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第1章 空间分析与GIS1

1.1 空间分析概述1

1.1.1 空间分析的概念1

1.1.2 空间分析的对象与研究内容2

1.1.3 空间分析的目标3

1.1.4 DIKW模型与地理智慧3

1.1.5 空间分析与相关学科的关系5

1.2 空间分析的历史与发展6

1.2.1 地图分析6

1.2.2 计量地理学7

1.2.3 地理信息系统7

1.2.4 地理计算7

1.2.5 地理空间数据科学8

1.3 GIS环境下的空间分析9

1.3.1 GIS的发展特征9

1.3.2 GIS空间分析的主要方式10

1.3.3 空间分析软件工具13

1.3.4 空间分析过程与PPDAC模型14

复习思考题16

第2章 空间特征与空间问题18

2.1 空间与地理空间18

2.1.1 时空观的科学由来18

2.1.2 空间及其数学表达19

2.1.3 地理空间22

2.2 地理空间特征24

2.2.1 空间位置24

2.2.2 空间形态25

2.2.3 空间关系26

2.2.4 时空尺度27

2.3 空间数据质量对空间分析的影响27

2.3.1 数据误差与空间分析28

2.3.2 数据分辨率与空间分析31

2.3.3 数据一致性与空间分析31

2.3.4 数据完整性与空间分析33

2.4.地理空间问题33

2.4..1 空间分布与格局34

2.4..2 资源配置与规划35

2.4.3 空间关系与影响35

2.4.4 空间动态与过程36

复习思考题37

第3章 空间量算与数据探测38

3.1 基本几何参数量测38

3.1.1 位置量测38

3.1.2 中心量测39

3.1.3 重心量测40

3.1.4 长度量测40

3.1.5 面积量测46

3.1.6 体积量测47

3.2 地理空间形态量测48

3.2.1 线状地物48

3.2.2 面状地物49

3.3 空间分布计算与分析50

3.3.1 空间分布类型50

3.3.2 点模式的空间分布51

3.3.3 线模式的空间分布53

3.3.4 区域模式的空间分布55

3.4 探索性空间数据分析57

3.4.1 探索性空间数据分析基本理论57

3.4.2 探索性空间数据分析的可视化方法58

3.4.3 探索性空间数据分析的数学方法63

3.4.4 探索性空间数据分析的应用63

复习思考题65

第4章 位置与几何关系分析66

4.1 邻近分析66

4.1.1 距离变换66

4.1.2 缓冲区分析68

4.1.3 泰森多边形分析72

4.2 矢量叠加分析73

4.2.1 叠加分析概念73

4.2.2 不同几何类型的要素叠加74

4.2.3 要素图层间空间范围不同的处理76

4.3 栅格计算77

4.3.1 栅格计算的类型77

4.3.2 地图代数84

4.3.3 栅格计算常用函数87

4.4 网络分析89

4.4.1 网络分析基础89

4.4.2 交通网络分析95

4.4.3 位置与服务区分析101

4.4.4 流分析107

4.4.5 动态分段113

复习思考题118

第5章 空间相关性分析119

5.1 空间自相关119

5.1.1 空间自相关基本概念119

5.1.2 空间自相关分析方法120

5.2 确定性空间数据插值124

5.2.1 反距离加权插值124

5.2.2 径向基函数插值126

5.2.3 趋势面分析127

5.3 空间统计基础128

5.3.1 空间统计学128

5.3.2 区域化变量的结构性与随机性129

5.4 克里金插值136

5.4.1 克里金插值法概述136

5.4.2 常见克里金模型140

5.4.3 克里金模型应用条件147

复习思考题148

第6章 表面与三维空间分析150

6.1 地形表面参数计算150

6.1.1 高程计算150

6.1.2 坡度、坡向计算154

6.1.3 坡度变化率与坡向变化率计算156

6.1.4 曲率计算158

6.1.5 坡长计算160

6.1.6 面积计算162

6.1.7 体积计算162

6.1.8 地形起伏度、粗糙度与切割深度162

6.2 地形形态特征分析163

6.2.1 地形形态特征分析的基本方法164

6.2.2 地形形态特征点分类165

6.2.3 地形形态特征线提取166

6.2.4 通视分析167

6.2.5 水文分析170

6.3 地形可视化分析174

6.3.1 山体阴影创建174

6.3.2 地形剖面分析175

6.3.3 地形三维表达与分析176

6.4 城市空间三维分析178

6.4.1 空间量测179

6.4.2 日照分析181

6.4.3 控高分析182

6.4.4 天际线分析184

6.4.5 水淹分析185

6.4.6 地下管线三维分析187

复习思考题191

第7章 时空尺度分析192

7.1 尺度分析概述192

7.1.1 尺度概念192

7.1.2 尺度分析196

7.2 多尺度分析198

7.2.1 多尺度分析概念198

7.2.2 多尺度分析方法200

7.3 尺度效应分析201

7.3.1 尺度效应201

7.3.2 尺度效应分析方法204

7.4 尺度转换分析205

7.4.1 尺度转换205

7.4.2 尺度转换方法208

7.5 尺度分析的其他方面209

7.5.1 尺度适宜性分析209

7.5.2 时空尺度融合分析211

复习思考题212

第8章 地理空间大数据分析213

8.1 数据科学时代213

8.1.1 地理空间大数据的来源213

8.1.2 地理空间大数据的特征214

8.1.3 地理空间大数据分析与传统空间数据分析的区别214

8.1.4 数据驱动的科学215

8.2 大规模地理空间数据高效分析215

8.2.1 空间分析并行计算215

8.2.2 基于GPU计算的空间分析218

8.2.3 分布式空间分析220

8.2.4 空间分析基础设施CyberGIS226

8.3 基于GIS的社会感知计算227

8.3.1 时空行为模式分析228

8.3.2 公众情感分析230

8.3.3 空间交互分析231

复习思考题233

第9章 地理计算与空间建模234

9.1 GIS与专业模型的耦合234

9.1.1 松散耦合234

9.1.2 紧密耦合235

9.2 地理计算智能237

9.2.1 智能计算概述237

9.2.2 人工神经网络239

9.2.3 遗传算法242

9.2.4 元胞自动机243

9.2.5 深度学习246

9.3 地理空间模型247

9.3.1 地理相互作用模型247

9.3.2 地理过程模拟249

9.3.3 地理空间优化250

9.4 地理设计与空间决策254

9.4.1 地理设计254

9.4.2 空间决策支持系统256

9.4.3 空间决策分析256

复习思考题258

主要参考文献259