第五章 空间查询与空间分析

缓冲区变形
4、缓冲区分析的应用
缓冲区分析是地理信息系统重要的和基
本的空间分析功能之一。如制定自然保
护区时，要求在距保护区一定范围内规
定出禁止砍伐树木，就需要用缓冲区来
实现。应用缓冲区操作生成的缓冲区多
边形将构成新的数据层，这个新的数据
层就是需要的有用信息。
4）缓冲区分析的应用
卧龙自然保护区缓冲区的设计
相同的操作。通常用两种方法：
角平分线法 凸角圆弧法
3、缓冲区的建立
角平分线法
凸角圆弧法
缓冲区变形
• 缓冲距离不一定为常数
主流用200米，支流用100米
• 可形成缓冲环（分级缓冲区）
核电站：5km, 10km, 20km, 50km
• 单侧缓冲区 • 单个缓冲区与完整缓冲区（重叠合并） • 根据属性表字段特征生成(可变宽)缓冲区
（a 为距核心斑块的距离指数图；b 为设计的缓冲区）
缓冲区分析的用途
作用：
缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一，一般应用 于求地理实体的影响范围，即邻近度问题： 邻近度（Proximity）——描述了地理空间中两个地物距 离相近的程度，是空间分析的一个重要手段。
• 空间缓冲区（带）分析
– – – – 城市的噪音污染源所影响的一定空间范围 城市规划中的河流一定范围内环境敏感区 水库兴建和道路拓宽拆迁等费用估算 公共设施（商场，邮局，银行，医院，车站，学校 等）的服务半径等。
1）空间数据库；
2）属性查询和空间查询，构造属性条件和空 间约束条件----即条件表达式； 3）查询的结果---动态记录集，在GIS中，查 询的结果即是地理实体集（即图和表）。
二、空间查询的方式
1、图查属性----即点击地理实体，显示其关联的属性表 1）检索其相应属性； 2）检索其空间拓扑关系 2、属性查图----即属性查询，通过在GIS软件中，构造SQL 表达式，进行查询，寻找地理实体。 1）检索对应的空间实体 2）查询属性 单纯查询：单纯地查询属性，或只查询空间拓扑关系 联合查询：将空间数据与属性数据联合查询。
1
2
+
A
B
=
1A
2B
矢量地图叠加：要素类型
2）线与多边型叠加
– 输出地图包含输入地图相同的线要素，但 线已被相交的线打断成一条条弧段，原线 的属性已分别赋给落入的多边形的属性。
1
+
ABLeabharlann =1A 1B矢量地图叠加：要素类型
3）多边形与多边型叠加
– 输出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。
然后用笔勾出感兴趣的部分—提取出
感兴趣的信息。
1、叠加分析的定义
叠加分析是将同一地
区的两层或多层地图 要素进行叠加和集合 运算以产生一个新要 素层及其属性特征的
操作。这个新要素层
综合了原有各图层所
具有的属性。
图片摘自张超主编的《地理信息系统教程》所配光盘
2、叠加分析的原理
从原理上来说，叠加分析是对新要素的属性按一 定的数学模型进行计算分析，其中往往涉及到逻辑
3.空间分析类型：
1）咨询式分析：空间集合分析、空间数据查询；
2）产生式分析：数字地面模型、空间叠加分析、缓
冲区分析、空间网络分析、空间统计分析。
4.空间分析的主要内容
•
空间位置：借助于空间坐标系传递空间对象的定 位信息，是空间对象表述的研究基础，即投影与 转换理论。
•
空间分布：同类空间对象的群体定位信息，包括
一、空间分析的含义
空间分析依赖于各种空间分析模型来实现并
获取新的知识。
空间分析模型是指用于GIS空间分析的数学模
型，是在GIS空间数据基础上建立起来的模型， 是通过作用于原始数据和派生数据的一组顺 序的、交互的空间分析操作命令，对一个空 间决策过程进行的模拟。
1.空间分析的意义 是地理信息系统的重要组成部分，也是区别于其它 类型系统的一个最主要的功能特性。 2.空间分析的目的：在于通过对空间数据的深加工或 分析，获取新的信息。 ——空间数据挖掘
拆迁总费用 = 总面积×单价
5.4 叠加分析
1、叠加分析的定义
2、叠加分析的原理
3、叠加分析的分类 4、叠加分析与视觉信息复合的区别
5.4 叠加分析 叠加分析是地理信息系统中常用 的提取空间隐含信息的方法之一。叠 加分析方法源于传统的透明材料叠加， 即将来自不同的数据源的图纸绘于透 明纸上，在透光桌上将其叠放在一起，
指标计算。
5）将分析结果以地图或表格的形式 打印输出。
例2：辅助建筑项目选址 1）建立分析的目的和标准 目的：确定一些具体的地块，作为一个轻度污染工 厂的可能建设位置。 工厂选址的标准包括： a） 地块建设用地面积不小于10000平方米； b） 地块的地价不超过1万元/平方米； c） 地块周围不能有幼儿园、学校等公共设施，以 免受到工厂生产的影响。 2）从数据库中提取用于选址的数据 一类为全市所有地块信息的数据层；另一类为全市 公共设施（包括幼儿园、学校）的分布图。
Bi x : d xi , Oi R
其中,R为 缓冲宽度，或缓冲半径。
2、缓冲区的类型
基本类型
点
线
面
2、缓冲区的类型 （1）点要素的缓冲区
原理：
通常是以点为圆心、一定距离为半径画圆。
图例：
• 点要素的缓冲区分析实例
（2）线要素的缓冲区
原理：
分别对每个顶点和每条边生成缓冲区， 然后对这些缓冲区进行叠加操作。通常 形成以线为中心轴线、距其一定距离的 平行条带多边形。 图例：
交、逻辑并、逻辑差等的运算。根据操作要素的不
同，叠加分析可以分成点与多边形叠加、线与多边 形叠加、多边形与多边形叠加；根据操作形式的不 同（叠加方式的不同），叠加分析可以分为图层擦 除、识别叠加、交集操作、均匀差值、图层合并和
修正更新。
实例：实验中是使用叠加分析当中的裁剪方式， 得到新的数据集图层---美国首都。
3）进行特征提取和空间拓扑叠加
从地块图中提取满足条件 a)b) 的地块，并与
公共设施层数据进行叠加。 4）进行邻域分析 对叠加结果进行邻域分析和特征提取，去掉 周围有幼儿园、学校等公共设施的地块，选 择满足要求的地块。 5）将选择的地块及相关信息以地图和表格的
形式打印输出。
5.3 缓冲区分析
1、基本概念 2、缓冲区的类型 3、缓冲区的建立 4、缓冲区分析的应用
分布、趋势、对比等内容。 空间形态：空间对象的几何形态 空间距离：空间物体的接近程度 空间关系：空间对象的相关关系，包括拓扑、方 位、相似、相关等。
• • •
总的来说，空间分析内容包括：空间统计分析、缓冲 区分析、叠置分析、集合分析、地学分析、地形分析等。 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；
例1：道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算
3）进行空间操作
a) 选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区。 b) 将此缓冲区与建筑物层数据进行拓扑叠加，产生一幅新图， 此图包括所有部分或全部位于缓冲区内的建筑物信息。 4）进行统计分析 a) 对全部或部分位于拆迁区内的建筑物进行选择，凡部分落 入拆迁区且楼层高于10层以上的建筑物，将其从选择组中去除， 并对道路的拓宽边界进行局部调整。 b) 对所有需拆迁的建筑物进行拆迁
数据分析技术，是从地理实体之间的空间关系中获
取派生的信息和新的知识，包括了诸如数据格式转 换、多边形叠合等操作和按一定模式关系进行的各 种数据运算（算术、关系、逻辑、函数运算）。
根据确定的分析模式，提高分析评价、管理与决策
的能力，这是地理信息系统的核心功能，是地理信
息系统区别于计算机制图系统的显著标志之一。
地图叠加 • 把两幅或多幅地图进行叠加以生成新的地 图的操作 • 相同的空间尺度和坐标系统 • 只能同时叠加两幅地图，但可连续操作 • 叠加的结果：
– 几何形状改变 – 属性改变
矢量地图叠加：要素类型 1）点与多边型叠加
– 输出地图包含输入地图相同的点要素，但 点的属性已为其落入的多边形的属性。
例1：道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算
1）明确分析的目的和标准 目的：计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的面积和房产价值；
道路拓宽改建的标准是：
a)道路从原有的20m拓宽至60m； b)拓宽道路应尽量保持直线； c)部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。 2）准备进行分析的数据 涉及两类信息：一类是现 状道路图；另一类是分析 区域内建筑物分布图及相 关的信息；
如查询满足下列条件的城市：
1. 在京沪线的东部
2. 距离京沪线不超过50公里
3. 城市人口大于100万 4. 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）。
• 线要素的缓冲区分析实例
（3）面要素的缓冲区
原理：
面要素的缓冲区，通常是以面的闭合线 为基础、向内或向外生成的距其一定距 离的多边形。 图例：
• 面要素的缓冲区分析实例
3、缓冲区的建立
缓冲区建立的基本问题是双线问题。双
线问题有很多另外的名称，如图形加粗、
加宽线、中心线扩张等，它们指的都是
5.2 空间分析
• 空间分析源于60年代地理和区域科学的计量革
命，应用广泛。
• GIS是集成了多学科的最新技术，功能强大，
具有独特空间分析功能。
• 空间分析的内涵极为丰富，作用非常重大，应 用非常广泛。 • 空间分析是解决地理学相关问题的重要定量分 析方法。