第6讲-空间查询与空间度量

1、第六讲空间查询与空间度量概论空间查询是空间分析基础，任何空间分析都 开始于空间查询空间数据查询属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性约 束条件和空间约束条件的地理对象。空间查询特性回答用户的简单问题不改变空间数据库数据不产生新的空间实術口数据空间查询技术由简单到复杂双向查询；图形查属性，属性查图形查询的过程大致可分为三类：直接复原数据库中的数据及所含信息，来回答人们 提出的一些比较“简单”的问题；通过一些逻辑运算完成一定约束条件下的查询；根据数据库中现有的数据模型，进行有机的组合构 造出复合模型，模拟现实世界的一些系统和现象的结 构、功能，来回答一些“复杂”的问题，预测

2、一些事 务的发生、发展的动态趋势。入查询内容用户空间数据库处理过程空间数据查询的方式主要有两大类：属性查图形:主要是用SQL语句来进行简单和复杂的条 件查询。如在中国经济区划图上查找人均年收入大于5ooo元人 民币的城市，将符合条件的城市的属性与图形关联，然 后在经济区划图上高亮度显示给用户。图形查属性，可以通过点、矩形、圆和多边形等图形来查询所选空间对象的属性，也可以查找空间对象的 几何参数.如两点间的距离，线状地物的长度，面状地物的面积等, 这些功能一般的地理信息系统软件都会提供。空间查询方式、内容与结果66内容方式二几何特征属性查图形几何查询图形查属性6更空2! ： -13 D|oppj

3、«-f 'll !2nn««ci胡 LB3QMW3属性数据查询通过对属性数据的操作从地图中检索数据。结果通过高亮度显示或保存。 手段：表达式表达式必须被GIS或数据库理解 不同的系统可能表达式不一样属性数据查询：逆辑表达成运算数:字段、数字、字符串逻辑表达式:逻辑运算符： , V ,乙0工10i属性数据查询=布尔运算符用来连接两个或两个以上的逻辑表达式运算符：AND、OR、XQR、NOT与运算:Class-2 AND age15或运算：Class=2 OR age>15;Class=2 XOR age15否运算：NOT (Class=2) AND (

4、 age>15 )布尔运算符图解10i10iNOT AAA ORBA AND BA ORB10i(SQL)BfisB" se_ecr AaH?w*vFg金删V Wheire 僉弃 V 奄-wMplss游豈脈mnj湮一 se_ect sa_e date frospar 希一 whee PIN M Elol 黑一畀 fromwhereandowner name parce-、owner parceL PIN M owner; PINPIN M £10玄p§&ps2p©2ps1p©1o eJ Q n e ss3 /W" hca

5、 启a 启parce_Ownerid(Dem >= 1358.935.A$Grid)and (Dem <= 142564应Grid)I = | c：> and CEJEEJ 叵 pi e苗I.h切以(ZZJSample Values133G.7 l358?935 1381.17 U03?405''1425?64P Update Values鹫 Map Query 1Layers(Dem)!i11扩展的SQL查询地理信息系统的空间数据库以空间（地理）目标作为 存储集，与一般数据库的最大不同点是它包含“空间” （或几何）概念，而标准的SQL是关系代数模型中的一些关

6、系操作及组合，适合于表的查询与操作，但不支持空间概念和运算。为支持空间数据库的查询，需要在SQL上扩充谓词集, 将属性条件和空间关系的图形条件组合在一起形成扩 展的SQL查询语言。常用的空间关系谓词有相邻“Adjacent”，包含 "Contain”，穿过 aCross和在内部"inside”， 缓冲区“buffer”等。空间数据查询通过地图要素的操作从地图上检索数据数据 的过程。方法指针选择要素.图形选择要素圆、方框、多边形空间关系包含：完全在选择要素之内相交：与选择要素相交的要素邻近（邻接，距离=0）:选择要素指定距离内的要素近ShapePolygonArea27404

7、34000.00Perimeter252418.400000Counbr'_1037匚 ouril：y_id320924Code320924Prov32| 皿妙鬼 |3&处kf | 氏说|:罗 Attributes of Theme2.shp1833196000.002007165000.061207435.700000 j216750.800000109G9j979?320723 (32072-JL320325 132032E9a1095386000.00184299.90000099132082213208222914149000.00339153.600000995320

8、32313203231852932000.00218523.300000996320922 3209221630657000.00173739.4000001009：32032613203262226763000.00204218.4000001011320S23 S2082-189935800.00054577.0200001036a320301 620301 vJ1V320921 h20921 1428127000.00 M 78096.800000 jArcView中的空间查询'> ArcVxcT CIS 3.2Fife Edl 、g | 圍里|g f01 R |匚切

9、63;i Viel/ StrectehpA/| Anaxis Suiface Giaphics Etorcrfcos .SiaitEdtingImcL 竝:c>-.Cm 心 Jo Shsrchte.CorrGt to 3D Spelife.-orva:Gridto " h.Con*/«ttoG(id.Xq Do:o $clEdtLeoenl,.UdeShow Leo endA9-7i:hAudevt；.ai/Matel .Ciil4_snjveLazekCrbR"：w ri-ppcc yz 彳: OwClUOlabk.Quciy.CtrhQSdezlfiy

10、Therne .Create 8Cle<r Settled Eeefc-reiEdtThcQ3ErG$aori.匸 Select By These1 Are Within Oi$ance OfHQNew Set|ihe selected features ofAdd to Set(SUccts.shpzJSelect from SetS electon distance110 miCancelSelect features of active themes that變 Select By TheaeSelect features of active themes thatIntersec

11、tAre Completely Within Completely Contain Have their Center In Contain the Center Of:IntersectAre Within Distance OfCancel18属性数据与空间数据的联合查询问题：在陕西省确定旅游胜地的可能地点。 条件:人口大于2000据主要公路不超过两公里19«19«r»al圧恋凹u?gRwir.wTtxtbi*TU-isal. dhfBlilQ1?2 WHi IQ 巴q.-.J.JCd.m 刃 r 戶>" WS0烷M!*吒匕比1<乡專矽&

12、#165;.疋>一:£IKEfsi茸GiSEgxr4ai |Port ocexfP* ；ownZ 'OimPfomuPort |ownPorrf ；OltXI临；own叶：-1 4ownOdKD'；jiai»QOCKD二0碱OdKD0!XW：iOOBK)oaiyiQ££M3 'giro ixi»19«空间关系查询拓扌卜关系査询邻接关系查询邻接查询可以是点与点的邻接查询，线与线的邻接查询, 或者是面与面的邻接查询。空间关系查询拓扌卜关系查询包含关系查询包含关系查询可以査询某一面状地物所包含的某一类地物，或者

13、 查询包含某一地物的面状地物。被包含的地物可以是点状地物、 线状地物或面状地物，例如某一区域内商业网点的分布等。空间关系查询拓扌卜关系查询关联关系查询关联关系查询是空间不同元素之间拓扑关系的査询，可以査询与 某点状地物相关联的线状地物的相关信息，也可以查询与线状地 物相关联的面状地物的相关信息.空间关系查询缓冲 区查询缓冲区是根据数据库中点、线、面地理实体，自动建 立其周围一定宽度范围的多边形，来表征特定地理实 体对邻域的影响范围。缓冲区查询是不破坏原有空间 目标的关系，只检索缓冲区范围内涉及到的空间目标。根据用户给定点缓冲、线缓冲或面缓冲的距离，形成一个缓冲区的多边形，再根据多边形检索的原理

14、，从 该缓冲区内检索出所要的空间对象。基本缓冲Attribu.-1 E=J 1X I324001000016：33300150009：33300150009*351003000020；251003000020；37300100007f-37300100007C空间量算几何量算 距离量算 形状量算 质心量算空间量算：几何量算口含义：点：0维坐标口线：1维，长度、曲率、方向口面：2维，面积、周长等体：3维，表面积、体积等o线长度计算矢量:两点之间的直线距离,复合线段累加求和 口栅格:网格数目累加面积计算矢量:几何交叉求积（坐标法）口栅搐:相同属性值的格网数目与搐网面积的乘积线状地物对象最基本的形态

15、参数之一就是长度。在矢量数据结构下，线表示为坐标对或序列，在不考虑比例尺的情况下，线状物体长度的计算公式为：L=S（-11/2 “/=122 z、2XM Xi ） +（必+1一 刃）+（«+1-无）对于复合线状地物对象，则需要求各分支曲 履商长度恵和。在栅格数据结构里，线状地物的长度就是累加地 物骨架线通过的格网数目，骨架线通常釆用8方 向连接，当连接方向为对角线方向时，还要乘上曲率曲率反映曲线的局部特征。在数学分析中，线状物体 的曲率定义为曲线切线方向角相对于弧长的变化率。设曲线的形式为则曲线上的任意一点的曲率为:弯曲度弯曲度是描述曲线弯曲程度的参数，定义为曲线长度 与曲线两端点定

16、义的线段长度之比。S = L/l在实际应用中，弯曲度主要用来反映曲线的迂回特性, 在交通网络中，曲线的弯曲度越小越好，弯曲度可以衡 量交通的便利性.空间量算：质心量算定义：目标的半径位置或保持均匀的平衡点，一般为多边形的几何中心或质心。计算公式:F为离散目标，W为权重，x> y为目标坐标跟踪某些地理分布的变化如人口变迁、土 地类型变化等。简化复杂目标的模型建立等31空间量算：距离量算含义:距离描述了空间对象之间的接近程度。地理空间上的距离所描述的对象一定发生在地理空间上距离的定义与度量空间和空间匀质性是相关的，不同的度量空间 和介质空间 < 距离定义不同不同的距离有不同的特性,距离

17、的定义是由应用决定的，可根据 需要重新库义距离。在非匀质空间,距离定义不仅仅是表达是上的变化,而且还具有硏究区域上的变化z这时的距离计算一般在多边形范围内按一定算法进行。空间量算：距离量算欧氏距离N维匀质空间N维非常空间空间物体间的距离空间量算：方位量算方位是描述两个物体之间位置关系的另一种度量。空间方位的描述可分为定量描述和定性描述。定量描述精确地给出空间目标之间的方向, 备奮比率量标用于方位角、象限形状揺正描述鍔攵空间量算：形状分析基本考虑：空间希性、多边形形状特征这里，CZ为凸度数，斤为常数，尸为周长, S为面积。I，这样，所得结果是每个多边形的周长与面积比，再乘以常数。常数部分是根 据

18、要描述不规则多边形的圆的大小确定的。另外，它提供从1到99的一系列正 值，100表示100%类似于一个圆。从1到99说明了接近圆形的程度，1表示最不 像圆形，99表示接近于圆形（见图7. 20） o这样，一个标准圆形的值只能是100 o35k空间量算（二）形状量算度量空间一致性：最常用的指标是欧拉函数,用来 计算多边形的破碎程度和孔的数目。欧拉函数的结果是 一个数,称为欧拉数。欧拉函数的计算公式为:欧拉数二（孔数）-（碎片数-1）多边形边界描述：最常用的指标包括多边形长、短 轴之比,周长面积比,面积长度比等。其中绝大多数指 标是基于面积和周长的。通常认为圆形地物脚E紧凑型 也非膨胀型,则可定义其形状系数I为：P2 V范 7 £瞬踽'鑼积。E;欧揑败二4欧拽数二$图(a),欧拉数=4-(1-1) =4或欧拉数=4-0=4；图(b)欧拉数二4- (2-1)二3或欧拉数=4-1=3 ； 图(c)欧拉数二5-(3-1)二3。空间量算：形状分析在栅格中，公式是以准确统一的概念为基础的。