第四章：空间查询、分析、表达(1)

1、2021-12-151第四章 空间查询、分析、表达(1)22021-12-15查询n空间查询是空间分析基础 回答用户的简单问题、不改变空间数据库数据、不产生新的空间实体和数据n空间查询技术n 图查文(几何查询)n文查图(属性查询)n逻辑查询(SQL查询)n空间关系的查询(面点、面线、面面、线点、线线查询 )（ArcGIS 中 select by location）n属性的查询与计算 累计、求和、求平均32021-12-15图查文(几何查询)文查图(属性查询)逻辑查询(SQL查询)空间关系的查询42021-12-1552021-12-15量算几何量算：空间事物的几何特征，几何位置、形态参数的简单

2、计算n点：0维，坐标获取空间位置信息n线：1维，长度、曲率、方向n面：2维，面积、周长等 n体：3维，表面积、体积等（体积的计算，曲面与基准平面之间的空间体积）n空间对象之间的几何关系量算，距离、方位n线长度计算矢量：两点之间的直线距离，复合线段累加求和栅格：网格数目累加n面积计算 矢量：几何交叉求积（坐标法）栅格：相同属性值的格网数目与格网面积的乘积62021-12-15地址匹配（Geocoding, Address Matching）n将以文字、数字表达的位置信息转换表达为几何上的空间位置72021-12-15空间分析的历史n有地图以来，就开始有各种各样利用地图的空间分析。在地图上量算地理

3、要素之间的距离方位、面积，利用地图进行各种研究和决策，都是空间分析的实例。n空间分析( Spatial Analysis )的历史远长于GIS的历史。82021-12-15叠合分析（Overlay）n不同图层上的空间信息（包括空间数据和属性数据），按相同的空间位置叠合在一起，合成新的一个图层。n进行叠合操作的图层，必须在同一个坐标系内 n栅格与栅格叠合n矢量与矢量叠合nArcGIS，ArcView具有良好的矢量叠合、栅格叠合功能92021-12-15矢量数据之间的叠合n点多边形：公共设施的分布n线多边形：道路网密度计算、停水停电范围分析.n多边形多边形:用地适宜性评价n输出图层的空间数据n输出

4、图层的属性数据包含了输入图层中所有的属性102021-12-15n植被类型植被类型n道路道路112021-12-15多边形和多边形的叠合n布尔计算（Boolean），交集、并集、补集nclip与intersect区别122021-12-15132021-12-15McHarg, Design with Nature坡度 地面排水 土壤排水岩层地基承载力 土壤地基承载力 侵蚀叠合结果142021-12-15叠合案例洪水淹没区分析n按地块面积平均计算财产密度。n叠合处理（叠合处理（Union），），生成的叠合多边形（Union1）具有高程、土地使用、地基类型、地块财产密度等属性。n计算叠合后的多边

5、形面积。n将地基损失参数表（found.dbf）连接到Union1，以地基类型（Class）为关键字n计算每个多边形的估计损失 = 财产密度 叠合后的多边形面积 损失系数n在View中对Union1的要素进行过滤，只有高程小于等于500、土地使用为住宅的多边形才进入估计其损失的选择集，据此，显示按损失密度的高低分类的专题地图，汇总估计损失值。152021-12-15栅格数据之间的叠合 n图层之间的对应单元数值进行数学运算。n叠合之后的图层中单元的数值是对应单元数值进行数学运算的结果，n原理上比较简单（相对矢量的叠合）n在ArcView中，使用 菜单map calculator（地图运算器）nA

6、rcGIS中使用Raster Calculator（栅格运算器）162021-12-15中学的选址结果 R_land R_popu R_school 使用性质得分工业或绿地0（不能建设）商业1居住2（可以建设） 人口密度得分0 - 500（无需建设）50 - 100 1100 - 200 2200 - 300 3（需要建设）距离得分0500米0（不必建设）5001000米110001500米21500米3（必须建设）R_landR_popuR_school)为什么采用乘法叠合为什么采用乘法叠合 ？172021-12-15为什么用权重为什么用权重 ？为什么要数值标准化？为什么要数值标准化？182

7、021-12-15192021-12-15网络分析（Network）n矢量数据特有的空间分析方法。n网络：线的组合，由线 link 、节点node组成。n网络分析的基础：线点拓扑关系。n网络数据模型是真实世界中网络系统(如交通网、通讯网、自来水管网、煤气管网等)的抽象表示。n依据网络拓扑关系，根据网络的空间数据、属性数据，对网络的特征、性能进行分析。nShape文件是没有拓扑结构矢量数据，但是在网络分析时可以产生临时的拓扑关系。线段号 起结点 终结点 1 A D 2 B F 3 C D 4 D E 5 E F 6 F G 7 E J 8 F J 9 H I 10 I J 11 D I 12 I

8、 K 13 J L结点号 线段号 A 1 B 2 C 3 D 1, 3, 4, 1, 1 E 4, 5, 7 F 2, 5, 6, 8 G 6 H 9 I 9, 10, 11, 12 K 12 L 13ABCDEFGHIJKL12345678910111213202021-12-15网络分析路径选择和工序安排n计算最佳网络路径。（推销员问题）nGIS中广泛采用Dijkstra算法求最佳路径n线的阻抗：可以是长度、时耗，单向交通n节点的阻抗：交叉口的延误、转弯的限制，是否互通n路径选择在交通研究中的意义。212021-12-15网络分析服务范围（Service Area）的划分n基于网络的服务区

9、n基于缓冲区（Buffer ）的服务区两者比较n生成的原理不同：前者靠网络中的路径产生服务区边界，后者按直线距离产生服务区边界。 n一般情况下，后者比前者的范围要小1.适用的范围不同：基于交通网络的服务距离，考虑交通速度、运动成本。222021-12-15网络分析资源分配（Allocation）n为网络中的线（结点）寻找最近(阻抗强度的大小)的资源（发散地）n每个资源有自身的最大承受能力n确保有效的分配，根据资源容量以及网络线（结点）的需求将网络线和结点分配给各个资源。当网络元素被分配给某个中心时，该资源点拥有的容量依据网络需求而缩减，当资源容量耗尽，分配就停止232021-12-15网络分析

10、与引力模型n引力模型Spatial interaction model空间相互作用模型n类似牛顿力学的万有引力定律 Reilly零售商业模型（1930s） 广泛运用于交通规划模型、区域研究、城市研究 n引力模型与网络分析 距离 dijjijjidMPaijjiijdPPGT 242021-12-15网络分析的相关因素n资源的性质：电力、给水等n资源的出发点：n资源的目的点：n网络上运动的阻抗与制约：车速、交叉口制约、电力损耗等252021-12-15邻近分析（Neighborhood，Proximity） n邻近：根据空间要素的相对位置相对位置进行分类分类的操作n栅格数据和矢量数据都有的空间分

11、析方法。邻域分析也称为窗口分析，主要应用于栅格数据模型。地理要素在空间上存在着一定的关联性。对于栅格数据所描述的某项地学要素，其中的(I，J)栅格往往会影响其周围栅格的属性特征。准确而有效地反映这种事物空间上联系的特点，是计算机地学分析的重要任务。窗口分析是指对于栅格数据系统中的一个、多个栅格点或全部数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗口，并在该窗口内进行诸如极值、均值等一系列统计计算，从而实现栅格数据有效的水平方向扩展分析。262021-12-15272021-12-15邻近区（缓冲区，Buffer）n缓冲区：从空间要素的周边作特定等距离特定等距离的线框，目的是分析地理要素之间的相互作用。n

12、点、线、多边形点、线、多边形的缓冲区多边形多边形n不受方向限制不受方向限制nbuffer分析在城市规划中的应用：历史建筑保护区、噪声范围、设施服务范围282021-12-15292021-12-15泰森多边形（Thiessen Polygon）n又叫Dirichlet图、或Voronoi图n荷兰的气象学家A. H. Thiessen提出的，原用于计算降水量的分布。n点连成三角形连线中点作垂线生成泰森多边形n计算求得每个点的邻近范围的多边形。n总降雨量=点（上观察到的降雨密度）*Thiesssen多边形面积302021-12-15泰森多边形312021-12-15泰森多边形与Delauney三角形nDelaunay三角形是Voronoi图的偶图nDelaunay三角形是由与相邻Voronoi多边形共享一条边的相关点连接而成的三角形。nDelaunay三角形的外接圆圆心是与三角形相关的Voronoi多边形的一个顶点。322021-12-15Delaunay三角形332021-