調查報告、土地利用總體規劃、土地開發整理規劃等；⑦項目區的地形圖、土地利用現狀圖、土地權屬界線圖、項目所在縣（市）、鄉（鎮）土地利用總體規劃圖、土地開發整理規劃圖等。

與此同時，技術小組與當地有關領導必須多次到項目區進行實地踏勘，主要了解項目區的地貌、種植制度、水源、現狀設施等情況，具體劃定項目區邊界等，並就項目片規劃設計中可能涉及的具體問題向當地基層領導、農民徵求意見，與當地農業、水利專家共同確定規劃思路。

1.2 劃定小流域土地整理項目區的原則

劃定小流域土地整理項目區時應遵循以下三個原則：①項目完整性原則。項目區的邊界不應只考慮行政區的邊界，還應該考慮項目區周圍自然地物的分布情況，例如以分水嶺、路、溝、渠等為界。②結合實測的地形圖，以生態系統為劃分基礎，從小流域生態系統角度劃定土地整理項目區邊界，然後把項目區的現狀圖與實測的地形圖進行疊加匹配，得到具有地形、地類等信息的電子圖件。③盡量保證土地的權屬在同一個鄉鎮管轄范圍內。

2 基於地形圖的 DEM 構建

2.1 數據源的獲取與轉換

本文主要根據數字化的地形圖來建立 DEM。下面以琉璃河土地整理項目為例，簡要說明一下測圖的過程。

首先在項目區進行實地控制測量，採用GPS靜態測量，沿線布設E級GPS網，採用點連接和邊連接相結合布網，平面坐標起算點採用北京市測繪院提供的位於北京市懷柔區琉璃廟鎮柏查子村附近的兩個GPS點作為起算點。然後利用全站經緯儀在野外實測。全站經緯儀可以自動記錄和顯示有關數據，外業採集數據後，用數據通訊線連接全站儀和計算機，把野外觀測數據傳輸到計算機中，再對野外採集的數據進行預處理，檢查可能出現的各種錯誤；把野外採集到的數據編碼，用測量數據轉化成繪圖系統所需要的編碼格式。數據計算是針對地貌關系的，當測量數據輸入計算機後，生成平面圖形，建立圖形文件，繪制等高線。對照外業的草圖，修改新生成的地形圖，補測重測存在漏測或測錯的地方，然後加註高程、注記等。進行室內和室外檢查；最後對地形圖進行圖框內外整飾。

測圖的成果是 AutoCAD 格式的文件，本文主要是應用MAPGIS 軟體建立數字高程模型，因而要進行必要的文件轉換。首先把 AutoCAD 格式的等高線和高程點的圖層另存為.dxf 格式。然後在MAPGIS 軟體應用「文件談中轉換」的模塊，把.dxf格式的等高線和高程點數據，分別轉換為MAPGIS軟體形式的點文件和線文件。點文件為包含高程點信息的數據；線文件為包含等高線信息的數據。

2.2 矢量數據的編輯與處理

在等高線數字化生產過程中，由於地貌形態復雜，數據量大、人機交互作業易出錯和圖像處理技術存在缺陷等原因，不可避免地造成等高線數據的幾何信息和屬性信息誤差。幾何信息誤差主要包括等高線的點位或線位誤差、等高線相交或自交和數據採集不均勻引起的數據冗餘和等高線不光滑等。屬性信息誤差主要包括少量高程錯誤和系統高程錯誤。等高線矢量數據是建立數字高程模型的基礎數據，其質量直接影響其使用效果，因此必須對等高線數據進行檢查修改。

在等高線數據的處理中，可採用MAPGIS 軟體中的「DTM分析」應用模塊中等高線檢查工具進行處理。首先對等高線數據進行錯誤檢查，包括線自相交檢查、線封閉性檢查、線相交檢查、高程跳躍值檢查、高程賦值檢查等，然後找出產生錯誤的具體原因，對等高線文件進行線編輯處理，主要是對線數據的增加、刪除、移動、續線、閉合、分割、屬性修改等，另外還有對高程點數據的增加、刪除、移動等功能。

2.2.1 等高線賦以高程值的屬性

由 AutoCAD 格式轉換過來的等高線的文件，並沒有有關高程值的屬性，因而必須給每條等高線賦以高程值。首先，建立等高線文件的屬性結構，根據高程值選擇欄位類型為雙精度型，欄位長度為8，小數位數為2。其次，找到高程線之間的差值，接下來啟動自動賦高程值的工具，然後從已知高程點處向外引一條延長線，點擊後出現一個對話框。在對話框中分別輸入「當前高程」和「高程增量」，當前高程為起始點的高程值，高程增量為等高線之間的差，可正可負。從圖上推斷高程值是遞減的還是遞增的，遞減的即為正，反之為負。最後，用同樣的方法將所有的線屬性錄入。另存為「高程線」名稱的線文件。

2.2.2 高程點賦以高程值的屬性

由 AutoCAD 格式轉換過來的高程點的文件，同樣也沒有高程值的屬性，必須給每個高程點賦以高程值。與上述等高線賦以高程值屬性過程的不同之處，是把高程點的注釋賦為屬性，應該注意的是在賦完屬性之後，必須更改高程點的屬性結構，即把「欄位類型」由字元串改為雙精度型，否則不能生成 DEM。

2.3 DEM 的生成

2.3.1 TIN 模型的生成

（1）線文件 TIN 模型的生成。首先啟動MAPGIS 軟體中「DTM 分析」功能模塊，裝入等高線文件。由線數據提取高程點。根據解析度的要求選擇抽稀系數，然後生成三角剖分網。把生成的三角剖分網文件另存 TIN 格式的文件。

（2）點文件 TIN 模型的生成。同樣啟動MAPGIS 軟體中「DTM 分析」功能模塊，裝入高程點文件。由點數據提取高程點，選擇高程點屬性項，然後生成三角剖分網。圖2是由高程點數據建立的琉璃河土地整理項目區的 DEM 模型。

圖2 琉璃河土地整理項目區的 DEM 模型

圖3 琉璃河土地整理項目區典型地塊的 DEM 模型

2.3.2 GRID 模型的生成

與生成 TIN 模型不同，GRID 模型的生成主要是把等高線和高程點進行柵格化，把柵格化的結果保存 GRID 格式的文件。圖3為琉璃河典型地塊生成的 GRID 模型。從圖上可以清晰地看到三維地形信息，如山脊、山谷、分水嶺等，直觀地了解項目區的整體情況，對整個項目區的規劃有一個總體的把握和認識。

3 基於 DEM 的小流域土地適宜性評價

進行土地適宜性評價是小流域土地整理規劃的基礎，並為土地整理規劃提供科學依據，減少規劃的盲目性，使小流域生態經濟系統的物質循環、能量流動、信息傳遞、價值增值這四大基本功能得以充分發揮。影響土地適宜性的因素很多，對於小流域地區，坡度和坡向是土地適宜性評價的重要因子。坡度和坡向是地面接受日照、風吹、雨水沖刷的重要因素。

為了實現評價方法和過程的定量化和科學化，需要利用現代化的 GIS 分析技術。利用DEM 數據中地表形態結構的提取和表達，其技術手段已經成熟。可以通過DEM 快速、簡便地提取高質量坡度和坡向信息，應用 GIS 疊加分析方法對土地利用現狀信息進行疊加、分組和統計分析。本文研究如何從地形地貌的角度建立評價模型，以北京市懷柔區琉璃河流域的土地適宜性評價為例，在 GIS 環境中實現定量評價。

3.1 小流域土地適宜性評價的評價指標及權重確定

通過研究懷柔區琉璃河流域的坡度和坡向地形地貌特徵與該區農業生產條件的關系，並確定了各因子權重，見表1和表2。

表1 懷柔區琉璃河流域坡度分級權重表

表2 懷柔區琉璃河流域坡向分級權重表

3.2 坡度圖和坡向圖的生成

坡度是地形描述中一個常用的參數，是一個具有方向和大小的矢量。空間曲面的坡度是點位的函數，除非曲面是一個平面，否則曲面上不同位置的坡度是不相等的。給定點位的坡度是曲面上該點的法線方向與垂直方向之間的夾角。

本文中以懷柔區琉璃河地區1∶1000 地形圖為依據，把AutoCAD格式的等高線等地形特徵的要素轉換為MAPGIS軟體的線文件和點文件，然後利用MAPGIS 軟體生成供分析用的DEM，依照上面的坡度分級權重表，在MAPGIS 軟體中的「坡度分級圖輸出設置」中把坡度分為五個級，分別輸入上下限，並把區參數設為上述表格中的參數值，然後生成坡度圖，最後把點、線、區文件另存。在「輸入編輯」中打開剛才生成的點、線、區文件，修改區文件的屬性結構，增加「坡度」和「坡度分值」兩項，並相應設置其欄位類型和欄位長度等。其中「坡度」一項的欄位類型為字元串型，欄位長度為10；「坡度分值」一項的欄位類型為雙精度型，欄位長度為2，小數位數為1。然後利用「參數賦屬性」的功能，依照坡度分級權重表，把「坡度」和「坡度分值」兩項屬性信息增加到坡度圖上，最後保存點、線、區文件。圖4、圖5分別是琉璃河流域土地整理項目區坡度圖和典型地塊的坡度圖。從圖上可以反映出項目區的整體坡度情況，可以清晰准確地獲得項目區的坡度信息。

圖4 琉璃河流域土地整理項目區坡度圖

圖5 琉璃河流域土地整理項目區典型地塊坡度圖

基於 DEM 計算坡向時通常定義為，過格網單元所擬合的曲面片上某點的切平面法線的正方向在平面上的投影與正北方的夾角，即法線方向在水平方向投影向量的方位角。

與上述坡度圖屬性賦值相似，把「坡向范圍」和「坡向分值」屬性賦值到坡向圖上，圖6、圖7分別是琉璃河流域土地整理項目區坡度圖和典型地塊的坡向圖，為下一步的適宜性評價做好了基礎。

圖6 琉璃河流域土地整理項目區典型地塊坡向圖

圖7 琉璃河流域土地整理項目區坡向圖

3.3 小流域土地適宜性評價結果

土地適宜性評價是在地理信息系統軟體支持下進行的。評價單元的劃分是在以MAP-GIS 軟體為工作平台的基礎上，利用MAPGIS 軟體中的「空間分析」模塊進行空間疊加。首先把坡度圖和坡向圖的區文件添加到模塊中，然後利用「區對區合並」功能，把坡度圖和坡向圖疊加，最後另存生成綜合圖，即可得到土地適宜性評價單元圖，並對其進行調整，使每個單元達到自然條件、經營方式及經濟收益相似，最終形成評價單元。

本研究採用綜合指數評價模型進行土地適宜性評價，每一塊土地的綜合分級參數按下式確定：

綜合分級參數＝坡度分值＋坡向分值

採用等距裁取方法，將該區土地適宜性用途分為四類（見表3）。

表3 土地適宜性評價綜合分級表

利用MAPGIS 軟體的「屬性庫管理」模塊把疊加後生成的綜合圖的區屬性輸出.dbf格式的資料庫文件，然後用Excel 文檔打開，根據綜合分級公式，計算出各個評價單元的分值。最後把計算結果另存為.dbf 格式的資料庫文件。利用MAPGIS 軟體的「屬性庫管理」模塊的「屬性連接」把計算結果和綜合圖的區屬性連接起來，建立資料庫。

4 基於 DEM 的小流域土地整理的規劃方案

通過土地適宜性評價，加強了土地利用空間布局的研究。數字高程模型的發展為土地利用空間布局提供了理論依據，應用數字高程模型的有關理論和方法，確定各地類的土地利用空間布局，使土地整理規劃設計更合理。根據小流域土地適宜性評價的結果來規劃設計土地利用布局，主要有以下幾個方面。

4.1 基於 DEM 的土地利用分區

在「輸入編輯」模塊中，打開綜合圖，依據表4 土地利用分區各地類參數值，利用「屬性賦參數」的功能對項目區進行土地利用分區。得到以 DEM 為劃分基礎的土地利用分區，從圖上看，斑塊較為破碎，由於圖上沒有河線、居民點、道路和地類界等地形要素，因而需要進一步進行圖形處理。

表4 土地利用分區各地類參數值

圖8 琉璃河土地整理項目區典型地塊土地利用分區

圖9 琉璃河土地整理項目區土地利用分區

4.2 添加線狀地物和居民點

上面生成的土地利用分區圖中，主要是基於高程點和等高線生成，缺少河線、居民點、道路和地類界等地形要素。在下一步規劃設計時，應把這些地形要素添加到圖上。以琉璃河項目為例，首先把河線、居民點、道路和地類界等地形要素轉化為MAPGIS 軟體能識別的點、線文件；然後把這些地形要素添加到已經生成的分區圖上。最後調整各圖層的順序，以便各個要素都能顯示出來。

4.3 確定土地利用布局

土地利用布局是指按照土地的自然適宜性和社會經濟發展要求，將各類用地合理布置並落實到土地整理區域內的具體地塊上。根據實地踏勘的情況，在圖上對小斑塊進行合並處理。以道路、河線等顯著線狀地物為劃定的基本依據，調整土地利用布局，使之更加合理。

4.3.1 水土保持區

綜合分級參數小於0.4 的區域，是以水土保持為主，通過人工管理和自然恢復形成大型荒草地的自然斑塊，大型自然植被斑塊具有多種重要的生態功能，並為景觀帶來許多益處，如涵養水源、保持水土和保護生物多樣性等。

4.3.2 經濟林果區

綜合分級參數在0.4～0.9 之間的區域，主要執行生態經濟功能，該區景觀生態建設的重點是：大力發展經濟林果業和適當發展畜牧業，提高人民生活水平，同時兼顧生態環境保護功能。主要依據是本區坡度較大，不適合農業耕作開發，景觀過程也主要以水土流失、植被覆蓋率降低等生態退化過程為主，只是和生態環境保護功能區比較起來，程度稍為輕一點，因此必須將生態經濟功能和生態環境保護功能並重。

4.3.3 平緩坡耕地農業耕作區

綜合分級參數在0.9～1.3 之間的區域，主要執行農業耕作功能。該區景觀生態建設的重點是：以高產、高質、高效農業為主導方向，推行種植業開發，滿足人們的消費需求和提高經濟收入。為此，在規劃建設中要合理調整農、林、牧、副結構，以糧食為主，適當增加芝麻、油菜和棉花等油料作物和經濟作物，引進優良品種，適當安排作物輪作，逐步推廣套種面積，提高復種指數，同時由於降水不足的供需錯位，因此大力推廣應用地膜覆蓋、節水灌溉等旱作農業技術，積極發展節水、集水農業，有效提高土壤生產效率和農作物產量。依據是坡耕地土層較薄，土壤肥力低，發展集約型農業的條件還不成熟。

4.3.4 平坦的灘地和居民點

綜合分級參數在大於1.3 之間的區域，居民點的擴大、礦產資源的開發都會導致對生態環境的影響。因此，應該盡可能地限制居民點的擴張，大力提倡植樹造林，建設綠色村莊、田園村莊，提高環境的宜人性，促使人類與自然環境的協調。

4.3.5 漁業

山區小流域由於雨水資源和地下水資源短缺，漁業發展受到很大限制。小流域土地整理規劃建設的重點是：在條件許可的地區，充分利用小型水利工程的截留河水，適當發展漁業，增加農民的收入。

以 DEM 為基礎，以道路、河線等顯著線狀地物為劃定的基本依據，確定的土地利用布局。有可能與實地的地形不符合，因而要去實地核對土地利用布局是否符合實際，並根據實地的情況做出相應的調整。

參考文獻

嚴金明.土地整理［M］.北京：經濟管理出版社，1998

高向軍.土地開發整理理論與實踐［M］.北京：地質出版社，2003

國土資源部土地整理中心.土地開發整理項目預算編制與事務［M］.北京：中國人事出版社，2005

吳信才等.地理信息系統原理與方法［M］.北京：電子工業出版社，2004

許五弟.地理信息系統構建與應用［M］.北京：中國建材工業出版社，2005

張成才等.GIS 空間分析理論與方法［M］.武漢：武漢大學出版社，2004

史文中.空間數據與空間分析不確定性原理［M］.北京：科學出版社，2005

朱德海等.土地管理信息系統［M］.北京：中國農業出版社，2000

張占錄，楊慶媛.北京市順義區農村居民點整理的推動力分析［J ］.農業工程學報，2005 （11）：49～54

楊慶媛.小流域土地整理與農村經濟可持續發展研究［J］.水土保持研究，2003

趙俊義.談談搞好土地整理之我見，第九中文網，2005

土地整理的概念和類型.中國國土資源網，2005

羅明，王軍.中國土地整理的區域差異及對策［J］.地理科學進展，2001 （2）

姜愛林，姜志德.論土地整理概念的科學界定［J］.地域研究與開發，1998 （1）

王印傳，張鳳榮，孫丹峰.小流域土地利用規劃的理論與方法探討［J］.水土保持學報，2002，16 （2）：118～121

楊慶媛，張明舉，塗建軍等.喀斯特地貌區土地整治與生態環境建設途徑研究——以四川省琪縣為例［J］.西南師范大學學報（自然科學版），2001，26 （2）

徐雪林等，德國巴伐利亞州土地整理與村莊革新對我國的啟示，資源與產業，2002 （5）

賈文濤，張中帆.德國土地整理借鑒.［J］資源與產業，2005，7 （4）：77～79

楊慶媛等.國外土地整理：性質、研究領域及借鑒.［J］綠色中國，2003 （6）：49～53

王志剛.河洛黃土丘陵地區土地整理特點淺論.資源·產業，2002 （5）：16～18

廖蓉，杜官印.荷蘭土地整理對我國土地整理發展的啟示.中國國土資源經濟，2004 （9）：25～29

朱紅波，郭宏俊.基於 GIS 的土地整理基礎信息資料庫建立.地理與地理信息科學，2003 （1）：25～26

李曉燕，李壁成，張樹文.基於 MAPGIS 的小流域土地質量評價.農業系統科學與綜合研究，2004（1）：99～104

方學蜜，吳泉源，徐秋曉.基於地理信息系統的芝罘區土地整理與分析.山東省農業管理幹部學院學報，2004 （1）：126～128

尹霞，王占岐，葉新才.南方低山丘陵地區土地整理規劃研究及可持續性評價.國土資源導刊，2004 （5）：15～17

王軍，余莉，羅明等.土地整理研究綜述.地域研究與開發，2003 （4）：8～11

王萬茂.土地整理的產生、內容和效益.中國土地科學，1997 （10）：62～65

張正峰，陳百明.土地整理的效益分析.農業工程學報，2003 （3）：210～213

孫程.土地整理與復墾的基礎理論問題.資源與產業，2002 （5）：22～24

賀瑜，劉剛.DEM 與空間疊加分析在土地定量評價中的研究，計算機工程，2006 （1）：251～253

虞繼進.數字高程模型（DEM）的建立與應用.江蘇測繪，1999 （9）：33～37

錢業宏.利用數字化地形圖進行土方計算的方法.四川測繪，2005 （9）：137～139

毛泓等.數字地形模型在土地整理中的應用.華中農業大學學報，2000 （4）

柳長順等.土地整理項目土方量計算方法.中國水土保持科學，2003年（6）

柯曉山等.採用不規則三角網插值進行土地整理項目前期平整土方量的計算、農業工程學報，2004 （5）

鄧黃興.土地平整工程中批量計算土方量的方法研究.南方國土資源，2005 （11）

沈掌泉等.用數字高程模型和遺傳演算法確定土地平整設計高程的初步研究.農業工程學報，2005年5月

何明華.MAPGIS 數字高程模擬系統在化探數據處理中的應用.礦山測量，2005 （6）：13～16

張金娣.數字高程模型的建立及應用.2005 數字江蘇論壇——電子政務與地理信息技術論文專輯，2005：209～210

唐祥雲等.數字高程模型在農地整理排水渠道規劃設計中的應用.測繪通報，2004 （1）：47～51

張彩霞.一種高質量的數字高程模型（DEM）建立方法——ANUDEM 法.中國農學通報，2005 （12）：411～415

李壁成.數字流域三維地形景觀構建的研究.水土保持研究，2005 （6）：112～114

劉家宏等.數字流域研究綜述.水利學報，2006 （2）：240～245