在数据资源、网络资源和计算机资源中,数据始终都是GIS中最根本、最活跃的因素。空间数据的初始化,狭义上讲是为满足空间分析或处理算法对起始数据的要求而进行的数据准备工作。由于空间数据的复杂性、海量特性、动态性特征以及地理过程的动念性、连续性特征,使得当前的GIS数据初始化工作存在以下困难:某些空间数据的显式表达模型复杂,数据初始化工作量大,无法满足动态性数据初始化的要求,不能适合连续动态地理分析的需要,以致出现空间数据和空间关系数据的表达复杂、存储和维护丌销大,经常造成数据“用而不备、备而不用、备而无用”的情况,直接影响GIS的建设和发展。 空间分析包含了对已有地理信息数据的深入分析、预测及动态过程的管理和控制等等分析功能,是GIS区别于MIS或其它信息系统的显著性标志。空间分析是地理信息分析的重要方面,但是,关于GIS空间分析的几个基础理论问题,如空间数据概念的完整性,空间数据量,空间关系的表达和维护,GIS的基础空间尺度等,以往的研究还有所欠缺。正由于此,使得GIS的发展在目前遇到了一些瓶颈。在此基础上,针对GIS本身的目标,本文论述并实验了空间数据的零初始化思想,并研究了零初始化思想在栅格网络分析中的要素抽象、模型建立、要素表达,并提出和验证了常见网络分析的栅格算法。本文的主要内容包括了以下几个方面: 1、关于GIS空间数据的零初始化研究。分析了空间数据的基本特征以及空间数据的表达模型,在现有空间拓扑关系和距离关系相关内容的基础上,提出了“位”、“邻”、“近”、“势”的四类空间关系数据,完善了空间关系的描述。通过分析空间衍生数据的算法和表达模型可知:空间数据的质、量和相互关系是复杂的,数据量是巨大,根据不同的对象、不同的用途和不同的分辨率有不同的组织和表达。分析了空间衍生数据显式初始化带来的运算、储存开销,以及其面对复杂、动念、连续地理过程的分析处理的不适应性。为满足发生在复杂大系统中的动态地理过程分析和处理的需要,根据空间关系基于位数据的可运算性,并考虑到栅格数据以规则单元致密结构化整个研究区域的特性,以地图代数的相关理论和方法为基础,提出了GIS空间数据零初始化的构想:在建设GIS的过程中,只显式地组织和表达空间数据中的原生数据,对某些衍生数据并不显式地初始化,而是利用栅格数据以规则单元致密结构化研究区域的特性,采用简单高效的空间运算直接在原生数据的基础上运算衍生数据,以避免空间衍生数据初始化带来的瓶颈,促进动态GIS发展。探讨了空间数据零初始化的涵义和基础,分析了在栅格数据的空间分析中实现零初始化的算法基础,论述了空间数据零初始化的必要性、实现策略、可行性以及发展意义。