空间数据基本特征与探索性分析课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Data Mining:Concepts and Techniques,*,概述,空间数据的基本特征,空间数据的基本性质,空间数据探索性分析,空间数据可视化,本章小结,0,空间数据基本特征与探索性分析,概述 0空间数据基本特征与探索性分析,理解空间数据的特征与性质是进行空间分析的重要准备。,1,1.,概述,Digital data,Maps and Plans,Paper files,Photogrammetry,Remote Sensing,Interviews,Data Sources,Data,Data,Data,Data,GIS,Field survey,理解空间数据的特征与性质是进行空间分析的重要准备。11.概述,空间数据是地理空间的抽象,-,地理空间概念,GIS,中的地理空间是指经过投影变换后，在笛卡尔坐标系中的地球表层特征空间，一般包括地理空间定位框架及其所连接的空间对象。,2,1.,概述,我国,2000,大地坐标系,空间数据是地理空间的抽象-地理空间概念21.概述我国2000,空间数据是地理空间的抽象,-,地理空间概念,GIS,中的地理空间是指经过投影变换后，在笛卡尔坐标系中的地球表层特征空间，一般包括地理空间定位框架及其所连接的空间对象。,3,1.,概述,绝对空间,相对空间,定义,具有空间属性特征的实体集合，由不同实体之间的空间关系构成。,相邻、包含、关联等,定义,具有属性描述的空间几何位置的集合，由一系列不同位置的空间坐标组成,。,坐标、角度、方位、距离等,内容,内容,地理空间,空间数据是地理空间的抽象-地理空间概念31.概述绝对空间相对,空间数据是地理空间的抽象,-,空间数据模型,地理空间向计算机数据库映射的桥梁：空间数据模型。,空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，它为空间数据组织和空间数据库模式设计提供着基本方法，主要类型：,场模型：连续对象的描述（二维，三维）。,要素模型：离散对象描述。,网络模型：交通、水系等网络状对象描述。,4,1.,概述,空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型41.概述,空间数据是地理空间的抽象,-,空间数据模型,场模型,通常可以被表达为函数式,z:s,z,(,s,),，,其中,z,为可度量的函数，,s,表示空间中的位置。,5,1.,概述,表,1,一些场模型的例子,空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型51.概述表1 一些场,空间数据是地理空间的抽象,-,空间数据模型,场模型栅格数据模型,栅格数据模型是基于连续铺盖的，它是用二维铺盖或划分覆盖整个连续空间；铺盖可以分为规则的和不规则的，后者可当做拓扑多边形处理。,6,1.,概述,三角形、方格和六角形划分,栅格数据模型,空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型61.概述三角形、方格,空间数据是地理空间的抽象,-,空间数据模型,场模型栅格数据模型,栅格数据模型是基于连续铺盖的，它是用二维铺盖或划分覆盖整个连续空间；铺盖可以分为规则的和不规则的，后者可当做拓扑多边形处理。,7,1.,概述,遥感传感器平台,传感器,空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型71.概述遥感传感器平,空间数据是地理空间的抽象,-,空间数据模型,要素模型,，把信息空间分解为对象或实体。一个实体必须符合三个条件：,可被识别,重要（与问题有关）,可被描述（有特征）,8,1.,概述,欧氏平面空间对象类型,空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型81.概述欧氏平面空间,空间数据是地理空间的抽象,-,空间数据模型,要素模型矢量数据模型,点：维数为,0,，有位置，无宽度和长度,线：维数为,1,，有长度，无宽度和高度,面：维数为,2,，有长和宽,体：维数为,3,，有长、宽和高,9,1.,概述,空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型91.概述,空间数据是地理空间的抽象,-,空间数据模型,场模型,VS,要素模型,10,1.,概述,位置（,x,y,）有一棵树,一棵树在路旁,空间数据是地理空间的抽象-空间数据模型101.概述位置（x,概述,空间数据的基本特征,空间数据的基本性质,空间数据探索性分析,空间数据可视化,本章小结,11,空间数据基本特征与探索性分析,概述 11空间数据基本特征与探索性分析,12,2.,空间数据的基本特征,空间数据的基本特征,时空特征,海量性,多维结构,不确定性,多尺度性,122.空间数据的基本特征空间数据的基本特征时空特征海量性多,空间特征,：空间对象的位置及与相邻对象的空间关系。,时间特征,：空间对象随着时间演变而引起的空间和属性特征的变化。,多维特征,：地理空间数据不仅能描述空间三维和时间维，也可以表现空间目标的属性以及数据不同的测量方法，不同来源、不同载体等多维信息，实现多专题的信息记录。,13,2.,空间数据的基本特征,T,X,Y,空间特征：空间对象的位置及与相邻对象的空间关系。132.空间,尺度特征,：,空间多尺度是指空间范围大小或地球系统中各部分规模的大小，时间多尺度指的是地学过程或地理特征有一定的自然节律性，其时间周期长短不一。,不确定性,：不确定性是数据“真实值”不能被肯定的程度。,海量特征,：既有空间特征（地学过程或现象的位置与相互关系），又有属性特征（地学过程或现象的特征）。,14,2.,空间数据的基本特征,尺度特征：空间多尺度是指空间范围大小或地球系统中各部分规模的,概述,空间数据的基本特征,空间数据的基本性质,空间数据探索性分析,空间数据可视化,本章小结,15,空间数据基本特征与探索性分析,概述 15空间数据基本特征与探索性分析,空间依赖性,空间异质性,可塑面积单元问题,16,3.,空间数据的基本性质,空间依赖性163.空间数据的基本性质,3.,空间数据的基本性质,空间依赖性,：,空间上距离近的实体之间相似性比距离远的实体之间的相似性大（地理学第一定律）。,空间邻近的属性是否是相似的（高,-,高或低,-,低）,?,空间随机假设,：,任意位置上观察的属性值不依赖与近邻位置上的属性值。,空间自相关,：同一变量在空间上的相关性,若空间邻近的属性相似，则为空间正相关。,空间邻近的属性相异，为空间负相关。,17,Waldo Tobler,3.空间数据的基本性质空间依赖性：空间上距离近的实体之间相似,3.,空间数据的基本性质,空间自相关,全局度量指标：,Morans I,、,Gearys C,等。,18,负相关,正相关,随机模式,2,Morans I,：,(-11),3.空间数据的基本性质空间自相关18负相关正相关随机模式2M,3.,空间数据的基本性质,空间异质性,：,揭示空间数据变化的非平稳性，与空间依赖项对应。,局部度量指标：局部,Morans I,、局部,GetisC,等。,聚集类型：,HH,，,LL,，,HL,，,LH,。,19,局部,Morans I,范围不限于,-11!,局部,Morans I,：,3.空间数据的基本性质空间异质性：揭示空间数据变化的非平稳性,3.,空间数据的基本性质,可塑面积单元问题,：,空间数据分析的结果随面积单元定义的不同而发生变化,。,尺度效应,：分析结果随空间数据聚合粒度改变而变化。,划区问题：同一粒度，不同划区方案导致不同分析结果。,20,不同尺度的人口分布图,3.空间数据的基本性质可塑面积单元问题：空间数据分析的结果随,3.,空间数据的基本性质,可塑面积单元问题,：,空间数据分析的结果随面积单元定义的不同而发生变化,。,尺度效应：分析结果随空间数据聚合粒度改变而变化。,划区问题,：同一粒度，不同划区方案导致不同分析结果。,21,3.空间数据的基本性质可塑面积单元问题：空间数据分析的结果随,概述,空间数据的基本特征,空间数据的基本性质,空间数据探索性分析,空间数据可视化,本章小结,22,空间数据基本特征与探索性分析,概述 22空间数据基本特征与探索性分析,4.,空间数据探索性分析,直方图,茎叶图,箱线图,散点图,平行坐标图,23,4.空间数据探索性分析直方图23,4.,空间数据探索性分析,直方图,：统计,描述数据的分布形态,。,横轴：数据划分区间宽度,纵轴：每个区间的数据频数,24,正态分布,双峰分布,偏态分布,4.空间数据探索性分析直方图：统计描述数据的分布形态。24正,4.,空间数据探索性分析,茎叶图,：基于数值描述,的分布形态,。,1,）数据排序，十位与个位数采用“”分割（以成绩为例）。,2,）依次列出个位数值。,25,4.空间数据探索性分析茎叶图：基于数值描述的分布形态。25,4.,空间数据探索性分析,箱线图,：,采用图形,描述,空间数据的专题属性分布,。,中位数：有序,数据序列中位于中间位置的数值,p,分位数,极差：上四分位数与下四分位数之差,异常值：距上下四分位值大于,1.5,倍的极差,26,4.空间数据探索性分析箱线图：采用图形描述空间数据的专题属性,4.,空间数据探索性分析,箱线图：,采用图形,描述,空间数据的专题属性分布,。,27,4.空间数据探索性分析箱线图：采用图形描述空间数据的专题属性,4.,空间数据探索性分析,散点图：,分析两个变量之间关系,的方法。,将变量作为坐标进行二维显示。,28,正相关,负相关,4.空间数据探索性分析散点图：分析两个变量之间关系的方法。2,4.,空间数据探索性分析,平行坐标图：,多变量的可视化技术。,对变量进行标准化，在各变量对应的轴（平行）上显示,29,萼片长度,萼片宽度,花瓣长度,花瓣宽度,4.空间数据探索性分析平行坐标图：多变量的可视化技术。29萼,概述,空间数据的基本特征,空间数据的基本性质,空间数据探索性分析,空间数据可视化,本章小结,30,空间数据基本特征与探索性分析,概述 30空间数据基本特征与探索性分析,5.,空间数据可视化,地图数据的可视化,地理信息的可视化,专题地图,，如：分级统计图、分区统计图。,空间分析结果的可视化,缓冲区分析、叠加分析等,。,31,5.空间数据可视化地图数据的可视化31,5.,空间数据可视化,空间数据符号化,单一符号,分类符号,分级色彩,（符号）,比率符号,统计符号,32,美国俄州,1990,年人口,分布,美国各州西班牙裔人口比,例,5.空间数据可视化空间数据符号化32美国俄州1990年人口分,5.,空间数据可视化,地理信息可视化,（分级图）,采用不同的分级方法将会对可视化结果产生显著的影响，甚至影响用户的决策,。,33,台湾失业率的空间可视化,5.空间数据可视化地理信息可视化（分级图）33台湾失业率的空,概述,空间数据的基本特征,空间数据的基本性质,空间数据探索性分析,空间数据可视化,本章小结,34,空间数据基本特征与探索性分析,概述 34空间数据基本特征与探索性分析,5.,本章小结,空间数据的基本特征,海量、多维、不确定、多尺度、时空特性,空间数据的基本性质,空间依赖性、异质性、可塑面积单元问题,空间数据探索性分析,直方图、茎叶图、箱线图、散点图,空间数据可视化,分级图、分类图、统计图、,35,5.本章小结空间数据的基本特征35,