今天若米知识就给我们广大朋友来聊聊时空分析方法,以下关于观点希望能帮助到您找到想要的答案。
地理空间分析的三大基本要素
答地理空间分析的三大基本要素是空间位置、属性以及时间。
1、空间分析：在计算机技术的支撑下，提取地理对象在位置，属性，关系等方面的信息，以支持特定的空间决策问题。
2、空间分析基本任务：位置分析，条件分析，变化趋势分析，模式认知，模拟与预测。
3、空间分析的主要内容：要素特征与空间关系分析，选址分析，时空动态变化分析，空间网络分析，邻近性分析与距离分析，表面生成与表面分析。
4、空间分析常用的方法：量算分析，统计分析，空间查询分析，叠加分析，缓冲区分析，网络分析，其他分析方法。
5、空间分析的一般过程：明确目标方法，准备空间数据，进行空间分析操作，分析结果的解释与评价，结果输出。
空间分析的数据基础：
1、空间数据定义：用来表示地理空间系统诸要素的数量，质量，分布，相互联系，变化规律等特征的数据。
2、空间数据的组成：位置（根本）、属性（核心）、时间（关键）。
3、空间数据的基本特征：空间性，时序性，专题性，数据量大。
4、空间数据的数据源：地图数据，遥感数据，实测数据，统计数据，文字数据，已生成的数据产品（4D产品）。
5、空间数据的获取方式：地图数字化（将纸质地图转化为数字地图），野外测量，摄影测量与遥感，文字报告与统计数据的获取，数据转换，共享数据与购买数据。
海洋数据时空特征分析
答如上所述的海洋数据的总体特征，从GIS的角度来看，还有着其独特的时空特征。相对于陆地数据来讲，海洋数据普遍存在着非常典型的真三维和时刻变动的特点。
2.1.4.1 海洋数据的空间类型复杂
海洋数据的空间类型相比陆地数据的复杂性主要体现在:海洋是个真三维的环境。这就使处理海洋空间问题必然要涉及3个空间坐标的问题，而不再像陆地上那样，在很多情况下只需要处理2个平面坐标。值得重视的是，第3个空间坐标的出现，不是简单意义上的增加1个坐标。即使是只考虑空间数据的存储，按照这种2:3的线性比例来看，可能新出现需要考虑和处理的空间情况也会多增加一半，而实际情况则是在更多方面，如三维的可视化等，会增加更多的麻烦。
如图2.1所示，通过对国际流行的商业化GIS和数据库软件所采用的数据模型的对比研究，得出常用GIS系统的数据组织与管理模型。数据首先被分解成空间数据和属性数据两大类，属性数据与空间数据分开存储管理，其中属性数据用SQLServer等关系数据管理系统管理，空间数据用文件或关系数据库方式管理。空间数据的存储格式包括矢量、栅格、图像和多维表格等。此外，所谓的对象数据，则经常采用空间数据和属性数据并置的方式进行存储与管理。
对于二维数据(包括含高程的二维数据)，这种组织方式已经在无数个实例验证了它的成功，因此对它的效率和可靠度毋庸置疑。
但是目前需要处理的海洋数据，是一种真三维的数据，那么空间数据如果用关系表组织的话，就多出很大的数据量，因为原先是二维空间结构的，现在需要在二维的基础上再叠加一维，如果数据关系表设计不周到，必然会造成数据的极大冗余。数据的文件式存储暂时也许会是个更好的选择，但是需要重新制定新的文件格式，以提高三维空间数据存放的效率。
图2.1 GIS系统中常用的数据组织和管理模型
2.1.4.2 海洋数据的时间类型复杂
与增加了第三维空间数据相比，海洋数据新增加的时间类型则要更加突出。这是因为，在常用的陆地GIS系统中，一般都不考虑或极少考虑到数据的时间变动问题，而在海洋数据中，这种情况恰好相反，时间不再作为一种属性数据的形式出现，而是成为完全并列于空间数据的重要类型之一，在多数时候，它的重要性不亚于任何一维的空间数据。
如图2.2所示，既然有了新的时间类型数据，必须给它赋予一个合理的重要位置，与空间数据的位置同等重要，或者至少也要比一般的属性数据更加重要。
同时，海洋数据的时间类型具有多种样式，类比于空间数据的存储格式，时间数据也有所谓的“矢量”、“栅格”、“图表”等，用更加标准的语言描述，应该是“时刻”、“时段”、“过程”等。时刻指精确到一定精度的时间节点，例如对于一般海洋常规调查的海流测量，精确到分钟的时间精度已经可以作为一个时刻出现。时段指一定时间区间内的所有结果，即具有一定的起始时刻和结束时刻，在这个时间区间中的数据都属于该时段。实际上，一个时段的平均结果或代表性效果，在更大的时间尺度上，可以作为时刻出现，例如以每月的水温测量平均值作为当月的代表，在全年的水温序列中，它仅仅是一个时间点而已。过程定义成时刻或者时段的序列。
用时间和空间做个类比:单个时刻的数据相当于空间“矢量”数据中的点;单个时段的数据相当于空间“栅格”数据中的一个像素;时刻(或时段)的不规则序列，相当于空间“矢量”数据中的线;如果时刻(或时段)的序列是规则间隔的，并且时刻序列间的时间空隙是可以忽略的，那么该过程就相当于空间数据中的“栅格”数据。仅有时间概念的话，无法组成面，因此这里没有“矢量”数据的面，所谓的“栅格”数据也只是指栅格线而已。
这样，就可以重新勾勒一下海洋数据的常用组织方法和管理模型的概念框架了(图2.2)。其中，空间数据已经被时空数据全面代替，需要处理的同时包含时间和空间的数据类型。关于时空拓扑的研究，目前并没有取得较大的进展，并且考虑到这种研究如果和具体的专业(如物理海洋学)结合，将专业理论、技术和方法融入到拓扑关系研究中，会更加合适。
图2.2 海洋数据的时空组织和管理模型
2.1.4.3 海洋数据的属性数据
海洋数据的属性数据，可以分为海洋要素数据和海洋现象数据两大类，前者是海洋调查的真实测量数据，后者则是理论抽象的数据。海洋要素经常是以场的形式出现的，海洋场表现为海洋要素的连续场分布，海洋场是海洋和海洋科学的基本特点。
而关于欧拉方式和拉格朗日方式是物理海洋科学研究中的两种基本表达方式。在海洋地理信息系统中，这两种方式对于解决海洋数据，更重要的是海洋现象(如海流)的问题，具有非常重要的启发意义。其中，欧拉方式更多的是体现了一种欧拉场的表达方式，在空间场的范畴下建立海洋要素场，从而进一步揭示更多的海洋现象。例如，海洋水团的研究，则主要是从海洋要素场入手来分析水团的生消变化。在海洋地理信息系统中，这样的海洋现象应该更容易用欧拉方式来表达。而拉格朗日方式则有所不同，在拉格朗日表达方式中，场的概念被弱化了，但是海洋现象的空间位置变动成为一种更易于表现。例如，海流可以用欧拉方式表达为流场，但是持续的海流更应该用拉格朗日方式来表达，拉格朗日方式的海流在更多的时候更能体现海流研究中的很多精华，起到欧拉方式所难以达到的表达效果。
如前所述，所谓海洋现象，是指在对海洋场的分析和研究基础上，物理要素的特殊空间和时间分布规律的总称。一种海洋现象，外在表现上必然对应着某个或某些物理要素的特殊分布。所以，海洋动力学现象是其中的重点。某些海洋现象，其本身或许不发生明显的动力学变化，但是动力学的变化却必然影响和制约着其随后的发展变化。所以说，海洋动力学现象是海洋要素场的重点。
显然，海洋要素场和海洋现象概念既有联系，又有区别，经常需要在对象与场之间进行概念切换。它们的关系主要体现在:海洋场是海洋科学研究的基本对象，海洋现象相对于海洋场来说，实际上是海洋场的特征表达和概念提炼。从数学的空间变换角度看，对应着场域到局部域的变换。从对象视图到场视图的转换或逆过程，可以用特征函数(对象到场)或反函数(场到对象)建立。但是有时海洋现象也有其特殊性，不能仅仅用这种变换就能够完全解决问题。例如，基于拉格朗日描述方法的海洋现象就是另外一种思路。所以，海洋场的表达目前基本上只局限于欧拉方式下，对于基于拉格朗日的海洋现象的表达需要采用新的表达方法，如采用时空“矢量”方式来处理。
基于拉格朗日描述的海洋动力学，它在监测和预报海洋环境污染方面的特殊地位，因此一直受到广泛重视。例如，海域内污染物质(如油膜)的漂移可以认为是一种拉格朗日形式的运动。简单地说，海水的流线场才真正代表了污染物质的运动特征，海水的运动轨迹场才真正代表了污染物质可能造成的危害。认识到这一点，就可以发现它在应用层次上所具有的特殊意义。
如上所述，海洋数据有时也称为海洋时空数据，它具有三个基本特征，即时间、空间和属性特征。这也是地理信息系统处理地理空间数据的一般方法。
2.1.4.4 时空数据的复杂性
相比于一般地理数据，海洋数据的时间特性和空间三维特性使得海洋地理信息时刻面对时空数据的复杂性问题，尤其是海洋数据的组织、存储和管理，如何对时间和空间重新组合，从而在原有的二维空间图层的概念上增加新的数据类型是一个重要的基本问题。
海洋时空数据除了在数量上具有大小的概念之外，在时空尺度问题上也遵循海洋科学固有的规律，因此时空数据具有自身的尺度问题和多层次问题。
2.1.4.5 海洋现象的表达
海洋要素数据的表达可以通过增加时间—空间组合的方式进行表达，但海洋现象本身还涉及海洋科学研究对海洋现象的定量化刻画问题，对此，涉及海洋地理信息系统的完整化，需要对海洋现象的基本涵义做出定量的解释，进而构建它的时空表达方式。
地震时空特征
答一、地震活动基本概况
山东半岛城市群地区地震活动性研究区内，自公元前70年至2005年共记载发生
山东半岛城市群地区地震活动性研究区内，自公元前70年至2005年共记载发生
山东半岛城市群地区地质－生态环境与可持续发展研究
级地震24次，其中7～7.9级地震2次，6～6.9级地震6次(其中，有2次6级地震虽在研究区内，但不在山东半岛城市群专指的8个市所辖区域内)，5～5.9级地震10次，4.7～4.9级地震6次。自1970年1月1日至2005年12月31日的36年里，该研究区由仪器记录的M
L
≥2.0级地震共1736次，其中，5.0～5.9级地震3次，4.0～4.9级地震35次，3.0～3.9级地震334次，2.0～2.9级地震1364次。有史以来，该区最大地震为公元前70年诸城、昌乐一带发生的M
S
7级地震和1548年渤海海峡发生的M
S
7级地震;1970年以来该区最大地震为1992年青岛东南海域发生的M
S
5.3级地震。由地震发生情况看，山东半岛城市群地区历史上是6级强震的多发地，其中，潍坊市辖区发生7级地震1次、
山东半岛城市群地区地质－生态环境与可持续发展研究
级地震1次;烟台市辖区发生7级地震1次;威海市辖区发生6级地震1次;青岛市东南海域发生
山东半岛城市群地区地质－生态环境与可持续发展研究
级地震各1次。山东半岛城市群的8个市所辖区域内或附近，历史上都发生过5～5.9级破坏性地震，说明该区域是地震活动地区。1970年以来的地震仪器记录表明，山东半岛城市群地区继承了历史地震活动的基本特点，是中、小地震和震群的高发地区，3级地震平均每年约10次，4级地震平均每年1次，故其地震活动问题不容忽视(见综述部分图10)。
二、山东地区地震活动空间分布特点
山东位于华北地区南部，北北东、北西西－北西向向2组地震带中有很多条涉及或通过山东省，地震活动受制于华北地区总体活动规律。空间分布同样具有与大区相一致的主要特点，即震中分布的成带性和成丛性。以下对这两个特点进行较详细的分析。
1.地震分布的成带性及地震带(区)的划分
地震的成带性由历史上4.75级地震分布图(图2－2)，可很好地显示出来。山东地区可划分为5个地震带(区)，现分述如下:
1)沂沭地震带:纵贯山东中部，南起郯城及江苏新沂，北至莱州湾，地震沿北北东向沂沭断裂带主干断裂及其北西向的分支断裂分布，属郯庐地震带中段。该带历史上发生过7级地震两次，其中包括1668年郯城8.5级地震，是一条强震活动带。其主要特点是地震强度大，频度低，重复周期长，地震受断裂带控制明显。
2)聊考地震带:位于鲁西地区，南起河南兰考，北至聊城、禹城，地震沿北北东向的聊城－兰考断裂带分布，是华北平原地震带的东边缘。历史上曾发生过1次7级地震和几次6级地震，是山东内陆仅次于沂沭带的又一条强震带。该带地震活动的主要特点是中强地震具有重复性，地震序列衰减慢，起伏大。
图2－2 山东沿海主要活动断裂及M
S
＞4.75级地震分布图(公元前70～1990年)
3)蓬莱－威海地震带:位于胶东半岛北部及其海域，沿北西西向的渤海－蓬莱－威海断裂带分布。东南起于威海以南，西北至渤海湾接近天津，是华北地区怀来－北京－天津－烟台地震带的东段。该带历史上曾发生4次7级强震，但发震地点均在庙岛群岛以西海域，以东地段仅发生过中等地震和一些中小震群，因此该带又可以庙岛群岛为界分为两段，西段为强震频发段，东段为中、小震群频发段，两段地震活动特点不尽相同。
4)惠民－临朐地震带:位于鲁北，夹于沂沭和聊考地震带之间，东南起于青州、临朐，西北至惠民，主要沿北西走向的益都断裂分布，历史上未发生过7级强震，但6级左右中强地震较多，是一条中强地震带，中小震群很少发生。中强地震有成组(对)发生的特点，即一次地震后，间隔半年至1～2年或2～3年，又发生另一次地震，然后转入平静，孤立型地震似乎多一些。
5)济宁－临沂地震带:位于鲁中南地区，由东南起自临沂、苍山、枣庄附近，向西过济宁至巨野、鄢城，为南东－北西向地震带。该带有与沂沭地震带相交的苍山－尼山、新泰－蒙阴两条北西向活动断裂以及西部的某些小的北西西及东西向、南北向构造在内部穿过，地表切割比较破碎，易形成某些应力集中点，多发生中、小地震，最大地震为6级。另外，黄海地震带的北段位于山东东部海域，历史记载不全，对山东省区影响不大。
由地震带的走向可以看出，它们主要沿两个方向发展，北北东向和北西西－北西向，与现代活动断裂走向相一致，受控于活动断裂且与区域应力场的作用方向协调，说明地震活动是山东半岛城市群地区在北东东、北东向压应力和北西、北北西向张应力作用下的现代构造活动的一种继续或表现形式。
这两个方向的地震带(现代弱震尚可作更细的划分)相互交汇，形成破裂网络，相互影响、相互作用，时而东起西伏，时而南呼北应，形成本区特有的地震活动动态图像。
2.地震分布的成丛性和历史大震区地震的长期活动
除了明显的条带和网络状分布特点外，地震震中还出现丛集现象，比较明显的中等地震的丛集共有3处。
其一是菏泽附近地区，在不足一平方里范围内计有5级地震78次。这里是1937年7级地震震中区，位于现代活动断裂———聊考带的南端，自1937年至今已发生M＞5级地震4次，且震中相对集中。震中丛集的原因可能是由于该带现代构造活动剧烈，且这一部位多组断裂交汇，构造复杂，易于较快积累能量，形成重复地震。
其二是淄博附近，此处中等地震丛集性很高，但这些地震主要是发生在1484年以前，1484年以后丛集现象不明显。
其三是胶东北沿海丛集区，这里主要是震中呈带状丛集，与该处北西西和北北东向构造交汇、构造活动强烈等因素有关，另外可能与历史大震区的长期地震活动有关。
三、地震活动时间分布特征
1.地震发生时间的韵律性
(1)地震的周期性
地震的发生在时间轴上的分布是非均匀的，表现为相对活跃期与相对平静期互相交替的韵律性特征。按6级地震相对密集程度分，华北地震区(北纬34°～42°，东经107°～124°)自公元1000年以来大体可分为4个地震活动期;第一活动期从公元1000年前的某个时间开始至1068年，1209～1368年为第二活动期，1484～1730年为第三活动期，1815年至今为第四活动期，上述各活动期之间为地震平静期。山东半岛城市群地区地震时间分布受华北地震区地震韵律特征的制约，同样具有一定的周期性。
图2－3为公元1000年以来山东半岛城市群及附近地区地震M－t图。由图可见，该区在华北第一和第二地震活动期里仅有少量5级地震活动;第三期和第四期里发生了6、7级地震。
图2－3山东半岛城市群及附近地区M
S
≥4.7级地震M－t图
(2)地震的幕式活动
研究表明，在两三百年尺度的地震活动期里，还可进一步划分出若干个一二十年左右的地震活跃幕及间隔一二十年的地震相对平静幕。这种一二十年幕式地震活动，正是进行一二十年尺度地震预测的主要依据。由于地震幕式活动一般与地震区或大型地震活动带的活动特征相联系，而山东半岛城市群地区主要属于郯庐地震活动带，因此，着重分析对该区地震活动影响最大的郯庐地震带的幕式活动特点。需要说明的是，燕山－渤海地震带因与郯庐地震带部分复合，为避免重复统计，故不将其作为独立的地震统计单元考虑。
利用有序样本的聚类分析方法(也称最优分割法)对郯庐地震带第三及第四活动期的地震活跃幕和平静幕进行了划分，结果见综述部分表2。各带幕式活动特点如下:
郯庐地震带在地震活动第三期有7个活跃幕，平均每幕持续13年左右，发生5次左右5级地震，平均每次释放地震应变能10.59×10
7
J
1/2
，其中第3、4、7幕为强震活动幕;该期有6个平静幕，平均每幕持续16年左右，仅发生0.33次5级地震和释放地震应变能0.04×10
7
J
1/2
。在地震活动第四活动期已活动7幕，平均每幕持续9年左右，约发生4次5级地震，平均每次释放地震应变能为5.53×10
7
J
1/2
;该期平静幕每幕平均持续14年，仅发生0.16次5级地震，释放地震应变能仅0.02×10
7
J
1/2
。对比两期幕式活动情况可见，后一期各活跃幕持续时间变短，应变释放能也有所减少。
可以认为，郯庐地震带在地震活动第三及第四期的幕式地震活动具有可比性和相似性。考虑到华北地震区的整体活动性，预计在第四期地震活动期，该带仍可能有一两个活跃幕，仍可持续活动数十年。
2.山东半岛城市群地震参与华北地震幕式活动情况
在上述分析基础上，讨论山东半岛城市群地区地震在华北地震区幕式活动中的情况，有助于深入认识山东半岛城市群地区地震的时间分布特征。
(1)山东半岛城市群及附近地区与华北地区地震幕式活动的关系
从山东半岛城市群地区与华北区地震幕式活动统计关系(见综述部分表3)，山东半岛城市群及附近地区是华北地震活动第三及第四期幕式活动的积极参与者。在第三活动期中，有3幕为华北地区的幕内最大地震，其中第7幕的郯城8
1
2
级地震还是华北地震第三活动期内最大的地震。在第四期地震活动中，有1幕为华北地区幕内最大震，一幕为次大震，也就是说，在华北地震区第三活动期地震幕式活动中，约1/3活动幕的最大地震发生在山东半岛城市群及附近外围地区。在华北地震区第四活动期里该区也各有一幕为华北区的最大震和次大地震，表明该区地震活动在华北区的地震活动中确实占有重要位置。
(2)山东半岛城市群及附近地区在华北地区大震高潮幕中的活动地位
华北地区在地震活动第三及第四活动期的后期，均出现7级大震连发的现象。在这一过程中，山东半岛城市群及附近地区也扮演了重要角色。地震活动第三期里大震连发顺序是:1668年山东郯城8
1
2
级地震→1679年河北三河、北京平谷8级地震→1683年山西平原7级地震→1695年山西临汾7
1
2
级地震。地震活动第四期里大震连发过程是:1966年河北邢台7.2级地震→1969年渤海7.4级地震→1975年辽宁海城7.3级地震→1976年河北唐山7.8级地震。因此，在华北大震连发期间，山东半岛城市群及附近地区的地震危险性丝毫不容忽视。
想要成长，必定会经过生活的残酷洗礼，我们能做的只是杯打倒后重新站起来前进。上面关于时空分析方法的信息了解不少了，若米知识希望你有所收获。
