第6講-空間查詢與空間度量

1、第六講空間查詢與空間度量概論空間查詢是空間分析基礎，任何空間分析都 開始于空間查詢空間數據查詢屬于空間數據庫的范疇，一般定義為從空間數據庫中找出所有滿足屬性約 束條件和空間約束條件的地理對象?？臻g查詢特性回答用戶的簡單問題不改變空間數據庫數據不產生新的空間實術口數據空間查詢技術由簡單到復雜雙向查詢；圖形查屬性，屬性查圖形查詢的過程大致可分為三類：直接復原數據庫中的數據及所含信息，來回答人們 提出的一些比較“簡單”的問題；通過一些邏輯運算完成一定約束條件下的查詢；根據數據庫中現有的數據模型，進行有機的組合構 造出復合模型，模擬現實世界的一些系統(tǒng)和現象的結 構、功能，來回答一些“復雜”的問題，預測

2、一些事 務的發(fā)生、發(fā)展的動態(tài)趨勢。入查詢內容用戶空間數據庫處理過程空間數據查詢的方式主要有兩大類：屬性查圖形:主要是用SQL語句來進行簡單和復雜的條 件查詢。如在中國經濟區(qū)劃圖上查找人均年收入大于5ooo元人 民幣的城市，將符合條件的城市的屬性與圖形關聯，然 后在經濟區(qū)劃圖上高亮度顯示給用戶。圖形查屬性，可以通過點、矩形、圓和多邊形等圖形來查詢所選空間對象的屬性，也可以查找空間對象的 幾何參數.如兩點間的距離，線狀地物的長度，面狀地物的面積等, 這些功能一般的地理信息系統(tǒng)軟件都會提供?？臻g查詢方式、內容與結果66內容方式二幾何特征屬性查圖形幾何查詢圖形查屬性6更空2! ： -13 D|oppj

3、«-f 'll !2nn««ci胡 LB3QMW3屬性數據查詢通過對屬性數據的操作從地圖中檢索數據。結果通過高亮度顯示或保存。 手段：表達式表達式必須被GIS或數據庫理解 不同的系統(tǒng)可能表達式不一樣屬性數據查詢：逆輯表達成運算數:字段、數字、字符串邏輯表達式:邏輯運算符： , V ,乙0工10i屬性數據查詢=布爾運算符用來連接兩個或兩個以上的邏輯表達式運算符：AND、OR、XQR、NOT與運算:Class-2 AND age15或運算：Class=2 OR age>15;Class=2 XOR age15否運算：NOT (Class=2) AND (

4、 age>15 )布爾運算符圖解10i10iNOT AAA ORBA AND BA ORB10i(SQL)BfisB" se_ecr AaH?w*vFg金刪V Wheire 僉棄 V 奄-wMplss游豈脈mnj湮一 se_ect sa_e date frospar 希一 whee PIN M Elol 黑一畀 fromwhereandowner name parce-、owner parceL PIN M owner; PINPIN M £10玄p§&ps2p©2ps1p©1o eJ Q n e ss3 /W" hca

5、 啟a 啟parce_Ownerid(Dem >= 1358.935.A$Grid)and (Dem <= 142564應Grid)I = | c：> and CEJEEJ 叵 pi e苗I.h切以(ZZJSample Values133G.7 l358?935 1381.17 U03?405''1425?64P Update Values鷲 Map Query 1Layers(Dem)!i11擴展的SQL查詢地理信息系統(tǒng)的空間數據庫以空間（地理）目標作為 存儲集，與一般數據庫的最大不同點是它包含“空間” （或幾何）概念，而標準的SQL是關系代數模型中的一些關

6、系操作及組合，適合于表的查詢與操作，但不支持空間概念和運算。為支持空間數據庫的查詢，需要在SQL上擴充謂詞集, 將屬性條件和空間關系的圖形條件組合在一起形成擴 展的SQL查詢語言。常用的空間關系謂詞有相鄰“Adjacent”，包含 "Contain”，穿過 aCross和在內部"inside”， 緩沖區(qū)“buffer”等?？臻g數據查詢通過地圖要素的操作從地圖上檢索數據數據 的過程。方法指針選擇要素.圖形選擇要素圓、方框、多邊形空間關系包含：完全在選擇要素之內相交：與選擇要素相交的要素鄰近（鄰接，距離=0）:選擇要素指定距離內的要素近ShapePolygonArea27404

7、34000.00Perimeter252418.400000Counbr'_1037匚 ouril：y_id320924Code320924Prov32| 皿妙鬼 |3&處kf | 氏說|:羅 Attributes of Theme2.shp1833196000.002007165000.061207435.700000 j216750.800000109G9j979?320723 (32072-JL320325 132032E9a1095386000.00184299.90000099132082213208222914149000.00339153.600000995320

8、32313203231852932000.00218523.300000996320922 3209221630657000.00173739.4000001009：32032613203262226763000.00204218.4000001011320S23 S2082-189935800.00054577.0200001036a320301 620301 vJ1V320921 h20921 1428127000.00 M 78096.800000 jArcView中的空間查詢'> ArcVxcT CIS 3.2Fife Edl 、g | 圍里|g f01 R |匚切

9、63;i Viel/ StrectehpA/| Anaxis Suiface Giaphics Etorcrfcos .SiaitEdtingImcL 竝:c>-.Cm 心 Jo Shsrchte.CorrGt to 3D Spelife.-orva:Gridto " h.Con*/«ttoG(id.Xq Do:o $clEdtLeoenl,.UdeShow Leo endA9-7i:hAudevt；.ai/Matel .Ciil4_snjveLazekCrbR"：w ri-ppcc yz 彳: OwClUOlabk.Quciy.CtrhQSdezlfiy

10、Therne .Create 8Cle<r Settled Eeefc-reiEdtThcQ3ErG$aori.匸 Select By These1 Are Within Oi$ance OfHQNew Set|ihe selected features ofAdd to Set(SUccts.shpzJSelect from SetS electon distance110 miCancelSelect features of active themes that變 Select By TheaeSelect features of active themes thatIntersec

11、tAre Completely Within Completely Contain Have their Center In Contain the Center Of:IntersectAre Within Distance OfCancel18屬性數據與空間數據的聯合查詢問題：在陜西省確定旅游勝地的可能地點。 條件:人口大于2000據主要公路不超過兩公里19«19«r»al圧戀凹u?gRwir.wTtxtbi*TU-isal. dhfBlilQ1?2 WHi IQ 巴q.-.J.JCd.m 刃 r 戶>" WS0烷M!*吒匕比1<鄉(xiāng)專矽&

12、#165;.疋>一:£IKEfsi茸GiSEgxr4ai |Port ocexfP* ；ownZ 'OimPfomuPort |ownPorrf ；OltXI臨；own葉：-1 4ownOdKD'；jiai»QOCKD二0堿OdKD0!XW：iOOBK)oaiyiQ££M3 'giro ixi»19«空間關系查詢拓扌卜關系査詢鄰接關系查詢鄰接查詢可以是點與點的鄰接查詢，線與線的鄰接查詢, 或者是面與面的鄰接查詢?？臻g關系查詢拓扌卜關系查詢包含關系查詢包含關系查詢可以査詢某一面狀地物所包含的某一類地物，或者

13、 查詢包含某一地物的面狀地物。被包含的地物可以是點狀地物、 線狀地物或面狀地物，例如某一區(qū)域內商業(yè)網點的分布等?？臻g關系查詢拓扌卜關系查詢關聯關系查詢關聯關系查詢是空間不同元素之間拓撲關系的査詢，可以査詢與 某點狀地物相關聯的線狀地物的相關信息，也可以查詢與線狀地 物相關聯的面狀地物的相關信息.空間關系查詢緩沖 區(qū)查詢緩沖區(qū)是根據數據庫中點、線、面地理實體，自動建 立其周圍一定寬度范圍的多邊形，來表征特定地理實 體對鄰域的影響范圍。緩沖區(qū)查詢是不破壞原有空間 目標的關系，只檢索緩沖區(qū)范圍內涉及到的空間目標。根據用戶給定點緩沖、線緩沖或面緩沖的距離，形成一個緩沖區(qū)的多邊形，再根據多邊形檢索的原理

14、，從 該緩沖區(qū)內檢索出所要的空間對象?；揪彌_Attribu.-1 E=J 1X I324001000016：33300150009：33300150009*351003000020；251003000020；37300100007f-37300100007C空間量算幾何量算 距離量算 形狀量算 質心量算空間量算：幾何量算口含義：點：0維坐標口線：1維，長度、曲率、方向口面：2維，面積、周長等體：3維，表面積、體積等o線長度計算矢量:兩點之間的直線距離,復合線段累加求和 口柵格:網格數目累加面積計算矢量:幾何交叉求積（坐標法）口柵搐:相同屬性值的格網數目與搐網面積的乘積線狀地物對象最基本的形態(tài)

15、參數之一就是長度。在矢量數據結構下，線表示為坐標對或序列，在不考慮比例尺的情況下，線狀物體長度的計算公式為：L=S（-11/2 “/=122 z、2XM Xi ） +（必+1一 刃）+（«+1-無）對于復合線狀地物對象，則需要求各分支曲 履商長度恵和。在柵格數據結構里，線狀地物的長度就是累加地 物骨架線通過的格網數目，骨架線通常釆用8方 向連接，當連接方向為對角線方向時，還要乘上曲率曲率反映曲線的局部特征。在數學分析中，線狀物體 的曲率定義為曲線切線方向角相對于弧長的變化率。設曲線的形式為則曲線上的任意一點的曲率為:彎曲度彎曲度是描述曲線彎曲程度的參數，定義為曲線長度 與曲線兩端點定

16、義的線段長度之比。S = L/l在實際應用中，彎曲度主要用來反映曲線的迂回特性, 在交通網絡中，曲線的彎曲度越小越好，彎曲度可以衡 量交通的便利性.空間量算：質心量算定義：目標的半徑位置或保持均勻的平衡點，一般為多邊形的幾何中心或質心。計算公式:F為離散目標，W為權重，x> y為目標坐標跟蹤某些地理分布的變化如人口變遷、土 地類型變化等。簡化復雜目標的模型建立等31空間量算：距離量算含義:距離描述了空間對象之間的接近程度。地理空間上的距離所描述的對象一定發(fā)生在地理空間上距離的定義與度量空間和空間勻質性是相關的，不同的度量空間 和介質空間 < 距離定義不同不同的距離有不同的特性,距離

17、的定義是由應用決定的，可根據 需要重新庫義距離。在非勻質空間,距離定義不僅僅是表達是上的變化,而且還具有硏究區(qū)域上的變化z這時的距離計算一般在多邊形范圍內按一定算法進行。空間量算：距離量算歐氏距離N維勻質空間N維非?？臻g空間物體間的距離空間量算：方位量算方位是描述兩個物體之間位置關系的另一種度量?？臻g方位的描述可分為定量描述和定性描述。定量描述精確地給出空間目標之間的方向, 備奮比率量標用于方位角、象限形狀揺正描述鍔攵空間量算：形狀分析基本考慮：空間希性、多邊形形狀特征這里，CZ為凸度數，斤為常數，尸為周長, S為面積。I，這樣，所得結果是每個多邊形的周長與面積比，再乘以常數。常數部分是根 據

18、要描述不規(guī)則多邊形的圓的大小確定的。另外，它提供從1到99的一系列正 值，100表示100%類似于一個圓。從1到99說明了接近圓形的程度，1表示最不 像圓形，99表示接近于圓形（見圖7. 20） o這樣，一個標準圓形的值只能是100 o35k空間量算（二）形狀量算度量空間一致性：最常用的指標是歐拉函數,用來 計算多邊形的破碎程度和孔的數目。歐拉函數的結果是 一個數,稱為歐拉數。歐拉函數的計算公式為:歐拉數二（孔數）-（碎片數-1）多邊形邊界描述：最常用的指標包括多邊形長、短 軸之比,周長面積比,面積長度比等。其中絕大多數指 標是基于面積和周長的。通常認為圓形地物腳E緊湊型 也非膨脹型,則可定義其形狀系數I為：P2 V范 7 £瞬踽'鑼積。E;歐揑敗二4歐拽數二$圖(a),歐拉數=4-(1-1) =4或歐拉數=4-0=4；圖(b)歐拉數二4- (2-1)二3或歐拉數=4-1=3 ； 圖(c)歐拉數二5-(3-1)二3?？臻g量算：形狀分析在柵格中，公式是以準確統(tǒng)一的概念為基礎的。