地理信息系统空间分析方法及其若干应用吴静
发表时间：2018-01-16T10:06:49.090Z 来源：《基层建设》2017年第30期作者：吴静
[导读] 摘要：地理信息系统是一种特殊的具有特定性的空间信息系统，它能够提供地理空间共享以及地图服务，地理信息系统是60年代中期发展起来的，近年来获得了非常迅速的发展，由于其种类、数量非常多
四川省冶金地质勘查局测绘工程大队四川成都 610212
摘要：地理信息系统是一种特殊的具有特定性的空间信息系统，它能够提供地理空间共享以及地图服务，地理信息系统是60年代中期发展起来的，近年来获得了非常迅速的发展，由于其种类、数量非常多，加上发展变化非常快，因此对地理信息系统的定义也非常多，简单来说，地理信息系统就是利用计算机软硬件进行输入、输出及分析的系统，当前它已经在现代经济活动的方方面面得到了应用，人们对地理信息系统的了解也逐渐深入.基于此，本文着重针对有关地理信息系统空间分析的相关问题进行了分析。
关键词：信息系统；空间；分析方法；应用
近年来，计算机技术发展非常迅速，虽然地理信息系统的输入、存储和输出功能进展较快，但是空间分析功能的发展就显得比较落后。而空间分析是建立在空间目标位置和属性表达以及目标间复杂空间关系表达的基础上，若要提高空间分析能力，必须解决空间关系描述与表达，而空间关系的建立也是提高ＧＩＳ效率的一个关键。
1 空间拓扑关系描述
空间拓扑关系描述的是基本的空间目标点、线、面之间的邻接、关联和包含关系。ＧＩＳ传统的基于矢量数据结构的结点－段－边形，用于描述地理实体之间的连通性、邻接性和区域性。这种拓扑关系难以直接描述空间上虽相邻但并不相连的离散地物之间的空间关系。
目前，对于空间实体之间的拓扑关系的描述，主要有基于网络的拓扑模型和基于点集拓扑理论的拓扑模型，前者比后者具有直观、结构清晰、互导性强、便于组织存储等优点。基于点集拓扑的空间拓扑关系描述有三种方法：四元组、九元组和维６４２００８扩展法。基于点集拓扑的空间关系描述框架能够十分有效地描述有公共元素的空间目标间的拓扑关系，甚至能够根据交集的维数更进一步区分成为各种不同的形式，但是基于点集拓扑的空间关系描述框架无法描述分离开的、没有公共元素的目标间的拓扑空间关系，这正是其缺点所在。
2 地理信息系统空间分析方空间位置
2.1叠置分析
叠置分析是通过叠加至少两层地图要素而得到一个新的要素层，其结果是分割原要素并生成新要素，且新要素中包含原要素的全部属性。据此，叠置分析既可生成新的空间关系，还可联系输入数据层的属性并生成新的属性关系。总体而言，叠置分析是按数学模型计算分析新要素的属性，从而解决用户面临的问题。
在城市规划中，建设用地适宜性评价是一种典型的格栅叠置，其通过对用地评定因子图层进行标准化处理、重新分类及加权叠加，从而形成用地适宜性评价结果。对于灾害风险综合评估、城镇发展条件综合评价及生态敏感性综合评价等规划，都可采用多因子叠加分析法来实现叠置分析。在规划中，两期用地的演变亦可进行叠置分析，即：根据土地利用数据，叠置获得两期土地利用的变化图层，用以分析土地利用的变化；根据城市建设用地数据，叠置获得两期建设用地转化的图层，用以辅助规划评估或比选规划方案。此外，还应深入挖掘矢量数据中的叠置分析功能，其中矢量叠置蕴含一种拓扑关系及其包含至少两个矢量图层的并集、交集、属性的空间赋值与关联等功能，如建设量的分区统计便是矢量叠置的具体应用。
2.2相关分析
在同一空间范围内，任一小的空间单元都包含多项属性信息，而相关分析的研究内容是对应位置上的属性信息是否具有相关关系及这一相关关系的表现。在相关分析中，通常包括时间域、空间域，两者关注的焦点分别是不同时期同一属性的观测值、同一时期不同属性的观测值。在规划中，相关分析涉及较多的社会领域、自然领域。例如，犯罪高发地的成因分析研究的是在同一地區，犯罪率与家庭收入、教育水平、失业率、租住比例、新迁入居民比例及单亲家庭比例等属性的相关性。在规划中，还可运用相关分析来分析土地利用演变的驱动力。例如，在某一省域的区县范围内，先空间化处理社会经济统计指标，再从土地利用转化的角度开展主成分分析、相关分析、回归分析及因子分析，从而探明引起这一区域土地利用演变的驱动力。
3 空间拓扑关系的应用
3.1软件平台中的空间拓扑关系建立
软件平台中的空间拓扑关系的建立常为了拓扑检错和拓扑应用。拓扑检错是在建立好拓扑规则后，再打开些拓扑规则，根据错误提示进行修改。拓扑应用主要指的是为了提供空间分析的功能，比如线拓扑生成面、网络分析功能等。在软件平台中，拓扑关系的建立和使用的过程如下：获取图形文件，新建或打开。
对图形文件进行拓扑关系的建立，即根据需求调用特定的模块对其进行处理。
3.2根据所得的拓扑关系进行拓扑检错或拓扑应用
当然，拓扑关系的建立是可以在进行图形绘制的时候进行的，但是由于所需要的拓扑关系待定，就需要考虑所有的拓扑关系，而此时图形还在动态变化当中，因此在每次图形更新的时候都需要对其进行拓扑关系的建立，如此将严重影响图形绘制及拓扑关系的建立的效率。
以使用ＡｒｃＧＩＳ进行最短路径分析为例，其使用的拓扑关系是线文件的网络拓扑关系，这种关系在其它拓扑处理时使用很少，因此如果是在图形绘制时就建立网络拓扑关系，就会造成的时间上的浪费。而ＡｒｃＧＩＳ实行的机制就是首先在ＡｒｃＭａｐ中进行图形的矢量化，而后在ＡｒｃＣａｔａｌｏｇ中建立其网络拓扑关系，最后再在ＡｒｃＭａｐ中进行最短路径分析。这种性质的，值得在软件平台设计时借鉴。
3.3二次开发中的空间拓扑关系建立
空间拓扑关系是ＧＩＳ中空间分析的基础，限制着其在空间分析方面的应用。目前大多数的应用软件都是通过二次开发实现的，这种软件开发的空间分析功能就不仅是建立在其使用平台的基础上，而且还要看其平台所提供的二次开发组件。例如ＥＳＲＩ公司所提供的Ｍ
地理信息系统空间分析方法及其若干应用吴静 发表时间：2018-01-16T10:06:49.090Z 来源：《基层建设》2017年第30期作者：吴静 [导读] 摘要：地理信息系统是一种特殊的具有特定性的空间信息系统，它能够提供地理空间共享以及地图服务，地理信息系统是60年代中期发展起来的，近年来获得了非常迅速的发展，由于其种类、数量非常多 四川省冶金地质勘查局测绘工程大队四川成都 610212 摘要：地理信息系统是一种特殊的具有特定性的空间信息系统，它能够提供地理空间共享以及地图服务，地理信息系统是60年代中期发展起来的，近年来获得了非常迅速的发展，由于其种类、数量非常多，加上发展变化非常快，因此对地理信息系统的定义也非常多，简单来说，地理信息系统就是利用计算机软硬件进行输入、输出及分析的系统，当前它已经在现代经济活动的方方面面得到了应用，人们对地理信息系统的了解也逐渐深入.基于此，本文着重针对有关地理信息系统空间分析的相关问题进行了分析。 关键词：信息系统；空间；分析方法；应用 近年来，计算机技术发展非常迅速，虽然地理信息系统的输入、存储和输出功能进展较快，但是空间分析功能的发展就显得比较落后。而空间分析是建立在空间目标位置和属性表达以及目标间复杂空间关系表达的基础上，若要提高空间分析能力，必须解决空间关系描述与表达，而空间关系的建立也是提高ＧＩＳ效率的一个关键。 1 空间拓扑关系描述 空间拓扑关系描述的是基本的空间目标点、线、面之间的邻接、关联和包含关系。ＧＩＳ传统的基于矢量数据结构的结点－段－边形，用于描述地理实体之间的连通性、邻接性和区域性。这种拓扑关系难以直接描述空间上虽相邻但并不相连的离散地物之间的空间关系。 目前，对于空间实体之间的拓扑关系的描述，主要有基于网络的拓扑模型和基于点集拓扑理论的拓扑模型，前者比后者具有直观、结构清晰、互导性强、便于组织存储等优点。基于点集拓扑的空间拓扑关系描述有三种方法：四元组、九元组和维６４２００８扩展法。基于点集拓扑的空间关系描述框架能够十分有效地描述有公共元素的空间目标间的拓扑关系，甚至能够根据交集的维数更进一步区分成为各种不同的形式，但是基于点集拓扑的空间关系描述框架无法描述分离开的、没有公共元素的目标间的拓扑空间关系，这正是其缺点所在。 2 地理信息系统空间分析方空间位置 2.1叠置分析 叠置分析是通过叠加至少两层地图要素而得到一个新的要素层，其结果是分割原要素并生成新要素，且新要素中包含原要素的全部属性。据此，叠置分析既可生成新的空间关系，还可联系输入数据层的属性并生成新的属性关系。总体而言，叠置分析是按数学模型计算分析新要素的属性，从而解决用户面临的问题。 在城市规划中，建设用地适宜性评价是一种典型的格栅叠置，其通过对用地评定因子图层进行标准化处理、重新分类及加权叠加，从而形成用地适宜性评价结果。对于灾害风险综合评估、城镇发展条件综合评价及生态敏感性综合评价等规划，都可采用多因子叠加分析法来实现叠置分析。在规划中，两期用地的演变亦可进行叠置分析，即：根据土地利用数据，叠置获得两期土地利用的变化图层，用以分析土地利用的变化；根据城市建设用地数据，叠置获得两期建设用地转化的图层，用以辅助规划评估或比选规划方案。此外，还应深入挖掘矢量数据中的叠置分析功能，其中矢量叠置蕴含一种拓扑关系及其包含至少两个矢量图层的并集、交集、属性的空间赋值与关联等功能，如建设量的分区统计便是矢量叠置的具体应用。 2.2相关分析 在同一空间范围内，任一小的空间单元都包含多项属性信息，而相关分析的研究内容是对应位置上的属性信息是否具有相关关系及这一相关关系的表现。在相关分析中，通常包括时间域、空间域，两者关注的焦点分别是不同时期同一属性的观测值、同一时期不同属性的观测值。在规划中，相关分析涉及较多的社会领域、自然领域。例如，犯罪高发地的成因分析研究的是在同一地區，犯罪率与家庭收入、教育水平、失业率、租住比例、新迁入居民比例及单亲家庭比例等属性的相关性。在规划中，还可运用相关分析来分析土地利用演变的驱动力。例如，在某一省域的区县范围内，先空间化处理社会经济统计指标，再从土地利用转化的角度开展主成分分析、相关分析、回归分析及因子分析，从而探明引起这一区域土地利用演变的驱动力。 3 空间拓扑关系的应用 3.1软件平台中的空间拓扑关系建立 软件平台中的空间拓扑关系的建立常为了拓扑检错和拓扑应用。拓扑检错是在建立好拓扑规则后，再打开些拓扑规则，根据错误提示进行修改。拓扑应用主要指的是为了提供空间分析的功能，比如线拓扑生成面、网络分析功能等。在软件平台中，拓扑关系的建立和使用的过程如下：获取图形文件，新建或打开。 对图形文件进行拓扑关系的建立，即根据需求调用特定的模块对其进行处理。 3.2根据所得的拓扑关系进行拓扑检错或拓扑应用 当然，拓扑关系的建立是可以在进行图形绘制的时候进行的，但是由于所需要的拓扑关系待定，就需要考虑所有的拓扑关系，而此时图形还在动态变化当中，因此在每次图形更新的时候都需要对其进行拓扑关系的建立，如此将严重影响图形绘制及拓扑关系的建立的效率。 以使用ＡｒｃＧＩＳ进行最短路径分析为例，其使用的拓扑关系是线文件的网络拓扑关系，这种关系在其它拓扑处理时使用很少，因此如果是在图形绘制时就建立网络拓扑关系，就会造成的时间上的浪费。而ＡｒｃＧＩＳ实行的机制就是首先在ＡｒｃＭａｐ中进行图形的矢量化，而后在ＡｒｃＣａｔａｌｏｇ中建立其网络拓扑关系，最后再在ＡｒｃＭａｐ中进行最短路径分析。这种性质的，值得在软件平台设计时借鉴。 3.3二次开发中的空间拓扑关系建立 空间拓扑关系是ＧＩＳ中空间分析的基础，限制着其在空间分析方面的应用。目前大多数的应用软件都是通过二次开发实现的，这种软件开发的空间分析功能就不仅是建立在其使用平台的基础上，而且还要看其平台所提供的二次开发组件。例如ＥＳＲＩ公司所提供的Ｍ
全空间地理信息系统展望 发表时间：2018-04-03T14:58:41.560Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第31期作者：吴茜邹春梅 [导读] 地理信息系统的应用范围不断拓宽，不仅在灾害与应急中有所应用，在生命健康与卫生管理中也多次出现。 四川省冶金地质勘查局测绘工程大队四川成都 610212 摘要：地理信息系统的应用范围不断拓宽，不仅在灾害与应急中有所应用，在生命健康与卫生管理中也多次出现，经过多年发展已经成为我国信息发展中重要组成部分。可见，地理信息系统具有重要作用。 关键词：全空间；地理信息系统；展望 伴随着科学技术的发展，GIS技术得以快速发展，并在人们的现实生活中发挥着重要作用，全空间地理信息系统也在这种情况下发展起来，并渗透到人们的实际生活中。因此，对于全空间地理信息系统的研究也在不断增多，基于此，有必要对全空间地理信息系统展开研究。 一、全空间地理信息系统之地球与宇宙 在地理信息系统出现的最初阶段，主要在测绘与地理科学中应用，其关注重点是人们生活与工作地表空间，在应用地理信息系统的过程中需要得到信息资源的支持。在国家经济快速发展的今天，地理信息系统的应用范围也在不断扩大，从最开始的测绘与地理科学扩大到现在的环境科学等领域，随着地理地理信息系统在这些领域中的应用，不仅有效增强了空间数据分析与处理能力，还强化了制图效果。以地理信息系统在医学领域中的应用为例，它的应用使得人体健康与生态环境联系在一起，如很多癌症的出现则与环境污染有直接关系，环境受到污染以后，人们的生活环境便发生变化，很多原本对人体有益的物质被污染物扼杀，取而代之的是对人体有害的物质，人类长期生活在这样的环境中身体内部就会生病，再加上得不到及时治疗便会转化为癌症。同样，在犯罪心理学的研究上也应用了大量的地理信息系统，随着地理信息系统在犯罪分析中的应用，相关工作人员可以大致分析出犯罪环境特征，并获得有价值的犯罪时空线索，进而为案件的侦破提供良好意见。由此可见，地理信息系统的应用范围正在不断扩大，已经从地球表面扩大到宇宙，如对于月球的研究就应用了地理信息系统，不仅了解了月球表面所分布的岩石数据，还能够推理出月球的演化情况，这些信息的获得对人类探知月球有着十分重要的意义。 二、从宏观空间到微观空间 现代GIS所应用的范围主要集中于低速运动的宏观空间，基本上服从于牛顿力学规律。但作为一门空间科学，或一种空间思维体系，现代GIS同样可以推广应用到小尺度、甚至是微型空间，如人体空间、体育竞技场空间。当前，地理信息系统与生命科学的交叉融合，使得面向人体管理、生命微循环等现象与问题可以利用GIS来描述、分析和模拟。由此，人体地理信息系统（Human GIS）应该成为发展方向。人体地理信息系统的空间坐标系是由一个主坐标系和若干局部坐标系构成的综合坐标系。在此三维坐标体系下，以人体解剖理论为指导，采用面向对象的方法，将人体分解为若干具有独立功能的机体，每一个功能机体可以进一步分解为若干子部分，从而可以构建一个数字人体；以东方人体经络理论和西方人体微循环理论为指导，构建各功能机体的有机联系，从而建立人体循环系统。在此基础上，可以将日常体检和医疗检查的各种资料集成，形成一个完整的人体健康数据系统，为身体健康诊断和治疗方案的制定等提供较为系统的科学数据支撑。建立每一个人的人体GIS系统，将是一项巨大而长远的任务。足球、篮球、排球等体育竞技场空间是一个在有限时空范畴内人与人高度交互的空间，可以将GIS的空间观点用于描述和模拟这些竞技运动，发展体育竞技GIS系统（Sports GIS），服务于体育训练和体育游戏活动。 三、全空间地理信息系统之室内与室外 在科学技术的带动下，各种各样的网络技术出现在人们生活，随着网络技术的发展，人与人之间的距离被无形缩小。通过研究发现，在地理信息系统的作用下，人们所关注的事物在不断扩大。在建设地理信息系统的应保证将人们每天80%的室内空间作为主要关注点，尤其是在室内空间表达的过程中一定要加大对即将出现问题的关注，以便做好详细且周到的分析，在实际建设中还要注意与室内小巧物品管理机制的联系，并借助该机制顺利与室外相连接。对于室内地理信息系统来说，已经成为现代地理信息系统主要发展方向，只要在必要技术的作用下，基本可以实现全面连接，且实现精密管理。不仅如此，随着室内地理信息系统的应用，还可以将管理空间向水下与地下延伸，这样不仅可以不断提升现代社会安全系数，还能给人们营造良好的生活氛围，让人们更好的享受生活。如为实现安全设计，强化安全保障，商场经常会将每个房间都作为一个管理点，这时就需要应用到地理信息系统，在该系统的作用下，可以有效弥补当下不足，同时也能为做好管理工作奠定基础，这也是避免安全事故发生的有效方式。 四、全空间地理信息系统之小数据与大数据 地理信息系统是一门具有处理与分析相结合的学科。现阶段，大数据时代已经到来，并成为现代科学主要方向，越来越多的人也逐渐加大了对大数据的关注。现代地理信息系统所面临的社会环境正在发生变化，既遇到了机遇也遇到了挑战。通过研究发现，在地理信息系统中最重要的是大数据空间解析，它所关注的是数据中所包含的显性与隐性知识，意在借助多元空间实现表达，并在大数据空间化的作用下完成重构，这样不仅可以更好的完成空间映射，还能很好的完成数据分析。要了解全空间地理信息系统中的小数据与大数据，应从以下几方面入手：第一，从理论分析角度讲，其主要关注点在于分析物理空间与人类空间之间的关系，注重多元空间的表达与规划，在网络技术的影响代，多元化大数据不断出现，并以各种不同的形式展示出来，这样一来就实现了大数据空间协同表达，尤其是可靠性评价逐渐增多。第二，从大数据空间统计分析角度讲，做好大数据区域总量估算采样，实现样本评价已经成为一项十分重要的内容，这时就需要加大对样本规模与质量的关注。如在随机分布与正态分布中，离不开理论推导的应用，在这一内容中经常需要将带有瑕疵的样本应用其中，用于计算均值、方差等，这时就需要对瑕疵样本中的样本量等进行研究，并在以模拟数据为主的内容上构建合适的模型，再在实际时空要素的作用下实现地理数据分布实验。第三，从时空地理数据分析角度讲，主要是为了进一步实现大数据时空关联，强化陆地表层曲面模型建设。对于多元空间体系来说，正确识别其中的关键因子，需要得到地理系统认识体系的支持，在该体系的作用下可以将大数据划分成两个部分，一部分为空间平稳，另一部分为空间非平稳，同时，区域参量空间也会在这种情况下形成。第四，从网络数据分析角度讲，发展大数据的异构在时空轨迹上主要有表达模型与距离测度两种，其中前者可以离散时空轨迹等。总的来说，在研究测度并不相同的情况下，轨迹距离在某种程度上也会出现差异，这时就需要结合实际情况构建合适的模型，并利用人流等进行时空轨迹分析与检验。第五。从大数据
第一章 1.地理信息系统：是在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 2.地理信息系统的主要组成部分：硬件系统、软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。 3.GIS功能分为以下五个方面： ①数据采集与输入；②数据编辑与更新； ③数据存储与管理；④空间数据分析与处理； ⑤数据与图形的交互显示。 4.21世纪GIS应用新的发展趋势：网络GIS、组件式GIS、虚拟现实GIS、时态GIS、互操作GIS、3S集成。 5.对基于GIS的空间分析的理解不同的角度和层次： ①按空间数据结构类型；②按分析对象的维数； ③按分析的复杂性程度。 第二章 1.ArcGIS的基础模块：ArcMap、ArcCatalog、Geoprocessing。 2.Geoprocessing地理处理框架：具有强大的空间数据处理和分析工具，包括地理处理工具的集合和模型构建器。 第三章 1.空间数据采集：是指将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感图像、文本资料等转成计算机可以识别处理的数字形式。 2.数据组织：就是按照一定的方式和规则对数据进行归并、存储、处理的过程， 3.ArcGIS中主要有Shapefile、Coverage和Geodatabase三种数据组织方式。 4.地理数据库：是按照层次型的数据对象来组织地理数据。 5.要素类：是具有相同几何类型和属性的要素的集合，即同类空间要素的集合。 6.地理数据库建立的一般过程： ①地理数据库设计；②地理数据库建立； ③建立地理数据库的基本组成项；④向地理数据库各项加载数据； ⑤进一步定义地理数据库。 7.地理数据库的基本组成项：对象类、要素类和要素数据集 8.要素类的分类：简单要素类和独立要素类。 9.创建拓扑的优势：
第二章地理信息系统空间数据结构 2.1 地理空间数据及其特征 【学时安排】 1 学时 【目的要求】 1、掌握地理信息系统的数据类型； 2、理解地理信息系统的数据来源； 3、掌握空间数据的特点。 【重点难点】 地理信息系统的数据类型与特征。 【教学方法与手段】 示例式教学方法，多媒体教学手段。 一、GIS空间数据的来源与类型 空间数据是GIS的核心，也有人称它是GIS的血液，因为GIS的操作对象是空间数据，因此设计和使用GIS 的第一步工作就是根据系统的功能，获取所需要的空间数据，并创建空间数据库。 1、地理数据的来源 GIS中的数据来源和数据类型繁多，概括起来主要有以下几种来源： ⑴地图数据。来源于各种类型的普通地图和专题地图，这些地图的内容丰富，图上实体间的空间关系直观，实体的类别或属性清晰，实测地形图还具有很高的精度，是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重要的信息源。 ⑵影像数据。主要来源于卫星遥感和航空遥感，包括多平台、多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种分辨率的遥感影像数据，构成多源海量数据，也是GIS的最有效的数据源之一。 ⑶地形数据。来源于地形等高线图的数字化，已建立的数字高程模型( DEM和其他实 测的地形数据等。 ⑷属性数据。来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息等。 ⑸元数据。来源于由各类纯数据通过调查、推理、分析和总结得到的有关数据的数据，例如数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、源数据比例尺、数据转换方法等。 2、空间数据的类型 空间数据根据表示对象的不同，又具体分为七种类型(图2-1) ，它们各表示的具体内容 如下： (1) 类型数据。例如考古地点、道路线、土壤类型的分布等。 (2) 面域数据。例如随机多边形的中心点，行政区域界线、行政单元等。 (3) 网络数据。例如道路交点、街道、街区等。 (4) 样本数据。例如气象站、航线、野外样方分布区等。 (5) 曲面数据。例如高程点、等高线、等值区域等。 (6) 文本数据。例如地名、河流名称、区域名称等。 (7) 符号数据。例如点状符号、线状符号、面状符号(晕线) 等。
全空间地理信息系统展望 摘要：地理信息系统的应用范围不断拓宽，不仅在灾害与应急中有所应用，在生命健康与卫生管理中也多次出现，经过多年发展已经成为我国信息发展中重要组成部分。可见，地理信息系统具有重要作用。 关键词：全空间；地理信息系统；展望 伴随着科学技术的发展，GIS技术得以快速发展，并在人们的现实生活中发挥着重要作用，全空间地理信息系统也在这种情况下发展起来，并渗透到人们的实际生活中。因此，对于全空间地理信息系统的研究也在不断增多，基于此，有必要对全空间地理信息系统展开研究。 一、全空间地理信息系统之地球与宇宙 在地理信息系统出现的最初阶段，主要在测绘与地理科学中应用，其关注重点是人们生活与工作地表空间，在应用地理信息系统的过程中需要得到信息资源的支持。在国家经济快速发展的今天，地理信息系统的应用范围也在不断扩大，从最开始的测绘与地理科学扩大到现在的环境科学等领域，随着地理地理信息系统在这些领域中的应用，不仅有效增强了空间数据分析与处理能力，还强化了制图效果。以地理信息系统在医学领域中的应用为例，它的应用使得人体健康与生态环境联系在一起，如很多癌症的出现则与环境污染有直接关系，环境受到污染以后，人们的生活环境便发生变化，很多原本对人体有益的物质被污染物扼杀，取而代之的是对人体有害的物质，人类长期生活在这样的环境中身体内部就会生病，再加上得不到及时治疗便会转化为癌症。同样，在犯罪心理学的研究上也应用了大量的地理信息系统，随着地理信息系统在犯罪分析中的应用，相关工作人员可以大致分析出犯罪环境特征，并获得有价值的犯罪时空线索，进而为案件的侦破提供良好意见。由此可见，地理信息系统的应用范围正在不断扩大，已经从地球表面扩大到宇宙，如对于月球的研究就应用了地理信息系统，不仅了解了月球表面所分布的岩石数据，还能够推理出月球的演化情况，这些信息的获得对人类探知月球有着十分重要的意义。 二、从宏观空间到微观空间 现代GIS所应用的范围主要集中于低速运动的宏观空间，基本上服从于牛顿力学规律。但作为一门空间科学，或一种空间思维体系，现代GIS同样可以推广应用到小尺度、甚至是微型空间，如人体空间、体育竞技场空间。当前，地理信息系统与生命科学的交叉融合，使得面向人体管理、生命微循环等现象与问题可以利用GIS来描述、分析和模拟。由此，人体地理信息系统（Human GIS）应该成为发展方向。人体地理信息系统的空间坐标系是由一个主坐标系和若干局部坐标系构成的综合坐标系。在此三维坐标体系下，以人体解剖理论为指导，采用面向对象的方法，将人体分解为若干具有独立功能的机体，每一个功能机体可以进一步分解为若干子部分，从而可以构建一个数字人体；以东方人体经络理论和西方人体微循环理论为指导，构建各功能机体的有机联系，从而建立人体循环系统。在此基础上，可以将日常体检和医疗检查的各种资料集成，形成一个完整的人体健康数据系统，为身体健康诊断和治疗方案的制定等提供较为系统的科学数据支撑。建立每一个人的人体GIS系统，将是一项巨大而长远的任务。足球、篮球、排球等体育竞技场空间是一个在有限时空范畴内人与人高度交互的空间，可以将GIS的空间观点用于描述和模拟这些竞技运动，发展体育竞技GIS 系统（Sports GIS），服务于体育训练和体育游戏活动。 三、全空间地理信息系统之室内与室外 在科学技术的带动下，各种各样的网络技术出现在人们生活，随着网络技术的发展，人与人之间的距离被无形缩小。通过研究发现，在地理信息系统的作用下，人们所关注的事物在不断扩大。在建设地理信息系统的应保证将人们每天80%的室内空间作为主要关注点，尤其是在室内空间表达的过程中一定要加大对即将出现问题的关注，以便做好详细且周到的分析，在实际建设中还要注意与室内小巧物品管理机制的联系，并借助该机制顺利与室外相连接。对于室内地理信息系统来说，已经成为现代地理信息系统主要发展方向，只要在必要技术的作用下，基本可以实现全面连接，且实现精密管理。不仅如此，随着室内地理信息系统的应用，还可以将管理空间向水下与地下延伸，这样不仅可以不断提升现代社会安全系数，
地理信息系统空间分析功能的应用 摘要：地理信息系统的核心是空间属性数据库，而管理、分析和应用数据库中数据的空间分析功能和应用模型则是发挥数据库作用的关键部分。衡量一个地理信息系统的好坏，不仅决定于其数据库的数据质量、数据量和更新速度，关键要看其空间分析功能是否强大、实用和具有灵活性。本文在简述地理信息系统空间分析方法的基础上，论述地理信息系统空间分析方法的若干应用。 关键词：地理信息系统；空间分析；聚类分析；主成分分析 1前言 地理信息系统是60年代中期开始逐渐发展起来的一门新技术，近十几年发展迅猛。早期地理信息系统开发研制的目的是为了解决自然资源管理和土地规划等方面的问题。随着技术的发展，地理信息系统的应用已逐步超出地学研究范围，但仍然是地学研究中的强大技术手段之一。对于它的认识，也不再局限于认为GIS仅仅是科学研究的工具和手段，而是逐步认识到地理信息系统的理论概念和方法对人们认识现实世界思维方式改变的积极作用。对于它的发展，建立大型综合的空间数据库，引入专家系统和各类应用模型，GIS、RS和GPS即所谓的3S 一体化是它的主要方面。另外，由于GIS技术是以计算机技术为基础的，一些计算机的发展趋势也必将体现在GIS上面，如微机化、网络化、视窗化、标准化等等。 2空间分析方法简介 地理信息系统中的空间分析功能的发展与完善是地理信息系统研究和应用的主要目标。随着地理信息系统在数量、规模、复杂性和应用深度方面的提高，空间分析已成为地理信息系统独立的研究领域，并成为区别于其它类型信息系统的主要标志。 由于地理信息系统的种类很多，因而在功能上特别是空间分析的功能上有差异，但各有所长。有以处理矢量数据为主的，也有处理以栅格数据为主的系统。一般来说，地理信息系统的空间分析功能有以下几个方面：⑴空间特征的几何分析功能；⑵网络分析功能；⑶数字图像的分析功能；⑷地形分析与多元分析。[1] 3 GIS空间分析方法的应用举例 空间分析的应用领域与GIS的应用领域基本上是一致的，已有很多资料对GIS的应用进行了非常详细的介绍，本文在介绍这些具体的应用时更加强调GIS 的空间分析功能。空间分析的具体应用领域包括水污染监测、城市规划与管理、地震灾害和损失估计、洪水灾害分析、矿产资源评价、道路交通管理、地形地貌分析、医疗卫生、军事领域等。 3.1 GIS空间分析在水污染监测中的应用