北師大地理信息系統(tǒng)課件07空間數(shù)據(jù)查詢與空間度量

1第七章

空間數(shù)據(jù)查詢與空間度量22008-11空間查詢與量算基本的空間分析包括：空間查詢空間量算緩沖區(qū)分析疊置分析網(wǎng)絡(luò)分析空間統(tǒng)計分析空間插值地形分析空間分析模型簡單的空間分析復(fù)雜的空間分析面向應(yīng)用的空間分析32008-11空間查詢與量算空間查詢是空間分析基礎(chǔ)，任何空間分析都開始于空間查詢空間數(shù)據(jù)庫查詢條件屬性限制空間拓撲限制二者結(jié)合GIS軟件查詢結(jié)果統(tǒng)計結(jié)果：圖、表、文字新圖層新的屬性域添加到屬性數(shù)據(jù)庫

查詢方式圖形--屬性空間查詢語言閃爍、顏色等明顯表示

42008-11空間查詢與量算方式內(nèi)容結(jié)果幾何查詢屬性查詢臨近空間對象與屬性高亮度顯示拓撲查詢SQL查詢空間對象分布空間關(guān)系空間對象與屬性屬性列表統(tǒng)計地圖52008-11空間查詢與量算空間查詢的特性：回答用戶的簡單問題不改變空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)不產(chǎn)生新的空間實體和數(shù)據(jù)空間查詢技術(shù)由簡單到復(fù)雜62008-11空間查詢與量算一、空間查詢的方式1、給出圖形信息：如鼠標(biāo)點取，拉框等方式。1）檢索其相應(yīng)屬性2）檢索其空間拓撲關(guān)系

2、給出屬性特征條件1）檢索對應(yīng)的空間實體2）查詢屬性

單純查詢：單純地查詢屬性，或只查詢空間拓撲關(guān)系聯(lián)合查詢：將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)聯(lián)合查詢。72008-11空間查詢與量算二、空間數(shù)據(jù)查詢種類

1、幾何參數(shù)查詢：包括點的位置坐標(biāo)，兩點間的距離，一個或一段線目標(biāo)的長度，一個面目標(biāo)的周長或面積等。實現(xiàn)：查詢屬性庫或空間量算2、空間定位查詢：給定一個點或一個幾何圖形，檢索該圖形范圍內(nèi)的空間對象及其屬性。1）按點查詢：

給定一個鼠標(biāo)點，查詢離它最近的對象及屬性---點的捕捉。2）開窗查詢----按矩形、圓、多邊形查詢

分為該窗口包含和穿過的區(qū)別。實現(xiàn)：根據(jù)空間索引，檢索哪些對象可能位于該窗口，然后根據(jù)點、線、面在查詢開窗內(nèi)的判別計算，檢索到目標(biāo)。--空間運算方法

82008-11空間查詢與量算3、空間關(guān)系查詢1）相鄰分析檢索---通過檢索拓撲關(guān)系面—面：如查詢與面狀地物相鄰的多邊形的實現(xiàn)方法：A、從多邊形與弧段關(guān)聯(lián)表中，檢索該多邊形關(guān)聯(lián)的所有弧段；B、從弧段關(guān)聯(lián)的左右多邊形表中，檢索出這些弧段關(guān)聯(lián)的多邊形。線—線：如查詢與某干流A相連的所有支流A、從線狀地物表中，查找組成A的所有弧段及關(guān)聯(lián)的結(jié)點；B、從結(jié)點表中，查詢與這些結(jié)點關(guān)聯(lián)的弧段；點—點：

如：A與B是否相通等。2）相關(guān)分析檢索（不同要素類型之間的關(guān)系）--通過檢索拓撲關(guān)系線—面（我國邊境線總長度）、點—線（自來水GIS中，與某閥門相關(guān)的水管）、點—面A12BC92008-11空間查詢與量算3）包含關(guān)系查詢查詢某個面狀地物所包含的空間對象。同層包含：如，某省的下屬地區(qū)，若建立有空間拓撲關(guān)系，可直接查詢拓撲關(guān)系表來實現(xiàn)。不同層包含：如某省的湖泊分布，沒有建立拓撲，實質(zhì)是疊置分析檢索，通過多邊形疊置分析技術(shù)，只檢索出在窗口界限范圍內(nèi)的地理實體，窗口外的實體作裁剪處理。4）穿越查詢某公路穿越了某些縣，采用空間運算的方法執(zhí)行，根據(jù)一個線目標(biāo)的空間坐標(biāo)，計算哪些面或線與之相交。5）落入查詢一個空間對象落入哪個空間對象之內(nèi)。--空間運算

6）緩沖區(qū)查詢根據(jù)用戶給定的一個點、線、面緩沖的距離，從而形成一個緩沖區(qū)的多邊形，再根據(jù)多邊形檢索原理，檢索該緩沖區(qū)內(nèi)的空間實體。102008-11空間查詢與量算7）邊沿匹配檢索空間查詢在多幅地圖的數(shù)據(jù)文件之間進行，這時需應(yīng)用邊沿匹配處理技術(shù)。上述緩沖區(qū)查詢與后面介紹的緩沖區(qū)分析有一點差別，緩沖區(qū)查詢不對原有圖形進行切割，只是根據(jù)用戶需要給定一個點緩沖、線緩沖或面緩沖的距離，從而形成一個緩沖區(qū)的多邊形，再根據(jù)多邊形檢索的理，檢索出該緩沖區(qū)多邊形內(nèi)的空間地物。

112008-11空間查詢與量算4、屬性查詢1）查找僅選擇一個屬性表，給定一個屬性值，找出對應(yīng)的屬性記錄或圖形。在屏幕上已有一個屬性表，用戶任意點取記錄，對應(yīng)的圖形以高亮顯示。實現(xiàn)：執(zhí)行數(shù)據(jù)庫查詢語言，找到滿足要求的記錄，得到它的目標(biāo)標(biāo)識，再通過目標(biāo)標(biāo)識在圖形數(shù)據(jù)文件中找到對應(yīng)的空間對象，并顯示出來。

實現(xiàn)：交互式選擇各項，輸入后，系統(tǒng)再轉(zhuǎn)換為標(biāo)準的SQL，由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)執(zhí)行或ODBCC語言執(zhí)行，得到結(jié)果，提取目標(biāo)標(biāo)識，在圖形文件中找到空間對象，并顯示。Select屬性項From屬性表Where條件or條件and條件2）SQL查詢122008-11空間查詢與量算結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL)基本語法：Select<屬性清單>From<關(guān)系>Where<條件>例：查詢p101地塊的銷售日期：

selectsaledatefromparcelwherePIN=“p101”例：查詢p104地塊主人的名字selectownernamefromparcel,ownerwhereparcel.PIN=owner.PINandPIN=“p104”地塊標(biāo)識銷售日期面積代碼分區(qū)p10198-10-12.51居住p10268-6-103.12商業(yè)p10397-7-32.32商業(yè)p10478-7-301.51居住地塊標(biāo)識業(yè)主名字p101Wangp101Changp102Smithp102Jonesp103Markp104JoeOwnerParcel132008-11空間查詢與量算3）擴展SQL空間數(shù)據(jù)查詢語言是通過對標(biāo)準SQL的擴展來形成的，即在數(shù)據(jù)庫查詢語言上加入空間關(guān)系查詢。為此需要增加空間數(shù)據(jù)類型（如點、線、面等）和空間操作算子（如求長度、面積、疊加等）。在給定查詢條件時也需含有空間概念，如距離、鄰近、疊加等。例如，“查詢長江流域人口大于50萬的縣或市”，可表示為：SELECT

*FROM縣或市WHERE

縣或市.人口>50萬

ANDCROSS（河流.名稱=“長江”）主要優(yōu)點：保留了SQL的風(fēng)格，便于熟悉SQL的用戶的掌握，通用性較好，易于與關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接。執(zhí)行擴展SQL，如果要將屬性和空間關(guān)系整體統(tǒng)一起來，從底層進行查詢優(yōu)化，有一定困難。目前一般將兩層分開進行查詢。142008-11空間查詢與量算屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的聯(lián)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+距主要公路不超過兩公里152008-11空間查詢與量算能夠?qū)⒁晕淖?、?shù)字表達的位置信息轉(zhuǎn)換表達為幾何上的空間位置。根據(jù)街道地址來查詢事物的空間位置和屬性信息是地理信息系統(tǒng)特有的一種查詢功能，這種查詢利用地理編碼，輸入街道門牌號碼，就可知道大致的位置和所在的街區(qū)。5、地址匹配查詢（Geocoding,AddressMatching）162008-11空間查詢與量算空間量算幾何量算：空間事物的幾何特征，幾何位置、質(zhì)心、形態(tài)參數(shù)的簡單計算點：0維，坐標(biāo)——獲取空間位置信息線：1維，長度、曲率、方向面：2維，面積、周長等體：3維，表面積、體積等（體積的計算，曲面與基準平面之間的空間體積）空間對象之間的幾何關(guān)系量算：距離、方位等線長度計算矢量：兩點之間的直線距離，復(fù)合線段累加求和柵格：網(wǎng)格數(shù)目累加面積計算

矢量：幾何交叉求積（坐標(biāo)法）柵格：相同屬性值的格網(wǎng)數(shù)目與格網(wǎng)面積的乘積172008-11空間查詢與量算距離量算含義：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(zhì)性是相關(guān)的，不同的度量空間和介質(zhì)空間，距離定義不同不同的距離有不同的特性，距離的定義是由應(yīng)用決定的，可根據(jù)需要重新定義距離。在非勻質(zhì)空間，距離定義不僅僅是表達是上的變化，而且還具有研究區(qū)域上的變化，這時的距離計算一般在多邊形范圍內(nèi)按一定算法進行。182008-11空間查詢與量算距離量算n

維勻質(zhì)空間廣義距離公式距離計算公式

n維非勻質(zhì)空間距離計算ijijj(xj,yj)i(xi,yi)q=2，二維歐氏距離q=1，曼哈頓距離q=0.6,非毆氏距離192008-11空間查詢與量算質(zhì)心量算定義：目標(biāo)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(zhì)心。計算公式：

i為離散目標(biāo)，w為權(quán)重，x，y為目標(biāo)坐標(biāo)

應(yīng)用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(fù)雜目標(biāo)的模型建立等202008-11空間查詢與量算形狀分析基本考慮：多邊形形狀特征、空間完整