GIS包含以下特征：以计算机软件、硬件为基础，具有对空间信息的采集、管理、存储分析、显示、输出等功能；具有丰富的空间分析及模型能力，能基于地理空间数据库，对复杂的现实地理世界进行描述、抽象、分析、模拟、预测和优化，不仅认识许多地学现象的格局，还深刻探究其过程；能深入不同领域、机构和行业，为各种用户提供空间信息的服务。 GIS的功能:结果显示、空间分析、数据管理、数据采集收入
GIS应用领域：地图制图、辅助决策、区域规划、环境评价、国土、灾害监测、资源调查
GIS空间分析：定义：空间分析（简称SA）是指分析具有空间坐标或相对位置的数据和过程的理论和方法，其目的在于提取并传输空间数据中隐含的空间信息。理解：以地理空间数据库为基础，运用逻辑运算、一般统计和地统计、图形与形态分析、数据挖掘等技术，提取隐含在空间数据内部的与空间信息有关的知识和规律，包括位置、形态、分布、格局以及过程等内容，以解决涉及地理空间的各种理论和实际问题。
基于GIS的空间分析是地理信息系统的核心功能之一，是地理信息系统区别于其他信息系
统的主要特征之一。可以从以下3个角度来理解：1.按空间数据结构：矢量数据分析、栅格数据分析；2.按分析对象的维数：课题结题报告怎么写一维、二维、三维和多维；3. 按分析的复杂性：空间查询分析、空间信息提取、空间综合分析、数据挖掘、模型构建；
空间分析的主要内容：1.空间位置：借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息，是空间对象表述的研究基础，即投影与转换理论。2.空间分布：同类空间对象的体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容。空间形态：空间对象的几何形态。3.空间距离：空间物体的接近程度4.空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方位、相似、相关等。 GIS空间分析方法：GIS空间分析的一般方法和空间统计分析方法
GIS空间分析步骤：步骤1：建立分析目的和标准。步骤2：准备空间操作的数据。步骤3：进行空间分析操作。步骤4：准备表格分析的数据。步骤5：进行表格分析。步骤6：结果的评价和解释。步骤7：如有需要，改进分析。步骤8：产生分析结果的最终地图和表格报告。
地理空间数据特征：1.时空特征2.多维结构3.多尺度性4.不确定性5.海量性特征
GIS数据：空间数据和属性数据、元数据 空间数据——是指具有地理空间实体空间特征的数据，主要包括空间位置、拓扑关系；属性数据——是指用来记录和描述地理空间实体特征的数据，主要包括其专题特征和时间特征。
编码方法：层次分类编码方法、多源分类编码方法坡度板
空间数据的基本特征：空间特征（又称几何特征）：表示空间实体的空间位置、几何形状和空间关系（拓扑）；属性特征：表示空间实体的内涵和性质，即专题特征，如专题变量、分类、数量和名称等；时间特征：表示空间数据采集所对应的时间。
数据结构是指对空间数据的合理组织，是适合计算机系统存储和管理的地学图形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。
空间数据是空间分析的基础，空间数据结构制约着空间分析的方法。分类：1.矢量数据结构：就是通过记录坐标的方式，将抽象的点、线、面等地理实体精确地表达为计算机可以识别、存储和处理的格式。道教法术2.栅格数据结构：是指将地理实体表面划分为均匀分布、大小相等、紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个像元或栅格，由行、列号确定其位置，即用二维坐标中的（x,y）来表示，并包含一个代码，表示该像元的属性类型。
矢量数据结构：获取方式：外业测量（GPS、全站仪）、跟踪数字化（仪器、软件如R2V）、数据转换（栅格——矢量）表达方法：点（记录坐标值和属性代码）、线（记录两个或一系列采样点的坐标和属性代码）、面（记录多边形边界上一系列采样点的坐标和面代码）
数据结构：简单数据结构、拓扑数据结构。编码形式：实体式、索引式、双重独立式（拓扑编码）
栅格数据结构：获取方式：扫描、遥感、矢量转换；数据组织方法：栅格优先、栅格层优先、面要素优先；栅格单元代码方法：中心属性法、长度占优法、面积占优法、重要性法、百分比法；编码方法：直接栅格编码、链状编码、游程编码、块状编码和四叉树编码。
直接栅格编码：优点：最简单、最直接的编码方法；便于进行基于栅格的各类运算；
缺点：对栅格无压缩，所需存储空间大，计算机读取耗时。
矢量栅格数据结构的比较：矢量：优点：数据解构 紧凑、冗余度低，利于网络分析；图形
显示质量好、精度高；缺点：数据结构复杂；多边形叠加操作困难。栅格：优点：数据结构简单，便于进行空间分析和地表模拟；缺点：数据量大，无法建立拓扑关系，投影变换复杂。
数据库（DB）就是为了一定的目的，在计算机系统中以特定的结构组织、存储、共享和应用的数据集合；
数据库管理系统（DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，是数据文件与用户应用程序之间的纽带，是数据库系统的基础。
空间数据库——为了管理和使用大量地理实体的空间数据，而按照一定的数据模型和规则建立起来的某地理研究区域内具有一定空间特征的地理要素数据集合。区别于一般数据库的特点：可以管理和组织空间数据；可以存储和管理海量数据；数据应用范围广。
关系模型：关系模型的基本思想是用二维表形式表示实体及其联系。二维表中的每一列对应实体的一个属性，其中给出相应的属性值；每一行形成一个由多种属性组成的多元组，或称元组，与一特定实体相对应。实体间联系和各二维表间联系采用关系描述或通过关系
直接运算建立。特点：1）二维表元组的次序是任意的；2）各元组属性的次序是任意的；3）各属性的名称不能相同；4）无重复元组。优点：1）结构灵活，可满足所有用布尔逻辑运算和数字运算规则形成的询问要求；2）能搜索、组合和比较不同类型的数据；3）加入和删除数据方便；4）适宜地理属性数据的模型。缺点：许多操作都要求在文件中顺序查满足特定关系的数据，若数据库很大的话，这一查过程要花很多时间；不支持层次结构；不能进行复杂的空间分析。
对象—关系空间数据库：对象—关系数据模型是目前GIS中应用最广泛的数据模型。优点：1.支持复杂空间对象；2.支持面向对象模型的一些功能，如继承、封装和信息传播等。
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空间分析的一般模型:空间分布分析模型、空间关系模型、空间相关分析模型，预测、评价与决策模型 空间关系模型:1.拓扑空间关系：描述空间对象只见的相邻、包含和相交等空间关系；2.顺序空间关系：描述空间对象之间在空间上的排序和方位等关系；3.度量空间关系：描述空间对象之间的距离等关系。
叠置分析：是指将同一地区、同一比例尺、同一坐标系统、不同信息表达的两组或多组专
题要素的图层进行叠加，从而产生一个新图层的过程。其目的是为了有效地综合多种地理要素，从其中提取出隐含的数据信息。
叠置分析分类：一、基于矢量数据的叠置分析：1点与多边形的叠置：是计算多边形对点的包含关系，将一个含有点的图层叠加在另一个含有多边形的图层上，以确定每个点落在哪个多边形内，以便为图层上的点建立新的属性。2线与多边形的叠置：它也是计算一种包含关系，但与点不同的是，往往一条线跨越多个多边形，这时需要线与多边形边界求交，并将线目标进行切割、叠置，形成一个新的空间目标的结果集，同时产生一个相应的属性数据表记录原线和多边形的属性信息。3多边形与多边形的叠置：是最复杂的一种叠置，它需要将两层多边形的边界全部进行边界求交的运算和切割，然后根据切割的弧段重建拓扑关系，最后判断叠置的多边形分别落在原始多边形层的哪个多边形内，并建立起叠置多边形与原多边形的关系。其目的是通过区域多重属性的模拟，寻和确定同时具有几种地理属性的分布区域。
二、基于栅格数据的叠置分析。实例：当确定某一行政区内各种等级道路的里程数时，就需要将道路图与境界图相叠置，计算弧段与多边形边界的交点，在交点处截断弧段，并对
弧段重新编号，建立弧段与多边形的归属关系。栅格数据的叠置分析应用：遥感数字图像的拼接；环境评价及分区；灾害危险度分区；土地利用与土地覆被变化（LUCC）；……基于矢量数据的操作：图层擦出：擦除图层将擦除其所覆盖的输入图层内的要素。识别叠加：识别图层的属性将赋给其所覆盖的输入图层的地图要素。交集操作：可以得到两个图层的交集部分，并且原图层的所有属性都将在输出图层上同时显示。对称识别：可以得到除去两个图层公共区域的其他部分，并且原图层的所有属性都将在输出图层上同时显示。图层合并：把两个图层的区域联合起来并保持来自输入地图和叠加地图的所有地图要素。修改更新：输入图层中被修正图层覆盖的那部分的属性将被修正图层的属性替代。
叠置分析的目标是分析在空间位置上有一定关联度空间对象的空间特征和专题属性之间的相互关系，其结果不仅可以产生新的空间关系，还可以生成新的属性特征关系，能够发现多层数据间的相互联系和变化等特征，使我们可以提取并挖掘出大量的隐含信息。
邻近度：是定性描述空间目标距离关系的重要物理量之一，表示地理空间中两个目标地物距离相近的程度，其确定是空间分析的一个重要手段。比较成熟的分析方法有缓冲区分析和泰森多边形分析。
缓冲区分析影立驰是指根据分析对象的点、线、面实体，自动建立其周围一定距离的带状区，用以识别这些实体或者主体对邻近对象的辐射范围或者影响程度，是解决邻近度问题的空间分析工具之一。它在交通、林业、资源管理、城市规划中有着广泛的应用。 缓冲区分析基本思想：给定一个空间物体(的集合)，确定它(们)的某邻域，邻域的大小由邻域半径R决定。
线的缓冲区的生成算法：1角分线法（简单平行线法）：在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径R截出左右边线的起止点；在轴线的其它转折点上，用以偏移量为R的左右平行线的交点来确定该转折点处左右平行线的对应顶点；最终由端点、转折点和左右平行线形成的多边形构成了所需要的缓冲区多边形。角分线法的缺点：油酸甲酯是难以最大限度保证双线的等宽性，尤其是在凸侧角点在进一步变锐时，将远离轴线顶点
凸角圆弧法：在轴线首尾点处，作轴线的垂线并按双线和缓冲区半径截出左右边线起止点；在轴线其它转折点处，首先判断该点的凸凹性，在凸侧用圆弧弥合，在凹侧则用前后两邻边平行线的交点生成对应顶点。这样外角以圆弧连接，内角直接连接，线段端点以半圆封闭。
凸角圆弧法的算法实施步骤为：① 直线性判断；② 折点凸凹性的判断：③ 凸顶点圆弧的嵌入；④ 边线关系的判别和处理；⑤ 缓冲区边界的最终形成。
应用：缓冲区作为一个独立的数据层可以参与叠加分析，常应用到道路、河流、居民点、工厂（污染源）等生产生活设施的空间分析，为不同工作需要（如道路修整、河道改建、居民区拆迁、污染范围确定等）提供科学依据。结合不同的专业模型，缓冲区分析能够在景观生态、规划、军事应用等领域发挥更大的作用。
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