空间数据的查询与空间

空间数据的查询与空间第一页，共四十五页，2022年，8月28日主要内容空间数据查询概述属性查询图形查询空间关系查询距离量算与方位量算线状物体的量算面状物体的量算第二页，共四十五页，2022年，8月28日空间数据查询概述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查询的过程分为三类直接复原数据库中的数据及所含信息通过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，模拟现实世界的系统和现象的结构、功能，预测事务的发生、发展的动态趋势第三页，共四十五页，2022年，8月28日空间数据查询概述第四页，共四十五页，2022年，8月28日空间数据查询概述空间数据查询的方式属性查图形用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5000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，面状地物的面积等第五页，共四十五页，2022年，8月28日空间数据查询概述空间数据查询的内容空间对象的属性，空间位置，空间分布，几何特征，以及和其他空间对象的空间关系第六页，共四十五页，2022年，8月28日属性查询简单的属性查询最简单的属性查询是查找。查找不需要构造复杂的SQL命令，只要选择一个属性值，就可以找到对应的空间图形。第七页，共四十五页，2022年，8月28日属性查询基于SQL语言的属性查询SQL的基本语法：Select<属性清单>From<关系>Where<条件>查询所需要的关联表地块标识销售日期面积代码分区P10198－02－133.11住宅区P10289－03－242.52商用区P10393－12－034.63农用区P10495－06－055.22商用区P10578－08－302.73农用区第八页，共四十五页，2022年，8月28日属性查询SelectsaledateFromparcelWherePIN=“P101”第九页，共四十五页，2022年，8月28日属性查询扩展的SQL查询在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“Cross”和在内部“inside”，缓冲区“buffer”等第十页，共四十五页，2022年，8月28日（a）输入查询条件（b）查询结果显示第十一页，共四十五页，2022年，8月28日图形查询用户利用光标，用点、线、矩形、圆或其他不规则工具选中感兴趣的地物，得到查询对象的属性、空间位置、空间分布以及与其他空间对象的空间关系第十二页，共四十五页，2022年，8月28日点查询用鼠标点击图中的任意一点，得到该点所代表空间对象的相关属性第十三页，共四十五页，2022年，8月28日矩形或圆查询按矩形框查询，给定一个矩形窗口，得到该窗口内所有对象的属性列表（a）矩形框选择要查询的区域（b）查询结果第十四页，共四十五页，2022年，8月28日矩形或圆查询圆查询给定一个圆，检索出该圆内的空间对象，可以得到空间对象的属性，其实现方法与矩形类似多边形查询给定一个多边形，检索出该多边形内的某一类或某一层空间对象第十五页，共四十五页，2022年，8月28日空间关系查询空间关系查询拓扑关系查询缓冲区查询第十六页，共四十五页，2022年，8月28日拓扑关系查询对于凡具有网状结构特征的地理要素，存在结点、弧段和多边形之间的拓扑结构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邻接关系查询还可以涉及到与某个结点邻接的线状地物和面状地物信息的查询如查找与公园邻接的闲置空地，或者与洪水泛滥区域相邻的居民区第十七页，共四十五页，2022年，8月28日面的邻接拓扑查询第十八页，共四十五页，2022年，8月28日包含关系查询包含关系查询可以查询某一面状地物所包含的某一类地物，或者查询包含某一地物的面状地物通过查询某点状地物的拓扑关系，得到了包含该点的面状地物的相关信息包含查询—面包含点第十九页，共四十五页，2022年，8月28日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查询，可以查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第二十页，共四十五页，2022年，8月28日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，从该缓冲区内检索出所要的空间对象第二十一页，共四十五页，2022年，8月28日缓冲区查询某一单位准备建立一个养殖实验室，实验室的选址要求为：①土地利用类型为灌木林地（属性代码为Lucode=300）；②适宜开发的土壤类型为湿地（suit>=2）；③距离排水管道在300米之内所需数据有土地利用类型图、土壤类型图和排水管网首先按给定距离建立距离为300米的缓冲区将土地利用类型图和土壤类型图进行合并，利用合并后的图层与排水管道缓冲区进行叠置SQL查询满足Lucode=300且suit>=2的区域，所选择的区域即为适合建立实验室的候选区域第二十二页，共四十五页，2022年，8月28日土地利用图土壤类型图排水网络及其300米缓冲区范围查询结果（深色图斑）第二十三页，共四十五页，2022年，8月28日距离量算与方位量算距离量算距离描述了两个实体或事物之间的远近或亲疏程度距离的量算与度量空间的介质有关，要区分匀质空间和非匀质空间

第二十四页，共四十五页，2022年，8月28日匀质空间距离的量算在匀质空间，广义距离的一般形式为：i，j代表物体i和物体j在空间数据查询和定位分析中，研究的对象通常发生在二维或三维的地理空间上，因此一般取n≤3第二十五页，共四十五页，2022年，8月28日匀质空间距离的量算当时，有：称为曼哈顿距离当时，即为最常用的欧氏距离，用于计算两点间的直线距离第二十六页，共四十五页，2022年，8月28日匀质空间距离的量算当q趋向于无穷时称为契比雪夫距离第二十七页，共四十五页，2022年，8月28日匀质空间与非匀质空间的距离量算第二十八页，共四十五页，2022年，8月28日非匀质空间距离的量算当度量空间为非匀质时，用匀质空间的简单距离的表达式就不能计算了，此时的距离称为函数距离以旅行时间为例，如果从某一点出发，到另一点的所耗费的时间只与两点之间的欧氏距离成正比，则从一固定点出发，旅行特定时间后所能达到的点必然组成一个等时圆。现实生活中，旅行所耗费的时间不只与欧氏距离成正比，还与路况、运输工具性能等有关，从固定点出发，旅行特定时间后所能到达的点则在各个方向上是不同距离的、形成各向异性距离表面第二十九页，共四十五页，2022年，8月28日各向同性表面（简单距离）摩擦距离第三十页，共四十五页，2022年，8月28日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定量描述定量描述精确地给出空间目标之间的方向，用于方位角、象限角等比率量标定性描述定性描述用有序尺度数据（Ordinal）概略描述空间方向关系，常用的方法有四方向描述法、八方向描述法和十六方向描述法第三十一页，共四十五页，2022年，8月28日方位角象限角十六方向描述法第三十二页，共四十五页，2022年，8月28日方位量算通常将x轴设为纵轴（正北方向），将y轴设为横轴，B相对于A的方位角计算公式为：第三十三页，共四十五页，2022年，8月28日线状物体的量算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第三十四页，共四十五页，2022年，8月28日线状物体的量算分数维数几何分形最基本的研究对象是几何物体的形态，根据欧氏几何理论，几何物体可以区分为零维、一维、二维、三维等，数学上的点、线、面、体，就是典型的维数为0，1，2，3的几何物体，物体的维数是以整数表示的整数表示的维数往往不能充分反映几何物体的某些持性第三十五页，共四十五页，2022年，8月28日不同步长测量同一曲线第三十六页，共四十五页，2022年，8月28日线状物体的量算当用步长为d的折线去近似代替该曲线时，可知该曲线长度此时为6d；而当将折线段的步长减小一半，即取步长为d/2时，该曲线长度变成7d。如果再将步长减小为d/4时，此时曲线长度变成8.125d随着步长的变化，曲线长度也发生变化，但变化率并不相等，这一特性是受曲线的一个参数所控制的，这个参数就是用分数表示的曲线的维数——分数维，又称H—B维（Hausdorff-Besicovitch），分数维的大小描述了物体的复杂程度第三十七页，共四十五页，2022年，8月28日线状物体的量算曲线的分数维公式L1、L2分别为用步长为d1和d2的尺度去量测曲线时所得的曲线长度第三十八页，共四十五页，2022年，8月28日线状物体的量算曲率与弯曲度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第三十九页，共四十五页，2022年，8月28日线状物体的量算对于以参数形式，表示的曲线，任一点曲率的计算公式为：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义的线段长度之比第四十页，共四十五页，2022年，8月28日面状物体的量算面积面积是面状地物最基本的参数梯形法基本思想是：在平面直角坐标系中，按多边形定点顺序依次求出多边形所有边与x轴（或y轴）组成的梯形的面积，然后求其代数和对于没有空洞的简单多边形，假设有N个顶点，其中S为多边形面积，为多边形顶点坐标。其面积计算公式为对于有孔或内岛的多边形，分别计算外多边形与内岛面积，其差值为原多边形面积第四十一页，共四十五页，2022年，8月28日面状物体的量算矢量数据面积量算示意图第四十二页，共四十五页，2022年，8月28日面状物体的量算计算周长是使用距离公式计算每条线段长度，再进行累加对于用栅格方式表示的面状地物，必须对格网单元集合外部的周长单独地识别，周长