試論地理信息系統(tǒng)的空間分析能力

韋曉濱

（柳州市地理信息中心，柳州 545026）

隨著對(duì)地觀測，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與格網(wǎng)信息處理能力的提高，通過GIS 系統(tǒng)的空間信息分析已經(jīng)成為地理信息的三個(gè)重要組成部分。專業(yè)的空間信息理論分析迅速發(fā)展，已在社會(huì)經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域得到很多成功的應(yīng)用?？臻g分析應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，對(duì)應(yīng)不同的稱謂有空間分析，空間統(tǒng)計(jì)等空間分析對(duì)象源于地理世界，經(jīng)人腦認(rèn)知形成圖形，需測量表達(dá)為計(jì)算機(jī)識(shí)別的空間數(shù)據(jù)矩陣形式。

1 地理信息系統(tǒng)簡介

地理信息系統(tǒng)是一種決策支持系統(tǒng)，與其他信息系統(tǒng)不同的地方是，存儲(chǔ)和處理信息的系統(tǒng)被編碼，地理位置成為信息搜索的一部分?，F(xiàn)實(shí)世界呈現(xiàn)為一系列的地理要素[1]。

GIS 是多技術(shù)交叉的空間信息科學(xué)，取決于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，遙感技術(shù)與專家系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步成就。GIS 是以應(yīng)用為目的的信息產(chǎn)業(yè)，處理對(duì)象是多個(gè)地理空間的數(shù)據(jù)及其表示關(guān)系，以此數(shù)據(jù)的屬性來處理和分析分布在某些特定地理區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)象。

GIS 物理外殼是計(jì)算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)管理、圖像處理等多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)共同組成，其結(jié)構(gòu)對(duì)GIS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理效率產(chǎn)生了直接性的影響。GIS 的操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)根本特點(diǎn)是統(tǒng)一地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼。

GIS 的技術(shù)優(yōu)勢是其數(shù)據(jù)綜合與分析評(píng)價(jià)能力，實(shí)現(xiàn)地理空間過程演化的模擬預(yù)測。GIS 與測繪學(xué)有密切的關(guān)系，礦山測量，航空攝影測量為GIS 中的空間實(shí)體提供不同比例尺的定位數(shù)，利用遙感圖像處理系統(tǒng)和現(xiàn)代測繪技術(shù)，可以自動(dòng)采取空間目標(biāo)的數(shù)字信息產(chǎn)品，促使GIS 向更高層次發(fā)展[2]。

2 地理信息系統(tǒng)的空間分析

2.1 空間分析的技術(shù)

空間分析通過分析處理地理空間的相關(guān)信息，具有解決復(fù)雜問題的強(qiáng)大處理能力?？臻g分析的技術(shù)方法主要有地圖空間分析技術(shù)，空間動(dòng)力學(xué)分析有空間價(jià)格競爭模型，水文模型等?；诘乩硇畔⒌目臻g分析和結(jié)合許多專業(yè)領(lǐng)域地理分析的模型方法等?？臻g分析是一種基于各種綜合地理分析的復(fù)雜應(yīng)用模型，提供了通過空間分析方法訪問數(shù)據(jù)庫信息的基本工具?？臻g分析是基于地理對(duì)象的位置的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)，是其分析結(jié)果依賴空間分析的技術(shù)。取得巨據(jù)采集等過程中的大量投入。

空間分析的目的主要包括通過有效的獲取空間數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)再現(xiàn)事物。認(rèn)識(shí)事件的本質(zhì)，運(yùn)用推測規(guī)律預(yù)測未來的狀況?？臻g分析是對(duì)分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱，可以概括為對(duì)空間圖形數(shù)據(jù)和非空間圖形數(shù)據(jù)的分析。使用不同幾何的邏輯運(yùn)算，代數(shù)運(yùn)算等數(shù)學(xué)手段，最終目的是提取傳輸?shù)乩砜臻g信息?？臻g分析包含豐富的功能，包括緩沖區(qū)分析，地形分析及多邊形操作等。

2.2 GIS 與空間分析方法的結(jié)合

GIS 是管理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其工作過程貫穿空間概念，GIS 的核心功能包括數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)分析，GIS 數(shù)據(jù)分析主要建立在對(duì)空間研究領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上。與空間分析結(jié)合分為外掛與內(nèi)嵌。

在GIS 和空間分析這兩個(gè)軟件之間，增加數(shù)據(jù)界面的交換接口，能在各種簡單圖形中顯示分析結(jié)果，是提供給用戶空間分析的一種有效方式。

將空間分析作為高級(jí)應(yīng)用模塊嵌入系統(tǒng)中，將GIS 中有關(guān)信息直接參與空間計(jì)算，為用戶提供更方便有效的使用功能。

采用外掛的方式針對(duì)具體問題建立領(lǐng)域模型，建立GIS 軟件，可結(jié)合具體問題具體分析，折中解決了功效與花費(fèi)間的矛盾。

3 空間分析的應(yīng)用模型

應(yīng)用模型在對(duì)專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域具體對(duì)象進(jìn)行大量研究后采用空間分析方法，用于解決同類問題提供參考。目前，空間分析技術(shù)和專門模型的一體化主要是通過在GIS 系統(tǒng)環(huán)境中對(duì)二級(jí)發(fā)展語言進(jìn)行空間建模來實(shí)現(xiàn)的，插件技術(shù)的空間分析建模法，基于GIS 外部松散耦合式的空間分析建模法，基于面向目標(biāo)的圖形語言建模法。

GIS 在其他專業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，總結(jié)出空間分析的綜合分析方法的應(yīng)用，推動(dòng)了空間分析技術(shù)的發(fā)展。如空間分析在區(qū)域發(fā)展分析中的應(yīng)用，根據(jù)城市社會(huì)功能氣象特征劃分城市功能區(qū)域環(huán)境，GIS 支持的模型包括了復(fù)雜的時(shí)間和空間擴(kuò)散過程。應(yīng)用GIS 空間分析功能對(duì)麗江地區(qū)地勢變化等基本問題進(jìn)行了定量分析，體現(xiàn)景觀空間異質(zhì)性與尺度各級(jí)，提出關(guān)于景觀結(jié)構(gòu)功能的測度是對(duì)現(xiàn)有空間分析內(nèi)容的重要補(bǔ)充。

空間分析技術(shù)可以以各種方式提供獨(dú)立的空間分析包，將空間分析理論體系使用中部分編制成軟件包，與GIS 集成，構(gòu)成較強(qiáng)空間分析能力i 的商業(yè)化GIS 軟件包。需根據(jù)地球科研需要，研發(fā)空間分析的理論體系，分布將其編制成GIS 空間擴(kuò)展模塊。

隨著分布式GIS 的應(yīng)用，新的空間分析技術(shù)可以滿足相互空間異構(gòu)數(shù)據(jù)的操作實(shí)現(xiàn)。空間分析進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，如在矢量圖形標(biāo)準(zhǔn)的矢量地圖中實(shí)現(xiàn)空間分析功能，主要包括認(rèn)知空間對(duì)象的構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)有關(guān)功能。

4 結(jié)束語

空間分析是地理信息系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵特征，如果GIS 想要發(fā)展成一個(gè)全面空間分析的智能系統(tǒng)，它將需要提供一些綜合的地質(zhì)分析模型。建立時(shí)空一體化的時(shí)空過程模擬分析引擎，掃描探測局域回歸的混合模型。統(tǒng)計(jì)與機(jī)理結(jié)合的空間分析數(shù)據(jù)處理有關(guān)的技術(shù)進(jìn)展，如研制更加通用的數(shù)據(jù)融合與共享與GIS 連接等。