織女星空間分析軟件（VegaAnalyst 3.0）是織女星地理信息系統(tǒng)（VegaGIS）系列八大工具之一，是在國家863計劃、973計劃和自然科學(xué)基金等計劃支持下，歷經(jīng)10年研發(fā)的完全自主知識產(chǎn)權(quán)的具有網(wǎng)格計算特征的分布式大型地理信息系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)構(gòu)件之一。該軟件依托中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所空間信息處理技術(shù)實驗室的技術(shù)力量，依托中科通圖（北京）的市場優(yōu)勢，不斷完善和發(fā)展，十年磨一劍，終成信息化之利器。

　　一、織女星是智慧城市的“大腦”

　　1、空間分析是地理信息系統(tǒng)的核心

　　空間分析是指以地理事物的空間位置和形態(tài)為基礎(chǔ)，運用圖形學(xué)、圖論、數(shù)理統(tǒng)計分析、代數(shù)運算等數(shù)學(xué)手段，依托地學(xué)原理，來提取或形成新的空間信息的技術(shù)和過程，如獲取關(guān)于空間分布、空間形成以及空間演變的信息。

　　空間分析是GIS的核心和靈魂及評價GIS軟件的主要指標之一，是GIS區(qū)別于一般的信息系統(tǒng)、圖形系統(tǒng)、CAD或者電子地圖系統(tǒng)的主要標志之一。結(jié)合空間數(shù)據(jù)的屬性信息，空間分析能提供強大、豐富的空間數(shù)據(jù)查詢功能。 因此，空間分析在GIS中的地位不言而喻。

　　2、空間分析是人類認識世界的方法論

　　自然界是復(fù)雜的，由于受認知能力的局限，人類利用集合論將復(fù)雜的客觀世界歸類，并分類（層）獲取數(shù)據(jù)，按照相同屬性將數(shù)據(jù)進行歸屬形成圖層（集合）。但在實際應(yīng)用中，常常需要關(guān)心不同圖層之間的要素關(guān)系，如北京四環(huán)100米范圍內(nèi)的加油站，北京“211”大學(xué)與北京人文屬性建設(shè)的關(guān)系等等，這些需求就必須用空間分析來實現(xiàn)。

　　3、空間分析是智慧城市的“大腦”

　　隨著電子政務(wù)工程的建設(shè)，城市數(shù)據(jù)的采集工作已經(jīng)完成，并已經(jīng)初步建立了數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)和體系，但數(shù)據(jù)的分析還剛剛起步。特別是隨著數(shù)字城市的建設(shè)，如何使數(shù)字城市更具有智慧，就需要給城市安裝一顆“大腦”，這個大腦就是空間分析。缺乏大腦的數(shù)字城市是不可持續(xù)發(fā)展的城市，也是沒有智慧的城市。

　　二、織女星空間分析軟件的“一招鮮”

　　衡量空間分析軟件好壞的標準有三個：

　?。?）分析結(jié)果的準確性  也就是分析結(jié)果與真實世界的相近程度。

　　織女星空間分析工具是采用與圖形學(xué)不同的思路來實現(xiàn)的分析工具體系。由于客觀數(shù)據(jù)較實驗室的數(shù)據(jù)復(fù)雜得多，所以基于規(guī)則關(guān)系建立的圖形學(xué)體系對復(fù)雜客觀數(shù)據(jù)而言具有很大局限性，通常的圖形學(xué)對空間數(shù)據(jù)描述了12種特例，而我們總結(jié)出了28種特例，并做成了基本測試集，所以我們的分析結(jié)果與國際上最著名的GIS產(chǎn)品相近，而且部分結(jié)果還占優(yōu)，分析準確度在99.99%以上。

　?。?）分析速度  也就是在同等計算資源和相同數(shù)據(jù)集情況下分析的快慢。

　　織女星空間分析軟件采用的是完全不同常規(guī)的一套分析體系，僅就疊加分析而言，就有10項專利技術(shù)，這些專利技術(shù)形成了完整的空間分析專利池，在分析算法調(diào)度上織女星具有完全自主的知識體系，所以分析速度在同等情況下比國際著名軟件快一倍，部分算法快十倍。

　?。?）算法的魯棒性  就是對各種不同“品質(zhì)”空間數(shù)據(jù)的處理能力。

　　織女星空間分析軟件采用容差技術(shù)，在分析中對奇異數(shù)據(jù)會進行平差計算，從而使分析算法能夠“消化”不同質(zhì)量類型的數(shù)據(jù)集。

　　總之，在空間分析“快、準、好”等方面織女星空間分析軟件達到國際先進水平。

　　三、織女星是擁有數(shù)十項專利技術(shù)的GIS軟件

　　織女星的絕活在于其擁有數(shù)十項專利，其中疊加分析就擁有十項專利技術(shù)：

　　疊加分析算法中微小平移、交點排序技術(shù)

　　基于掃描線的線面疊加的線段處理方法及實現(xiàn)

　　基于掃描線方法的面面疊加環(huán)的構(gòu)造

　　GIS空間疊加分析算法邏輯設(shè)計

　　面面疊加內(nèi)環(huán)外環(huán)匹配技術(shù)

　　基于掃描線的點面疊加的線段處理方法及實現(xiàn)

　　基于掃描線的面面疊加線段處理方法

　　疊加分析算法中過同一點的線段分布情況分類

　　一種基于掃描線的通用線段處理接口的設(shè)計

　　掃描線算法中的動態(tài)容差設(shè)置技術(shù)

　　另外，還有二十多項專利在申報中，因此，織女星是一個眾多GIS專利技術(shù)構(gòu)成的軟件集合。

　　四、織女星空間分析軟件是一個不斷發(fā)展的軟件

　　織女星空間分析軟件是織女星地理信息系統(tǒng)平臺(VegaGIS 3.0)的空間分析套件，是在國家“863”重大項目“面向網(wǎng)絡(luò)海量空間信息大型GIS”以及“基于先進計算架構(gòu)的高性能空間分析中間件”等項目支持下形成的產(chǎn)品。包括并不限于如下分析功能：

　　1.疊加分析 根據(jù)疊加圖層的類型不同，包括點面疊加、點線疊加、點點疊加、線線疊加、線面疊加和面面疊加；根據(jù)功能的不同，包括：提取、裁剪、交、并、差、對稱差、更新、同一等。

　　2.緩沖分析  實現(xiàn)了基于矢量和基于柵格的兩種方法。從功能上講，實現(xiàn)了點線面對象的緩沖區(qū)分析，包括：點對象有緩沖區(qū)分析和條件緩沖區(qū)分析、線對象有雙側(cè)對稱，雙側(cè)不對稱或單側(cè)緩沖區(qū)分析、面對象有內(nèi)側(cè)和外側(cè)緩沖區(qū)分析等不同分析類型。

　　3.網(wǎng)絡(luò)分析 使得GIS能夠智能地處理道路、水系、管網(wǎng)和通信系統(tǒng)等空間對象。VegaAnalyst的空間網(wǎng)絡(luò)分析功能主要分為三部分。（1）是網(wǎng)絡(luò)基本形態(tài)分析，如環(huán)分析、連通分枝分析、連通性分析、孤立節(jié)點查找、端點查找等。網(wǎng)絡(luò)基本形態(tài)分析主要用于數(shù)據(jù)檢查、輔助糾錯和數(shù)據(jù)分割。例如一個水系的網(wǎng)絡(luò)中是不允許存在環(huán)的，如果通過環(huán)分析發(fā)現(xiàn)某水系網(wǎng)中有環(huán)存在，則說明數(shù)據(jù)制作階段出現(xiàn)了問題。環(huán)分析能夠幫助設(shè)計人員找到復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中存在的環(huán)。而孤立節(jié)點在道路網(wǎng)絡(luò)中是沒有意義的，使用孤立節(jié)點查找能夠方便地找出所有不與其它節(jié)點連通的孤立點，幫助人們發(fā)現(xiàn)錯誤，可以大大減少工作量。（2）是路徑分析。這部分提供了豐富的路徑查找和規(guī)劃功能，包括各種條件下的最優(yōu)行車路徑計算、公共交通換乘方案選擇、物流配送路線確定、k-近鄰分析、服務(wù)區(qū)查找和市政網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃選址等功能。其中，前3個功能主要用于交通規(guī)劃，可以根據(jù)路程長短、路況、主輔路信息等提供出行方案或配送路線，廣泛應(yīng)用于各類電子 地圖、導(dǎo)航儀等。（3）是流域分析，提供了流向分析、主干道分析、源頭追蹤、擴散分析等功能，主要用于分析水系網(wǎng)絡(luò)的流向、主干道、從污染發(fā)現(xiàn)點追蹤污染源或從污染源分析污染的擴散范圍。（4）資源分配與規(guī)劃，包括服務(wù)區(qū)分析和設(shè)施定位；k-近鄰分析主要用于隨時提供某種與當前位置網(wǎng)絡(luò)距離最近的k個設(shè)施；服務(wù)區(qū)查找和市政網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃選址可用于城市規(guī)劃，分析某類設(shè)施的服務(wù)范圍，幫助決策新增設(shè)施的合理位置等。

　　4.地統(tǒng)分析 包括相關(guān)性分析、回歸分析、時間序列分析、聚類分析、主成分分析、馬爾可夫預(yù)測分析、趨勢面分析、空間統(tǒng)計分析等。

　　5.三維分析 包括土石方分析、通視分析、遮擋分析、體積計算、側(cè)面投影、坡度坡向計算、骨架線分析、水淹分析等。

　　6.柵格分析 包括函數(shù)計算、邏輯運算、鄰域分析、數(shù)據(jù)分類、模式識別等。

　　7.其他分析  拓撲分析、包含分析、精度分析、插值分析和模擬分析等。

　　在新版本織女星空間分析軟件將在點空間分析和并行空間分析方面有更好的表現(xiàn)。

　　五、織女星空間分析軟件具有跨平臺的開發(fā)接口

　　支持C++、C#、Java、python、php、4PL等開發(fā)語言，既可以支持傳統(tǒng)桌面版應(yīng)用，還可以支持并行計算和分布式查詢。支持Windows和Linux操作系統(tǒng)，為構(gòu)建大規(guī)模空間信息服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施提供關(guān)鍵核心工具；有助于推動GIS應(yīng)用普及，發(fā)揮空間數(shù)據(jù)的綜合效益，使其更好的服務(wù)于經(jīng)濟與社會發(fā)展。

　　目前織女星空間分析軟件已經(jīng)在國家科技基礎(chǔ)條件平臺、數(shù)字灌區(qū)系列項目、數(shù)字城市系列項目、國家科技計劃管理系統(tǒng)、人防指揮系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)、反恐系統(tǒng)、軍事指揮一體化系統(tǒng)、警用地理信息系統(tǒng)、電子政務(wù)系統(tǒng)和通圖等軟件系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，并受到了用戶的一致好評。

　　可以預(yù)見，在構(gòu)建和諧社會的過程中，織女星空間分析軟件必將發(fā)揮越來越廣泛和深刻的作用。