淺析gis空間分析技術(shù)在土地利用中的應(yīng)用

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1、淺析GIS空間分析技術(shù)在土地利用中的應(yīng)用[摘要]由于土地利用變化具有明顯的時(shí)間、空間特性，所以對(duì)土地利用的研究離不開GIS的空間分析技術(shù)。在基于空間分析的土地利用研究中，空間查詢、檢索和量算是土地利用變化研究的基礎(chǔ)操作，是進(jìn)行其它高層次分析的基礎(chǔ)。將空間插值、疊加分析、緩沖區(qū)分析、數(shù)字高程分析與空間統(tǒng)計(jì)分析方法相組合，應(yīng)用于土地利用的變化研究中，可進(jìn)行土地利用/覆蓋變化(LUCC)研究、景觀生態(tài)學(xué)研究、土地利用的空間自相關(guān)分析研究及土地資源的適宜性研究等等。[關(guān)鍵詞]空間分析土地利用應(yīng)用1前言空間分析源于60年

2、代地理和區(qū)域科學(xué)的計(jì)量革命，在開始階段，主要是應(yīng)用定量（主要是統(tǒng)計(jì)）分析手段用于分析點(diǎn)、線、面的空間分布模式。后來更多的是強(qiáng)調(diào)地理空間本身的特征、空間決策過程和復(fù)雜空間系統(tǒng)的時(shí)空演化過程分析。實(shí)際上自有地圖以來，人們就始終在自覺或不自覺地進(jìn)行著各種類型的空間分析。如在地圖上量測(cè)地理要素之間的距離、方位、面積，乃至利用地圖進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)研究和戰(zhàn)略決策等，都是人們利用地圖進(jìn)行空間分析的實(shí)例，而后者實(shí)質(zhì)上已屬較高層次上的空間分析。GIS空間分析技術(shù)廣泛的應(yīng)用于各個(gè)鄰域，將空間分析的相關(guān)技術(shù)用于土地利用的研究中就是GIS的一

3、個(gè)應(yīng)用方向。土地利用的變化研究本身就具有很強(qiáng)的時(shí)序性和空間性，而GIS的空間分析技術(shù)在處理時(shí)間與空間特征變化上特有的優(yōu)勢(shì)使其成為土地利用變化研究中不可缺少的工具。2空間分析概述2.1空間分析空間分析是基于地理對(duì)象的位置和形態(tài)特征的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其目的在于提取和傳輸空間信息?？臻g分析是地理信息系統(tǒng)的核心技術(shù)和重要功能之一，地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的空間分析功能，這是GIS區(qū)別于計(jì)算機(jī)制圖系統(tǒng)（具有圖形輸入、編輯、輸出等功能）和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（具有查詢、檢索、存儲(chǔ)管理數(shù)據(jù)等功能）的顯著特征之一?？臻g分析使GIS不僅體

4、現(xiàn)在地圖制圖功能上，用戶還可以通過與系統(tǒng)交互而將地理數(shù)據(jù)經(jīng)過分析轉(zhuǎn)換為對(duì)自己有用的信息。7同時(shí)，利用空間分析技術(shù)，通過對(duì)原始數(shù)據(jù)模型的觀察和實(shí)驗(yàn)，用戶可以獲得新的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，并以此作為空間行為的決策依據(jù)?？臻g分析對(duì)空間信息的提取和傳輸，已使GIS成為區(qū)別于一般信息系統(tǒng)的主要功能特征，也是評(píng)價(jià)GIS功能強(qiáng)弱的重要指標(biāo)之一，可為用戶提供靈活解決各類專門問題的有效工具。隨著空間分析技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS也將從一般的空間事物處理向分析型空間決策支持方向邁進(jìn)。2.2空間分析主要功能和作用GIS空間分析最主要的功能和作用有

5、以下4個(gè)方面：①發(fā)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)中內(nèi)在、隱含的空間關(guān)系，空間模式和空間規(guī)律；②為已有的問題尋找解決方法和答案；③檢驗(yàn)和證實(shí)已有的論點(diǎn)和假設(shè)；④從空間數(shù)據(jù)中找到滿足某些應(yīng)用的新理論、新觀點(diǎn)和普遍性的方法。3空間分析內(nèi)容GIS空間分析的方法可分為兩大類，一般方法和空間統(tǒng)計(jì)方法，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)研究問題的具體要求和實(shí)際情況選用不同的分析方法，以有效地獲取解決問題的答案，滿足用戶的各種具體要求。3.1GIS空間分析的一般方法⑴空間查詢和空間檢索空間查詢和空間檢索是GIS的基本功能之一，是進(jìn)行其他空間分析的基礎(chǔ)操作，主

6、要用于查詢、檢索和定位空間對(duì)象，包括圖形數(shù)據(jù)的查詢和屬性數(shù)據(jù)的查詢及空間關(guān)系的查詢幾種方式。⑵空間量算空間量算主要是用一些簡(jiǎn)單的量測(cè)值來初步描述復(fù)雜的地理實(shí)體和地理現(xiàn)象，這些量測(cè)值包括點(diǎn)、線、面等空間實(shí)體對(duì)象的重心、長(zhǎng)度、面積、體積、距離和形狀等指標(biāo)。⑶空間插值空間插值常用于將離散點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，以便與其它空間現(xiàn)象的分布模式進(jìn)行比較，它包括了空間內(nèi)插和外推兩種算法。空間內(nèi)插算法是一種通過已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)推求同一區(qū)域其它未知點(diǎn)數(shù)據(jù)的計(jì)算方法；空間外推算法則是通過已知區(qū)域的數(shù)據(jù)，推求其它區(qū)域數(shù)據(jù)的方法

7、。⑷疊加分析7疊加分析是地理信息系統(tǒng)最常用的提取空間隱含信息的手段之一。大部分GIS軟件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(qū)的整個(gè)數(shù)據(jù)層集表達(dá)了該地區(qū)地理景觀的內(nèi)容。每個(gè)主題層，可以叫做一個(gè)數(shù)據(jù)層面。數(shù)據(jù)層面既可以用矢量結(jié)構(gòu)的點(diǎn)、線、面圖層文件方式表達(dá)，也可以用柵格結(jié)構(gòu)的圖層文件格式進(jìn)行表達(dá)。GIS疊加分析是將有關(guān)主題層組成的數(shù)據(jù)層面，進(jìn)行疊加產(chǎn)生一個(gè)新數(shù)據(jù)層面的操作，其結(jié)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(guān)系的比較，還包含屬性關(guān)系的比較。地理信息系統(tǒng)疊加分析

8、可以分為以下幾類：視覺信息疊加、點(diǎn)與多邊形疊加、線與多邊形疊加、多邊形疊加、柵格圖層疊加。⑸緩沖區(qū)分析緩沖區(qū)分析是GIS空間分析中使用較多的分析方法之一。緩沖區(qū)分析就是對(duì)一個(gè)、一組或一類空間對(duì)象按照某個(gè)緩沖距離建立其緩沖區(qū)多邊形的過程，然后將原始圖層與緩沖區(qū)圖層相疊加，進(jìn)而分析兩個(gè)圖層上空間對(duì)象的關(guān)系。從數(shù)學(xué)的角度來說，緩沖區(qū)就是空間對(duì)象的鄰域，鄰域的大小有鄰域半徑（即緩沖距離）來確定