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第1章 空间分析与GIS 1

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CyberGIS 226

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