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1、第四章 空间查询、 分析、表达(1)*1地理信息系统地理信息系统查询n空间查询是空间分析基础回答用户的简单问题、不改变空间数据库数据、不产生新的空间 实体和数据n空间查询技术n 图查文(几何查询)n文查图(属性查询)n逻辑查询(SQL查询)n空间关系的查询(面点、面线、面面、线点、线线查询 ) （ArcGIS 中 select by location）n属性的查询与计算累计、求和、求平均Date2地理信息系统地理信息系统图查文(几何查询)文查图(属性查询)逻辑查询(SQL查询)空间关系的查询Date3地理信息系统地理信息系统Date4地理信息系统地理信息系统量算几何量算：空间事物的几何特征，几
2、何位置、形态参数的简单计算n点：0维，坐标获取空间位置信息n线：1维，长度、曲率、方向n面：2维，面积、周长等 n体：3维，表面积、体积等（体积的计算，曲面与基准平面之间的空间体积）n空间对象之间的几何关系量算，距离、方位n线长度计算矢量：两点之间的直线距离，复合线段累加求和栅格：网格数目累加n面积计算 矢量：几何交叉求积（坐标法）栅格：相同属性值的格网数目与格网面积的乘积Date5地理信息系统地理信息系统 地址匹配（Geocoding, Address Matching）n将以文字、数字表达的位置信息转换表达为几何上的空间位 置Date6地理信息系统地理信息系统空间分析的历史n有地图以来，就
3、开始有各种各样利用地图的空间分析。在 地图上量算地理要素之间的距离方位、面积，利用地图进 行各种研究和决策，都是空间分析的实例。n空间分析( Spatial Analysis )的历史远长于GIS的历史。Date7地理信息系统地理信息系统 叠合分析（Overlay）n不同图层上的空间信息（包括空间数据和属性数据），按相同的空 间位置叠合在一起，合成新的一个图层。n进行叠合操作的图层，必须在同一个坐标系内 n栅格与栅格叠合n矢量与矢量叠合nArcGIS，ArcView具有良好的矢量叠合、栅格叠合功能Date8地理信息系统地理信息系统 矢量数据之间的叠合n点多边形： 公共设施的分布n线多边形： 道
4、路网密度计算、停水停电范围分析.n多边形多边形: 用地适宜性评价n输出图层的空间数据n输出图层的属性数据包含了输入图层中所有的属性Date9地理信息系统地理信息系统n植被类型n道路Date10地理信息系统地理信息系统多边形和多边形的叠合n布尔计算（Boolean），交 集、并集、补集nclip与intersect区别Date11地理信息系统地理信息系统Date12地理信息系统地理信息系统McHarg, Design with Nature坡度 地面排水 土壤排水岩层地基承载力 土壤地基承载力 侵蚀叠合结果Date13地理信息系统地理信息系统 叠合案例洪水淹没区分析n按地块面积平均计算财产密度。
5、 n叠合处理（Union），生成的叠合多边 形（Union1）具有高程、土地使用、地基类型、地块财产密度等属性。n计算叠合后的多边形面积。 n将地基损失参数表（found.dbf）连接 到Union1，以地基类型（Class）为关键字 n计算每个多边形的估计损失 = 财产密度 叠合后的多边形面积 损失系数n在View中对Union1的要素进行过滤，只 有高程小于等于500、土地使用为住宅的多边形才进入估计其损失的选择集，据此 ，显示按损失密度的高低分类的专题地图 ，汇总估计损失值。Date14地理信息系统地理信息系统栅格数据之间的叠合 n图层之间的对应单元数值 进行数学运算。n叠合之后的图层中
6、单元的 数值是对应单元数值进行 数学运算的结果，n原理上比较简单（相对矢 量的叠合）n在ArcView中，使用 菜单 map calculator（地图运 算器） nArcGIS中使用Raster Calculator（栅格运算器 ）Date15地理信息系统地理信息系统中学的选址结果 R_land R_popu R_school使用性质得分工业或绿地0（不能建设）商业1居住2（可以建设）人口密度得分 0 - 500（无需建设）50 - 100 1 100 - 200 2 200 - 300 3（需要建设）距离得分 0500米0（不必建设）5001000米110001500米21500米3（必须
7、建设）R_landR_popuR_school)为什么采用乘法叠合 ？Date16地理信息系统地理信息系统为什么用权重 ？ 为什么要数值标准化？Date17地理信息系统地理信息系统Date18地理信息系统地理信息系统 网络分析（Network）n矢量数据特有的空间分析方法 。n网络：线的组合，由线 link 、 节点node组成。n网络分析的基础：线点拓扑 关系。n网络数据模型是真实世界中网 络系统(如交通网、通讯网、自 来水管网、煤气管网等)的抽象 表示。n依据网络拓扑关系，根据网络 的空间数据、属性数据，对网 络的特征、性能进行分析。nShape文件是没有拓扑结构矢 量数据，但是在网络分析
8、时可 以产生临时的拓扑关系。Date19地理信息系统地理信息系统 网络分析路径选择和工序安排n计算最佳网络路径。（ 推销员问题）nGIS中广泛采用Dijkstra 算法求最佳路径n线的阻抗：可以是长度 、时耗，单向交通n节点的阻抗：交叉口的 延误、转弯的限制，是 否互通n路径选择在交通研究中 的意义。Date20地理信息系统地理信息系统网络分析服务范围（Service Area）的划分n基于网络的服务区n基于缓冲区（Buffer ）的 服务区两者比较n生成的原理不同：前者靠 网络中的路径产生服务区 边界，后者按直线距离产 生服务区边界。 n一般情况下，后者比前者 的范围要小n适用的范围不同：基
9、于交 通网络的服务距离，考虑 交通速度、运动成本。Date21地理信息系统地理信息系统 网络分析资源分配（Allocation） n为网络中的线（结点）寻找最近(阻抗强度的大小)的资源（发 散地）n每个资源有自身的最大承受能力n确保有效的分配，根据资源容量以及网络线（结点）的需求将 网络线和结点分配给各个资源。当网络元素被分配给某个中心 时，该资源点拥有的容量依据网络需求而缩减，当资源容量耗 尽，分配就停止Date22地理信息系统地理信息系统网络分析与引力模型n引力模型Spatial interaction model 空间相互作用模型n类似牛顿力学的万有引力定律Reilly零售商业模型（19
10、30s）广泛运用于交通规划模型、区域研究、城市研究n引力模型与网络分析距离 dijDate23地理信息系统地理信息系统网络分析的相关因素n资源的性质：电力、给水等n资源的出发点：n资源的目的点：n网络上运动的阻抗与制约：车速、交叉口制约、电力损耗等Date24地理信息系统地理信息系统邻近分析（Neighborhood，Proximity） n邻近：根据空间要素的相对位置进行分类的操作n栅格数据和矢量数据都有的空间分析方法。邻域分析也称为窗口分析，主要应用于栅 格数据模型。地理要素在空间上存在着一 定的关联性。对于栅格数据所描述的某项 地学要素，其中的(I，J)栅格往往会影响其 周围栅格的属性特
11、征。准确而有效地反映 这种事物空间上联系的特点，是计算机地 学分析的重要任务。窗口分析是指对于栅 格数据系统中的一个、多个栅格点或全部 数据，开辟一个有固定分析半径的分析窗 口，并在该窗口内进行诸如极值、均值等 一系列统计计算，从而实现栅格数据有效 的水平方向扩展分析。Date25地理信息系统地理信息系统Date26地理信息系统地理信息系统邻近区（缓冲区，Buffer）n缓冲区：从空间要素的周 边作特定等距离的线框， 目的是分析地理要素之间 的相互作用。n点、线、多边形的缓冲区 多边形n不受方向限制nbuffer分析在城市规划中的应用：历史建筑保护区、 噪声范围、设施服务范围 Date27地理
12、信息系统地理信息系统Date28地理信息系统地理信息系统泰森多边形（Thiessen Polygon）n又叫Dirichlet图、或Voronoi图n荷兰的气象学家A. H. Thiessen 提出的，原用于计算降水量的 分布。n点连成三角形连线中 点作垂线生成泰森多边形n计算求得每个点的邻近范围的 多边形。n总降雨量=点（上观察到的降雨 密度）*Thiesssen多边形面积Date29地理信息系统地理信息系统泰森多边形Date30地理信息系统地理信息系统泰森多边形与Delauney三角形nDelaunay三角形是 Voronoi图的偶图nDelaunay三角形是由与相 邻Voronoi多边形
13、共享一 条边的相关点连接而成的 三角形。nDelaunay三角形的外接圆 圆心是与三角形相关的 Voronoi多边形的一个顶 点。Date31地理信息系统地理信息系统Delaunay三角形Date32地理信息系统地理信息系统生成Thiessen 多边形的过程Date33地理信息系统地理信息系统泰森多边形应用n在ArcView中，先生成TIN，再由TIN生成Thiessen Polygonn在ArcGIS中，直接用Arctools，可生成Thiessen Polygonn实例：1.泰森多边形法,求得平均高程后,就可用各点的挖 填高度和各点所代表的面积求挖填土方量n2.人口调查点计算人口调查区Date34地理信息系统地理信息系统Date35
