地理空间分析

第1章绪论和术语

1.1动机和媒介

1.1.1本书综述

1.1.2空间分析、地理信息系统和软件工具

1.1.3目标读者和范围

1.2软件工具和配套材料

1.2.1GIS和相关软件工具

1.2.2建议阅读材料

1.3全书结构

1.4术语和缩写

1.4.1定义

1.5常用单位和符号

1.5.1符号

1.5.2统计度量和相关公式

第2章空间分析的概念框架

2.1地理空间视角

2.2基本单元

2.2.1地点

2.2.2属性

2.2.3对象

2.2.4地图

2.2.5地点的多种属性

2.2.6场

2.2.7网络

2.2.8密度估计

2.2.9细节、分辨率和尺度

2.2.10拓扑

2.3空间关系

2.3.1共同位置分析

2.3.2距离和方向

2.3.3多维尺度变换

2.3.4空间背景

2.3.5邻域

2.3.6空间异质性

2.3.7空间依赖性

2.3.8空间采样

2.3.9空间内插

2.3.10平滑和锐化

2.3.11一阶和二阶过程

2.4空间统计学

2.4.1空间概率

2.4.2概率密度

2.4.3不确定性

2.4.4统计推断

2.5空间数据基础设施

2.5.1Geoportals

2.5.2元数据

2.5.3互操作

2.6小结

第3章历史和方法论背景

3.1历史背景

3.2方法背景

3.2.1作为过程的空间分析

3.2.2分析方法

3.2.3空间分析与PPDAC模型

3.2.4PPDAC不断变化的背景

第4章空间分析的基本模块

4.1空间数据模型和方法

4.2几何及相关操作

4.2.1矢量数据集的长度和面积

4.2.2栅格数据集的长度和面积

4.2.3表面积

4.2.4曲线光滑与点的剔除

4.2.5质心和中心

4.2.6点(对象)在多边形内

4.2.7多边形分解

4.2.8形状

4.2.9叠置和组合操作

4.2.10区域插值

4.2.11分区及重新分区

4.2.12分类和聚类

4.2.13边界和区域隶属度

4.2.14镶嵌和三角剖分

4.3查询和计算

4.3.1空间选择和空间查询

4.3.2简单计算

4.3.3比值、指数、归一化和标准化

4.3.4密度、核和占有率

4.4距离操作

4.4.1度量

4.4.2成本距离

4.4.3网络距离

4.4.4缓冲区分析

4.4.5距离衰减模型

4.5方向操作

4.5.1方向分析概述

4.5.2线数据集的方向分析

4.5.3点数据集方向分析

4.5.4表面方向分析

4.6格网操作和地图代数

4.6.1单格网和多格网操作

4.6.2线性空间滤波

4.6.3非线性空间滤波

4.6.4腐蚀和膨胀

第5章数据探测与空间统计学

5.1统计方法与空间数据

5.1.1描述性统计

5.1.2空间采样

5.2探测性空间数据分析

5.2.1EDA、ESDA和ESTDA

5.2.2异常值探测

5.2.3交叉表和条件分区分布图

5.2.4ESDA和地图化点数据

5.2.5数据的趋势分析

5.2.6聚集搜索

5.3基于格网的统计

5.3.1基于格网的统计概述

5.3.2交叉表化格网数据

5.3.3栅格数据集的样方分析

5.3.4景观测度

5.4点数据集和距离统计

5.4.1基本距离派生统计量

5.4.2最近邻方法

5.4.3热点和聚集分析

5.5空间自相关

5.5.1自相关、时间序列和空间分析

5.5.2全局空间自相关

5.5.3局部空间关联指标

5.5.4自相关指数的显著性检验

5.6回归方法

5.6.1回归概述

5.6.2简单回归和趋势面建模

5.6.3地理加权回归

5.6.4空间自回归和贝叶斯建模

5.6.5空间滤波模型

第6章表面和场分析

6.1表面建模

6.1.1测试数据集

6.1.2表面和场

6.1.3栅格模型

6.1.4矢量模型

6.1.5数学模型

6.1.6统计模型和分形模型

6.2表面几何

6.2.1梯度、坡度和坡向

6.2.2剖面与曲率

6.2.3方向导数

6.2.4表面上的路径

6.2.5表面平滑

6.2.6坑的填充

6.2.7体积分析

6.3可视性分析

6.3.1视域和RF传播

6.3.2视线

6.3.3Isovist分析

6.4分水岭和排水系统

6.4.1分水岭和排水概述

6.4.2排水建模

6.4.3D-infinity模型

6.4.4排水系统模型案例分析

6.5格网化、内插和等值线生成

6.5.1格网化和内插概述

6.5.2格网化和内插方法

6.5.3等高线生成

6.6确定性内插方法

6.6.1距离倒数加权

6.6.2自然近邻法

6.6.3最近邻法

6.6.4径向基和样条函数

6.6.5改进的Shepard

6.6.6利用线性内插的三角剖分法

6.6.7使用似样条内插的三角剖分

6.6.8矩形或双线性内插

6.6.9剖面法

6.6.10多项式回归

6.6.11最小曲率

6.6.12移动平均法

6.6.13局部多项式

6.6.14拓扑格网／栅格拓扑

6.7地统计内插方法

6.7.1核心概念

6.7.2克里金内插

第7章网络和位置分析

7.1网络和位置分析简介

7.1.1网络和空间位置分析概述

7.1.2相关术语

7.1.3源数据

7.1.4算法和计算复杂度理论

7.2网络和位置分析的关键问题

7.2.1网络分析综述

7.2.2启发式和元启发式算法

7.3网络结构、最优路线和最优行程

7.3.1最小生成树

7.3.2Gabriel网络

7.3.3Steiner树

7.3.4最短路径问题

7.3.5行程、TSP问题和交通工具行程安排

7.4选址和服务区问题

7.4.1选址问题

7.4.2拉格朗日p中心和p中值问题

7.4.3服务区

7.5弧路线安排

7.5.1网络遍历问题

第8章地理计算方法和建模

8.1地理计算概述

8.1.1地理计算模型

8.1.2地理信息系统中的动态过程建模

8.2地理模拟

8.2.1地理模拟简介

8.2.2元胞自动机

8.2.3智能体和基于智能体的建模

8.2.4基于智能体的模型的应用

8.2.5基于智能体的模型的优势

8.2.6基于智能体模型的局限性

8.2.7解释或预测

8.2.8开发一个基于智能体的模型

8.2.9用于基于智能体建模的模拟，建模系统类型

8.2.10选择模拟／建模系统的指导意见

8.2.11用于基于智能体建模的模拟／建模系统

8.2.12基于智能体模型的检验和校正

8.2.13基于智能体模型输出的验证和分析

8.3人工神经网络

8.3.1人工神经网络介绍

8.3.2径向基函数网络

8.3.3自组织网络

8.4遗传算法和进化计算

8.4.1遗传算法介绍

8.4.2遗传算法的组成

8.4.3遗传算法应用实例

8.4.4进化计算和遗传规划

附录网络链接

参考文献

后记

　　本书是关于地理空间分析的权威教材与专业参考书。本书从一个全新的、系统的角度对地理空间分析体系结构和内容模块进行了整合和组织，极大地拓展了传统空间分析的内容，特别是与AAG／UCGIS于2006年推出的地理科学与技术知识体系的相关内容密切结合，同时深入全面地反映了国际上在地理空间分析和地理信息科学教育方面的最新进展。本书的信息量极其丰富，既提供了基础理论、基本方法和常用技术的介绍，更重要的是提供了大量商业、共享和开源软件包的综述和独立评价，提供了大量的应用实例，并给出了有关软件、数据和共享资源的链接，使得读者可以从本书获得更多的信息和资料，这对于教学、研究中的文献资料检索具有极其重要的应用价值。　　全书系统讲授了地理空间分析的基本理论方法、应用技术和软件工具，共分8章。第1章介绍了本书的写作背景和动机，以及全书中使用的基本概念、术语、公式、符号等知识。第2章是关于地理空间分析的概念框架，包括地理空间分析的基本单元、空间关系和空间统计。第3章对地理空间分析的历史和方法背景进行了总结。第4章是关于地理空间分析的基本单元，包括空间数据模型、几何和关系操作、查询和计算、距离操作、方向操作、格网操作和地图代数。第5章介绍了数据探测和空间统计学的基本方法和常用工具。第6章是关于表面分析和场分析的介绍，包括表面建模、表面几何、流域分析、内插方法等。第7章讲授了网络和位置分析的相关问题。第8章则对地理计算的方法和建模进行了介绍。全书在讲授基本理论方法与应用技术的基础上，介绍了大量的软件工具，并提供了丰富的应用实例。　　本书既可以作为“地图制图学与地理信息工程”、“地图学与地理信息系统”等学科研究生或地理信息系统专业高年级本科生地理空间分析、空间分析与地学建模、空间数据处理与分析等课程的教材，也可作为高等学校测绘科学与技术、地理学、信号与信息处理、地质资源与地质工程等相关学科专业学生、教师和从事空间信息科学与技术工作科技人员的工具型参考书。