第七章 空间查询与空间分析

第七章空间查询与空间分析第1页，课件共67页，创作于2023年2月目录空间数据查询空间数据分析第2页，课件共67页，创作于2023年2月1.空间数据查询空间定位查询空间关系查询空间属性查询空间组合查询第3页，课件共67页，创作于2023年2月1.空间数据查询－－定位查询由图形查询到属性按点定位查询按矩形区域查询按椭圆区域查询按多边形区域查询第4页，课件共67页，创作于2023年2月1.空间数据查询－－关系查询通过拓扑关系和空间运算进行的查询邻接查询：查询目标邻接的点、线、面目标包含查询：查询面目标所包含的点、线、面目标穿越查询：查询线目标所相交的点、线、面目标缓冲区查询：查询目标一定距离范围内的点、线、面目标第5页，课件共67页，创作于2023年2月第6页，课件共67页，创作于2023年2月第7页，课件共67页，创作于2023年2月1.空间数据查询－－属性查询由属性查询到图形支持标准的SQL查询语言Select属性项集合From属性表集合Where条件集合第8页，课件共67页，创作于2023年2月结构化查询语言（SQL）基本语法：Select<属性清单>From<关系>Where<条件>

例：查询地块面积为1.5的地块：select地块fromParcelwhereArea=1.5

例：查询地块面积为1.5的业主名字select业主名字，面积

fromParcel,Qwner

where

Parcel.PIN=Owner.PINandParcel.Area=1.5

地块标识PIN销售日期Dtae面积Area代码Code分区Distrp10198-10-12.51居住p10268-6-103.12商业p10397-7-32.32商业p10478-7-301.51居住地块标识PIN业主名字Namep101Wangp101Changp102Smithp102Jonesp103Markp104JoeOwnerParcel第9页，课件共67页，创作于2023年2月扩展的SQL查询语言：将SQL查询和空间关系查询结合空间实体间有着许多空间关系（包括拓扑、顺序、度量等关系），在实际应用过程中，用户往往希望GIS提供一些更能直接计算空间实体关系的功能第10页，课件共67页，创作于2023年2月如用户希望查询出满足如下条件的城市：A：在某条铁路的东部；B：距离该铁路不超过30公里；C：城市选择区域是特定的多边形;D：城市人口大于70万整个查询计算涉及了空间顺序关系（铁路东部）、空间距离关系（距离该铁路不超过30公里）、空间拓扑关系（被选城市在特定的选择区域之内）、属性信息查询（城市人口大于70万）第11页，课件共67页，创作于2023年2月1.空间数据查询－－组合查询定位与属性组合查询关系与属性组合查询定位与关系组合查询定位、关系和属性组合查询第12页，课件共67页，创作于2023年2月2.空间数据分析形态分析叠加分析邻域分析连接分析网络分析分布分析

第13页，课件共67页，创作于2023年2月2.空间数据分析－－形态分析形态特征是空间物体的重要特征之一，在空间分析中，对空间物体的形态分析随空间物体维数的改变而不同一般地说，空间物体可以简单地分为零维、一维、二维、三维，形态分析是对物体的几何特征的分析零维物体的形态是没有意义的一维物体的形态分析指长度、曲率、方向特征二维物体的形态分析指面积、周长、重心及平面延展性等三维物体的形态分析主要有表面积、体积、坡度、坡向等第14页，课件共67页，创作于2023年2月空间量算几何量算点：坐标线：长度、曲率、方向面：面积、周长、形状、曲率等形状量算

质心量算：面或离散实体的分布中心距离量算：实体之间的各种距离计算r<1为紧凑面；r=1为圆；r>1为膨胀面第15页，课件共67页，创作于2023年2月地形分析：坡度、坡向与曲率等高线曲率：等高线水平曲线曲率XYNZ坡向坡度坡度：法线与垂直方向之夹角坡向：法线在水以平面投影与正北方向之夹角剖面曲率：与等高线垂直的曲线曲率切曲率：与法线方向垂直的曲线曲率第16页，课件共67页，创作于2023年2月坡度、坡向与曲率的数学表达第17页，课件共67页，创作于2023年2月2.空间数据分析－－叠加分析叠加分析是GIS最重要的功能之一是将各种不同的地理要素分类（层）存储和表述，由计算机自动将它们迭置起来进行分析如在叠加区域内，只有参与迭加的地理要素都为真时，该区域才为真；若参与迭加的地理要素中有一个为假，则该区域为假点与多边形叠加、线与多边形叠加、多边形与多边形叠加第18页，课件共67页，创作于2023年2月

点与多边形叠加AB123456ABCC123456点号名称编码功能所属辖区1A2C3C4B5B6B叠加结果：改变点属性内容第19页，课件共67页，创作于2023年2月

线与多边形叠加ABCABC线号原线号名称等级所属辖区11B22C33C43A51C叠加结果：产生新弧段改变线属性内容12315234第20页，课件共67页，创作于2023年2月多边形叠加将两个或多个多边形图层进行叠加产生一个新多边形图层的操作，其结果将原来多边形要素分割成新要素，新要素综合了原来两个多边形或多个多边形的属性进行多个多边形的叠加运算，在参与运算多边形所构成的属性空间内，每个结果多边形内部的属性值是一致的，可以称为最小公共地理单元

多边形叠加结果通常把一个多边形分割成多个多边形

多边形与多边形叠加第21页，课件共67页，创作于2023年2月第22页，课件共67页，创作于2023年2月叠加分析的几何运算

从几何运算上看，两个多边形通过不同的叠加运算可以得到不同的结果：交并差分割第23页，课件共67页，创作于2023年2月第24页，课件共67页，创作于2023年2月2.空间数据分析－－邻域分析邻域分析包括两个方面的内容：一是通过给定位置查询其邻域中的有关要素情况，这在GIS中通常归结为“缓冲区”分析，有点、线、面缓冲区分析其二是从给定位置的某现象“值”去推算其给定邻域相关变量的值，在这GIS中通常归结为“插值式逼近”第25页，课件共67页，创作于2023年2月缓冲区分析类型第26页，课件共67页，创作于2023年2月第27页，课件共67页，创作于2023年2月第28页，课件共67页，创作于2023年2月第29页，课件共67页，创作于2023年2月样本点估算点第30页，课件共67页，创作于2023年2月第31页，课件共67页，创作于2023年2月2.空间数据分析－－连接分析连接分析涉及的内容较多，主要就是通视分析、径流分析、日照分析和多边形合并通视分析简单地说就是在地面上给定一点，计算出位于该点可以见到的全部区域径流分析就是地表谷地、水流的路径日照分析就是太阳照射的影子分析多边形合并单地说就是将若干个小多边形合并成一个大多边形第32页，课件共67页，创作于2023年2月通视分析示例观察点不通视通视雷达盲区飞行可视域的三维显示第33页，课件共67页，创作于2023年2月流域分析：基本概念流域、分水线和合水线、汇流区域、特征地貌第34页，课件共67页，创作于2023年2月流域网络概念内部沟谷段外部沟谷段内部沟谷节点汇流源点分水线分水线源点流域边界流水方向第35页，课件共67页，创作于2023年2月第36页，课件共67页，创作于2023年2月第37页，课件共67页，创作于2023年2月第38页，课件共67页，创作于2023年2月第39页，课件共67页，创作于2023年2月2.空间数据分析－－网络分析将地理空间抽象成一个二维欧氏平面，以一定的规则和连线分布其间，就构成了地理网络现实地理空间中许多地理事物都可以直接或经过适当的变换形成地理网络例如铁路、公路、通讯线路、生产过程、经济的流量、人口迁移路线、自然系统中的物质流、能量流和信息流等，都可以表示成相应的点之间的连线由此构成现实世界中多种多样的地理网络。对地理网络进行分析，就可得到一些很有意义的结果网络分析的应用主要包括三个方面：路径分析和资源分配第40页，课件共67页，创作于2023年2月为什么要使用网络分析从出发地到目的地，有多少条可行路线？每条可行路线的通行程度如何？从出发地到目的地的最佳路径（最短路径、最短时间、最少费用等等）是什么？如何设定一个最佳服务中心？服务中心的服务范围多大？第41页，课件共67页，创作于2023年2月网络层次精细尺度网络，如街道网络中尺度网络，如交通规划粗尺度网络，如高速公路网第42页，课件共67页，创作于2023年2月网络的基本概念1、网络：是一系列联结的弧段，形式物质，信息流通的通道。2、网络基本要素：1）结点：网络中任意两条线段的交点。2）链，连通路线，连结两点的段要素，是资源运移的通道。结点站点3）转弯：在连通路线相连的结点处，资源运移方向可能转变，从一条链上经结点转向另一条链。4）停靠点（站点）：网络中资源的上、下结点。5）中心：收发资源的结点处的设施，如河流网络中的水库，公共汽车停车场。6）障碍：资源不能通过的结点。3、属性1）阻碍：资源在网络中运行的阻力。2）资源需求量：网络中与弧段和停靠点相联系资源的数量，如某条街所住的学生数。3）资源容量：网络中心为弧段的需求能容纳或提供的资源总数量，如接收的学生总数。站点第43页，课件共67页，创作于2023年2月第44页，课件共67页，创作于2023年2月连通概念连通分析：连通分量求解和最小费用连通方案连通分量求解：已知某一结点和链集合，求解从某一结点或链出发能够到达的全部结点或链最小费用连通方案：已知某一结点和链集合，在耗费最小的情况下，从某一结点或链出发能够到达的全部结点或链，使得全部结点或链相互连通第45页，课件共67页，创作于2023年2月路径分析路径分析：最佳路径、最佳游历方案最佳路径：求解网络中两点间阻抗度最小的路径，如距离最短、时间最短、费用最少链最佳游历方案：给定一个链集合和一个结点，从该结点出发至少经过每条链一次回到该结点，或称为中国邮递员问题结点最佳游历方案：给定一个起始点、一个终止点和若干中间结点，使之由起始点开始遍历全部中间结点（不重复）而到达终止点，或称推销员问题第46页，课件共67页，创作于2023年2月路径分析静态最佳路径：给定每条链上的属性后，求两点间的最佳路径。动态最佳路径：网络中每条链上的属性是动态变化的，而且可能出现一些障碍点，需要动态求最佳路径。N条最佳路径：求出代价较小的N条路径，以供选择。最短路径：确定起点、终点以及所要经过的中间点、中间线，求最短路径。动态分段：将网络中的链根据其属性将特征相近的连线分段。分段是动态进行的，因为它与当前连线的属性相对应，如果属性改变了，动态分段将创建一组新的分段。如按公里数将一条道路分段。第47页，课件共67页，创作于2023年2月路径分析中的流分析流分析的问题就是按照某种优化标准（时间最少、费用最低、路径最短、运送量最大）设计资源的运送方案链代表时间最少、费用最低、路径最短、运送量最大等阻抗度例如：把结点分为发货中心和收货中心，分别代表资源运送的起始点和目标点。这时发货中心的容量代表待运送资源量，收货中心的容量代表它所需要的资源量。链的相关数据也要扩充，如果最优化标准是运送量最大，需要设定边的传输能力；若是费用最低，则要设定边的传输费用等第48页，课件共67页，创作于2023年2月ABCD第49页，课件共67页，创作于2023年2月资源分配资源分配也称定位与分配问题是指已知需求源的分布，确定在哪里布设供应点最合适，以及确定这些需求源分别受哪个供应点服务的问题即在网络中选定几个供应点中心，将网络的各边和点分配给某一中心，使得各中心所覆盖范围内每一点到中心的总的加权距离最小消防站、学校、加油站、医院等选址第50页，课件共67页，创作于2023年2月资源分配图书馆设在哪儿合适呢？居民分布点公共设施第51页，课件共67页，创作于2023年2月第52页，课件共67页，创作于2023年2月2.空间数据分析－－分布分析分布分析就是空间统计分析，基于空间数据进行非空间数据（专题）的分类将地图要素划分成一些简单的连通区域，如行政区划，每个区域用一个简单的数学函数表示一种专题主要属性的变化根据所