第五章 GIS空间查询与分析

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2、面与面的叠合
面与面的 叠合是将两个 多边形层叠加 到一起,合成 一个新的多边 形层,该层还 可以进一步和 其他层叠合。 如图:
3、线与面的叠合
线与面的叠合是将一个 线状要素层或网络状要素层 和多边形层叠合。如果网络 层为道路网,可以得到每个 多边形内的道路网密度,内 部的交通流量,进入、离开 各个多边形的交通量,相邻 多边形之间的相互交通量。 如果网络为河流,可得到每 个多边形内的地表径流量。 线与面的叠合一般以拓扑结 构的矢量模型比较方便。
二、DTM
DTM的表示方法: 主要有规则格网(GRID)表示法和 不规则三角网(TIN)表示法,此外还有离 散点表示法和数学分块曲面表示法。
TIN三角网

TIN存储方式:
1 3 2 3 4 5 7 6 9
1
2
4
6
8 11 10 8
7
5
9
10

TIN存储方式:
No X Y Z 43. 5 67. 3 62. 6 : P 1 5 8 :
点-线查询:某个结点由哪些线(链)相交而成。
“开窗”查询: 在图形显示屏幕上用光标临时划定 一 个不规则的多边形,好像在背景地图 上开了一个“窗”,然后查出和该窗 口 有关的点、线、面及其属性信息。
四、地址匹配查询
从街道的自然地址来查询事物的空间位置是 GIS一种特有的查询方法,这种查询往往需要建立 DIME或TIGER的地理编码。(见下图示意)。
与 说 明 对 应 的 空 间 操 作
1、在研究区中确定出主要公路 2、沿主要公路产生0.5Km宽的缓冲区 3、沿主要公路产生2Km宽的缓冲区 4、去掉宽窄两个缓冲区重叠的部分 “公园应设计成环绕着一条天然的小河流”可以转换为: 将河流的线段叠加到上面产生的缓冲区的结果上,使二者 相交,从而可以确定位于距公路适当范围内的那些河段。 如图:
该层的属性由被叠加层各自的属性 组合而成。这种组合可以是简单的逻辑 合并的结果,也可以是复杂的函数运算 的结果。
1、点与点的叠合
点与点的叠合通常是在栅格模型中进行。由 于栅格模型已把空间事物用网格来描述,栅格 数据库中每个基本单元就是一个点,只要不同 层之间基本单元的大小、位置可以相互匹配, 叠合就很方便。 把许多层上有关点的属性进行组合后放入 新的一层,是栅格模型在空间分析上的一大优 势。
一、缓冲区(Buffer)分析 缓冲区是根据数据库中事物的点、线、 面实体,自动建立其周围一定宽度范围内 的缓冲区多边形 。 缓冲区的建立如下图所示,可以在 任一特征(点、线或多边形)的周围建立 缓冲区。
不 同 类 型 实 体 缓 冲 区 的 建 立
二、拓扑叠加分析
拓扑叠加分析是把分散在不同层上 的空间属性信息按相同的空间位置加到 一起,合为新的一层。
第四节
一、DTM和DEM
数字地形模型
数字地形模型(Digital Terrain Model,简 称DTM),是在空间数据库中存储并管理的空间 地形数据集合的统称。是带有空间位置特征和 地形属性特征的数字描述。
数字高程模型(Digital Elevation Model, 简称 DEM)是给二维的点、线、面赋予特殊的 属性:高程,使其变为三维的表面模型。
二)准备空间操作的数据 这一步骤用于确定和准备分析中所要用到的 数据。例如:可能需要对存储特殊属性的单位进 行转换(如将以平方英尺为单位存储的面积测量 数据值转换为以英亩为单位存储) 三)进行空间操作 空间操作包括建立特征缓冲区,进行拓扑叠加、 特征提取、特征合并等。 对于公园选址的例子来说,对每项标准的说明 都可以用来确定需要进行的一系列空间操作,如: “公园的位置必须是从主要公路上容易到达的, 但又不能太靠近公路,以减少燥声或其它干扰” 这这段说明可以转换为下面一系列空间操作。 如图:
面-线查询:某个多边形的边界是哪些线(链);
面-点查询:某个多边形内有哪些点状要素; 线-面查询:某条线经过(或穿过)哪些多边形, 某条链的左、右多边形是哪些; 线-线查询:与某条河流相连的支流是哪些,某 些道路跨过哪些河流;
线-点查询:某条道路上有哪些桥梁,某条输电
线路上有哪些变电站;
点-面查询:某个点落在哪个多边形内;
四、关系操作:相关和连接
相关是利用一个公共项,在两个表的 相对应记录中建立起联系。 关系连接是利用一个公共项,将两个 表在物理上组合在一起的相关操作。
空间分析示例-面域分析
空间分析示例-点状要素分析
空间分析示例-属性查询与分析
第三节
执行空间分析的步骤
一、执行空间分析的步骤 一)建立分析目的和标准 以公园选址为例,可能用到的标准有: 1、公园的位置必须是从主要公路上容易到达的,但 又不能太靠近公路,以减少噪声或其它干扰 2、公园应设计成环绕着一条天然的小河流 3、使公园的可利用面积最大,公园中应很少或没 有沿河流分布的沼泽地
第一节
第二节
查询与量算
空间分析的方法
第三节
第四节
执行空间分析的步骤
数字地形模型
第一节

查询与量算
空间关系的类型 图文互访 点、线、面相互关系的查询 地址匹配查询 量算
一、空间关系的类型 空间关系主要是指地理实体之间的位置 关系,即点、线、面三类基本数据之间的关系, 它们两两相关,显然有六种关系,即:
第五章
空间信息的查询与分析

教学内容:
查询与量算,空间分析方法,执行空间分析的步骤, 空间分析举例,DTM 和DEM 。

重点难点:
点、线、面相互关系的查询;执行空间分析的方法 和步骤;DTM 和DEM 。


学习要求:
1、理解图文互访; 2、掌握点、线、面相互关系的查询; 3、掌握空间分析的方法; 4、掌握执行空间分析的步骤并会举例说明; 5、掌握数字高程模型的概念、作用与表示方法。 6、理解数字地面模型的概念、表示方法及应用。
五、空间数据的查询检索
5、空间关系查询 (3)点-点关系。查询并判断点与点之间的距离、方 向及重叠关系。例如,查询某居民点周围距离小 于2㎞的商店。 (4)线-面关系。查询并判断线与面之间的距离、方 向、相交及重叠等关系。例如,求通过某县的公 路或某一高速公路所经过的县、市。 (5)点一线关系。查询并判断点与线之间的距离、方 向及重叠的关系。例如,查找某一条河流上的桥 梁或通过某一居民点的公路。 (6)点一面关系。查询并判断点与面之间的距离、方 向及包含关系。例如查找某林区内的消防站。

点—点关系 点—线关系 点—面关系 线—线关系 线—面关系 面—面关系
二、图文互访 图文互访是最常用的查询,主要有两 类:第一类是按属性信息的要求来查询空 间位置,俗称“文查图”。第二类是按空 间位置来查询属性信息,俗称“图查文”。
三、点、线、面相互关系的查询
面-面查询:与某个多边形相邻的多边形是哪些;
No 1 2 P1 1 1 P2 2 3 P3 3 4
No 1 2 3 :
1
2
90.0 10.0 50.7 10.0 67.2 23.9 : :
2
3 4 5 6 7 8 : 37 38
3
4 5 9 3 1 : 9 8 6
3
:
4

5

1

10
10.0 90.0
81. 0
36
线状河流与多边形的叠加
“使公园的可利用面积最大,公园中应很少或 没有沿河流分布的沼泽地.”这段说明可以转换为: 在一个沼泽地的多边形上,对上面选出的河段进 行线与多边形的叠加,叠加的结果可以确定一些 河段,使整个河岸长度都可用于野餐、散步等。 如图:
缓冲区与沼泽地数据的叠加
四)准备表格分析的数据 五)进行表格分析 利用逻辑表达式和算术表达式可以对在第三 步中进行的空间操作所获得的新的属性关系进行 分析。例如,在第一步中用于公园选址的标准, 可以改变成下面的表达式: “公园的位置必须是从主要公路上容易到达的, 但又不能太靠近公路,以减少燥声或其它干扰。” 这段话可以根据沿主要公路建立两个缓冲区,所 得到的结果可以改变为:只有那些位于缓冲区所 确定的范围内的地区,可以考虑做进一步分析。
二)辅助建设项目选址
1、目的和标准: ⑴目Biblioteka Baidu:将建设项目选在最佳位置 ⑵标准:面积﹤1万m2 地价﹤5000元/m2 地块周围不能 有小学、幼儿园等 2、准备数据: 地块数据(含地价属性) 小学、幼儿园等公共设施分布图 3、空间操作: ⑴选择地块:①查询面积﹤1万m2地块 ②地价﹤5000元/m2 将满足上述两条件的地块提取出来 ⑵邻域分析:将学校等公共设施的信息叠加到选中地块的层 次上进行分析 4、统计分析: 将满足条件的地块选出来 5、打印输出图形或表格
五、空间数据的查询检索


3、区域查询 用于在屏幕上开一窗口或指定一任意多边形区域, 并查询该区域内的所有图形数据及相关的属性数 据。此外,也可检索点、线、面的一定范围内的 图形数据及相关的属性数据。 4、条件查询 根据数据项与运算符组成的条件表达式来查询图 形数据和属性数据。这里所说的运算符包括:算 术运算符“+,—,×,÷”;关系运算符“=, ≤,≥,<,>”及逻辑运算符“∪,∩”等等。

六、量算
常用的简单量算有: 累计某个多边形内某种点状要素的数量; 两点之间或点到线的距离; 线的长度和线的非直线系数(曲线长度/该线 起终点的直线距离); 多边形的周长和面积; 多边形的形心位置; 居住人口的重心位置; 某施工场地填、挖方的体积等等。
第二节

空间分析的方法
缓冲区(Buffer)分析 拓扑叠加分析 逻辑关系分析 关系操作:相关和连接
六)结果的评价和解释 七)如有需要,改进分析 八)产生结果的最终地图和表格报告
二、空间分析实例
一)道路拓宽拆迁指标计算 1、目的和标准: ⑴目的:了解拆迁房屋的面积和价值 ⑵标准:拓宽20—60米,尽量保持直线,部分位于拆迁区内 的10层以上建筑不拆 2、准备数据: 道路现状图 建筑物分布图 3、空间操作: ⑴建立道路缓冲区 ⑵与建筑物分布图进行叠加 4、统计分析: 统计分析部分和全部位于拆迁区内的建筑,将不拆迁 的10层以上建筑从中删除,然后统计位于拆迁区内的建筑 面积和价值 5、打印输出表格
五、空间数据的查询检索 空间数据的查询检索是地理信息系统 中最基本的分析功能,通过它,用户 可以进一步获取很多派生空间数据。 空间数据的查询检索实质上是按一定 条件对空间目标的位置和属性信息进 行查询,以形成一个新的数据子集, 可大致分下面几种:
五、空间数据的查询检索


1、定位查询 用于实现图形数据和属性数据的双向查询。如将 光标指向屏幕上图形的某一部分时,可得到相应 的属性数据。相反,当光标指向属性数据中某一 数据项时,在屏幕上显示该数据项相关联的图形。 定位查询是最基本的查询功能。 2、分层查询 用于查询分层存放的图形数据和属性数据。如当 地图的地理要素分成行政界线、交通、水系及居 民地等层时,为了提取行政界线可只查询行政界 线层。
4、点与面的叠合
点与面的叠合可以分析每个多边形内某类
点状要素一共有多少,或哪些点落在哪些多边 形内。 这一功能常用于城市中各种服务设施分布 情况的分析。 四分树结构的栅格模型,拓扑结构或非拓
扑结构的矢量模型均可方便地实现这一功能。
三、逻辑关系分析
用逻辑表达式来分析处理重合点的非几何 特性之间的逻辑关系,实现对空间数据复合、提 取、删除等操作。 常用逻辑运算包括: 逻辑交运算 逻辑并运算 逻辑非运算
五、空间数据的查询检索

5、空间关系查询 它又称拓扑查询。空间目标之间拓扑关系分两类:一种是 几何元素之间的结构关系,如点、弧段和面之间的关联关 系,用来描述和表达几何元素间的拓扑数据结构。另一种 是空间目标之间的位置关系,用来描述所表达几何元素之 间的分布特征,如邻接关系、包含关系、重叠关系、方向 关系等。空间关系查询的目的是检索与指出相关的空间目 标。 (1)面-面关系。查询并判断两个面状地物之间是否相邻、 包含、相交以及方向距离关系。例如查询某一湖泊周围的 土地类型,就是查询同湖面相邻接区域的图形属性。 (2)线一线关系。查询并判断线与线之间是否有邻接、相 交、平行、重叠以及方向距离关系。例如,查询河流的支 流就是查询同主流相交的河流。
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