第7章空间查询与空间分析

➢ 2）包含关系查询
查询某一个面状地物所包含得某一类空间对象，被包含得 对象可以是点状地物、线状地物或面装地物；查询过程与多 边形定位查询一致
➢ 3）穿越查询
查询某一条公路和某一条河流所穿越的县市或乡镇
例如：查找京广线穿越的省份，过程：
✓ 1）打开china.tab、province.tab和rail.tab
专题地图与数字高程模型（DEM）叠加显示立体 专题图
（DOM-TM30+1:25万DLG-水系）
➢ 4）点与多边形叠加
主要确定每个点状对象落在那个多边形内
通过点在多边形内的判断来实现
叠置结果：原有点的 属性、多边形标识和多边形（部分）属性
例如，一个中国政区图（多边形）和一个全国矿产分布图（点）， 二者经叠加分析后，并且将政区图多边形有关的属性信息加到矿产 的属性数据表中，然后通过属性查询，可以查询指定省有多少种矿 产，产量有多少；而且可以查询，指定类型的矿产在哪些省里有分 布等信息
应用：多边形叠加完成后，根据新图层的属性表可以 查询原图层的属性信息，新生成的图层和其它图层一 样可以进行各种空间分析和查询操作
多边形叠加分析
由于矢量结构的有限精度原因，几何对象不可能完全 匹配，叠加结果可能会出现一些碎屑多边形（Silver Polygon），通常可以设定一模糊容限以消除它
（D）基于栅格图层叠加的空间模拟
空间模拟需要通过各种各样的方程将不同数据层面进行叠加 运算，以揭示某种空间现象或空间过程
例如,土壤侵蚀强度与土壤可蚀性，坡度，降雨侵蚀力等因素 有关，可以根据多年统计的经验方程，把土壤可蚀性、坡度、 降雨侵蚀力作为数据层面输入，通过数学运算得到土壤侵蚀 强度分布图
➢ 3）按圆查询
➢ 给定一个圆或椭圆，检索出该圆或椭圆内某一类或一层的空 间对象，过程与按矩形查询相似
➢ 4）按多边形查询
用鼠标给定一个多边形，或者在图上选定一个多边形对象， 检索出该多边形内某一类或一层的空间对象，过程与按矩形 查询相似，但是要复杂得多，主要涉及到点、线、面在多边 形内的判断计算
➢ 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，则可定义其形状系数据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，目标物凑型
✓ r =1目标物为一标准圆
A
✓ r >1，目标物为膨胀型
B c
❖1.2 空间定位查询
➢ 空间定位查询是指给定一个点或一个几何图形，检索 出该图形范围内的空间对象以及相关属性
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；生成一个与新多边形对象一一对应的属性表
属性分配过程：1）最典型的方法是将输入图层对象的 属性拷贝到新对象的属性表中，或把输入图层对象的 标识作为外键，直接关联到输入图层的属性表，这种 属性分配方法的理论假设是多边形对象内属性是均质 的，将它们分割后，属性不变；2）结合多种统计方法 为新多边形赋属性值
实例2：如果线状图层为道路网，叠加的结果可以得到每个多 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
➢ 6）多边形叠加
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层或多层的 属性
叠加生成 的 碎屑多边形
T1 时刻多边形
T2 时刻多边形
多边形叠加结果
3. 缓冲区分析
➢ 缓冲区分析的概念与缓冲区查询的概念不完全相同
➢ 缓冲区查询是不破坏原有空间目标的关系，只是检索 得到该缓冲区范围内涉及到的空间目标
➢ 缓冲区分析则不同，它是对一组或一类地物按缓冲的 距离条件，建立缓冲区多边形图，然后将这一个图层 与需要进行缓冲区分析的图层进行叠置分析，得到所 需要的结果
例如,查询三峡地区长江流域人口大于50万的县或市，扩展的SQL 空间查询语句为：
Select * From 县或市 Where 县或市·人口＞50万 And Cross（河流·名称 = “长江”）
2. 叠置分析
➢ 空间叠置是一种非常重要的空间分析分析功能，在日 常工作中我们需要了解诸如一个乡的森林覆盖面积、 一个县的公路里程数、一个区域内的河流密度、一个 区域内的中小学校数等一类的问题，空间叠置分析可 以解决此类问题
➢ 3）扩展的SQL查询
将SQL的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
空间关系谓词通常有：Ajacent、Contain、Cross、Inside、 Buffer等
例如，MapInfo提供的扩展的SQL查询图形操作符：
Contains: 第一个对象包含第二个对象的中心 Contain Part: 第一个对象包含第二个对象的一部分 Contain Entire: 第一个对象包含整个第二个对象 Within: 第一个对象的中心在第二个对象内 Partly Within: 第一个对象的一部分在第二个对象内 Entirely Within: 第一个对象的完全在第二个对象内 Intersects: 两个对象在某处相交
➢ 5）线与多边形的叠置
线与多边形的叠置分析亦是将线的图层叠置在多边形的图层 上，以确定一条线落在哪一个多边形内
往往一个线目标跨越多个多边形，这时需要先进行线与多边 形边界的求交，并将线目标进行切割，形成一个新的空间目 标的结果集
实例1：如果线状图层为河流，叠加的结果是多边形将穿过它 的所有河流打断成弧段，可以查询任意多边形内的河流长度， 进而计算它的河流密度等
实例：有一个森林地区融雪经验模型：
M=（0.19T+0.17D）
式中，M是融雪速度（厘米/天），T是空气温度，D是露点温 度；根据此方程，使用该地区的气温和露点温度分布图层， 就能计算该地区融雪速率分布图
计算过程是先分别把温度分布图乘以0.19和露点温度分布图 乘以0.17，再把得到的结果相加
本章内容：
1. 空间查询 2. 叠置分析 3. 缓冲区分析 4. 网络分析 5. 三维空间分析 6. 空间统计分析 本章重点与作业
1. 空间查询
空间查询是GIS的最基本最常用的功能，也是区别 于其它数字制图系统的主要特征 ❖1.1 几何参数查询 ❖1.2 空间定位查询 ❖1.3 空间关系查询 ❖1.4 SQL查询
❖1.3 空间关系查询
➢ 空间关系查询包括空间拓扑关系查询和缓冲区查询； 空间关系查询有些是通过拓扑数据结构直接查询得 到，有些是通过空间运算，特别是空间位置的关系 运算得到。
邻接查询 包含关系查询 穿越查询 落入查询 缓冲区查询
➢ 1）邻接查询
邻接查询包括以下两种： 多边形邻接查询（多边形－>弧段－>多边形） 线与线的邻接查询（线－>弧段－>结点－>弧段）
1）单击【查询｜扩展SQL查找】菜单项或查询工具条按钮， 弹出“扩展SQL查询”对话框
2）在“待查属性表”编辑框中输入或在“属性表列表”下 拉框中选择“statess”；
3）在“条件表达式”编辑框中输入“pop_1980>2000000”的 条件表达式
在中国省区图上选取1990年人口数在平均人口数以上的省区
➢ 前面介绍的都是根据空间图形查询空间关系及相应 的属性，这一部分介绍如何根据属性查找图形
➢ 主要包括：
查找 SQL查询 扩展的SQL查询
➢ 1）查找
是最简单的由属性查询图形的操作
不需要SQL命令，在属性表给定一个属性值，就可以找到对应 属性记录和空间图形（居中显示）
➢ 2）SQL查询
➢ 应用，林业方面要求距河流一定范围内禁止砍伐树木 的地带，城市道路扩建时，需要求缓冲区内的建筑物
➢ 缓冲区分析涉及两步操作：
第一步是建立缓冲区图层
第二步是进行叠置分析
➢ 1）点缓冲区
选择一组点状地物，或一类点状地物或一层点状地物， 根据给定的缓冲区距离，形成缓冲区多边形图层
例如，距城镇地区距离小于10公里的村庄（人口）； 受点源污染的居民区；学校、医院服务区的界定
➢ 空间叠置至少涉及到两个图层、其中至少一个图层是 多边形图层（基本图层），另一个图层可以是点、线、 面
➢ 空间叠置方法从数据类型来看可以分为基于栅格数据 的叠置、基于矢量数据的叠置两种；从空间叠置对象 来看可以分为：视觉信息叠加、点与多边形叠加、线 与多边形的叠置、多边形叠加、栅格图层叠加
➢ 1）空间逻辑运算的概念
假设欧氏空间的图层A、B为二值图像，或A、 B为两个多边形，则存在以下布尔逻辑运算
AB
AB
A-B
AB
(AB)-(AB)
➢ 2）基于栅格的叠置分 析
（A）不经过压缩的 两个栅格图像叠置 分析非常简单和高 效；设任意两个图 层Aij、Bij，要得到 结果集Cij，只要对 每内；查询某个工厂落在城市的某个区内
涉及到点、线、面在多边形内的判断计算
➢ 5）缓冲区查询
先作点、线或面的缓冲区，然后判断落入缓冲区内的地物
例如，了解某铁路沿线20公里范围内的城镇；求一污染源 （烟囱污染、河流污染）所影响的区域地带
❖1.4 SQL查询
➢ GIS的一个主要功能特色之一就是能够根据图形查询 到属性和根据属性条件查询到相应的图形
辑 运（ 算）
基 于 线 性 四 叉 树 的 两 个 基 本 块 的 逻
MA (小) MA´(大)
（4）
（3） （4） （3） （4）或（2） （1） （3）
（C）空间逻辑叠置运算实例 逻辑交运算：查询土壤厚度>50cm的小麦地 逻辑并运算：查询土壤厚度>50cm，以及耕种 小麦的土地