空间分析与理论方法

㈠ GIS空间分析方法是什么

指在GIS(地理信息系统）里实现分析空间数据，即从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、分布、形态、形成和演变等信息并进行分析。

根据作用的数据性质不同，可以分为：

1、基于空间图形数据的分析运算；

2、基于非空间属性的数据运算；

3、空间和非空间数据的联合运算。空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库，其运用的手段包括各种几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算等数学手段，最终的目的是解决人们所涉及到地理空间的实际问题，提取和传输地理空间信息，特别是隐含信息，以辅助决策。

(1)空间分析与理论方法扩展阅读

空间分析源于60年代地理学的计量革命，在开始阶段，主要是应用定量（主要是统计）分析手段用于分析点、线、面的空间分布模式。后来更多的是强调地理空间本身的特征、空间决策过程和复杂空间系统的时空演化过程分析。

实际上自有地图以来，人们就始终在自觉或不自觉地进行着各种类型的空间分析。如在地图上量测地理要素之间的距离、方位、面积，乃至利用地图进行战术研究和战略决策等，都是人们利用地图进行空间分析的实例，而后者实质上已属较高层次上的空间分析。

㈡ 什么是空间分析

空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。空间分析是地理信息系统的主要特征。空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和传输能力）是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统成功与否的一个主要指标。自从有了地图，人们就自觉或者不自觉地进行着各种类型的空间分析。比如，在地图上测量地理要素之间的距离、面积，以及利用地图进行战术研究和战略决策等。随着现代科学技术，尤其是计算机技术引入地图学和地理学，地理信息系统开始孕育、发展。以数字形式存在于计算机中的地图，向人们展示了更为广阔的应用领域。利用计算机分析地图、获取信息，支持空间决策，成为地理信息系统的重要研究内容，“空间分析” 这个词汇也就成为了这一领域的一个专门术语。 空间分析是GIS的核心和灵魂，是GIS区别于一般的信息系统、CAD或者电子地图系统的主要标志之一。 空间分析，配合空间数据的属性信息，能提供强大、丰富的空间数据查询功能。 因此，空间分析在GIS中的地位不言而喻。 空间分析是为了解决地理空间问题而进行的数据分析与数据挖掘，是从GIS目标之间的空间关系中获取派生的信息和新的知识，是从一个或多个空间数据图层中获取信息的过程。空间分析通过地理计算和空间表达挖掘潜在的空间信息，其本质包括探测空间数据中的模式；研究数据间的关系并建立空间数据模型；使得空间数据更为直观表达出其潜在含义；改进地理空间事件的预测和控制能力。 空间分析主要通过空间数据和空间模型的联合分析来挖掘空间目标的潜在信 空间分析 息，而这些空间目标的基本信息，无非是其空间位置、分布、形态、距离、方位、拓扑关系等，其中距离、方位、拓扑关系组成了空间目标的空间关系，它是地理实体之间的空间特性，可以作为数据组织、查询、分析和推理的基础。通过将地理空间目标划分为点、线、面不同的类型，可以获得这些不同类型目标的形态结构。将空间目标的空间数据和属性数据结合起来，可以进行许多特定任务的空间计算与分析。 不少空间分析方法已经在GIS软件中实现，ArcGISToolsBox中就集成了大量的空间分析工具，例如空间信息分类、叠加、网络分析、领域分析、地统计分析等等，另外，还有一系列适应地理空间数据的高性能计算模型和方法，例如人工神经网络、模拟退火算法、遗传算法等等。但总的来说，在GIS软件中实现的专业空间分析模块还比较少，由于空间分析理论自身的不完善，也使得还没有比较全面、权威的软件包集成于GIS软件中。GIS软件与空间分析软件相结合的方式有两种，一种是高度耦合，一种是松散耦合。 高度耦合结构即把空间分析模块嵌入到GIS软件包中，供用户直接从图形界面中选择各种功能，GIS中相关的数据直接可以参与到空间分析计算中，这种方式方便了用户，但代价是开发费用较高，实现周期长。也只有少数的大型GIS公司才会深入的涉足到高耦合结构GIS软件的设计与开发中，例如美国ESRI公司。 松耦合结构则是在相对独立的GIS软件和空间分析软件之间使用一个数据交换接口，GIS软件中的数据通过接口为空间分析软件提供基本的分析数据源，经空间分析软件计算出的结果通过接口以图形的方式显示在GIS软件中，实现这种架构方式相对容易，费用也相对较低，一般可以使用开源的GIS软件即可实现这种结构。 [编辑本段]空间分析的基本方法 1.空间信息量算 空间信息量算是空间分析的定量化 空间分析 基础。 空间实体间存在着多种空间关系，包括拓扑、顺序、距离、方位等关系。通过空间关系查询和定位空间实体是地理信息系统不同于一般数据库系统的功能之一。如查询满足下列条件的城市：在京九线的东部， 距离京九线不超过200公里， 城市人口大于100万并且居民人均年收入超过1万。整个查询计算涉及了空间顺序方位关系(京九线东部),空间距离关系（距离京九线不超过200公里），甚至还有属性信息查询(城市人口大于100万并且居民人均年收入超过1万）。 空间信息量算包括：质心量算、几何量算、形状量算。 2.空间信息分类 这是GIS功能的重要组成部分。 对于线状地物求长度、曲率、方向，对于面状地物求面积、周长、形状、曲率等；求几何体的质心；空间实体间的距离等。 空间分析 常用的空间信息分类的数学方法有：主成分分析法、层次分析法、系统聚类分析、判别分析等； 3. 缓冲区分析 缓冲区分析是针对点、线、面等地理实体，自动在其周围建立一定宽度范围的缓冲区多边形。 邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度，其确定是空间分析的一个重要手段。交通沿线或河流沿线的地物有其独特的重要性，公共设施的服务半径，大型水库建设引起的搬迁，铁路、公路以及航运河道对其所穿过区域经济发展的重要性等，均是一个邻近度问题。缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工具之一。 所谓缓冲区就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。 4.叠加分析 大部分GIS软件是以分层的方式组织地理景观，将地理景观按主题分层提取，同一地区的整个数据层集表达了该地区地理景观的内容。地理信息系统的叠加分析是将有关主题层组成的数据层面，进行叠加产生一个新数据层面的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。叠加分析不仅包含空间关系的比较，还包含属性关系的比较。叠加分析可以分为以下几类：视觉信息叠加、点与多边形叠加、线与多边形叠加、多边形叠加、栅格图层叠加。 5.网络分析 对地理网络（如交通网络）、城市基础设施网络（如各种网 空间分析 线、电力线、电话线、供排水管线等）进行地理分析和模型化，是地理信息系统中网络分析功能的主要目的。网络分析是运筹学模型中的一个基本模型，它的根本目的是研究、筹划一项网络工程如何安排，并使其运行效果最好，如一定资源的最佳分配，从一地到另一地的运输费用最低等。 网络分析包括：路径分析（寻求最佳路径）、地址匹配（实质是对地理位置的查询）以及资源分配。 6.空间统计分析 GIS得以广泛应用的重要技术支撑之一就是空间统计与分析。例如， 在区 空间分析 域环境质量现状评价工作中，可将地理信息与大气、土壤、水、噪声等环境要素的监测数据结合在一起，利用GIS软件的空间分析模块，对整个区域的环境质量现状进行客观、全面的评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布情况。通过叠加分析，可以提取该区域内大气污染布图、噪声分布图;通过缓冲区分析，可显示污染源影响范围等。可以预见，在构建和谐社会的过程中，GIS和空间分析技术必将发挥越来越广泛和深刻的作用。 常用的空间统计分析方法有：常规统计分析、空间自相关分析、回归分析、趋势分析及专家打分模型等。 空间分析主要内容 空间位置： 借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息，是空间对象表述的研究基础，即投影与转换理论。 空间分布：同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容。 空间形态：空间对象的几何形态 空间距离：空间物体的接近程度 空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。

㈢ 高维空间的理论分析

理解高维空间的基本方法是类比。假设我是一个二维世界的人，我不能理解什么是“高度”，什么是“体”，什么是“空间”。你想向我描述三维世界中的立方体。你该怎么说呢？你或许会从立方体的展开图开始谈起：图(a)就是一个立方体的展开图，如果我们剪一个这种形状的纸板，我们可以把它折成一个正方体。我开始好奇了。- 你说说该怎么做呢？
- 先把上面几个正方形折起来，把对应的边粘在一起……
- 等会儿呢等会儿呢，这几个正方形是稳定的形状呀，它们的边怎么可能挨到一起呢？
- 傻了吧！在二维世界中它们不是活动的，但是它们可以向第三维度弯折啊！给你画一个图(b)吧，这就是把上面那几个正方形粘合起来的并樱丛样子，这就成了一个没有封顶、还差一面的正方体……
- 你耍赖绝樱！你这样弯折了之后正方形都不是正方形了，都变成梯形了！
- 不对，它们仍然是正方形。图(b)的六块区域其实都是正方形，只是由于透视作用，它们看上去好像变“斜”了。
- 嗯，好吧，你继续。
- 我们得到的是一个有盖的盒子。上面五个正方形（其中有四个由于处于第三维度而变了形）的“内部”已经形成了“空间”了，可以往里面放东西了。要想做成一个封闭的正方体，只需要把剩下的那个正方形合上去就行了，最终结果就像图(c)那样。
- 咦？图(c)里面，刚才最后要合上去的那个正方形到哪儿去了？
- 它就是最大的那个正方形。
- 胡说！那个大正方形是五个小正方形拼成的！这个大正方形刚才在图(b)里也有！
- 不是的。图(b)里的大正方形的确是五个小正方形拼成的轮廓，但图(c)里的那个大正方形是真实存在的，它就是最后合上去的那一块。这个大正方形也并不是和那五个小正方形重叠在一起，它们在第三维中的层次是不同的。图(c)就是你梦想的那个正方体了，它由六个正方形组成。你在图(c)中看到的一个小正方形，一个大正方形，四个梯形事实上都是正方形，而且它们都一样大。这六个正方形围成了中间的那个“空间”。
- 我还是不明白。那个大正方形也是在第三颂拍维度的，为什么它没变形呢？
- 这是因为，这个正方形所在的方向不是第三个维度，因此看上去和原来一样。
- 那同一个方向上为什么又有一大一小两个正方形呢？
- 唉，真麻烦。这是因为，它们的朝向虽然一样，但在第三维度上的位置不一样。小的那个正方形在第三个维度离我们远一些，看起来就要小一些。
- 哦！我有点明白了。是不是说，旁边一圈那四个“正方形”是跨越了第三维的，因此在第三维空间中一部分离我们近，一部分离我们远，于是看上去就是由大到小渐变过去的，就像是变形了。
- 对！你理解得很好！说真的，平时生活在三维空间中，我都还没仔细想过这一点呢。
- 我好像真的明白了，说错了不要笑我哦。那个“空间”啊，说穿了就是大正方形擦着四个变形正方形在第三维度上向远处的小正方形移动所产生的“轨迹”。
- 正是正是！
- 哎呀我彻底明白了。怪不得我们说n维立方体有2^n个点呢，其实道理很简单。其实只需要把n-1维立方体复制一份，然后对应的顶点相连就可以了。这就是n-1维立方体在第n维发生位移的结果，新增的那2^(n-1)条边就是点的轨迹。
- 。我还给你看一个好玩的东西，让你看看三维立方体是如何旋转的。睁大眼睛仔细看好每个正方形都变到哪儿去了。
- 我又糊涂了。为什么从第三幅图变成第四幅图时，远处的小正方形能够穿越左边界，让其中一小半跑到边界左边来？
- 这个确实不好理解。小正方形并没有“穿过”那条竖直的边，那条边在第三维上离我们更近，而它在我们这个方向上的投影又与小正方形重合了。其实你可以看到，它们之间的拓扑关系仍然是不变的。
- 哦，于是乎远处的小正方形就转到侧面去了，然后又转到离我们近的位置来了，替代了原先大正方形的位置……
- 回去没事多想想吧。期待你睡觉时能够做出一个三维的梦。
- 好的。谢了。我们可以用类比的方法得出：四维立方体是由8个大小相同的三维立方体组成，其展开图如图(a)。图(b)是粘合出来的四维盒子，还差一个盖子没有盖。这些看起来像棱台的东西其实都是根正苗红的正方体，只是由于它们在四维空间中位置不同，发生了透视。
把盖子盖上后，我们就看到了传说中的四维立方体，这个图形相信很多网友已经很熟悉了。图上有一大一小两个标准模样的立方体，这是第四维度上位置不同但都正对我们的两个“三维面”。其它棱台其实都是正方体，只是看上去因透视而变形。四维立方体可以看作是三维立方体的移动轨迹，因此画一个四维立方体很简单：画两个三维立方体，然后连接对应顶点即可。观察四维立方体的旋转，你会看到里面的小立方体穿过一个面跑到了外面，而后又变成了最外面的大立方体。这一切都和二维向三维的推广是类似的。仔细观察思考，你还会发现更多可以类比的地方。

㈣ 空间分析的主要内容

空间位置： 借助于空间坐标系传递空困春间对象饥尺渣的定位信息，是空间对象表述的研究基础，即投影与转换理论。
空间分布：同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容。
空间形态：空间对象的几何形态。
空间距离：空间烂悄物体的接近程度。
空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。

㈤ 空间分析方法

空间信息量算是空间分析的定量化基础。空间实体间存在着多种空间关系，包括拓扑、顺序、距离、方位等关系。通过空间关系查询和定位空间实体是地理信息系统不同于一般数据库系统的功能之一。如查询满足下列条件的城市：在京九线的东部， 距离京九线不超过200公里， 城市人口大于100万并且居民人均年收入超过1万。整个查询计算涉及了空间顺序方位关系(京九线东部),空间距离关系（距离京九线不超过200公里），甚至还有属性信息查询(城市人口大于100万并且居民人均年收入超过1万）。间信息量算包括：质心量算、几何量算、形状量算。

2、空间信息分类

这是GIS功能的重要组成部分。对于线状地物求长度、曲率、方向，对于面状地物求面积、周长、形状、曲率等；求几何体的质心；空间实体间的距离等。空间分析常用的空间信息分类的数学方法有：主成分分析法、层次分析法、系统聚类分析、判别分析等；

缓冲区分析

缓冲区分析是针对点、线、面等地理实体，自动在其周围建立一定宽度范围的缓冲区多边形。

邻近度描述了地理空间中两个地物距离相近的程度，其确定是空间分析的一个重要手段。交通沿线或河流沿线的地物有其独特的重要性，公共设施的服务半径，大型水库建设引起的搬迁，铁路、公路以及航运河道对其所穿过区域经济发展的重要性等，均是一个邻近度问题。缓冲区分析是解决邻近度问题的空间分析工具之一。 所谓缓冲区就是地理空间目标的一种影响范围或服务范围。

叠加分析

大部分GIS软件是以分层的方式组织地理景观，将地理景观按主题分层提取，同一地区的整个数据层集表达了该地区地理景观的内容。地理信息系统的叠加分析是将有关主题层组成的数据层面，进行叠加产生一个新数据层面的操作，其结果综合了原来两层或多层要素所具有的属性。叠加分析不仅包含空间关系的比较，还包含属性关系的比较。

       叠加分析可以分为以下几类：视觉信息叠加、点与多边形叠加、线与多边形叠加、多边形叠加、栅格图层叠加。

㈥ GIS中各类空间分析原理是什么什么时候用怎么用

空间分析主要包括了如下的功能：包括空间查询与量算，缓冲区分析、叠加分析、路径分析、空间插值、统计分类分析等，并描述了相关的算法，以及其中的计算公式。
原理简单的说就是定量统计的方式分析点、线、面的分布方式。
什么时候用这个要看你需要做上面的分析功能的时候，常用的就是缓冲区分析，空间查询，路径分析。
怎么用，几句话确实无法讲完，你可以看下Arcgis的教程，或者推荐你去华夏论坛学习吧。
纯手工打字，望采纳。

㈦ 空间分析的流派

由于当前空间分析研究主要有3个主要专业研究：地理学、测绘学和建筑学，分别有不同的学术流派。
1、地理学的空间分析以分析地理数据为主，也可称为地理分析，以遥感图、地图和经济、社会等数据为分析对象，以地理建模、计量地理、地统计学等方法分析问题，主要研究群体以中科院地理类研究生、师范大学地理系、综合性大学地理系为代表。代表着作：中科院地理所，王劲峰《空间分析的理论与方法》
2、测绘学的空间分析以测绘数据、遥感数据、地图数据（二维、三维）为主，经济、社会等数据为分析对象研究较少，主要使用计算几何、地图代数等方法分析问题，主要研究群体以武汉大学、测绘学院、矿业大学测量系为代表。代表图书：武汉大学，郭仁忠《空间分析》
3、建筑学的空间分析以建筑空间、城市空间或环境空间为主，依托建筑学和城市规划理论，结合规划实际需求，从微观和中观的角度分析空间分布情况，主要研究群体以东南大学、清华大学、同济大学等建筑系为代表。代表着作：东南大学，黄亚平《城市空间理论与空间分析》

㈧ 什么是空间分析其方法有哪些

空间分析是对于地理空间现象的定量研究，其常规能力是操纵空间数据使之成为不同的形式，并且提取其潜在的信息。空间分析是GIS的核心。空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和传输能力）是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统成功与否的一个主要指标。
基本方法
▪ 空间信息量算
▪ 空间信息分类
▪ 缓冲区分析
▪ 叠加分析
▪ 网络分析
▪ 空间统计分析

㈨ 简述地理资讯系统中主要有哪些空间分析方法

简述地理资讯系统中主要有哪些空间分析方法

地理资讯系统所属现代词，指的是由电子计算机网路系统所支撑的，对地理环境资讯进行采集、储存、检索、分析和显示的综合性技术系统。

地理资讯系统中空间分析用英语怎么说

地理资讯系统中空间分析
Spatial *** ysis in geographic information system

ArcGIS地理资讯系统空间分析主要研究的内容

空间分析是为了解决地理空间问题而进行的资料分析与资料探勘，是从GIS目标之间的空间关系中获取派生的资讯和新的知识，是从一个或多个空间资料图层中获取资讯的过程。空间分析通过地理计算和空间表达挖掘潜在的空间资讯，其本质包括探测空间资料中的模式；研究资料间的关系并建立空间资料模型；使得空间资料更为直观表达出其潜在含义；改进地理空间事件的预测和控制能力。

地理资讯系统中常用的空间资料模型有哪些

1、概念模型（场模型：用于描述空间中连续分布的现象；物件模型：用于描述各种空间地物；网路模型：可以模拟现实世界中的各种网路）
2、逻辑资料模型（向量资料模型,栅格资料模型和面向物件资料模型等）
3、物理资料模型（概念资料模型在计算机内部具体的储存形式和操作机制,即在物理磁盘上如何存放和存取,是系统抽象的最底层.）

谁有氏配ArcGIS地理资讯系统空间分析实验教程一书的光盘资料？

是科学出版社 汤国安编写的吗？
我有 你怎么不留个地址呢？

地理资讯系统中的一道题，试述空间网路分析，请问该怎么答

在GIS中，网路分析是指依据网路拓扑关系，通过考察网路元素的空间及属性资料，以数学理论模歼者指型为基础，对网路的效能特征进行多方面研究的一种分析计算。是研究一项网路工程如何安排，并使其执行效果最好，如一定资源的最佳分配，从一地到另嫌坦一地的运输费用最低等，其基本思想则在于人类活动总是趋于按一定目标选择达到最佳效果的空间位置。

地理资讯系统的主要应用领域有哪些

遥感与地理资讯系统跟化学的联络确实比较远，遥感和地理资讯系统都是巨集观的东西，化学是很微观的领域，交叉点很少，要是非说有什么联络也是和巨集观化学的联络，比如说用遥感监测一下海洋的化学污染，看一看河流有没有富营养化，高光谱遥感还有望区分出不同的化学污染物；用地理资讯系统的空间分析功能分析一下化学污染物的排放浓度在地理上的分布特征，规划一下城市中的什么位置建化工厂污染能达到最小等。

地理资讯系统GIS有哪些分类,请举例阐述

主要是安装用途来分，一种是基础性的平台gis软体，如arcgis、mapgis、mapinfo；一种是正对某一领域或用途的专业gis软体，如地籍资讯系统软体，规划资讯系统软体，矿产预测gis软体等等。

什么是地理资讯系统，为什么说叠加分析是地理资讯系统方法中一个重要的功能？

地理资讯系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学资讯系统”或“资源与环境资讯系统”。它是一种特定的十分重要的空间资讯系统。它是在计算机硬、软体系统支援下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布资料进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

㈩ 基于DEM的小流域土地整理的综合规划探讨——以北京市怀柔区琉璃河流域为例

王亚男

（天津市城市规划设计研究院，天津，300041）

摘要：从项目区的划定、DEM的构建，到项目区的适宜性评价，在此基础上对项目区进行土地利用分区，布置枝燃土地利用布局，确定综合规划的方案，形成了基于DEM的小流域土地整理的综合规划探讨。

关键词：DEM；小流域；土地整理；综合规划

基于DEM的小流域土地整理的综合规划与设计，其研究主要技术路线分为土地整理项目区范围的划定、基于地形图的DEM的构建、项目区适宜性评价、土地利用分区、土地利用布局、项目区规划与设计方案和主要工程规划与设计几个方面，详细流程如图1所示。

图1 小流域土地整理规划设计技术流程

1 小流域土地整理的项目区的划定

1.1 资料收集与实地踏勘

根据国土资源部颁发的《土地开发整理标准》及土地开发整理规划编制要求，含搭山项目规划所需资料一般包括：①项目区基本概况，包括行政辖区、地理位置、土地面积、人口等；②自然条件，包括项目区地形、地貌、气候、土壤、水文、地质、植被及自然灾害等情况；③社会经济条件，包括产业发展、市场状况、收入水平、民族习惯等；④土地利用现状，包括各地类的数量、权属、土地生产能力、土地利用中存在的主要问题等；⑤土地开发整理法规政策以及农业、水利、林业、环境保护等相关行业技术规范与标准；⑥土地资源、水资源调查报告、土地利用总体规划、土地开发整理规划等；⑦项目区的地形图、土地利用现状图、土地权属界线图、项目所在县（市）、乡（镇）土地利用总体规划图、土地开发整理规划图等。

与此同时，技术小组与当地有关领导必须多次到项目区进行实地踏勘，主要了解项目区的地貌、种植制度、水源、现状设施等情况，具体划定项目区边界等，并就项目片规划设计中可能涉及的具体问题向当地基层领导、农民征求意见，与当地农业、水利专家共同确定规划思路。

1.2 划定小流域土地整理项目区的原则

划定小流域土地整理项目区时应遵循以下三个原则：①项目完整性原则。项目区的边界不应只考虑行政区的边界，还应该考虑项目区周围自然地物的分布情况，例如以分水岭、路、沟、渠等为界。②结合实测的地形图，以生态系统为划分基础，从小流域生态系统角度划定土地整理项目区边界，然后把项目区的现状图与实测的地形图进行叠加匹配，得到具有地形、地类等信息的电子图件。③尽量保证土地的权属在同一个乡镇管辖范围内。

2 基于地形图的 DEM 构建

2.1 数据源的获取与转换

本文主要根据数字化的地形图来建立 DEM。下面以琉璃河土地整理项目为例，简要说明一下测图的过程。

首先在项目区进行实地控制测量，采用GPS静态测量，沿线布设E级GPS网，采用点连接和边连接相结合布网，平面坐标起算点采用北京市测绘院提供的位于北京市怀柔区琉璃庙镇柏查子村附近的两个GPS点作为起算点。然后利用全站经纬仪在野外实测。全站经纬仪可以自动记录和显示有关数据，外业采集数据后，用数据通讯线连接全站仪和计算机，把野外观测数据传输到计算机中，再对野外采集的数据进行预处理，检查可能出现的各种错误；把野外采集到的数据编码，用测量数据转化成绘图系统所需要的编码格式。数据计算是针对地貌关系的，当测量数据输入计算机后，生成平面图形，建立图形文件，绘制等高线。对照外业的草图，修改新生成的地形图，补测重测存在漏测或测错的地方，然后加注高程、注记等。进行室内和室外检查；最后对地形图进行图框内外整饰。

测图的成果是 AutoCAD 格式的文件，本文主要是应用MAPGIS 软件建立数字高程模型，因而要进行必要的文件转换。首先把 AutoCAD 格式的等高线和高程点的图层另存为.dxf 格式。然后在MAPGIS 软件应用“文件谈中转换”的模块，把.dxf格式的等高线和高程点数据，分别转换为MAPGIS软件形式的点文件和线文件。点文件为包含高程点信息的数据；线文件为包含等高线信息的数据。

2.2 矢量数据的编辑与处理

在等高线数字化生产过程中，由于地貌形态复杂，数据量大、人机交互作业易出错和图像处理技术存在缺陷等原因，不可避免地造成等高线数据的几何信息和属性信息误差。几何信息误差主要包括等高线的点位或线位误差、等高线相交或自交和数据采集不均匀引起的数据冗余和等高线不光滑等。属性信息误差主要包括少量高程错误和系统高程错误。等高线矢量数据是建立数字高程模型的基础数据，其质量直接影响其使用效果，因此必须对等高线数据进行检查修改。

在等高线数据的处理中，可采用MAPGIS 软件中的“DTM分析”应用模块中等高线检查工具进行处理。首先对等高线数据进行错误检查，包括线自相交检查、线封闭性检查、线相交检查、高程跳跃值检查、高程赋值检查等，然后找出产生错误的具体原因，对等高线文件进行线编辑处理，主要是对线数据的增加、删除、移动、续线、闭合、分割、属性修改等，另外还有对高程点数据的增加、删除、移动等功能。

2.2.1 等高线赋以高程值的属性

由 AutoCAD 格式转换过来的等高线的文件，并没有有关高程值的属性，因而必须给每条等高线赋以高程值。首先，建立等高线文件的属性结构，根据高程值选择字段类型为双精度型，字段长度为8，小数位数为2。其次，找到高程线之间的差值，接下来启动自动赋高程值的工具，然后从已知高程点处向外引一条延长线，点击后出现一个对话框。在对话框中分别输入“当前高程”和“高程增量”，当前高程为起始点的高程值，高程增量为等高线之间的差，可正可负。从图上推断高程值是递减的还是递增的，递减的即为正，反之为负。最后，用同样的方法将所有的线属性录入。另存为“高程线”名称的线文件。

2.2.2 高程点赋以高程值的属性

由 AutoCAD 格式转换过来的高程点的文件，同样也没有高程值的属性，必须给每个高程点赋以高程值。与上述等高线赋以高程值属性过程的不同之处，是把高程点的注释赋为属性，应该注意的是在赋完属性之后，必须更改高程点的属性结构，即把“字段类型”由字符串改为双精度型，否则不能生成 DEM。

2.3 DEM 的生成

2.3.1 TIN 模型的生成

（1）线文件 TIN 模型的生成。首先启动MAPGIS 软件中“DTM 分析”功能模块，装入等高线文件。由线数据提取高程点。根据分辨率的要求选择抽稀系数，然后生成三角剖分网。把生成的三角剖分网文件另存 TIN 格式的文件。

（2）点文件 TIN 模型的生成。同样启动MAPGIS 软件中“DTM 分析”功能模块，装入高程点文件。由点数据提取高程点，选择高程点属性项，然后生成三角剖分网。图2是由高程点数据建立的琉璃河土地整理项目区的 DEM 模型。

图2 琉璃河土地整理项目区的 DEM 模型

图3 琉璃河土地整理项目区典型地块的 DEM 模型

2.3.2 GRID 模型的生成

与生成 TIN 模型不同，GRID 模型的生成主要是把等高线和高程点进行栅格化，把栅格化的结果保存 GRID 格式的文件。图3为琉璃河典型地块生成的 GRID 模型。从图上可以清晰地看到三维地形信息，如山脊、山谷、分水岭等，直观地了解项目区的整体情况，对整个项目区的规划有一个总体的把握和认识。

3 基于 DEM 的小流域土地适宜性评价

进行土地适宜性评价是小流域土地整理规划的基础，并为土地整理规划提供科学依据，减少规划的盲目性，使小流域生态经济系统的物质循环、能量流动、信息传递、价值增值这四大基本功能得以充分发挥。影响土地适宜性的因素很多，对于小流域地区，坡度和坡向是土地适宜性评价的重要因子。坡度和坡向是地面接受日照、风吹、雨水冲刷的重要因素。

为了实现评价方法和过程的定量化和科学化，需要利用现代化的 GIS 分析技术。利用DEM 数据中地表形态结构的提取和表达，其技术手段已经成熟。可以通过DEM 快速、简便地提取高质量坡度和坡向信息，应用 GIS 叠加分析方法对土地利用现状信息进行叠加、分组和统计分析。本文研究如何从地形地貌的角度建立评价模型，以北京市怀柔区琉璃河流域的土地适宜性评价为例，在 GIS 环境中实现定量评价。

3.1 小流域土地适宜性评价的评价指标及权重确定

通过研究怀柔区琉璃河流域的坡度和坡向地形地貌特征与该区农业生产条件的关系，并确定了各因子权重，见表1和表2。

表1 怀柔区琉璃河流域坡度分级权重表

表2 怀柔区琉璃河流域坡向分级权重表

3.2 坡度图和坡向图的生成

坡度是地形描述中一个常用的参数，是一个具有方向和大小的矢量。空间曲面的坡度是点位的函数，除非曲面是一个平面，否则曲面上不同位置的坡度是不相等的。给定点位的坡度是曲面上该点的法线方向与垂直方向之间的夹角。

本文中以怀柔区琉璃河地区1∶1000 地形图为依据，把AutoCAD格式的等高线等地形特征的要素转换为MAPGIS软件的线文件和点文件，然后利用MAPGIS 软件生成供分析用的DEM，依照上面的坡度分级权重表，在MAPGIS 软件中的“坡度分级图输出设置”中把坡度分为五个级，分别输入上下限，并把区参数设为上述表格中的参数值，然后生成坡度图，最后把点、线、区文件另存。在“输入编辑”中打开刚才生成的点、线、区文件，修改区文件的属性结构，增加“坡度”和“坡度分值”两项，并相应设置其字段类型和字段长度等。其中“坡度”一项的字段类型为字符串型，字段长度为10；“坡度分值”一项的字段类型为双精度型，字段长度为2，小数位数为1。然后利用“参数赋属性”的功能，依照坡度分级权重表，把“坡度”和“坡度分值”两项属性信息增加到坡度图上，最后保存点、线、区文件。图4、图5分别是琉璃河流域土地整理项目区坡度图和典型地块的坡度图。从图上可以反映出项目区的整体坡度情况，可以清晰准确地获得项目区的坡度信息。

图4 琉璃河流域土地整理项目区坡度图

图5 琉璃河流域土地整理项目区典型地块坡度图

基于 DEM 计算坡向时通常定义为，过格网单元所拟合的曲面片上某点的切平面法线的正方向在平面上的投影与正北方的夹角，即法线方向在水平方向投影向量的方位角。

与上述坡度图属性赋值相似，把“坡向范围”和“坡向分值”属性赋值到坡向图上，图6、图7分别是琉璃河流域土地整理项目区坡度图和典型地块的坡向图，为下一步的适宜性评价做好了基础。

图6 琉璃河流域土地整理项目区典型地块坡向图

图7 琉璃河流域土地整理项目区坡向图

3.3 小流域土地适宜性评价结果

土地适宜性评价是在地理信息系统软件支持下进行的。评价单元的划分是在以MAP-GIS 软件为工作平台的基础上，利用MAPGIS 软件中的“空间分析”模块进行空间叠加。首先把坡度图和坡向图的区文件添加到模块中，然后利用“区对区合并”功能，把坡度图和坡向图叠加，最后另存生成综合图，即可得到土地适宜性评价单元图，并对其进行调整，使每个单元达到自然条件、经营方式及经济收益相似，最终形成评价单元。

本研究采用综合指数评价模型进行土地适宜性评价，每一块土地的综合分级参数按下式确定：

综合分级参数＝坡度分值＋坡向分值

采用等距裁取方法，将该区土地适宜性用途分为四类（见表3）。

表3 土地适宜性评价综合分级表

利用MAPGIS 软件的“属性库管理”模块把叠加后生成的综合图的区属性输出.dbf格式的数据库文件，然后用Excel 文档打开，根据综合分级公式，计算出各个评价单元的分值。最后把计算结果另存为.dbf 格式的数据库文件。利用MAPGIS 软件的“属性库管理”模块的“属性连接”把计算结果和综合图的区属性连接起来，建立数据库。

4 基于 DEM 的小流域土地整理的规划方案

通过土地适宜性评价，加强了土地利用空间布局的研究。数字高程模型的发展为土地利用空间布局提供了理论依据，应用数字高程模型的有关理论和方法，确定各地类的土地利用空间布局，使土地整理规划设计更合理。根据小流域土地适宜性评价的结果来规划设计土地利用布局，主要有以下几个方面。

4.1 基于 DEM 的土地利用分区

在“输入编辑”模块中，打开综合图，依据表4 土地利用分区各地类参数值，利用“属性赋参数”的功能对项目区进行土地利用分区。得到以 DEM 为划分基础的土地利用分区，从图上看，斑块较为破碎，由于图上没有河线、居民点、道路和地类界等地形要素，因而需要进一步进行图形处理。

表4 土地利用分区各地类参数值

图8 琉璃河土地整理项目区典型地块土地利用分区

图9 琉璃河土地整理项目区土地利用分区

4.2 添加线状地物和居民点

上面生成的土地利用分区图中，主要是基于高程点和等高线生成，缺少河线、居民点、道路和地类界等地形要素。在下一步规划设计时，应把这些地形要素添加到图上。以琉璃河项目为例，首先把河线、居民点、道路和地类界等地形要素转化为MAPGIS 软件能识别的点、线文件；然后把这些地形要素添加到已经生成的分区图上。最后调整各图层的顺序，以便各个要素都能显示出来。

4.3 确定土地利用布局

土地利用布局是指按照土地的自然适宜性和社会经济发展要求，将各类用地合理布置并落实到土地整理区域内的具体地块上。根据实地踏勘的情况，在图上对小斑块进行合并处理。以道路、河线等显着线状地物为划定的基本依据，调整土地利用布局，使之更加合理。

4.3.1 水土保持区

综合分级参数小于0.4 的区域，是以水土保持为主，通过人工管理和自然恢复形成大型荒草地的自然斑块，大型自然植被斑块具有多种重要的生态功能，并为景观带来许多益处，如涵养水源、保持水土和保护生物多样性等。

4.3.2 经济林果区

综合分级参数在0.4～0.9 之间的区域，主要执行生态经济功能，该区景观生态建设的重点是：大力发展经济林果业和适当发展畜牧业，提高人民生活水平，同时兼顾生态环境保护功能。主要依据是本区坡度较大，不适合农业耕作开发，景观过程也主要以水土流失、植被覆盖率降低等生态退化过程为主，只是和生态环境保护功能区比较起来，程度稍为轻一点，因此必须将生态经济功能和生态环境保护功能并重。

4.3.3 平缓坡耕地农业耕作区

综合分级参数在0.9～1.3 之间的区域，主要执行农业耕作功能。该区景观生态建设的重点是：以高产、高质、高效农业为主导方向，推行种植业开发，满足人们的消费需求和提高经济收入。为此，在规划建设中要合理调整农、林、牧、副结构，以粮食为主，适当增加芝麻、油菜和棉花等油料作物和经济作物，引进优良品种，适当安排作物轮作，逐步推广套种面积，提高复种指数，同时由于降水不足的供需错位，因此大力推广应用地膜覆盖、节水灌溉等旱作农业技术，积极发展节水、集水农业，有效提高土壤生产效率和农作物产量。依据是坡耕地土层较薄，土壤肥力低，发展集约型农业的条件还不成熟。

4.3.4 平坦的滩地和居民点

综合分级参数在大于1.3 之间的区域，居民点的扩大、矿产资源的开发都会导致对生态环境的影响。因此，应该尽可能地限制居民点的扩张，大力提倡植树造林，建设绿色村庄、田园村庄，提高环境的宜人性，促使人类与自然环境的协调。

4.3.5 渔业

山区小流域由于雨水资源和地下水资源短缺，渔业发展受到很大限制。小流域土地整理规划建设的重点是：在条件许可的地区，充分利用小型水利工程的截留河水，适当发展渔业，增加农民的收入。

以 DEM 为基础，以道路、河线等显着线状地物为划定的基本依据，确定的土地利用布局。有可能与实地的地形不符合，因而要去实地核对土地利用布局是否符合实际，并根据实地的情况做出相应的调整。

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