城市规划-4第四章-城市地理信息系统的空间数学模型(第1-3讲)
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空间分析功能是UGIS的主要特征和评价UGIS软件的主 要指标之一。
通过空间分析，有利于认识空间现象和空间过程的规 律与机制，实现空间现象和空间过程的预测预报，支持空 间过程的调控与决策。
§4 引言
空间分析的内容
空间分析是UGIS的重要内容，也是评价一个UGIS功能强弱 的重要标志。本章讨论UGIS中进行空间分析时用到的一些 空间数学模型。
第四章 城市地理信息系统的空间数学模型（第1讲）
教学内容： 4.0 空间信息查询 4.1邻域分析 4.2多边形叠置分析(overlay)
教学时间：2课时 教学方法：讲授法 多媒体教学法 协作学习法 教学目的：
1、让学生熟悉和认识UGIS空间分析空间信息查询； 2、让学生理解和掌握UGIS中典型的邻域分析 3、让学生熟悉和掌握叠置分析是UGIS掌握空间隐含信息的重 要手段之一
2、给出属性特征条件 1）检索对应的空间实体 2）查询其他属性字段内容 ………
简单查询：空间→属性、属性→空间等 联合查询：将空间数据与属性数据联合查询
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
基于属性特征的查询
标准SQL查询
基于空间特征的查询
空间定位查询：点查询、开窗查询
空间几何数据查询：位置坐标、外接矩形、中心点坐标、长度、面积
空间属性数据查询：
空间关系查询
距离关系 方位关系
如：地铁沿线500米内的楼盘有哪些？ 如：位于北京林业大学北方的工业区有几个？
拓扑关系
如：落在上地软件园区内的GIS公司有哪些？ 与京台高速公路相交的河流有哪些？
基于空间特征和属性特征的联合查询
位于北京林业大学5000米内价格<50元/小时的卡拉OK厅有哪些？
§4-0空间数据查询
二. 空间数据查询种类
1、基于属性特征的查询
如：通过对下列数据表中属性“植被”的查找，找到林地。
标号
101 102 103 104
植被
林地 农地 工业地 林地
面积
69.5 70.8 216.2 108.3
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
1、基于属性特征的查询
标号
101 102 103 104
2、基于空间特征的查询 （4）空间关系查询
① 距离关系 如：地铁沿线500米内的楼盘有哪些？
② 方位关系 比较模糊的查询、含有人为定性的判断。
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
2、基于空间特征的查询 （4）空间关系查询
③ 拓扑关系
1）相邻关系
面—面： 与河北相邻的有哪些省 A、 从多边形与弧段关联表中，检索该多边形关联的所有弧段； B、 从弧段关联的左右多边形表中，检索出这些弧段关联的多边形。 线—线： 学院路与哪些路相连 A、 从弧段关系表中，查找起点、终点； B、 从结点关系表中，查询与这些结点关联的弧段； 点—点：两红绿灯是否相通 A、从结点关系表中，查询与这些结点关联的弧段； B、从弧段关系表中，查询弧段的起点、终点。
③ 拓扑关系 3）包含关系查询 查询某个面状对象所包含的空间对象。 如：森林中有哪些小山？
4）相交关系查询 查询实体间的相交情况 如：与规划中的城铁相交的河流有哪些？
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
2、基于空间特征的查询 （4）空间关系查询
标准SQL → 空间SQL
空间数据查询语言在数据库查询语言上加入空间查询。
B
1
C
A2
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
2、基于空间特征的查询 （4）空间关系查询
③ 拓扑关系 2）关联关系 线—面（我国边境线总长度） 点—线（自来水管道中，与某阀门相关的水管）（京九铁路有多少站） 点—面
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
2、基于空间特征的查询 （4）空间关系查询
植被
林地 农地 工业地 林地
面积
69.5 70.8 216.2 108.3
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
2、基于空间特征的查询
（1）空间定位查询：
给定一个点或一个几何图形，检索该图形范围内的空间对象。
①按点查询：
给定一个鼠标点，查询离它最近的对象。
②开窗查询---按矩形、圆、多边形查询
增加
空间数据类型 ：obj 空间操作算子：Contains、Within、Intersects等 空间运算函数：Area、objectlen、distance等
主要优点：保留了SQL的风格，便于熟悉SQL的用户的掌握，通用性 较好，易于与关系数据库连接。
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
从世界地图world中查中国的邻国有哪些? 空间查询语句： • world.obj intersects (select obj from world where country=“China”)
教学重点： 缓冲区分析 多边形叠置的基本方法
教学难点： 多边形叠置中属性数据计算
本次课教学所涉及的学术前沿： 叠置分析在土地利用变化研究中的应用
§4 引言
UGIS与一般的计算机辅助制图(CAC/CAD)系统的主要 区别在于UGIS具有空间分析功能。
UGIS的空间分析是指以地理事务的空间位置和形态特 征为基础，以空间数据运算、空间数据与属性数据的综合 运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术与过程。或 者说空间分析是指用于分析空间目标的一系列技术。
查询方式
属性限制 空间限制 二者结合
查询条件
查询结果
GIS软件 空间查询语言
空间数据库
闪烁、颜色等明显 表示
新图层
统计结果： 图、表、文字
新的属性域添加到 属性数据库
§4-0 空间数据查询
一. 空间数据查询方式
1、给出图形信息：如鼠标点取，拉框等方式 1）检索其相应属性 2）检索其空间关系（位置、方位、拓扑） ………
UGIS中的空间来自百度文库析包含:
1、基于地图的空间图形分析 如UGIS中的缓冲区、叠加分 析、TIN等； 2、空间动力学分析：城市扩张模型、空间选择行为模型、 空间价格竞争模型等； 3、空间信息分析：是指根据数据或统计方法建立的模型， 如空间聚类、空间自相关、回归模型、门槛分析等
§4-0 空间数据查询
图形--属性
分为该窗口包含和穿过的区别。
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
2、基于空间特征的查询 （2）空间几何数据查询：
点对象的位置坐标 线对象的位置坐标、长度、外接矩形 面对象的位置坐标、周长或面积、外接矩形、内点坐标等 ……… （3）空间属性数据查询：
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
通过空间分析，有利于认识空间现象和空间过程的规 律与机制，实现空间现象和空间过程的预测预报，支持空 间过程的调控与决策。
§4 引言
空间分析的内容
空间分析是UGIS的重要内容，也是评价一个UGIS功能强弱 的重要标志。本章讨论UGIS中进行空间分析时用到的一些 空间数学模型。
第四章 城市地理信息系统的空间数学模型（第1讲）
教学内容： 4.0 空间信息查询 4.1邻域分析 4.2多边形叠置分析(overlay)
教学时间：2课时 教学方法：讲授法 多媒体教学法 协作学习法 教学目的：
1、让学生熟悉和认识UGIS空间分析空间信息查询； 2、让学生理解和掌握UGIS中典型的邻域分析 3、让学生熟悉和掌握叠置分析是UGIS掌握空间隐含信息的重 要手段之一
2、给出属性特征条件 1）检索对应的空间实体 2）查询其他属性字段内容 ………
简单查询：空间→属性、属性→空间等 联合查询：将空间数据与属性数据联合查询
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
基于属性特征的查询
标准SQL查询
基于空间特征的查询
空间定位查询：点查询、开窗查询
空间几何数据查询：位置坐标、外接矩形、中心点坐标、长度、面积
空间属性数据查询：
空间关系查询
距离关系 方位关系
如：地铁沿线500米内的楼盘有哪些？ 如：位于北京林业大学北方的工业区有几个？
拓扑关系
如：落在上地软件园区内的GIS公司有哪些？ 与京台高速公路相交的河流有哪些？
基于空间特征和属性特征的联合查询
位于北京林业大学5000米内价格<50元/小时的卡拉OK厅有哪些？
§4-0空间数据查询
二. 空间数据查询种类
1、基于属性特征的查询
如：通过对下列数据表中属性“植被”的查找，找到林地。
标号
101 102 103 104
植被
林地 农地 工业地 林地
面积
69.5 70.8 216.2 108.3
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
1、基于属性特征的查询
标号
101 102 103 104
2、基于空间特征的查询 （4）空间关系查询
① 距离关系 如：地铁沿线500米内的楼盘有哪些？
② 方位关系 比较模糊的查询、含有人为定性的判断。
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
2、基于空间特征的查询 （4）空间关系查询
③ 拓扑关系
1）相邻关系
面—面： 与河北相邻的有哪些省 A、 从多边形与弧段关联表中，检索该多边形关联的所有弧段； B、 从弧段关联的左右多边形表中，检索出这些弧段关联的多边形。 线—线： 学院路与哪些路相连 A、 从弧段关系表中，查找起点、终点； B、 从结点关系表中，查询与这些结点关联的弧段； 点—点：两红绿灯是否相通 A、从结点关系表中，查询与这些结点关联的弧段； B、从弧段关系表中，查询弧段的起点、终点。
③ 拓扑关系 3）包含关系查询 查询某个面状对象所包含的空间对象。 如：森林中有哪些小山？
4）相交关系查询 查询实体间的相交情况 如：与规划中的城铁相交的河流有哪些？
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
2、基于空间特征的查询 （4）空间关系查询
标准SQL → 空间SQL
空间数据查询语言在数据库查询语言上加入空间查询。
B
1
C
A2
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
2、基于空间特征的查询 （4）空间关系查询
③ 拓扑关系 2）关联关系 线—面（我国边境线总长度） 点—线（自来水管道中，与某阀门相关的水管）（京九铁路有多少站） 点—面
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
2、基于空间特征的查询 （4）空间关系查询
植被
林地 农地 工业地 林地
面积
69.5 70.8 216.2 108.3
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
2、基于空间特征的查询
（1）空间定位查询：
给定一个点或一个几何图形，检索该图形范围内的空间对象。
①按点查询：
给定一个鼠标点，查询离它最近的对象。
②开窗查询---按矩形、圆、多边形查询
增加
空间数据类型 ：obj 空间操作算子：Contains、Within、Intersects等 空间运算函数：Area、objectlen、distance等
主要优点：保留了SQL的风格，便于熟悉SQL的用户的掌握，通用性 较好，易于与关系数据库连接。
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
从世界地图world中查中国的邻国有哪些? 空间查询语句： • world.obj intersects (select obj from world where country=“China”)
教学重点： 缓冲区分析 多边形叠置的基本方法
教学难点： 多边形叠置中属性数据计算
本次课教学所涉及的学术前沿： 叠置分析在土地利用变化研究中的应用
§4 引言
UGIS与一般的计算机辅助制图(CAC/CAD)系统的主要 区别在于UGIS具有空间分析功能。
UGIS的空间分析是指以地理事务的空间位置和形态特 征为基础，以空间数据运算、空间数据与属性数据的综合 运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术与过程。或 者说空间分析是指用于分析空间目标的一系列技术。
查询方式
属性限制 空间限制 二者结合
查询条件
查询结果
GIS软件 空间查询语言
空间数据库
闪烁、颜色等明显 表示
新图层
统计结果： 图、表、文字
新的属性域添加到 属性数据库
§4-0 空间数据查询
一. 空间数据查询方式
1、给出图形信息：如鼠标点取，拉框等方式 1）检索其相应属性 2）检索其空间关系（位置、方位、拓扑） ………
UGIS中的空间来自百度文库析包含:
1、基于地图的空间图形分析 如UGIS中的缓冲区、叠加分 析、TIN等； 2、空间动力学分析：城市扩张模型、空间选择行为模型、 空间价格竞争模型等； 3、空间信息分析：是指根据数据或统计方法建立的模型， 如空间聚类、空间自相关、回归模型、门槛分析等
§4-0 空间数据查询
图形--属性
分为该窗口包含和穿过的区别。
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类
2、基于空间特征的查询 （2）空间几何数据查询：
点对象的位置坐标 线对象的位置坐标、长度、外接矩形 面对象的位置坐标、周长或面积、外接矩形、内点坐标等 ……… （3）空间属性数据查询：
§4-0 空间数据查询
二. 空间数据查询种类