空间数据基本特征与探索性分析课件.ppt

1、n概述概述 n空间数据的基本特征空间数据的基本特征n空间数据的基本性质空间数据的基本性质n空间数据探索性分析空间数据探索性分析n空间数据可视化空间数据可视化n本章小结本章小结1空间数据基本特征与探索性分析空间数据基本特征与探索性分析理解空间数据的特征与性质是进行空间分析的重要准理解空间数据的特征与性质是进行空间分析的重要准备。备。21.1.概述概述Digital dataMaps and PlansPaper filesPhotogrammetryRemote SensingInterviews Data SourcesDataDataDataDataGISField survey空间数据是地

2、理空间的抽象空间数据是地理空间的抽象-地理空间概念地理空间概念 GIS中的地理空间是指经过投影变换后，在笛卡尔坐标系中的地球表层特征空间，一般包括地理空间定位框架及其所连接的空间对象。31.1.概述概述我国2000大地坐标系空间数据是地理空间的抽象空间数据是地理空间的抽象-地理空间概念地理空间概念 GIS中的地理空间是指经过投影变换后，在笛卡尔坐标系中的地球表层特征空间，一般包括地理空间定位框架及其所连接的空间对象。41.1.概述概述绝对空间相对空间具有空间属性特征的实体集合，由不同实体之间的空间关系构成。相邻、包含、关联等具有属性描述的空间几何位置的集合，由一系列不同位置的空间坐标组成。坐标

3、、角度、方位、距离等地理空间空间数据是地理空间的抽象空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型空间数据模型 地理空间向计算机数据库映射的桥梁：空间数据模型。空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，它为空间数据组织和空间数据库模式设计提供着基本方法，主要类型：n场模型：连续对象的描述（二维，三维）。n要素模型：离散对象描述。n网络模型：交通、水系等网络状对象描述。51.1.概述概述空间数据是地理空间的抽象空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型空间数据模型n场模型场模型 通常可以被表达为函数式z:s z(s)，其中z为可度量的函数，s表示空间中的位置。61.1.概述概述表表1 1 一

4、些场模型的例子一些场模型的例子空间数据是地理空间的抽象空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型空间数据模型n场模型场模型栅格数据模型栅格数据模型 栅格数据模型是基于连续铺盖的，它是用二维铺盖或划分覆盖整个连续空间；铺盖可以分为规则的和不规则的，后者可当做拓扑多边形处理。71.1.概述概述三角形、方格和六角形划分 栅格数据模型 空间数据是地理空间的抽象空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型空间数据模型n场模型场模型栅格数据模型栅格数据模型 栅格数据模型是基于连续铺盖的，它是用二维铺盖或划分覆盖整个连续空间；铺盖可以分为规则的和不规则的，后者可当做拓扑多边形处理。81.1.概述概述遥感传感器平台传感

5、器空间数据是地理空间的抽象空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型空间数据模型n要素模型要素模型，把信息空间分解为对象或实体。一个实体必须符合三个条件：n可被识别n重要（与问题有关）n可被描述（有特征）91.1.概述概述 空间对象 延伸对象 零维对象点 二维对象 一维对象 环 弧 简单环 简单弧 面对象 面域对象 域单位对象 欧氏平面空间对象类型空间数据是地理空间的抽象空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型空间数据模型n要素模型要素模型矢量数据模型矢量数据模型n点：维数为0，有位置，无宽度和长度n线：维数为1，有长度，无宽度和高度n面：维数为2，有长和宽n体：维数为3，有长、宽和高101.1.概

6、述概述空间数据是地理空间的抽象空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型空间数据模型n场模型场模型 VS VS 要素模型要素模型111.1.概述概述 现实世界 选择要素 选择一个位置 要素模型 场模型 它在哪里 那里怎么样 数据 位置（x,y）有一棵树一棵树在路旁n概述概述 n空间数据的基本特征空间数据的基本特征n空间数据的基本性质空间数据的基本性质n空间数据探索性分析空间数据探索性分析n空间数据可视化空间数据可视化n本章小结本章小结12空间数据基本特征与探索性分析空间数据基本特征与探索性分析132.2.空间数据的基本特征空间数据的基本特征空间数据的基本特征空间数据的基本特征时空特征海量性多维结构

7、不确定性多尺度性n空间特征空间特征：空间对象的位置及与相邻对象的空间关系。n时间特征时间特征：空间对象随着时间演变而引起的空间和属性特征的变化。n多维特征多维特征：地理空间数据不仅能描述空间三维和时间维，也可以表现空间目标的属性以及数据不同的测量方法，不同来源、不同载体等多维信息，实现多专题的信息记录。142.2.空间数据的基本特征空间数据的基本特征T TX XY Yn尺度特征尺度特征：空间多尺度是指空间范围大小或地球系统中各部分规模的大小，时间多尺度指的是地学过程或地理特征有一定的自然节律性，其时间周期长短不一。n不确定性不确定性：不确定性是数据“真实值”不能被肯定的程度。n海量特征海量特征

8、：既有空间特征（地学过程或现象的位置与相互关系），又有属性特征（地学过程或现象的特征）。152.2.空间数据的基本特征空间数据的基本特征n概述概述 n空间数据的基本特征空间数据的基本特征n空间数据的基本性质空间数据的基本性质n空间数据探索性分析空间数据探索性分析n空间数据可视化空间数据可视化n本章小结本章小结16空间数据基本特征与探索性分析空间数据基本特征与探索性分析n空间依赖性空间依赖性n空间异质性空间异质性n可塑面积单元问题可塑面积单元问题173.3.空间数据的基本性质空间数据的基本性质3.3.空间数据的基本性质空间数据的基本性质n空间依赖性空间依赖性：空间上距离近的实体之间相似性比距离远

9、的实体之间的相似性大（地理学第一定律）。n空间邻近的属性是否是相似的（高-高或低-低）?n空间随机假设空间随机假设：任意位置上观察的属性值不依赖与近邻位置上的属性值。n空间自相关空间自相关：同一变量在空间上的相关性n若空间邻近的属性相似，则为空间正相关。n空间邻近的属性相异，为空间负相关。18Waldo Tobler3.3.空间数据的基本性质空间数据的基本性质n空间自相关空间自相关n全局度量指标：Morans I、Gearys C等。19负相关负相关正相关正相关随机模式随机模式2Morans I：(-11)3.3.空间数据的基本性质空间数据的基本性质n空间异质性空间异质性：揭示空间数据变化的非

10、平稳性，与空间依赖项对应。n局部度量指标：局部Morans I、局部GetisC等。n聚集类型：HH，LL，HL，LH。20局部局部Morans I 范围不限于范围不限于-11!局部局部Morans I：3.3.空间数据的基本性质空间数据的基本性质n可塑面积单元问题可塑面积单元问题：空间数据分析的结果随面积单元定义的不同而发生变化。n尺度效应尺度效应：分析结果随空间数据聚合粒度改变而变化。n划区问题：同一粒度，不同划区方案导致不同分析结果。21不同尺度的人口分布图不同尺度的人口分布图3.3.空间数据的基本性质空间数据的基本性质n可塑面积单元问题可塑面积单元问题：空间数据分析的结果随面积单元定义

11、的不同而发生变化。n尺度效应：分析结果随空间数据聚合粒度改变而变化。n划区问题划区问题：同一粒度，不同划区方案导致不同分析结果。22n概述概述 n空间数据的基本特征空间数据的基本特征n空间数据的基本性质空间数据的基本性质n空间数据探索性分析空间数据探索性分析n空间数据可视化空间数据可视化n本章小结本章小结23空间数据基本特征与探索性分析空间数据基本特征与探索性分析n直方图直方图n茎叶图茎叶图n箱线图箱线图n散点图散点图n平行坐标图平行坐标图24n直方图直方图：统计描述数据的分布形态。n横轴：数据划分区间宽度n纵轴：每个区间的数据频数25正态分布正态分布双峰分布双峰分布偏态分布偏态分布n茎叶图茎

12、叶图：基于数值描述的分布形态。n1）数据排序，十位与个位数采用“”分割（以成绩为例）。n2）依次列出个位数值。26n箱线图箱线图：采用图形描述空间数据的专题属性分布。n中位数：有序数据序列中位于中间位置的数值np分位数n极差：上四分位数与下四分位数之差n异常值：距上下四分位值大于1.5倍的极差27为偶数为奇数nxxnxMnnn),(5.0,)()()(21221为偶数为奇数nxxnxQnpnpnpp),(5.0,)1()()1(13QQHHQT5.131HQT5.112n箱线图：箱线图：采用图形描述空间数据的专题属性分布。28n散点图：散点图：分析两个变量之间关系的方法。n将变量作为坐标进行二

13、维显示。29正相关正相关负相关负相关n平行坐标图：平行坐标图：多变量的可视化技术。n对变量进行标准化，在各变量对应的轴（平行）上显示30萼片长度 萼片宽度 花瓣长度 花瓣宽度n概述概述 n空间数据的基本特征空间数据的基本特征n空间数据的基本性质空间数据的基本性质n空间数据探索性分析空间数据探索性分析n空间数据可视化空间数据可视化n本章小结本章小结31空间数据基本特征与探索性分析空间数据基本特征与探索性分析n地图数据的可视化地图数据的可视化n地理信息的可视化地理信息的可视化n专题地图，如：分级统计图、分区统计图。n空间分析结果的可视化空间分析结果的可视化n缓冲区分析、叠加分析等。32n空间数据符

14、号化空间数据符号化n单一符号n分类符号n分级色彩（符号）n比率符号n统计符号33美国俄州1990年人口分布美国各州西班牙裔人口比例n地理信息可视化地理信息可视化（分级图）（分级图）n采用不同的分级方法将会对可视化结果产生显著的影响，甚至影响用户的决策。34台湾失业率的空间可视化n概述概述 n空间数据的基本特征空间数据的基本特征n空间数据的基本性质空间数据的基本性质n空间数据探索性分析空间数据探索性分析n空间数据可视化空间数据可视化n本章小结本章小结35空间数据基本特征与探索性分析空间数据基本特征与探索性分析n空空间间数数据据的的基基本本特特征征n海量、多维、不确定、多尺度、时空特性n空空间间数数据据的的基基本本性性质质n空间依赖性、异质性、可塑面积单元问题n空空间间数数据据探探索索性性分分析析n直方图、茎叶图、箱线图、散点图n空空间间数数据据可可视视化化n分级图、分类图、统计图、36