基于GIS的地理网络分析
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摘要
随着GIS技术的发展和与其他相关学科领域的不断结合，GIS的应用已发生根本性的变化。一方面其应用领域由最初的几个专业领域发展到社会的各个行业领域，成为一个基本的空间信息处理应用工具；另一方面GIS的应用需求由最初的空间信息获取、管理和查询发展到对空间信息的融合、分析、处理和应用。其中以对空间位置关系和空间相关关系的分析需求最为突出。而地理网络分析是空间位置关系和空间相关关系研究的主要内容和主要的研究方法手段。在实际应用中以对地理网络分析的需求最为广泛也最为迫切。
本文在总结了国内外相关成果的基础上，全面系统深入地论述了地理网络的概念体系、理论体系、分析模型和分析算法，并实现了部分基本的分析算法，讨论了地理网络分析与GIS及GIS其他功能的结合。与此同时，还设计实现了一套基于研究的试验型地理网络分析系统。本文的主要内容和从事的具体工作包括：
1、收集、整理国内外的相关资料成果，阐述了地理网络分析的概念体系和理论体系。
2、分析研究几类基本的地理网络分析算法。
3、讨论和研究了地理网络分析与GIS和GIS其他功能的结合。
4、基于前面的研究从底层开发了一套实验型地理网络分析系统。
With the perpetual development of GIS technology and its integration with other correlative subject, The GIS application has made thoroughly changes. The one is that it spread form basic professional field to all the other social fields and become a basic tool for the spatial information process and application; The other is the GIS application ask for the spatial information process, combination and analysis, but the former is only for obtaining, managing, inquiring the spatial information. The users raise a higher claim for the analysis of the spatial location-relation and spatial correlation. The geographic network analysis is the main method for the research of the spatial location-relation and the spatial correlation. The claim for the geographic network analysis in real application is most common and insistent.
Based on the research of relative achievements in China and other countries, we discuss a series of theories, algorithms and the models which has combination with the other function of GIS and realize some basic analysis models. Based on these research, we develop a system for geographic network analysis the on PC platform. The achievements can be summarized as follows:
Collect, tidy up the relative achievements in China and other countries, discuss the concept and the theory system of the geographic network analysis.
Study the basic model and algorithms of the geographic network analysis.
Discuss the geographic network analysis combination with the other function of GIS.
Based on the achievements above, the experimental system for geographic network analysis the on PC platform is developed.
本文在总结了国内外相关成果的基础上，全面系统深入地论述了地理网络的概念体系、理论体系、分析模型和分析算法，并实现了部分基本的分析算法，讨论了地理网络分析与GIS及GIS其他功能的结合。与此同时，还设计实现了一套基于研究的试验型地理网络分析系统。本文的主要内容和从事的具体工作包括：
1、收集、整理国内外的相关资料成果，阐述了地理网络分析的概念体系和理论体系。
2、分析研究几类基本的地理网络分析算法。
3、讨论和研究了地理网络分析与GIS和GIS其他功能的结合。
4、基于前面的研究从底层开发了一套实验型地理网络分析系统。
With the perpetual development of GIS technology and its integration with other correlative subject, The GIS application has made thoroughly changes. The one is that it spread form basic professional field to all the other social fields and become a basic tool for the spatial information process and application; The other is the GIS application ask for the spatial information process, combination and analysis, but the former is only for obtaining, managing, inquiring the spatial information. The users raise a higher claim for the analysis of the spatial location-relation and spatial correlation. The geographic network analysis is the main method for the research of the spatial location-relation and the spatial correlation. The claim for the geographic network analysis in real application is most common and insistent.
Based on the research of relative achievements in China and other countries, we discuss a series of theories, algorithms and the models which has combination with the other function of GIS and realize some basic analysis models. Based on these research, we develop a system for geographic network analysis the on PC platform. The achievements can be summarized as follows:
Collect, tidy up the relative achievements in China and other countries, discuss the concept and the theory system of the geographic network analysis.
Study the basic model and algorithms of the geographic network analysis.
Discuss the geographic network analysis combination with the other function of GIS.
Based on the achievements above, the experimental system for geographic network analysis the on PC platform is developed.
引文
1．白玲，GIS中地理网络分析的研究与实践，解放军测绘学院博士论文，1997
2．ARC／INFO地理信息系统初级教程，中国科学院地理所信息室，1994
3．ARC／INFO地理信息系统高级教程，中国科学院地理所信息室，1994
4．ARC／INFO 8.0操作手册
5．王家耀，白玲，地理信息系统发展的若干重点问题，’95 3S技术与应用学术讨论会论文集，1995
6．王家耀，白玲，空间决策支持系统与多媒体GIS，《中国地理信息系统协会技术与应用学术讨论会首届年会论文集》，1995
7．王家耀，华一新，军事地理信息系统，解放军出版社，1997
8．杨洪，图论常用算法选编，中国铁道出版社，1988
9．D．J．沃姆斯利(著)，王兴中(译)，行为地理学导论，陕西人民出版社(译)，1988
10．林春阳，部队运输勤务总论，中国人民解放军后勤学院，1991
11．艾廷华，空间网络与分析，武汉测绘科技大学学报，第21卷增刊，1996
12．陈述彭，城市化与城市地理信息系统，科学出版社，1999
13．陈述彭，地理系统与地理信息系统，地理学报，第46卷，第1期，1991
14．陈述彭，地球信息科学与区域持续发展，测绘出版社，1995
15．陈军，GIS空间数据模型的概念和问题，RS、GIS、GPS的集成与应用，测绘出版社，1995
16．邬伦，地理信息系统——原理、方法和应用，科学出版社，2001
17．陈宇翔，白玲，矢量地图快速浏览工具的设计与实现，测绘学院学报，总第55期，2001
18．丁跃民，GIS中实用空间算法涉及的关键技术，地理信息系统软件工程及相关技术高级研讨会论文集，1997
19．魏国华，实用运筹学，复旦大学出版社，1987
20．吴文泷，图论基础及应用，中国铁道出版社，1984
21．王桥，地理信息系统中的区域规划模型及其管理，宇航出版社，1998
22．傅家琪，迟成文，实用运筹网络，安徽教育出版社，1986
23．郭树桂，刘建忠，田智慧，普通军事地理，解放军出版社，1995
24．郭仁忠，关于空间信息的哲学思考，测绘学报，第3期，1994
25．朱晓青，周涛，张海棠，Mapinfo中道路拓扑与最优路径的研究，测绘学院学报，总第55期，2001
26．秦志远，利用遥感影像辅助GIS空间数据获取与更新的研究及实践，解放军测绘学院博士论文，1998
27． 郭仁忠，空间分析的框架与内涵，’94地理信息系统学术讨论会论文集，1994
28． 乐阳 龚健雅，Dijkstra 最短路径算法的一种高效率实现，武汉测绘科技大学学报， 1999
29． Aloys Borgers &Harry Timmermans, A Model of Pedestrian Route Choice and Demand for Retail Facilities within Inner-City Shopping Areas, Geographic Analysis, vol.18, pp115-128, 1986
30． Avijit Ghosh &Vikas Tibrewala, Optimal Timing and Location in Competitive Markets, Geographic Analysis, vol.24, pp317-334, 1992
31． J-M. Huriot, T.E.Smith and J-F. Thisse, Minimum-Cost Distances in Spatial Analysis, Geographic Analysis, vol.21, pp294-315, 1989
32． Atsuyuki Okabe &Hidehiko Yomono , Statistical Methods for Evaluating the Geometrical Hierarchy of a Network, Geographic Analysis, vol.20, pp122-139, 1988
33． Ding, Y. &Feldman, A.D., The Integration of Spatial Analysis and GIS, Computers, Environment and Urban System, 16, pp3-19, 1992
34． Eliahu Stern & David Leiser, Levels of Spatial Knowledge and Urban Travel Modeling, Geographic Analysis, vol.20, pp140-155, 1988
35． Goodchild, M.F., Geographical Data Modelling, Computers & Geosciences, Vol.18, No.4, pp401-408, 1992a
36． Goodchild, M.F. , Integrating GIS and Spatial Data Analysis: Problems and Possibilities, IJGIS, Vol.6, No.5, pp407-423, 1992b
37． Herring, J.R., TIGRIS: A Data Model for an Object-Oriented Geographic Information System, Computers & Geosciences, 1992
38． Jon R. Current & David A. Schilling, Elimination of Source A and B Errors in p-Median Location Problems, Geographic Analysis, vol.19, pp95-110, 1987
39． Jon R. Current & David A. Schilling, Location Modeling Perspective and Overview, Geographic Analysis, vol.24, pp 1-93, 1990
40． Jeffrey P.Osleeb &Samuel J. Ratick, A Dynamic Location_Allocation Model for Evaluating the Spatial Impacts for Just-in-Time Planning, Geographic Analysis, vol.24, pp50-69 , 1990
41． Kirsi Artimo, Spatial Analysis in Geographical Information System--A Data Model Oriented Approach, 《17 International Cartographic Conference》, pp1304-1308, 1995
42． Jason Dykes, Cartographic Visualization for Spatial Analysis, 《17 International Cartographic Conference》, pp1365-1370, 1995
43． Jacek Malczewski, Site Selection Problem and a Quasi-Satisficing Decision Rule,
Geographic Analysis, vol.22, pp300-316, 1990
44. Jacek Malczewski and Wlodzimierz ogryczak, An Interactive Approach to the Central Facility Location Problem: Locating Pediatric Hospitals in Warsaw, Geographic Analysis, voi.22, pp244-258, 1990
45．李家滢译，网络和图的最优化算法，中国铁道出版社，1984
46．李斌，我国GIS软件工业面临的机遇和挑战，地理信息系统软件工程及相关技术高级研讨会论文集，武汉测绘大学，1997
47．卢开澄，图论及其应用，清华大学出版社，1982
48．刘保民，余幼宇，Maplnfo空间分析方法的应用，军事测绘，总第145期，2002
49. Michael Kuby, A Location-Allocation Model of Losch's Central Place Theory:Testing on a Uniform Lattice Network, Geographic Analysis, vol.21, pp316—337, 1989
50. 牛文元，现代应用地理，科学出版社，1987
51. P.A. Burrough, &A.U.Frank, Concepts and Paradigms in Spatial Information: are current Geographical Information Systems truly Generic?, IJGIS, Vol.9, No.2,pp101-116, 1995
52. Perter A. Rogerson & A.Stewart Fotheringham, GIS and Spatial Analysis:Introduction and Overview Spatial Analysis and GIS, Spatial Analysia and GIS,Taylor &Francis Ltd,1994
53．王铮等，理论地理学概论，科学出版社，1994
54．王韩波，城市综合管网信息系统的建立，中国地理信息系统首届年会论文集，1995
55．谢政，李建平，网络算法与复杂性理论，国防科技大学出版社，1995
56．徐立华，求解最短路问题的一个计算机算法，系统工程，总第33期，1989
57．徐莹等，地理信息系统在工业选址中的应用，中国地理信息系统首届年会论文集，1995
58．现代地理学辞典，商务印书馆，1990
59．严蔚敏，数据结构，清华大学出版社，1992
60. Yoshiaki Ohsawa, Location-Allocation Models of Some Traffic Facilities, Geographic Analysis, vol.21,pp135-146, 1989
61．詹姆斯O．威勒等著，王中兴等译，空间经济分析，新疆人民出版社，1988
2．ARC／INFO地理信息系统初级教程，中国科学院地理所信息室，1994
3．ARC／INFO地理信息系统高级教程，中国科学院地理所信息室，1994
4．ARC／INFO 8.0操作手册
5．王家耀，白玲，地理信息系统发展的若干重点问题，’95 3S技术与应用学术讨论会论文集，1995
6．王家耀，白玲，空间决策支持系统与多媒体GIS，《中国地理信息系统协会技术与应用学术讨论会首届年会论文集》，1995
7．王家耀，华一新，军事地理信息系统，解放军出版社，1997
8．杨洪，图论常用算法选编，中国铁道出版社，1988
9．D．J．沃姆斯利(著)，王兴中(译)，行为地理学导论，陕西人民出版社(译)，1988
10．林春阳，部队运输勤务总论，中国人民解放军后勤学院，1991
11．艾廷华，空间网络与分析，武汉测绘科技大学学报，第21卷增刊，1996
12．陈述彭，城市化与城市地理信息系统，科学出版社，1999
13．陈述彭，地理系统与地理信息系统，地理学报，第46卷，第1期，1991
14．陈述彭，地球信息科学与区域持续发展，测绘出版社，1995
15．陈军，GIS空间数据模型的概念和问题，RS、GIS、GPS的集成与应用，测绘出版社，1995
16．邬伦，地理信息系统——原理、方法和应用，科学出版社，2001
17．陈宇翔，白玲，矢量地图快速浏览工具的设计与实现，测绘学院学报，总第55期，2001
18．丁跃民，GIS中实用空间算法涉及的关键技术，地理信息系统软件工程及相关技术高级研讨会论文集，1997
19．魏国华，实用运筹学，复旦大学出版社，1987
20．吴文泷，图论基础及应用，中国铁道出版社，1984
21．王桥，地理信息系统中的区域规划模型及其管理，宇航出版社，1998
22．傅家琪，迟成文，实用运筹网络，安徽教育出版社，1986
23．郭树桂，刘建忠，田智慧，普通军事地理，解放军出版社，1995
24．郭仁忠，关于空间信息的哲学思考，测绘学报，第3期，1994
25．朱晓青，周涛，张海棠，Mapinfo中道路拓扑与最优路径的研究，测绘学院学报，总第55期，2001
26．秦志远，利用遥感影像辅助GIS空间数据获取与更新的研究及实践，解放军测绘学院博士论文，1998
27． 郭仁忠，空间分析的框架与内涵，’94地理信息系统学术讨论会论文集，1994
28． 乐阳 龚健雅，Dijkstra 最短路径算法的一种高效率实现，武汉测绘科技大学学报， 1999
29． Aloys Borgers &Harry Timmermans, A Model of Pedestrian Route Choice and Demand for Retail Facilities within Inner-City Shopping Areas, Geographic Analysis, vol.18, pp115-128, 1986
30． Avijit Ghosh &Vikas Tibrewala, Optimal Timing and Location in Competitive Markets, Geographic Analysis, vol.24, pp317-334, 1992
31． J-M. Huriot, T.E.Smith and J-F. Thisse, Minimum-Cost Distances in Spatial Analysis, Geographic Analysis, vol.21, pp294-315, 1989
32． Atsuyuki Okabe &Hidehiko Yomono , Statistical Methods for Evaluating the Geometrical Hierarchy of a Network, Geographic Analysis, vol.20, pp122-139, 1988
33． Ding, Y. &Feldman, A.D., The Integration of Spatial Analysis and GIS, Computers, Environment and Urban System, 16, pp3-19, 1992
34． Eliahu Stern & David Leiser, Levels of Spatial Knowledge and Urban Travel Modeling, Geographic Analysis, vol.20, pp140-155, 1988
35． Goodchild, M.F., Geographical Data Modelling, Computers & Geosciences, Vol.18, No.4, pp401-408, 1992a
36． Goodchild, M.F. , Integrating GIS and Spatial Data Analysis: Problems and Possibilities, IJGIS, Vol.6, No.5, pp407-423, 1992b
37． Herring, J.R., TIGRIS: A Data Model for an Object-Oriented Geographic Information System, Computers & Geosciences, 1992
38． Jon R. Current & David A. Schilling, Elimination of Source A and B Errors in p-Median Location Problems, Geographic Analysis, vol.19, pp95-110, 1987
39． Jon R. Current & David A. Schilling, Location Modeling Perspective and Overview, Geographic Analysis, vol.24, pp 1-93, 1990
40． Jeffrey P.Osleeb &Samuel J. Ratick, A Dynamic Location_Allocation Model for Evaluating the Spatial Impacts for Just-in-Time Planning, Geographic Analysis, vol.24, pp50-69 , 1990
41． Kirsi Artimo, Spatial Analysis in Geographical Information System--A Data Model Oriented Approach, 《17 International Cartographic Conference》, pp1304-1308, 1995
42． Jason Dykes, Cartographic Visualization for Spatial Analysis, 《17 International Cartographic Conference》, pp1365-1370, 1995
43． Jacek Malczewski, Site Selection Problem and a Quasi-Satisficing Decision Rule,
Geographic Analysis, vol.22, pp300-316, 1990
44. Jacek Malczewski and Wlodzimierz ogryczak, An Interactive Approach to the Central Facility Location Problem: Locating Pediatric Hospitals in Warsaw, Geographic Analysis, voi.22, pp244-258, 1990
45．李家滢译，网络和图的最优化算法，中国铁道出版社，1984
46．李斌，我国GIS软件工业面临的机遇和挑战，地理信息系统软件工程及相关技术高级研讨会论文集，武汉测绘大学，1997
47．卢开澄，图论及其应用，清华大学出版社，1982
48．刘保民，余幼宇，Maplnfo空间分析方法的应用，军事测绘，总第145期，2002
49. Michael Kuby, A Location-Allocation Model of Losch's Central Place Theory:Testing on a Uniform Lattice Network, Geographic Analysis, vol.21, pp316—337, 1989
50. 牛文元，现代应用地理，科学出版社，1987
51. P.A. Burrough, &A.U.Frank, Concepts and Paradigms in Spatial Information: are current Geographical Information Systems truly Generic?, IJGIS, Vol.9, No.2,pp101-116, 1995
52. Perter A. Rogerson & A.Stewart Fotheringham, GIS and Spatial Analysis:Introduction and Overview Spatial Analysis and GIS, Spatial Analysia and GIS,Taylor &Francis Ltd,1994
53．王铮等，理论地理学概论，科学出版社，1994
54．王韩波，城市综合管网信息系统的建立，中国地理信息系统首届年会论文集，1995
55．谢政，李建平，网络算法与复杂性理论，国防科技大学出版社，1995
56．徐立华，求解最短路问题的一个计算机算法，系统工程，总第33期，1989
57．徐莹等，地理信息系统在工业选址中的应用，中国地理信息系统首届年会论文集，1995
58．现代地理学辞典，商务印书馆，1990
59．严蔚敏，数据结构，清华大学出版社，1992
60. Yoshiaki Ohsawa, Location-Allocation Models of Some Traffic Facilities, Geographic Analysis, vol.21,pp135-146, 1989
61．詹姆斯O．威勒等著，王中兴等译，空间经济分析，新疆人民出版社，1988