基于SuperMap的空间自相关系统设计与实现

摘要

空间自相关分析方法是空间数据分析的重要方法之一,近年来已经得到了越来越广泛的应用。它主要是为了揭示某一地区空间单元之间的相互联系及其影响,从而为决策者提供参考依据。但空间自相关分析权值矩阵的选择却很复杂、多样,分析的结果也存在着不确定性。因此用系统开发的思想去实现空间自相关分析方法,规范空间自相关的分析流程和减小分析的误差就有着很大的实用价值,同时还会减少空间自相关分析的复杂度,使空间自相关分析的应用更加广泛。
　　本文从引入空间自相关分析的方法及其应用作为开始,提出目前国内通过国产软件进行空间自相关系统开发的研究较少,提出了空间自相关系统构建的可行性和实用性。本研究对基于SuperMap的空间自相关系统进行了系统的分析,分析了系统的总体模型、平台描述、运行环境、系统功能等方面,重点介绍空间自相关功能的设计与实现和权值矩阵的建立。空间自相关功能由两部分组成:全局空间自相关分析系统与局部自相关分析系统,其核心是权值矩阵的建立。系统实现了五种权值矩阵的建立方法:格网法、泰森多边形相邻、边界相邻、自定义距离相邻和距离衰减方法。系统的设计采用组件式技术,核心模块的开发进行封装,脱离实际的数据模型分析,通过修改属性接口可以方便的应用于其他应用系统。基于SuperMap的空间自相关分析系统是一个完整的平台式分析软件,通过对经济、社会数据进行空间自相关分析之后,找出相邻对象之间的空间影响和联系强度,并定量的在分析单元上显示出来,从而为最终的决策者提供技术服务,为政策的制定提供依据。文章最后用湖北省耕地集约利用数据作为示例,用五种权值矩阵的分析方法均表明:湖北省各地市、州耕地集约度在空间上存在相关性,表现为高高聚集、低低聚集的分异特征,应加强湖北省西部地区耕地的投入强度,提高湖北省耕地总体利用效率。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究课题背景和意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究动态

1.2.1 国外研究动态

1.2.2 国内研究动态

1.3 研究方法和技术路线

1.3.1 研究方法

1.3.2 技术路线

1.3.3 拟解决的关键问题

1.4 研究内容

1.4.1 研究内容

1.4.2 论文结构

2 基于SuperMap空间自相关系统理论基础

2.1 空间自相关分析相关概念

2.1.1 全局空间自相关分析

2.1.2 局部空间自相关分析

2.2 SuperMap相关组件介绍

2.2.1 SuperMap GIS体系结构

2.2.2 SuperMap Objects的主要特点

3 基于SuperMap空间自相关系统设计

3.1 需求分析

3.2 系统目标及设计原则

3.2.1 系统目标

3.2.2 设计原则

3.3 系统总体设计

3.4 系统功能模块设计

3.4.1 数据查询检测模块设计

3.4.2 权值矩阵模块设计

3.4.3 全局空间自相关模块设计

3.4.4 局部空间自相关模块设计

3.5 系统空间数据管理技术

3.6 接口设计

3.6.1 接口设计

3.7 系统运行环境

4 系统关键技术算法与界面设计

4.1 地图基本操作模块

4.2 数据分布模块

4.2.1 箱线图

4.2.2 分级图

4.3 权值矩阵建立模块

4.3.1 边界相邻权重矩阵的建立

4.3.2 泰森多边形权重矩阵的建立

4.3.3 自定义距离权重矩阵的建立

4.3.4 距离衰减权重矩阵的建立

4.3.5 格网法权重矩阵的建立

4.4 全局空间自相关分析模块

4.4.1 全局自相关分析算法及其关键代码

4.4.2 全局自相关分析界面设计与演示

4.5 局部空间自相关分析模块

4.5.1 系数分级图算法设计与演示

4.5.2 显著性分析专题图算法设计与演示

4.5.3 集聚分析专题图算法设计与演示

5 系统的实现与应用

5.1 案例区概况

5.2 数据处理

5.2.1 数据来源

5.2.2 耕地集约度评价

5.3 空间自相关分析

5.3.1 全局空间自相关分析

5.3.2 局部空间自相关分析

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 主要创新点和存在的问题

6.3 展望

参考文献

在校期间科研成果

附录1 散点图X、Y的绘制

附录2 全局I值计算

附录3 局部I值计算

附录4 显著性水平Z值计算

附录5 集聚水平计算

致谢