第8讲-GIS空间分析

6.3 数据检索及表格分析
A OR NOT B： 检索出埋深小于3米及长度大于或等 于300米的所有煤气管；
A为埋深小于3米的煤气管 B为长度小于300米的煤气管 OR NOT 或 非
6.3 数据检索及表格分析
A XOR B：检索出埋深小于3米而长度大于或等于300 米的煤气管道、长度小于300米而埋深大于或等于3米的 煤气管道；
极值中心的地理意义在于该点离n个离散 点中的所有点都不太远。
6.3 数据检索及表格分析
检索对象： 1）属性数据（如全部区域的总人口） 2）依据空间拓朴关系（如与湖北相邻的省份有哪些） 3）联合空间数据与属性数据（如某区域周边有哪些 地为水浇地） 检索分析的结果：
1）统计结果
2）将结果作为一个新属性域添加到属性数据库中 3）生成新的数据层
A为埋深小于3米的煤气管 B为长度小于300米的煤气管
XOR （异或）
6.3 数据检索及表格分析
6.3.3 空间定位检索
用光标选择一个图元或多个图元，则系统检索出这 些图元的属性数据。
图查属性
6.3 数据检索及表格分析
6.3.4 图元间关系检索
1）面-面检索 例如：与某个多边形相邻的多边形是哪些？
6 空间分析
6.1 空间分析的内容与步骤
6.2 空间度量算法 6.3 数据检索与表格分析 6.4 叠置分析 6.5 缓冲分析
6.6 网络分析
6.1 空间分析的内容与步骤
6.1.1 空间分析的内容
1、拓扑分析 包括：空间图形数据的拓扑运算，即旋转变换、比
例尺变换、三维及三维显示、几何元素计算。
6.1 空间分析的内容与步骤
算术平均中心
加权平均中心 中位中心 极值中心
Cx X i / n
i 1
n
C y Yi / n
i 1
n
（Cx,Cy）表示算术平均中心坐标点。 算术平均中心中没有考虑不同点在分析 问题时重要性之间的差异，实际中各点 的重要性是不同的，为此需要进行加权 计算。
6.2 空间度量算法
6.2 空间度量算法
6.2.2 角度量算
两直线的夹角（二维）
b0 b1 arctan arctan a1 a0
求矢量A（xa,ya,za）与矢量B （xb,yb,zb）的夹角（三 维）
a b cos ab
6.2 空间度量算法
6.2.3 任意多边形面积量算
矢量数据多边形的面积计算基 于求梯形面积公式。 Y
6.1 空间分析的内容与步骤
5、进行表格分析
利用逻辑表达式和算术表达式，可以对在步骤三中 进行的空间操作所获得的新的属性关系进行分析。在本 步骤中，将利用步骤一中所确定的标准，定义一系列逻 辑运算和算术运算，来对所得到的地理数据库进行操作。
6、结果评价和解释
当你通过表格分析获得了一个答案，你就必须对结 果进行评价，以确定其有效性，该结果是否提供了可靠 而又有意义的答案？
6.3 数据检索及表格分析
6.3.5 空间数据库查询语言
例如：查询三峡地区长江流域人口大于50万的市或县 d Cross
县或市
县或市人口>50万 （河流名称=“长江”）
1 ( y1 y2 )(x2 x1 ) 2 1 S 23cb ( y2 y3 )(x3 x2 ) 2 1 S 34 dc ( y3 y4 )(x4 x3 ) 2 1 S 45 ed ( y4 y5 )(x5 x4 ) 2 1 S 51ae ( y5 y1 )(x1 x5 ) 2 S12 ba
6.3 数据检索及表格分析
6.3 数据检索及表格分析
6.3.2 布尔逻辑查询
用布尔逻辑的规则对属性及空间特性进行运算操作 来检索数据，使GIS在检索功能方面有了极大的灵活性，
因为它允许用户按属性数据、空间特性形成任意的组合 条 件 来 查询 数 据 。 布 尔 逻 辑运 算 有 ：与 （ A N D ） 、 或 （0R）、异或（XOR）、非（NOT）等。
4、准备表格分析的数据 大多数分析都要求利用空间操作得到一个（或一组） 最终的数据层，然后就必须准备用于分析的数据，包括 空间和属性数据。 所生成的层的属性表包括了利用逻辑表达式和算术 表达式进行表格分析的信息。通常必须将进行分析时所 需要的数据项加到属性表中。 例如，你想根据地块数据层中的地块面积、现有结 构和土壤类型来计算地块财产值，那么就要在属性表中 加入一个数据项（取名可能是“VALUE”）来存放财产值。
6.2.4 分布中心的计算
假设有n个离散点（X1,X2）(X2,Y2)„(Xn,Yn),可用 下列不同的方法来表示分布中心。
算术平均中心
加权平均中心 中位中心 极值中心
C xw X iWi / Wi
i 1 i 1 n n
C yw YiWi / Wi
i 1 i 1
n
6.3 数据检索及表格分析
属性查询
6.3 数据检索及表格分析
地理位置查询
6.3 数据检索及表格分析
相对位置查询——离超市200米
6.3 数据检索及表格分析
相对位置查询——穿越河流的城铁
6.3 数据检索及表格分析
6.3.1 属性统计分析
单纯对属性数据库的统计分析包括单属性统计、单 属性函数变换、双属性分类统计、双属性数学运算等。
任意多边形面积量算
分布中心的计算
6.2 空间度量算法
6.2.1 长度量算
两点之间的距离（欧几里德距离） 点到直线的距离
三维空间中线到线的空间距离
线目标的长度计算
P5 P3 P1 P4
P2
d ( x2 x1 ) 2 ( y2 y1 ) 2
l ( xi 1 xi ) 2 ( yi 1 yi ) 2
6.3 数据检索及表格分析
6.3.4 图元间关系检索
面-面检索例：与某个多边形相邻的多边形是哪些？ 请点击“河南省”
6.3 数据检索及表格分析
6.3.5 空间数据库查询语言
GIS 中的查询首先是数据库查询， SQL 作为关系型数据库 的标准查询语言，因其非过程化描述和简洁性而倍受青睐，为 许多GIS所采用。 SQL语句的基本结构如下： SELECT <属性名> FROM<属性表>WHERE <条件> 空间数据库因其包含空间概念是一种特殊的数据库，而标 准SQL语言不支持空间概念，目前多数GIS系统是在SQL的基础 上扩展空间概念描述、空间函数或空间操作等方式来解决。如 增加WITHIN算子（SELECT <目标>WITHIN<区域>）
迁、土地利用的变化。
假设有n个离散点（X1,X2）(X2,Y2)„(Xn,Yn),可用 下列不同的方法来表示分布中心。
算术平均中心、加权平均中心、中位中心、极值中心
6.2 空间度量算法
6.2.4 分布中心的计算
假设有n个离散点（X1,X2）(X2,Y2)„(Xn,Yn),可用 下列不同的方法来表示分布中心。
y2
y3 y1 y4 y5 1
2 3 4 5 a e b x1 x5 x2
1 n s xi ( yi 1 yi 1) 2 i 1 1 n s yi ( xi 1 xi 1) 2 i 1
d x4
c x3
X
6.2 空间度量算法
6.2.4 分布中心的计算
空间分析中常用分布中心来概括地表示空间的总体 分布位置，用来跟踪某些地理分布的变化，如人口的变
单属性统计是对属性数据库中的某个字段，如统计 总和、最大值、最小值及平均值，给出字段值落在各个 区间内或等于各个离散值的记录数，并据此绘制各类统 计图（折线、直方图、饼图等）。如“管网总长是多 少？”
6.3 数据检索及表格分析
单属性函数变换是对选定的初等函数，将属性字段 作为函数自变量，将字段值依次代入初等函数，得到变 换结果。用来做计算的函数可以是幂函数、指数函数、 对数函数、三角函数等。 双属性分类统计除了要选择分类字段并划分出各类 范围外，还需要指定统计字段和统计方式。统计方式分 计数方式和累计方式，其中计数方式是累计各类图元素， 而累计方式则是将每一类的累计字段值相加。 如要统计各村每类用地的面积（累计方式）和数目 （计数方式）。
6.1 空间分析的内容与步骤
7、如有必要，改进分析 解释和评价结果，若不满意（如果感到你的分析 还有局限性和缺点，你可以进一步改善），返回适当
的步骤重新分析。
8、产生最终的结果图和表格报告
6.2 空间度量算法
空间度量是GIS的一项基本内容和主要功能，也是 GIS的常用工具。

长度量算


角度量算
GIS 与环境信息系统
重庆三峡学院环化学院
6 空间分析
空间分析是综合分析空间数据的技术的通称。空 间分析有着十分丰富的内涵，它是构成地理信息系统 的核心部分之一，在整个地理数据的应用中发挥着举
足轻重的作用，也是GIS区别与其它信息系统的一个显 著标志。
6 空间分析
空间分析：是基于空间数据的分析技术，它以地 学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有 关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间 形成、空间演变等信息。它具有很强的目的性。是一 种面向应用的空间处理方法。 空间分析目的：是通过对空间数据的深加工和分 析，获取新的信息。是为了解决实际问题，是面对用 户的。 空间分析结果：图形、属性数据。
n
Wi为第i点的权重，通常以该离散点表示 的统计量来表示，如在研究土地利用时 用它表示的面积值作为权重，在研究变 迁时用它表示的人口数作为权重。
6.2 空间度量算法
6.2.4 分布中心的计算
假设有n个离散点（X1,X2）(X2,Y2)„(Xn,Yn),可用 下列不同的方法来表示分布中心。