空间分析与GIS

A.空间分析的概念

     内容

空间分析，又称之地理空间分析（geospatial analysis），其概念一直存在不同提法，例如：地理信息分析、空间数据分析、空间统计与建模、地质统计学等等，大致表达的东西都是相同或相近。一般认为，至少存在4中相互联系的空间分析概念，分别是：空间数据操作、空间数据分析、空间统计分析和空间建模。
       空间数据操作：主要是指在GIS中基于空间对象几何特征，进行的拓扑分析、叠加分析，距离、面积、路径计算，以及基于空间关系的空间查询等；对于属性数据则主要表现为地图可视化操作。
       空间数据分析：一般指空间数据的描述性和探索性分析技术和方法，尤其是对于大规模数据集，通过将数据图形化或地图化的探索性分析技术，研究数据中潜在的模式、异常等，为后续分析做准备，是所有空间分析过程中的首要环节。
       空间统计分析：使用统计的方法描述和解释空间数据的性质，以及数据对于统计模型是否典型或是否有所期望的。由于空间数据具有空间自相关性，这一特性违背了景点统计理论关于数据独立性的假设，因此需要发展专门用于空间数据分析的空间统计方法。
       空间建模：主要是指依据某些理论和假设，建立模型描述空间现象的分布模式，预测空间过程及结果。

     核心

空间分析的核心在于“空间”，而“空间”的本质是“位置”。空间分析是把研究对象的地理空间位置作为重要变量的系统性应用，包括对研究对象的地理空间位置的描述、分析和预测。与空间位置有关的描述、关联和预测方法是空间分析区别于其他数据分析的一个重要特征。
       为了便于理解，可以把空间分析过程描述成如下含数据形式：    y = Fun(x)
       式中，x为待分析的地理空间数据，是具有空间结构特征的已知数据集；Fun(x)为空间分析方法，可以是理论思想、逻辑方法，也可以是已经工具化了的计算模型；y为输出的空间分析结果，揭示了研究对象的空间位置、空间形态、空间格局、空间关系与空间过程等空间特征，为解决特定空间问题提供信息和知识。
       如此一来，空间分析就可以理解为对空间数据进行各种处理计算，从中获得信息和知识的过程。通过空间分析，揭示地理空间数据中蕴含的格局、关系与趋势，以进行决策和未来规划。

     本质特征

空间分析的本质特征，包括：
               a. 探测空间数据中的模式；
               b. 研究空间数据模式间的关系，建立相应的空间数据模型；
               c. 理解适于所观察模式的处理过程； 
               d. 预测和控制所发生的的地理空间事件    

B.空间分析的对象与研究内容

空间分析对象：地理空间实体，也就是地理空间实体所具有的空间特征，例如：空间位置、空间形态、空间关系（距离、方位、拓扑、相关场）、时空尺度等。
       空间分析方法和模型是针对空间实体的空间特征建立和开发的。空间分析的研究内容包括理论、方法与应用三个方面。

空间分析理论：主要是指空间概念、空间描述方法、空间特征等基本理论问题，同时也包括基于空间思维的解决问题的方法论。空间极其特征的描述是地理信息科学的核心理论问题，当然也是空间分析的关键理论问题。
       空间分析方法：主要是指在空间分析理论的指导下，针对空间特征，面向空间问题，建立分析模拟模型，开发分析工具。主要包括：①基于图形及几何特征的分析方法，空间数据的量或集合操作，如长度、面积、形状的两侧，空间中心、重心的计算，叠加分析、缓冲区分析、网络分析等；②空间数据统计分析，如空间点模式分析、地统计分析；③空间模拟与建模，如空间回归模型、地理加权回归、地理模拟与计算模型等。
       空间分析应用：主要研究如何应用空间分析的理论和方法解决实际问题，重点是如何将复杂具体的实现问题抽象为空间问题，搭建模型、方法与应用之间的桥梁。

C.空间分析的目标

空间分析的主要目标是揭示地理空间特征，已解决空间问题，具体包括以下几个方面。
       认知：有效获取空间数据，并对其进行科学的组织描述，利用数据再现事物本身，如绘制风险图。
       解释：理解和揭示地理空间数据的背景过程，认识事件的本质规律，如住房价格中的地理邻居效应。
       预报：在认识、掌握事件发生的现状与规律的前提下，运用有关预测模型对未来的状况作出预测，如传染病的爆发，前端时间比较热的肺炎感染传播模型。
       调控：对地理空间发生的时间进行调控，如合理分配资源（租房用户需求大的地方，可以签较多的房东以获取房源这种）。

D.DIKW模型与地理智慧

       DIKW : ( data information knowledge wisdom ) 是一个基于数据、信息、知识及智慧之间关系的模型。
                       数据产生信息，信息创造知识，知识孕育智慧
       数据：原始材料（如：发生地震了，在哪儿？多少人遇难？经济停滞多久？）
       信息：加工处理后有逻辑的数据（发生地震了，在什么时候？在哪儿？多少人遇难？经济停滞多久？）
       知识：提炼信息之间的联系，行动的能力，完成当下任务（发生地震了，避震点可容纳多少人？经济恢复需要多久？）
       智慧：关心未来，具有预测能力（哪些地方即将发生地震了，避震点能分配给哪些人，能保证多大程度规避风险）

地理智慧：可称为空间智慧。是空间数据-空间信息-空间知识-空间智慧这一数据分析链上的最高层次。通过空间分析可获得地理智慧，解决与位置相关的复杂空间问题。主要形式有地理可视化、地理决策、地理设计和地理控制。
       地理可视化：基于位置的数据展现与可视化的方法，以便于发现空间格局与分布规律。
       地理决策：基于地统计学和空间分析技术的计算机辅助决策方法。由于考虑了位置与空间关系因素，地理决策具有实现基于传统信息技术手段的辅助决策无法实现的能力。
       地理设计：以地理分析为基础，把地理环境因素引入全局考虑的设计。（三维地理使用得很普遍）
       地理控制：通过地理位置对客体施加影响，达到智慧控制客体活动和行为的目的，这是地理智慧应用的新方向。
       

最后

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