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第1章 绪论1

1.1 空间分析的概念1

1.2 空间分析的研究内容2

1.3 空间分析的研究进展3

1.4 空间分析与地理信息系统6

1.4.1 空间分析是GIS的核心6

1.4.2 空间分析是GIS的核心功能6

1.4.3 空间分析的理论性和技术性8

1.5 空间分析与应用模型9

思考题10

参考文献10

第2章 GIS空间分析的基本理论13

2.1 空间分析的理论基础13

2.2 空间关系理论13

2.2.1 空间关系的类型14

2.2.2 空间关系描述20

2.2.3 时空空间关系36

2.2.4 空间关系理论的应用37

2.3 地理空间认知37

2.3.1 地理空间认知的概念37

2.3.2 地理空间认知的研究内容38

2.4 地理空间推理43

2.4.1 地理空间推理的概念43

2.4.2 地理空间推理的特点44

2.4.3 地理空间推理的研究内容45

2.5 空间数据的不确定性分析46

2.5.1 不确定性46

2.5.2 空间分析的不确定性47

2.5.3 空间分析方法的不确定性48

2.5.4 空间数据不确定性分析的数学基础50

思考题55

参考文献56

第3章 GIS空间分析的数据模型60

3.1 空间数据60

3.2 空间数据的表示61

3.2.1 栅格数据模型表示62

3.2.2 矢量数据模型表示64

3.3 空间数据模型65

3.3.1 数据模型与数据结构65

3.3.2 空间数据模型的概念65

3.3.3 空间数据模型的类型66

3.4 场模型67

3.4.1 场模型的数学表示67

3.4.2 场模型的特征67

3.5 要素模型70

3.5.1 欧氏空间的地物要素70

3.5.2 要素模型的基本概念71

3.5.3 基于要素模型的空间对象72

3.5.4 基于要素的空间关系74

3.6 网络结构模型75

3.6.1 网络空间75

3.6.2 网络模型概述76

3.6.3 网络的组成要素77

3.6.4 常用的网络模型78

3.7 时空数据模型80

3.7.1 概述80

3.7.2 TGIS的研究思路81

3.7.3 时空数据模型设计的原则81

3.7.4 时空概念模型设计82

3.7.5 时空数据模型的主要类型83

3.8 三维空间数据模型84

3.8.1 三维GIS的功能85

3.8.2 三维空间数据模型的类型85

3.8.3 三维空间数据的显示90

3.9 常见GIS软件的空间数据模型91

3.9.1 ARC/INF0的数据模型91

3.9.2 ArcGIS的数据模型91

3.9.3 ArcView的数据模型92

3.9.4 GeoMedia的数据模型92

3.9.5 GeoStar的数据模型93

3.9.6 MapInfo的数据模型93

思考题93

参考文献94

第4章 栅格数据的空间分析方法97

4.1 栅格数据97

4.1.1 栅格数据集的组成97

4.1.2 单元（cell）98

4.1.3 行（rows）与列（columns）98

4.1.4 值（value）98

4.1.5 空值（no data）99

4.1.6 分类区（zones）99

4.1.7 关联表99

4.1.8 坐标空间和栅格数据集100

4.1.9 在栅格数据集上表示要素101

4.2 栅格数据的聚类、聚合分析103

4.2.1 聚类分析103

4.2.2 聚合分析105

4.3 栅格数据的信息复合分析106

4.3.1 视觉信息复合106

4.3.2 叠加分类模型107

4.4 栅格数据的追踪分析110

4.5 栅格数据的窗口分析111

4.5.1 分析窗口的类型111

4.5.2 窗口内统计分析的类型112

4.6 栅格数据的量算分析112

4.7 ArcGIS的栅格数据空间分析工具112

4.7.1 密度制图分析（density）112

4.7.2 距离制图分析（distance）114

4.7.3 栅格插值分析（interpolate to raster）114

4.7.4 栅格数据的统计分析（statistics）115

4.7.5 重分类分析（reclassify）116

4.7.6 表面分析（surface analysis）117

思考题117

参考文献117

第5章 矢量数据的空间分析方法119

5.1 矢量数据119

5.1.1 矢量数据模型119

5.1.2 几何对象119

5.1.3 拓扑关系120

5.1.4 拓扑数据结构120

5.1.5 简单对象的组合122

5.2 矢量数据的包含分析124

5.3 矢量数据的缓冲区分析125

5.3.1 点状要素的缓冲区127

5.3.2 线状要素的缓冲区127

5.3.3 面状要素的缓冲区128

5.3.4 特殊缓冲区情况129

5.3.5 动态目标缓冲区130

5.4 矢量数据的叠置分析132

5.4.1 点与点的叠置132

5.4.2 点与线的叠置132

5.4.3 点与多边形的叠置133

5.4.4 线与线的叠置133

5.4.5 线与多边形的叠置134

5.4.6 多边形与多边形的叠置135

5.5 矢量数据的网络分析136

5.5.1 网络分析的基本方法136

5.5.2 最短路径基本概念137

5.5.3 最短路径求解方法138

5.5.4 次最短路径求解算法143

5.5.5 最佳路径算法144

5.6 ArcGIS的矢量数据空间分析工具146

5.6.1 ArcGIS的缓冲区分析146

5.6.2 ArcGIS的叠置分析147

5.6.3 ArcGIS的网络分析148

思考题149

参考文献149

第6章 三维数据的空间分析方法151

6.1 三维地形模型151

6.1.1 数字地面模型（DTM）151

6.1.2 数字高程模型（DEM）152

6.1.3 DEM的表示方法152

6.1.4 DEM在地图制图学与地学分析中的应用155

6.2 三维可视化157

6.3 三维空间查询158

6.4 三维空间特征量算160

6.4.1 表面积计算160

6.4.2 体积计算161

6.5 地形分析163

6.5.1 坡度和坡向计算163

6.5.2 剖面分析166

6.5.3 谷脊特征分析167

6.5.4 水文分析168

6.5.5 可视性分析169

6.6 三维缓冲区分析173

6.7 三维叠置分析174

6.8 阴影分析175

6.9 水淹分析177

6.9.1 给定洪水水位的淹没分析177

6.9.2 给定洪量的淹没分析179

6.9.3 洪水淹没的三维显示179

6.10 ArcGIS的三维数据空间分析工具180

6.10.1 表面模型的创建181

6.10.2 数据转换184

6.10.3 表面分析185

思考题187

参考文献188

第7章 空间数据的统计分析方法190

7.1 GIS属性数据190

7.2 一般统计分析190

7.3 地统计分析概述193

7.4 空间点模式分析方法194

7.4.1 空间点模式的概念与空间分析方法194

7.4.2 基于密度的分析方法194

7.4.3 基于距离的方法197

7.5 格网或面状数据空间统计分析方法203

7.5.1 空间接近性与空间权重矩阵203

7.5.2 面状数据的趋势分析204

7.5.3 空间自相关分析205

7.6 空间变异函数208

7.6.1 区域化变量的定义和平稳性假设208

7.6.2 变异函数的定义和非负定性条件210

7.6.3 变异函数模型拟合及其评价212

7.6.4 理论变异函数模型214

7.7 克里金估计方法215

7.7.1 普通克里金估计216

7.7.2 泛克里金估计218

7.7.3 协同克里金估计220

7.7.4 指示克里金估计222

7.7.5 估计评价和采样设计224

7.7.6 克里金估计的优缺点225

7.8 探索性空间数据分析方法225

7.8.1 探索性数据分析概述225

7.8.2 探索性数据分析的基本方法226

7.8.3 探索性空间数据分析228

7.9 地统计分析研究展望231

7.10 ArcGIS的地统计分析工具232

思考题233

参考文献234

第8章 空间决策支持236

8.1 空间分析与空间决策支持236

8.1.1 一般空间分析237

8.1.2 空间决策支持240

8.1.3 智能空间决策支持241

8.2 空间决策支持系统243

8.2.1 空间决策过程的复杂性243

8.2.2 空间决策支持系统的分类246

8.2.3 空间决策支持系统的一般构建方法247

8.2.4 空间决策支持系统的功能250

8.3 空间决策支持的相关技术252

8.3.1 决策支持系统技术252

8.3.2 专家系统技术252

8.3.3 空间知识的表达与处理254

8.3.4 空间数据仓库267

8.3.5 空间数据挖掘与知识发现270

思考题279

参考文献279

第9章 空间分析的应用284

9.1 空间分析与空间建模284

9.1.1 从空间分析到空间建模284

9.1.2 空间建模的方法284

9.1.3 空间建模的步骤285

9.2 空间分析在洪水灾害评估中的应用286

9.2.1 数据库和评估模型的建立287

9.2.2 洪灾评估系统中空间分析的特点288

9.2.3 空间分析在荆江分滞洪区洪水计算中的应用288

9.2.4 空间分析在黄河东平湖蓄滞洪区洪水计算中的应用289

9.3 空间分析在水污染监测中的应用291

9.4 空间分析在地震灾害和损失估计中的应用293

9.5 空间分析在城市规划与管理中的应用295

9.5.1 城市规划空间分析的意义295

9.5.2 城市规划的空间分析方法296

9.6 空间分析在矿产资源评价中的应用297

9.7 空间分析在输电网GIS中的应用298

思考题300

参考文献300

第10章 空间分析软件与二次开发303

10.1 ArcGIS的空间分析功能303

10.2 Geoda的空间分析功能306

10.3 R语言的空间分析功能308

10.4 空间分析功能的二次开发309

思考题319

参考文献319