地理信息系统第五章 空间查询与空间分析
地理信息系统考试整理重点2
第一章GIS绪论1、地理信息系统：是地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对地理数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，采用空间模型分析方法提供空间和动态的环境信息，为决策服务而建立起来的计算机技术系统。
2、GIS的组成：硬件环境、软件系统、空间数据、应用人员、应用模型。
3、GIS的软件构成：GIS 软件、系统软件、数据库软件。
4、GIS的功能：数据采集与输入、数据编辑与处理、数据存储和管理、空间查询与分析、数据的显示与输出。
5、论述GIS与自己专业的关系？第二章GIS的地学基础1、地球的三级逼近？一级逼近：大地体-物理表面；二级逼近：旋转椭球体-数字表面；三级逼近：参考椭球体-大地测量面。
2、地理坐标系（大地坐标系）：是以经度和纬度表示地面点位置的球面坐标系统。
3、中国的大地坐标系统：①1954年北京坐标系；②1980年国家大地坐标系（1980西安坐标系）。
4、地图投影：在地球椭球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投影。
5、地图投影变形：在地图投影时，把球面上的经纬线网转换到投影平面上，转换后地图上经纬线网格必然产生变形，这种变形称为地图投影变形。
包括长度变形、面积变形和角度变形。
6、按地图投影变形性质分类：等角投影(正形投影)：投影后任意点上任意两条微分线段构成的角度不产生变形。
等积投影：投影前后面积大小不变的投影，即面积变形为零。
任意投影：投影后长度、面积和角度都有变形，它既不等角又不等积。
等距投影是在特定方向上没有长度变形的任意投影的一种。
7、高斯-克吕格投影：是一种横轴等角切椭圆柱投影，它是将一椭圆柱横切于地球椭球体上，并与某一子午线相切，然后用等角条件将中央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影圆柱面上，并将此柱面展为平面，即获得高斯克吕格投影。
8、高斯克吕格投影特点：①中央经线和赤道被投影为互相垂直的直线，且为投影的对称轴；②投影后无角度变形，即等角投影；③中央经线投影后没有长度变形。
如何使用地理信息系统进行空间分析与模拟
如何使用地理信息系统进行空间分析与模拟地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据相互关联的强大工具。
通过使用GIS，可以实现对空间数据进行有效的管理、分析和模拟。
本文将探讨如何利用GIS进行空间分析与模拟的方法和应用。
一、空间数据的获取和处理在进行空间分析与模拟之前，首先需要获取和处理空间数据。
空间数据以矢量数据和栅格数据两种形式存在。
矢量数据由点、线和面等几何对象组成，栅格数据由像素组成。
获取空间数据的主要途径包括遥感影像解译、GPS定位和数字化等。
处理空间数据的方式包括数据预处理、数据转换和数据整合等。
二、空间分析方法1. 空间查询空间查询是GIS最基本的功能之一，它通过在多个空间数据层中搜索特定条件的空间对象来生成查询结果。
常用的空间查询方法包括属性查询、空间关系查询和空间拓扑查询等。
属性查询是根据空间对象的属性来进行查询，如查询符合某一特定条件的点、线或面。
空间关系查询是根据空间对象之间的关系来进行查询，如查询与某一线相交或包含于某一面的点。
空间拓扑查询是根据空间对象之间的拓扑关系来进行查询，如查询不相邻的线之间的相交点。
2. 空间统计分析空间统计分析是利用特定的统计方法来分析和描述空间数据分布规律的一种方法。
常用的空间统计分析方法包括点模式分析、空间自相关分析和空间插值分析等。
点模式分析用于研究点数据的分布规律，如热点分析和聚类分析。
空间自相关分析用于研究地理现象之间的空间相关性，如 Moran's I指数和Geary's C指数。
空间插值分析用于根据已知的点数据值推测未知位置的数据值，如反距离加权插值和克里金插值。
3. 空间网络分析空间网络分析是研究地理网络中距离、路径和连通性等问题的方法。
常用的空间网络分析方法包括最短路径分析、路径搜索和网络连通性分析等。
最短路径分析用于确定两个地理位置之间最短路径的长度和路线。
地理信息系统中的空间数据管理与分析方法
地理信息系统中的空间数据管理与分析方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种以地理信息为基础，具有数据抽象、空间数据管理、空间分析和空间可视化等功能的计算机辅助系统。
在现代社会中，GIS已经广泛应用于地理领域的研究和应用中，为地理信息的管理和分析提供了强大的工具和技术支持。
而在GIS中，空间数据的管理和分析方法是关键的环节，本文将对地理信息系统中的空间数据管理和分析方法进行探讨。
一、空间数据管理空间数据管理是地理信息系统中的核心要素，它涉及到如何有效地对地理信息进行保存、组织和维护的方法与技术。
常见的空间数据管理方法主要包括数据模型、数据结构和数据存储。
1. 数据模型数据模型是空间数据管理的基础，它定义了描述地理现象和地理实体的方式和规则。
常见的数据模型包括层次模型、关系模型和对象模型。
其中，层次模型以树状结构表示空间对象之间的关系；关系模型以表格形式表示空间对象之间的关系；对象模型以对象的属性和几何信息描述空间对象。
2. 数据结构数据结构是指在空间数据管理中，将地理实体和属性存储在计算机中的组织方式。
常见的数据结构包括邻接列表、拓扑关系和网格结构等。
其中，邻接列表通过记录对象的相邻关系描述空间图形的连接关系；拓扑关系通过表示图形元素的接触或覆盖关系描述地理实体的关系；网格结构是将地理区域划分成规则网格，每个网格单元存储与之相关的空间数据。
3. 数据存储数据存储是指将地理信息以适当的方式存储在计算机系统中。
常用的数据存储方式有矢量数据存储和栅格数据存储。
矢量数据存储以点、线、面等几何图元和属性表的方式存储地理信息；而栅格数据存储则以像元矩阵的方式存储地理信息。
二、空间数据分析空间数据分析是GIS的重要应用之一，它通过对地理信息的处理和加工，提取出地理信息的有用特征和关系，为决策制定和问题解决提供科学依据。
常见的空间数据分析方法主要包括空间查询、空间统计和空间建模等。
PostgreSQL中的空间查询与地理信息系统(GIS)
PostgreSQL中的空间查询与地理信息系统（GIS）PostgreSQL是一种可扩展的关系型数据库管理系统，具有广泛的功能和灵活性，其中包含了强大的地理信息系统（GIS）功能。
GIS是一种用于存储、管理和分析地理空间数据的系统。
本文将介绍PostgreSQL中的空间查询和GIS功能，探讨如何利用这些功能进行地理信息的处理和分析。
一、空间数据类型在PostgreSQL中，空间数据类型是通过PostGIS插件来实现的。
PostGIS是一个在PostgreSQL上构建GIS应用程序的开源空间数据库扩展。
它为地理空间数据提供了存储、查询和分析的功能。
常用的空间数据类型包括点(Point)、线(Line)、多边形(Polygon)和多点(MultiPoint)等。
二、空间查询在进行空间查询之前，需要在数据库中创建空间索引，以提高查询效率。
通过创建空间索引，可以加快对空间数据的访问和查询速度。
在PostgreSQL中，使用CREATE INDEX语句来创建空间索引，指定空间索引类型为GIST或者SP-GIST。
1. 空间属性查询空间属性查询主要用于查询空间数据的属性信息。
常见的空间属性查询包括获取点的坐标信息、计算线的长度、计算面积等。
例如，可以使用ST_AsText函数将空间数据类型转换为文本形式，以便查看点的坐标信息。
2. 空间关系查询空间关系查询用于判断空间数据之间的关系，例如判断两个多边形是否相交、包含关系等。
PostgreSQL提供了一系列的空间关系查询函数，如ST_Contains、ST_Intersects等。
这些函数可以用于判断两个空间数据之间的关系并返回相应的结果。
3. 空间分析查询空间分析查询用于对空间数据进行分析和处理。
例如，可以使用ST_Buffer函数对点进行缓冲区分析，生成以某个点为中心的缓冲区区域。
还可以使用ST_Intersection函数计算两个多边形的交集，以获得共同的区域。
地理信息系统原理第五章 空间分析与建模5.2
（2）所有区域单元LISA的总和与全局的空间联系指 标成比例。
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LISA包括局部Moran指数（local Moran index） 和局部Geary指数（local Geary index），下面重 点介绍和讨论局部Moran指数。
i
j
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✓对统计量的检验与局部Moran指数相似，其检验值为
Z
Gi ) VAR(Gi )
✓显著的正值表示在该区域单元周围，高观测值的区域单元趋 于空间集聚，而显著的负值表示低观测值的区域单元趋于空 间集聚，与Moran指数只能发现相似值(正关联)或非相似性 观测值(负关联)的空间集聚模式相比，具有能够探测出区域 单元属于高值集聚还是低值集聚的空间分布模式。
为什么要用空间统计分析？
✓空间统计分析，其核心就是认识与地理位置相关的数据间的空间 依赖、空间关联或空间自相关，通过空间位置建立数据间的统计 关系。
✓空间统计分析的任务，就是运用有关统计方法，建立空间统计模 型，从凌乱的数据中挖掘空间自相关与空间变异规律。
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为什么要用空间统计分析？
空间数据分析与传统统计分析主要有两大差异：
Tobler， W. R. (1970). "A computer movie simulating urban growth in the Detroit region". Economic Geography， 46(2): 234-240.
Waldo Tobler（born in 1930） receiving a plaque for his contributions to geography. On the event of his November 2000 birthday.
地理信息系统 GIS 第五章 GIS空间分析技术
1、质心量测
✓质心是描述地理对象空间分布的一个重要指标。例如要 得到一个全国的人口分布等值线图，而人口数据只能到 县级，所以必须在每个县域里定义一个点作为质心，代 表该县的数值，然后进行插值计算全国人口等值线。 ✓质心通常定义为一个多边形或面的几何中心。当多边形 比较简单，如矩形，计算很容易。但当多边形形状复杂 时，计算也更加复杂。 ✓在某些情况下，质心描述的是分布中心，而不是绝对几 何中心。同样以全国人口为例，当某个县绝大部分人口 明显集中于一侧时，可以把质心放在分布中心上，这种 质心称为平均中心或重心。
式中，i为折线或多边形的顶点数，含义为依次求出组 成折线或多边形的所有线段长度，然后累加求和。
2 几何量算
➢多边形面积计算及其应用：辛普森（Simposion）面 积计算公式
在GIS中，梯形法是求面积的主要方法之一。其基 本思想是：按照多边形的顶点顺序依次求出多边形所 有边与X轴或Y轴组成的梯形面积，然后求其代数和
三、空间查询
✓ 例如：查询三峡地区长江流域人口大于50万的市或 县
Select*From县或市Where
县或市人口>50万
and Cross （河流名称=“长江”）
3、形状量测
• 如果认为一个标准的圆目标既非紧凑型也非膨胀型 的，对一个多边形则可定义其形状系数r为
r
P
2 A
• 其中，P为目标物周长， • A为目标物面积。 • 如果 • r〈1，目标物为紧凑型； • r =1, 目标物为一标准圆； • r 〉1，目标物为膨胀型。
三、空间查询
• 空间查询是GIS的一个重要功能，一般定义为作 用在GIS数据上的函数，它返回满足条件的内容。
• 查询是用户与系统交流的途径。
地理信息技术专业中的空间分析方法介绍
地理信息技术专业中的空间分析方法介绍地理信息技术作为一门关注地球空间信息的学科，涉及诸多领域的空间数据处理和分析。
空间分析是地理信息技术中一个重要的工具，它通过对地理现象的空间关系进行量化和分析，帮助人们深入理解地理现象的规律和特点。
这篇文章将介绍地理信息技术专业中常用的空间分析方法。
一、地理空间分析方法1. 空间查询空间查询是地理信息系统中最基础的空间分析方法之一。
它通过设定特定的查询条件，从地理空间数据库中检索特定的地理对象。
常用的空间查询包括点查询、线查询、面查询等。
例如，当我们需要查询某一地区的医院分布情况时，可以通过空间查询筛选出该地区范围内的医院数据。
2. 空间统计空间统计是地理信息技术中常用的分析方法之一。
它通过对地理空间数据的统计分析，揭示其分布的规律和趋势。
常用的空间统计方法包括核密度估计、泰森多边形分析等。
例如，核密度估计可以用于分析某一地区的人口密度分布情况，从而为城市规划提供参考依据。
3. 空间插值空间插值是一种根据有限的采样数据，估计未知位置上的属性值的方法。
它通过对已知采样点之间的关系进行推断，填补未知位置上的数据缺失。
常用的空间插值方法包括反距离加权插值、克里金插值等。
例如，根据已知地震台站的测量数据，可以通过空间插值方法推断其他地区的地震活动情况。
4. 空间交互分析空间交互分析是一种基于地理空间关系的分析方法，用于研究不同空间对象之间的相互作用和影响。
常用的空间交互分析方法包括缓冲区分析、最近邻分析等。
例如，缓冲区分析可以用于分析某一工厂周围的环境污染范围，进而评估其对周围居民的影响程度。
5. 空间模型空间模型是一种通过数学模型对地理现象进行描述和分析的方法。
它基于地理空间对象的属性和拓扑关系，构建相应的数学模型，来模拟和预测地理现象的发展趋势。
常用的空间模型有空间自相关模型、地理加权回归模型等。
例如，空间自相关模型可以用于分析某一地区的犯罪率和社会经济因素的关系。
地理信息系统与空间数据分析
地理信息系统与空间数据分析地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据进行捕捉、存储、查询、分析和显示的技术系统。
地理信息系统与空间数据分析的结合，不仅可以帮助我们深入了解地球的地理特征和空间关系，还能为环境保护、城市规划、资源管理、灾害预防等领域提供有力的决策支持。
一、地理信息系统的定义和基本概念地理信息系统是一种用来管理和分析与地理位置相关的信息的技术系统。
它包括地理数据捕捉（数据采集和输入）、地理数据存储（数据管理和组织）、地理数据查询（数据检索和查询）、地理数据分析（空间分析和属性分析）和地理数据显示（地图输出和可视化）等五个主要组成部分。
通过这些功能的结合，地理信息系统能够整合不同来源的地理数据，帮助用户从地理空间的角度理解和解决复杂问题。
二、地理信息系统的应用领域1. 环境保护和资源管理：地理信息系统可以帮助管理者监测和评估环境变化，如森林砍伐、湖泊水质改变等，从而制定出更有效的环境保护政策和资源管理方案。
2. 城市规划和土地管理：地理信息系统可以提供城市土地利用和规划的决策支持，帮助规划师分析城市的道路网络、建筑分布、人口密度等，为城市的可持续发展提供参考。
3. 交通运输和物流管理：地理信息系统可以优化交通路线和运输网络，降低运输成本，提高物流效率。
通过分析交通流量、道路拥堵等数据，还可以帮助规划交通政策和改善交通系统。
4. 灾害风险评估和应急响应：地理信息系统可以对地震、洪水、火灾等自然灾害进行风险评估，预测潜在灾害风险。
同时，还可以支持应急响应，快速定位救援资源和受灾区域。
5. 农业和自然资源管理：地理信息系统可以帮助农民进行土地评估、农作物监测、灌溉规划等，提高农业生产的效率和质量。
在自然资源管理方面，地理信息系统可以协助管理森林、水源、矿产等资源，确保其合理利用和可持续发展。
三、空间数据分析在地理信息系统中的作用空间数据分析是地理信息系统的核心功能之一，它基于地理空间关系，通过对地理数据的处理和分析，揭示地理现象背后的模式、趋势和关联。
地理信息系统的数据查询与空间分析技巧
地理信息系统的数据查询与空间分析技巧地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理数据与计算机技术相结合的现代信息管理系统。
它能够提供有关地理位置、地物属性和地物关系的信息。
在这个信息大爆炸的时代，GIS正成为人们获取、处理、分析和展示地理数据的重要工具。
本文将探讨地理信息系统中的数据查询与空间分析技巧，旨在帮助读者更好地理解和应用GIS工具。
一、数据查询技巧数据查询是地理信息系统中最基本也是最重要的功能。
通过数据查询，我们可以针对特定条件或属性查找和筛选感兴趣的数据。
以下是几种常见的数据查询技巧。
1. 属性查询属性查询是根据数据表中一列或多列的属性值进行查询的方式。
在进行属性查询时，需要明确查询条件，并利用逻辑运算符（如等于、大于、小于等）组合条件表达式。
例如，我们可以通过属性查询找到特定区域的人口密度高于平均水平的地区。
2. 空间查询空间查询是根据地物之间的空间关系进行查询的方式。
常见的空间查询包括点与面的关系、线与面的关系、面与面的关系等。
例如，在城市规划中，我们可以利用空间查询找到位于某个距离内的商业中心区域，以便进行商业用地的规划。
3. 缓冲区查询缓冲区查询是基于距离测量进行的一种查询方式。
通过设定缓冲区距离，在地图上生成一定距离内的区域范围，以便进行进一步分析。
例如，我们可以利用缓冲区查询找到离公园500米范围内的住宅区，从而评估周边居民的可达性和容量。
二、空间分析技巧空间分析是地理信息系统中的一项重要任务，用于揭示地理现象之间的空间关系和模式。
以下是几种常见的空间分析技巧。
1. 空间叠加分析空间叠加分析是将不同图层的地理要素进行叠加以获得新的结果图层的过程。
通过空间叠加分析，我们可以识别出不同要素之间的重叠区域、相交区域和分离区域，从而发现地理现象之间的关联关系。
例如，我们可以将人口分布图层和道路网络图层进行叠加分析，得到不同人口密度区域的交通便利性。
地理信息系统与空间分析
地理信息系统与空间分析地理信息系统（GIS）是一种集成地理数据收集、管理、分析和展示功能的软件系统。
它利用计算机技术，将地理空间数据与属性数据相结合，帮助人们更好地理解和解释地理现象。
地理信息系统在各个领域中都有广泛的应用，其中最重要的就是空间分析。
本文将探讨地理信息系统与空间分析的关系，以及在实际应用中的价值和挑战。
一、地理信息系统的基本原理和功能地理信息系统是由地理数据、硬件设备、软件系统和人员组成的综合系统。
它可以收集和管理各种地理数据，包括地图、卫星影像、遥感数据、地理统计数据等。
地理信息系统的主要功能包括数据输入、数据管理、数据查询和分析、数据展示和输出等。
数据输入是地理信息系统的基础，包括地理数据的获取和数据格式的转换。
数据管理是地理信息系统的核心，它包括数据的存储、索引、更新和共享等。
数据查询和分析是地理信息系统的重要功能，它可以通过空间查询、属性查询、地理分析等方法，从海量地理数据中提取有用信息。
数据展示和输出可以通过地图制作、图表生成、报告输出等方式呈现地理信息。
二、空间分析在地理信息系统中的应用空间分析是地理信息系统的重要应用领域，它通过对地理空间数据进行分析和模拟，帮助人们揭示地理现象的分布规律、趋势和变化趋势。
空间分析主要包括网格分析、缓冲区分析、插值分析、栅格分析、网络分析等。
网格分析是一种基于网格数据模型的分析方法，它将地理现象分割为一个个格网单元，并通过对单元内的属性进行计算和统计，揭示地理现象的空间特征。
缓冲区分析是指在地理空间数据上，以某个点、线或面为中心，创建一定距离范围内的缓冲区，并分析缓冲区内的地理现象。
插值分析是通过已有的离散点数据，预测和填补缺失的空间数据，以获得连续和平滑的空间表面。
栅格分析是指将连续的地理现象数据转换为栅格数据，并对栅格数据进行分析和建模。
网络分析是指在地理网络上进行路径分析、设施选址等操作，以解决交通、物流等问题。
三、地理信息系统与空间分析的价值地理信息系统与空间分析在许多领域具有重要价值，包括城市规划、环境保护、交通管理、农业生产、自然资源管理等。
地理信息系统教程(考试重点)
地理信息系统教程第一章绪论1．信息系统：能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。
具有采集、管理、分析和表达数据的能力。
2．地理信息系统：GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题3．GIS与IS之间的区别：GIS是空间数据和属性数据的联合体。
4．GIS系统五个基本组成部分：⑴硬件系统，各种设备-物质基础；⑵软件系统，支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；⑶数据，系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础；⑷应用人员，GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；⑸应用模型，解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在5．地理信息系统基本功能：⑴数据采集与编辑；⑵数据存储与管理；⑶数据处理和变换；⑷空间分析和统计；⑸产品制作与显示；⑹二次开发和编程6．地理信息系统应用功能：资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策第二章地理信息系统的空间数据结构和数据库1．地理实体：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具有概括性，复杂性，相对性的概念。
2．地理实体的特征：⑴属性特征——用以描述事物或现象的特性；⑵空间特征——用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系；⑶时间特征——用以描述事物或现象随时间的变化3．地理实体数据的类型：⑴属性数据——描述空间对象的属性特征的数据；⑵几何数据——描述空间对象的空间特征的数据；⑶关系数据——描述空间对象之间的空间关系的数据4．点：有特定位置；线：具有相同属性的点的轨迹，由一系列的有序坐标表示；面：对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。
由封闭曲线加内点来表示；体：用于描述三维空间中的现象与物体，它具有长度、宽度及高度等属性5．空间数据结构：是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，也就是指空间数据以什么形式在计算机中存储和处理。
测绘技术GIS空间分析方法介绍
测绘技术GIS空间分析方法介绍近年来，随着技术的发展和需求的增加，地理信息系统（GIS）在测绘领域中的应用越来越广泛。
GIS空间分析是其中一个重要的应用领域，它通过对空间数据的处理和分析，为测绘工作提供了更多的可能性和深度。
本文将介绍一些常用的GIS空间分析方法。
第一部分：空间数据模型在进行GIS空间分析之前，首先需要对空间数据进行建模和组织。
常用的空间数据模型有点、线和面。
点模型适用于表示离散的地理对象，如建筑物、道路交叉口等。
线模型适用于表示地理对象之间的线性关系，如道路、河流等。
而面模型适用于表示具有连续性的地理对象，如土地利用类型、地貌等。
对于不同类型的地理对象，可以选择不同的空间数据模型进行建模和处理。
第二部分：空间查询和空间关系分析一旦空间数据建模完成，就可以进行空间查询和空间关系分析。
空间查询是指根据某个特定条件对空间数据集进行查询，以获得符合条件的地理对象。
例如，可以根据地理坐标范围对地图上的建筑物进行查询，来获取特定区域内的建筑物信息。
空间关系分析则是研究地理对象之间的拓扑和邻近关系，以了解它们的相互作用和关联性。
例如，可以通过空间关系分析，判断某个建筑物是否与某个道路相交。
第三部分：空间插值和空间描绘除了查询和关系分析，GIS空间分析还可以进行空间插值和空间描绘。
空间插值是指根据已有的离散空间数据，通过数学模型来推算未知位置的空间值。
例如，可以根据现有的气象站数据，插值出某个地区的气温分布图。
空间描绘则是将空间数据以图形的形式进行可视化展示。
例如，可以将测量出的地形表面数据转化为等高线图或地形图，来更直观地展示地形特征。
第四部分：空间统计和空间决策支持除了前面提到的基本分析方法，GIS空间分析还可以进行空间统计和空间决策支持。
空间统计是指对空间数据进行统计分析，以获得地理现象的特征和规律。
例如，可以对某个区域的城市人口密度进行空间统计，以了解城市发展的状况。
空间决策支持则是将GIS空间分析应用于决策过程中，以提供决策者更准确的信息和可视化的支持。
地理信息系统中的空间数据分析方法与使用教程
地理信息系统中的空间数据分析方法与使用教程地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据进行整合、管理、分析和展示的工具。
在GIS中，空间数据分析是一项重要的功能，它可以帮助用户在研究和决策过程中更好地理解和利用地理空间数据。
本文将介绍地理信息系统中常用的空间数据分析方法和使用教程。
一、空间数据分析方法1. 空间查询和空间关联分析：空间查询是GIS中最基础的分析方法之一，可以根据用户设定的条件查询地理空间数据，例如查询某个区域范围内的地块、建筑物或其他地理要素。
空间关联分析则是通过比较两个或多个地理要素之间的空间关系来进行分析，例如判断某个地块是否位于某个行政区域内。
2. 空间插值和空间推测：空间插值技术可以根据已知点的属性值，推断未知点的属性值，从而实现空间数据的补全和预测。
例如，在气象领域中，可以通过插值方法预测某个地区的气温和降雨量。
空间推测则是通过已知要素的空间分布模式来推断其他地理要素的分布模式。
3. 空间统计和空间模型分析：空间统计方法用于分析地理要素之间的空间关系，并进行统计计算。
例如，利用空间统计分析可以研究疾病的空间聚集现象，了解其在不同地理区域的分布特点。
空间模型分析则是利用数学模型来描述和解释地理要素之间的空间关系，例如地理回归模型可以用于分析地理要素之间的因果关系。
4. 空间多目标决策分析：在GIS中，空间多目标决策分析是一种辅助决策的方法，可以根据用户设定的目标和约束条件，通过空间分析方法来评估和比较不同方案的优劣。
例如，在城市规划中，可以利用空间多目标决策分析来评估不同用地方案对城市环境和社会经济的影响。
二、空间数据分析的使用教程1. 数据准备：在进行空间数据分析之前，首先需要准备好所需的地理空间数据，包括矢量数据和栅格数据。
矢量数据包括点、线、面等要素的坐标和属性信息，栅格数据则是由像素组成的网格数据。
第五章空间分析技术
第3节 空间叠置分析
四、多边形与多边形叠加 叠加过程可分为几何求交过程和属性分配过程两步。 几何求交过程首先求出所有多边形边界线的交点，再根 据这些交点重新进行多边形拓扑运算，对新生成的拓扑 多边形图层的每个对象赋一多边形唯一标识码，同时生 成一个与新多边形对象一一对应的属性表。由于矢量结 构的有限精度原因，几何对象不可能完全匹配，叠加结
它们指的都是相同的操作。
角分线法 凸角圆弧法
第2节 缓冲区分析
角平分线法 ： 角分线法的缺点是难 以最大限度保证双线 的等宽性，尤其是在 凸侧角点在进一步变 锐时，将远离轴线顶 点。根据上图，远离 情况可由下式表示：
d R sinB 2
第2节
缓冲区分析
凸角圆弧法：在轴线首尾 点处，作轴线的垂线并按双线 和缓冲区半径截出左右边线起 止点；在轴线其它转折点处， 首先判断该点的凸凹性，在凸 侧用圆弧弥合，在凹侧则用前 后两邻边平行线的交点生成对 应顶点。这样外角以圆弧连接， 内角直接连接，线段端点以半 圆封闭。如图所示。
松耦合，即在两个相对独立的GIS软件和空间分析软件之间增加数据交
换接口，使空间分析数据及相关的影响因素和空间分析结果能够在GIS中以 各种简单的或复杂的图形方式显示出来。
这种方式适用于短期且费用较小的情况。
一、空间分析的概念
5.GIS环境下空间分析框架
一般性空间分析框架(右图) (Anselin L,1998) 空间分析类型： A. Goodchild将空间分析分为两大类：
第1 节
三、空间查询的种类
属性查询
1） 查找
空间查询
仅选择一个属性表，给定一个属性值，找出对 应的属性记录或图形。在屏幕上已有一个属性 表，用户任意点取记录，对应的图形以高亮显示。 实现：执行数据库查询语言，找到满足 要求的记录，得到它的目标标识， 再通过目标标识在图形数据文件 中找到对应的空间对象，并显示出来。
空间查询与空间分析
空间查询与空间分析空间查询和空间分析是地理信息系统（GIS）中重要的功能，用于处理地理空间数据，为决策提供支持。
本文将从定义、应用领域、方法和技术等方面进行介绍，全面探讨空间查询和空间分析的相关内容。
一、空间查询的定义和应用领域空间查询是指对地理空间数据进行特定条件的和检索，以获取符合查询条件的空间数据或空间特征。
空间查询的目的是为了从地理空间数据中寻找并提取出满足特定需求的信息，为决策提供科学依据。
空间查询广泛应用于资源管理、环境保护、城市规划、应急管理、交通规划、地理病理学等领域。
资源管理是空间查询的一个重要应用领域。
通过对资源分布、利用程度等信息的查询和分析，可以实现对资源的合理配置和管理。
例如，通过对森林资源的查询和分析，可以确定合适的伐木量，确保森林的可持续利用。
城市规划是另一个典型的应用领域。
通过对城市地理空间数据进行查询和分析，可以得到城市土地使用的空间分布情况、用地类型和规模等信息。
这些信息可以帮助规划人员制定城市的发展策略和规划布局。
二、空间查询的方法和技术空间查询的方法和技术包括空间关系查询、空间属性查询和空间拓扑查询。
1.空间关系查询：是通过指定空间关系条件，来查询满足这些关系条件的空间要素。
常用的空间关系查询有重叠关系、接触关系、相交关系、包含关系等。
2.空间属性查询：是通过指定空间要素的属性条件，来查询满足这些属性条件的空间要素。
常用的空间属性查询有按照属性值进行等值查询、范围查询和多条件复合查询等。
3.空间拓扑查询：是通过指定空间要素之间的拓扑关系，来查询满足这些拓扑关系的空间要素。
常用的空间拓扑查询有连接查询、容纳查询、相邻查询和交叉查询等。
空间查询的实现主要通过空间数据库管理系统（SDBMS）来完成。
SDBMS是一种针对空间数据进行管理和查询的专门数据库管理系统，具备管理空间数据的特殊功能和索引结构。
常用的SDBMS有Oracle Spatial、PostGIS、ArcSDE等。
第五章空间查询与空间分析
2）TIN 法
TIN表示法利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这 些离散点（各三角形的顶点）连接成相互连续的三角面（在连接时，尽可能地 确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等--Delaunay）。
因为TIN可根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置，能充分表示 地形特征点和线，从而减少了地形较平坦地区的数据冗余。
SELECT name FROM Cities WHERE temperature is high
SELECT name FROM Cities WHERE temperature >= 33.75
这种查询方式只能适用于某个专业领域的地理信息系统，而不能作为地理信 息系统中的通用数据库查询语言。
第2节空间数据的统计分析
b) 如不改变格网大小,则无法适用于起伏 程度不同的地区； c) 对于某些特殊计算如视线计算时，格 网的轴线方向被夸大； d) 由于栅格过于粗略，不能精确表示地 形的关键特征,如山峰、洼坑、山脊等；
3、DEM 特点
与传统地形图比较，DEM作为地形表面的一种数字表达形式有如下特点：
1）容易以多种形式显示地形信息。地形数据经过计算机软件处理过后， 产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图。而常规地形图一经制 作完成后，比例尺不容易改变或需要人工处理。 2）精度不会损失。常规地图随着时间的推移，图纸将会变形，失掉原有 的精度。而DEM采用数字媒介，因而能保持精度不变。另外，由常规的地 图用人工的方法制作其他种类的地图，精度会受到损失，而由DEM直接输 出，精度可得到控制。 3）容易实现自动化、实时化。常规地图要增加和修改都必须重复相同的 工序，劳动强度大而且周期长，而DEM由于是数字形式的，所以增加和修 改地形信息只需将修改信息直接输入计算机，经软件处理后即可得各种 地形图。
GIS(地理信息系统)空间分析课件
总结词
研究人口分布与经济活动的空间 关联性，分析经济发展对人口分 布的影响，为区域经济发展提供 决策支持。
4. 成果应用
将分析结果应用于区域经济发展 规划、城市规划和人口管理等领 域。
自然灾害风险评估与应急响应案例
1. 数据准备
收集地质、气象、历史灾害等 数据，建立灾害数据库。
3. 应急响应
根据风险评估结果，制定应急 预案和救援措施，优化资源配 置。
叠加分析
将不同图层进行叠加，通过比较 和组合不同图层的属性信息，进 行分类、统计和综合评价。
统计分析
利用统计学原理和方法，对空 间数据进行处理和分析，挖掘 空间数据的内在规律和特征。
03
空间数据查询与可视化
空间数据查询
空间数据检索
01
根据地理坐标、属性信息等条件，快速定位和获取相关空间数
据。
多源数据融合
栅格数据
混合数据
同时包含矢量数据和栅格数据的空间 数据类型，兼具矢量数据和栅格数据 的优点，能够更好地满足复杂空间分 析的需求。
以网格形式表示地理空间，每个网格 单元代表一定地理区域，数据结构简 单，易于处理和分析。
空间分析基本概念
01
02
03
空间关系
指地理实体之间的相对位 置关系、拓扑关系、距离 关系等，是空间分析的基 础。
在空间自相关分析中，需要构建空间权重矩阵，以描述区 域单元之间的空间关系，常用的空间权重矩阵包括邻接矩 阵、距离矩阵等。
空间分布特征分析
空间分布类型
空间分布特征分析用于描述地理现象的空间分布类型，包括集中 型、分散型、均衡型等，以揭示地理现象的空间分布规律。
空间分布指数
通过计算各种空间分布指数，如集中度、分散度、均衡度等，对地 理现象的空间分布特征进行定量描述。
地理学专业优质课地理信息系统与空间分析
地理学专业优质课地理信息系统与空间分析地理学专业优质课：地理信息系统与空间分析地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种集成空间数据存储、管理、分析和可视化于一体的综合性信息系统。
作为地理学专业的优质课程，地理信息系统与空间分析不仅为地理学学生提供了学习和研究的工具，也在实际应用中发挥着重要的作用。
一、地理信息系统的概述地理信息系统是基于计算机技术和地理学原理，用来获取、管理、分析和展示地理空间数据的系统。
它将地理实体和属性信息存储在数据库中，并通过地图可视化展示，为人们提供了方便快捷的地理空间分析工具。
二、地理信息系统在地理学中的应用1. 地貌研究：地理信息系统可以帮助地理学家收集和分析地形、地貌、地壳变动等数据，以揭示地球表面的形成演化过程。
2. 自然资源管理：通过地理信息系统，研究人员可以综合利用遥感和地理数据分析技术，对森林、水资源、土地等自然资源进行评估和管理。
3. 环境保护与规划：地理信息系统提供了空间布局分析工具，可以帮助环保部门和城市规划部门进行环境评估、生态分析和城市规划。
4. 应急管理：地理信息系统在应急管理方面发挥着重要作用，可以对自然灾害、公共安全等进行模拟和预测，提供决策支持。
5. 地理位置服务：地理信息系统可以为人们提供地理信息查询和导航服务，方便出行和位置定位。
三、地理信息系统与空间分析的核心技术1. 数据采集与处理：地理信息系统涉及到大量的数据采集，包括遥感数据、空间数据、属性数据等，这些数据需要经过预处理、清理和整合，以便后续分析和可视化展示。
2. 空间分析与模型：地理信息系统可以进行空间分析，比如空间关系分析、空间插值、网络分析等，通过建立模型，揭示地理空间之间的关系和规律。
3. 地图制图与可视化：地理信息系统可以将数据以地图的形式展示出来，通过地图制图和可视化技术，使复杂的地理数据更加直观和易于理解。
四、地理信息系统与空间分析的未来发展随着科技的不断进步和信息技术的快速发展，地理信息系统与空间分析将会呈现出更多的新特点和应用。
【精品】第五章空间分析91
第五章空间分析空间分析是对分析空间数据有关技术的统称。
根据作用的数据性质不同，可以分为：（1）基于空间图形数据的分析运算；（2）基于非空间属性的数据运算；（3）空间和非空间数据的联合运算。
一、空间查询与量算简介查询和定位空间对象，并对空间对象进行量算是地理信息系统的基本功能之一，它是地理信息系统进行高层次分析的基础。
•例如：在地理信息系统中，为进行高层次分析，往往需要查询定位空间对象，并用一些简单的量测值对地理分布或现象进行描述，如长度，面积，距离，形状等。
实际上，空间分析首先始于空间查询和量算，它是空间分析的定量基础。
1．空间查询主要有两类：•第一类是按属性信息的要求来查询定位空间位置，称为“属性查图形”。
例如：在中国行政区划图上查询人口大于4000万且城市人口大于1000万的省有哪些？这和一般非空间的关系数据库的SQL查询没有区别，查询到结果后，再利用图形和属性的对应关系，进一步在图上用指定的显示方式将结果定位绘出。
•第二类是根据对象的空间位置查询有关属性信息，称为“图形查属性”。
例如：一般地理信息系统软件都提供一个“INFO”工具，让用户利用光标，用点选、画线、矩形、圆、不规则多边形等工具选中地物，并显示出所查询对象的属性列表，可进行有关统计分析。
该查询通常分为两步，首先借助空间索引，在地理信息系统数据库中快速检索出被选空间实体，然后根据空间实体与属性的连接关系即可得到所查询空间实体的属性列表。
基于空间关系查询空间实体间存在着多种空间关系，包括拓扑、顺序、距离、方位等关系。
通过空间关系查询和定位空间实体是地理信息系统不同于一般数据库系统的功能之一。
例如：查询满足下列条件的城市：–在京沪线的东部–距离京沪线不超过50公里–城市人口大于100万–城市选择区域是特定的多边形；整个查询计算涉及了空间顺序方位关系（京沪线东部），空间距离关系（距离京沪线不超过50公里），空间拓扑关系（使选择区域是特定的多边形），甚至还有属性信息查询（城市人口大于100万）。
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第五章空间查询与空间分析本章概述：GIS不仅仅是一个地理数据的存贮系统，它还提供了丰富的数据查询功能。
更重要的，GIS有自己的复杂而科学的空间分析模型和工具，使得我们可以通过GIS的空间分析功能，获取隐藏在GIS数据之中的信息和关系。
地理信息系统集成了多学科的最新技术，如关系数据库管理、高效图形算法、插值、区划和网络分析，为空间分析提供了强大的工具，使得过去复杂困难的高级空间分析任务变得简单易行。
本章将介绍GIS数据查询的基本知识和常用的GIS空间分析模型及其算法。
§5.1 空间数据的查询本节将介绍空间数据查询的含义及图形查询、属性查询、混合查询、模糊查询等几种主要的查询方式，以及如何根据需求来控制查询结果的显示方式。
§5.2 空间数据的统计分析讲述空间数据统计分析中基本统计量的计算和常用统计数据的分类分级算法。
§5.3 数字高程模型分析讲述基于数字高程模型的信息提取、坡度分析、坡面分析、剖面分析和通视性分析、并介绍具体的算法。
§5.4 空间数据的叠置分析空间叠置分析是GIS提取空间隐含信息的重要手段之一，本课介绍基于栅格和基于矢量数据结构的叠置分析方法，包括矢量数据的点、线、面两两叠置和栅格数据的单层和多层叠置分析。
§5.5 空间数据的缓冲区分析缓冲区分析是解决空间实体邻接度问题的有效方法，本课介绍基于栅格和基于矢量数据结构的缓冲区生成算法。
§5.6 泰森多边形分析泰森多边形对于GIS的空间划分、插值等具有重要意义，本节介绍泰森多边形、Delaulay三角形的定义、特性及生成算法。
§5.7 空间数据的网络分析网络是以图论为工具模拟现实信息流通的通道，并解决路径优化、资源配给等运筹问题，网络分析具有重要的实际意义。
本课讲述网络图论基础、路径分析及网络定位及分配模型。
§5.8 空间距离的量算空间距离量算是许多空间分析的基础，在此介绍点、线、面实体之间的距离量算§5.9 空间分析模型讲述空间分析模型的概念、GIS常用的空间统计分析模型、对应的详细算法及模型库。
§5.1 空间数据的查询在开始介绍空间数据查询之前，我们现来看看一些GIS数据查询的例子：世界数据中心地震科学中心提供的全球地震GIS查询系统：全球地震GIS查询的是WDC中国地震学科中心每日动态收集的全球地震数据，以地理信息系统为平台，在全球地图上进行查询。
数据来源是美国NEIC从1995年以来全球4级以上地震每年一幅震中分布图及一周内全球震中分布图（NEIC记录的全部地震）。
用户可以使用GIS数据钻取功能，将地图任意放大，同时可以划定范围来查询该地区的地震活动，也可以使用鼠标点取单个地震来查询该地震的参数。
图5-1-1 全球地震GIS查询系统的三维空间目标信息查询：这是三维场景中的可视化查询，可以直接通过在场景中选取目标来查询目标信息。
图5-1-2 三维可视查询一、空间数据查询的含义数据查询是GIS的一个重要功能，一般定义为作用在GIS数据上的函数，它返回满足条件的内容。
查询是用户与系统交流的途径。
查询是GIS用户最经常使用的功能，用户提出的很大一部分问题都可以以查询的方式解决，查询的方法和查询的范围在很大程度上决定了GIS的应用程度和应用水平。
数据查询是GIS的一个非常重要的功能，定位空间对象、提取对象信息，是地理信息系统进行高层次空间分析的基础。
本节将介绍GIS数据查询的查询方式、结果显示方式。
由于GIS数据包括图形信息、属性信息和时间要素，因此GIS数据查询实际上包含了图形和属性的双向查询以及基于时间要素的图形、属性联合查询以及自然语言查询、模糊查询、超文本查询等。
二、空间数据查询的方式目前GIS的空间查询主要有下列几种方式：基于属性数据的查询：根据空间目标的属性数据来查询该目标的其他属性信息或者相应当图形信息。
基于图形数据的查询：基于图形的查询是可视化的查询，用户通过在屏幕上选取地物目标来查询其对应的图形和属性信息。
基于图形的查询包括两种方式：区域查询和点选查询。
区域查询包括矩形区域、圆形区域和任意多边形区域查询，用户通过在屏幕上指定一个区域来查询其中的地物目标的信息；点取查询指用户通过直接在屏幕上选取地物目标的整体(点状地物)或者局部(线状和面状地物)来查询其信息。
图形与属性的混合查询：图形与属性的混合查询是指查询条件同时包括了图形部分的内容和属性方面的内容，查询结果集应该同时满足这两个方面的要求。
模糊查询：一般意义上的模糊查询指的是限定需要查询的数据项的部分内容，查询所有数据项重具有该内容的数据库记录。
GIS中的模糊查询与其他的数据库的模糊查询是相通的，只是更多的具有空间数据的特性。
对于属性数据的模糊查询，完全等同于一般意义的数据库模糊查询；空间数据的模糊查询在于通过目标图形上某一点的（点选）或者某一部分确定整个目标。
由于地物目标的空间特性和计算机环境决定了用户不可能通过点选完整选取目标(线状和面状目标)，而只能通过区域或者点选的方式进行图形的查询。
自然语言空间查询：所谓自然语言查询就是在GIS的数据查询中引入人类使用的自然语言(区别于程序语言和数据库SQL语言)，通过简单而意义直接的自然语言来表达数据查询的要求。
自然语言的空间查询的关键在于自然语言的计算机解译以及向计算机查询的转换。
超文本查询：超文本方式查询是一种基于IE浏览器的查询，在浏览器里面，可以把图形、图像、字符等皆当作文本，并设置一些“热点”（HotSpot），“热点”可以是文本、键、图形或者其部分等。
用户用鼠标点击“热点”后，浏览器可以弹出说明信息、播放声音、完成某项工作等，这些信息往往都是与该目标相关联的信息，从而达到“查询”的目的。
但超文本查询只能预先设置好，用户不能实时构建自己要求的各种查询。
符号查询：地物在GIS中都是以一定的符号系统表示的，系统应该提供根据地物符号来进行查询的功能。
符号查询是根据地物在系统中的符号表现形式来查询地物的信息，实质是通过用户指定某种符号，在符号库库中查询其代表的地物类型，在属性库中查询该地物的属性信息或者图形信息。
三、查询结果的显示方式空间数据查询不仅能给出查询到的数据，还应以最有效的方式将空间数据显示给用户。
例如对于查询到的地理现象的属性数据，能以表格、统计图表的形式显示，或根据用户的要求来确定。
空间数据的最佳表示方式是地图，因而，空间数据查询的结果最好以专题地图的形式表示出来。
但目前把查询的结果制作成专题地图还需要一个比较复杂的过程。
为了方便查询结果的显示，Max（1991，1994）在基于扩展SQL的查询语言中增加了图形表示语言，作为对查询结果显示的表示。
(参见6种显示环境参数)基于属性数据的查询GIS中基于属性数据的查询包括两个方面的内容：由地物目标的某种属性数据（或者属性集合）查询该目标的其他属性信息；由地物目标的属性信息查询其对应的图形信息。
我们以自来水管网信息系统为例来讲述这两种方式。
前一种，比如我们需要查找系统中管径80厘米的水管是什么材质制造的；后一种，我们需要在屏幕上显示编码为DH0010339的管道在地图的什么位置上。
目前GIS的地物属性数据库大多是以传统的关系数据库为基础的，因此基于属性的GIS查询可以通过关系数据库的SQL语言进行查询。
一般来说，地物的图形数据和属性数据是分开存贮的，图形和属性之间通过目标的ID码进行关联，通过SQL语言操作数据库进行查询。
基于属性数据查询属性数据的SQL语句一例：select address from pipe.db where id ='GW1003045'从管道属性表中查询编号为GW1003045的管道所在的地址。
基于属性数据查询图形数据的SQL语句一例：select x,y from pipecoord.db where id ='GW1003045'从管道坐标表中查询编号为GW1003045的管道的坐标串。
基于图形数据的查询GIS中基于图形数据的查询包括两个方面的内容：由屏幕显示的地物目标查询该目标的属性信息；由地物目标查询该目标其他部分的图形信息或者是与其相关的其他目标的图形信息。
我们同样以地下管线系统为例来说明这两种查询。
前一种，我们在屏幕上选取一段管道，通过其ID码在属性数据库中查询它对应的属性数据（如管段类别，埋深等）；后一种，我们可以通过点取该管段上的某一点来查找到整条管段，可以查询与该管段相关联的接头、阀门、支管等信息。
一般来说，基于图形数据的查询是一种可视化的查询。
目标的选取包括点选区域和选取两种：点选时通过鼠标点取点状目标或者线状目标和面状目标的一部分来选取整个目标；区域查询包括下图所示的三种方式：矩形查询、圆形查询和任意多边形查询，可以自行定义是否只有当目标全部落入指定区域才认为该目标被选中。
图5-1-3 区域查询图示基于图形数据的空间查询，查询条件是屏幕显示图形，为方便用户进行图形选取，点选应该设置合适的选取捕捉范围，区域查询要注意目标与查询区域边界相交时的处理。
可视化空间查询是为方便用户输入查询条件而设计的，在GIS中仍然要翻译成形式化的SQL语言。
查询过程是：通过屏幕捕捉获取目标的坐标信息，根据坐标信息在图形库中查询对应的图形及其ID，如果是图形是通过部分查询整体，应该通过ID在图形库中找到该目标的所有图形数据，如果是查询属性信息，则通过ID在属性库中查找需要的属性项。
图形属性混合查询GIS中的查询往往不仅仅是单一的图形或者属性信息查询，而是包含了两者的混合查询。
比如在管线系统中，我们需要查询指定区域内的具有某种属性的目标，例如查询在屏幕上指定圆域以内的管径为80厘米的混凝土管道。
这一查询是图形查询混合查询，查询条件包含了三个条件：坐标范围限制、管段口径限制和管段材质限制。
查询的结果可以是图形的屏幕显示或者属性的报表显示。
混合查询中有两个方面是比较重要的，一是查询条件的分离，一是查询的优化。
对于多条件的混合查询，查询的条件要分离为对图形和属性的查询，在相应的图形数据和属性数据库中查询，结果为二者的交集。
查询优化在多条件查询情况下可以通过调整查询顺序来提高查询的执行效率。
模糊查询模糊查询指的是待查询项的数据不确定，具有一定的模糊性或者概括性。
这种模糊性往往导致查询结果是一个目标集合。
模糊查询是快速获取具有有种特性的数据集的快速方法。
例如，我们在数据库中，管段埋藏的起止地址信息是详细到门牌号的，而一条街道的管道往往是由几个管段构成，为了获取某条街道上所有的管段信息，我们可以引入模糊查询。
select * from pipe.db where address like '人民路*'通过上面的查询语句，我们可以找到人民路上所有管段的信息。