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基于路网距离的空间权重矩阵的构建.rar

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    编号:20180915222607962    类型:共享资源    大小:94.03KB    格式:RAR    上传时间:2018-09-15
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    基于 路网 距离 空间 权重 矩阵 构建
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    编号:08009210326南阳师范学院 2012 届毕业生毕业论文(设计)题 目:基于路网距离的空间权重矩阵的构建完 成 人: 王振伟 班 级: 2008-03 学 制: 四年 专 业: 地理信息系统 指导教师: 张海军 完成日期: 2012-4-9 目 录摘要 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(1)1 有关概念 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(1)1.1 空间权重矩阵的一般性定义 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(1)1.2 空间自相关的有关概念 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(2)2 空间权重矩阵的特征 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(3)2.1 面向区域空间矩阵的特征 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(3)2.2 面向离散点空间矩阵的特征 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(3)3 空间权重矩阵的构建 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(4)3.1 Weighted strategies ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(4)3.2 Binary strategies ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(4)4 构建交通网络空间权重矩阵 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(5)4.1 数据来源及数据处理 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(5)4.2 构建交通网络空间权重矩阵 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(6)5 结语 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(7)参考文献 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(8)Abstract∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙(8)第 1 页(共 9 页) 基于路网距离的空间权重矩阵的构建作 者:王振伟指导老师:张海军摘要:空间权重矩阵用于定义空间作用的结构和强度,决定了一个点( 或空间单元) 对附近的点( 或空间单元)的贡献程度,空间权重矩阵定量表达了地理要素之间的空间关系,是空间统计分析的重要工具,是空间自相关度量的核心。本文主要研究空间权重矩阵的各种构建方法,并以河南省的公路和铁路系统为例,实现了空间权重矩阵的基于距离和邻接两种规则的构建方法,以及各种构建方法的优点和不足之处,从中可以看出,对于不同的研究方法及预期的实验结果,选择的构建方法也不同。一般有基于距离的规则构建和基于邻接规则构建的两种构建方法。关键字:空间权重矩阵; 空间自相关; 路网距离; 交通路网空间权重矩阵做为建立地理对象之间空间关系必不可少的部分,是观测对象之间空间依赖的正式表达。空间权重矩阵其目的是定义空间对象的相互邻接关系,建立空间权重矩阵的目的是为了调整空间相邻关系,准确的表达空间相互作用程度度 [1]。空间自相关是空间统计分析的前提条件,是认识空间分布特征的一种常用方法 [2]。要进行空间自相关度量,首先需要通过空间权重矩阵定量表达地理要素之间的空间关系。不少学者对空间权重的建立进行了研究,如刘仲刚、李满春等的面向离散点的空间权重矩阵生成算法与实证研究 [3],该算法是由C#语言实现的。刘旭华等构建了面向区域( 面状)的空间权重矩阵 [4],该算法是利用ArcInfo的拓扑关系属性表实现的。本文主要是基于ArcGIS 9.3软件来实现空间权重矩阵的构建。并利用其测量距离工具对实验数据做相应处理,以期待看实验结果是否和自己预想的结果相符。1 有关概念1.1 空间权重矩阵的一般性定义空间统计分析引入空间权重矩阵,该矩阵是利用 Exploratory 第 2 页(共 9 页) Spatial Data Analysis 技术进行空间探索分析的前提和基础。空间权重矩阵( spatial weight matrix) 表达了不同空间对象之间的空间布局,相应地构成了统计检验或模型建立的出发点。空间权重矩阵的构建方法有多种规则,通常采用二元对称空间权重矩阵 Wn×n 来表达 n个位置的空间邻近关系 [5]:w11 w12 … w1nw21 w22 … w2n… … … …wn1 wn2 … wnn式中:n表示空间单元个数。如果第i个( i∈ n,0 0,若要素之间的距离超过 d,权重。要素之间的距离为 0,在设定的 d 范围内,权重为 1。该方法实际上是考虑某一范围的空间均质性,在均质范围之内,权重相同,超过该范围,则权重随距离衰减。策略 方法Binary strategies FIXED_DISTANCEK_NEAREST_NEIGHBORSCONTIGUITY_EDGES_ONLYCONTIGUITY_EDGES_CORNERSDELAUNAY_TRIANGULATIONWeighted strategies NVERSE_DISTANCEZONE_OF_DIFFERENCE第 3 页(共 8 页)3.2 Binary strategies第 5 页(共 9 页) 若采用 Binary strategies 构建空间权重矩阵,则采用公式(1)计算。FIXED_DISTANCE:该方法需设置门槛距离 d、邻居数 N。其中d 不能为 0。若要素之间距离在 d 范围之内,权重为 1,否则取 0;若 d 设定为空值,则表示每个要素至少有 1 个邻居。K_NEAREST_NEIGHBORS :该方法一般只需设置邻居数 K,K值用于保证每个要素拥有 K 个最近的邻居,每个要素与这最近的 K个邻居之间权重为 1,与剩下其他要素之间权重取 0 。CONTIGUITY_EDGES_ONLY :该方法主要针对多边形要素类,有公共边的要素互为邻居,两者之间权重取 1,无公共边的 2 个要素之间权重取 0。当存在岛状多边形的时候,需要设置邻居数 N。 N 仅仅用来设置岛状多边形的邻居个数,对其他非岛状多边形,该数值无效。CONTIGUITY_ EDGES _ CORNERS:该方法和 CE 基本一样,差异在于,有公共边或公共点的要素之间权重取 1,否则取 0 。DELAUNAY _ TRIANGULATION: 该方法基于要素质心产生狄罗尼三角形,享有公共边的 2 个顶点所在的要素互为邻居,二者之间权重取 1,否则取 0。上述所有方法中,对多边形要素而言,取质心计算两者之间距离,其中距离的计算多采用欧氏距离公式 [7]。4 构建交通网络空间权重矩阵4.1 数据来源及数据处理本文研究以河南省内的 108 个县级单元(包括县级市,县)做为研究对象。把数据添加进 ArcGIS 9.3 中,分别把河南省公路和铁路的空间路径网络系统做出,再分别做出公路和铁路的基于距离和邻接规则的交通路网空间权重矩阵,我们这里用测量距离的工具对河南省内的县级为中心所在地(以南阳市为例南阳市邻接 7 个县级
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