第三章空间量测和计算.ppt

间隔量是指不参照某个固定点，按间隔表示相对位置的数； 比率量是指那些有真零值而且量测单位间隔相等的数据，它可以明确描述事物间的比率关系。 第3章 空间量测与计算 3.1 空间量测尺度 3.2 基本几何参数量测 3.3 地理空间目标形态量测 3.4 空间分布计算与分析 3.2 基本几何参数量测 基本几何参数量测包括对点、线、面空间目标的位置、中心、重心、长度、面积、体积和曲率等的量测与计算。这些几何参数是了解空间对象、进行高级空间分析以及制定决策的基本信息。 3.2.1 位置量测 研究和分析地球空间事物首先要确定空间对象的空间位置，空间位置是所有空间目标物共有的描述参数。 空间位置借助于空间坐标系来传递空间物体的个体定位信息，包括绝对位置和相对位置。 在空间分析中所需要的位置信息是关于点、线、面、体目标物的绝对和相对位置信息。 矢量GIS中包括点、线、面三类地理目标，地理目标的空间位置用其特征点的坐标表达和存储。 点目标的位置在欧氏平面内用单独的一对（x, y）坐标表达，在3维空间中用（x, y, z）坐标表达； 线目标的位置用坐标串表达，在2维欧氏空间中用一组离散化实数点对表示：(x1, y1), (x2, y2), …, (xn, yn)，在3维空间中表示为：(x1, y1, z1), (x2, y2, z2), …, (xn, yn, zn)，其中n是大于1的整数； 面状目标的位置由组成它的线状目标的位置表达； 体状目标的位置由组成它的线状目标和面状目标的位置表达。 在矢量数据结构中，由于其位置直接由坐标点来表示，所以位置是明显的，但属性是隐含的； 在栅格数据结构中，每一个位置点都表现为一个单元（Cell或Pixel），属性是明显的，而位置是隐含的。 空间对象位置的量测涉及到位置精度，GIS数据的位置精度是指数据集（如地图）中物体的地理位置与其真实地面位置之间的差别，研究对象主要是点、线、面的几何精度，它是GIS数据质量评价的重要指标之一，常以坐标数据的精度表示。 由于位置精度的提高是其他量测精度提高的基础，因此，位置精度的提高是今后GIS空间量测需要解决的一个重要的数据质量问题。 3.2.2 中心量测 空间量测的中心多指几何中心，即1维、2维空间目标的几何中心，或由多个点组成的空间目标在空间上的分布中心。中心/质心对空间对象的表达和其他参数的获取具有重要意义。 例如，上海这座全国最大的城市，它的最南端和最北端的直线距离为120 km，以最南端的点还是以最北端的点代替这座城市，在地图上的位置就会相差120 km，如此大的误差将直接影响到地图的精度。在这种以点表示面的情况中，为了精确和表达的需要一般用几何中心来代替。 多空间目标物空间分布形态中心的确定可以先确定它的分布区域，将其分布中心的确定转换为单一空间目标物中心的确定。 简单的、规则的空间目标其中心的确定非常简单，如线状物体的中心就是该线状物体的中点；圆的几何中心是圆点；正方形、长方形、正多边形等规则面状物体，其中心是它们对角线的交点。 3.2.3 重心量测 重心是描述地理对象空间分布的一个重要指标。从重心移动的轨迹可以得到空间目标的变化情况和变化速度。重心量测经常用于宏观经济分析和市场区位选择，还可以跟踪某些空间分布的变化，如人口变迁、土地类型变化等。 以人口分布为例介绍重心量测。假设人口所在区域为一同质平面，每个人都是平面上的一个质点，具有相同的重量，则人口重心应为区域中距离平方和最小的点，即一定空间平面上力矩达到平衡的一点。 3.2.4 长度量测 长度是空间量测的基本参数，它的数值可以代表点、线、面、体间的距离，也可以代表线状对象的长度、面和体的周长等。 距离量测： 简单距离：包括两点间距离、点到线目标的距离、点到面状目标的距离、线状物体间距离、面状目标物间的距离； 函数距离：简单距离的量测都是绝对物理距离量测，中间不考虑任何障碍物的影响。然而，很多实际情况下，两点间距离不能走直线，两目标物间的距离要受很多因素制约，如受到障碍物的影响等。 障碍物分为绝对障碍物和相对障碍物，可以通过阻抗值来描述。若障碍物对空间目标物产生的阻抗值小于某一临界值，则为相对障碍物；若障碍物的阻抗值大于或等于这一特征值，则空间目标物的运动被完全阻止，障碍物变为绝对障碍物，如悬崖、禁区、湖泊等。