第四講空間查詢與量算

地理信息系統(tǒng)

GeographicalInformationSystem第四講空間查詢與度量5/25/20231概論空間查詢與量算是空間分析的定量基礎(chǔ)，任何空間分析都開始于空間查詢空間查詢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(shí)體和數(shù)據(jù)空間查詢技術(shù)由簡單到復(fù)雜雙向查詢：圖形查屬性，屬性查圖形5/25/20232。5/25/202335/25/20234屬性數(shù)據(jù)查詢通過對(duì)屬性數(shù)據(jù)的操作從地圖中檢索數(shù)據(jù)。結(jié)果通過高亮度顯示或保存。手段：表達(dá)式表達(dá)式必須被GIS或數(shù)據(jù)庫理解不同的系統(tǒng)可能表達(dá)式不一樣5/25/20235屬性數(shù)據(jù)查詢：邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式：class=2運(yùn)算數(shù):字段、數(shù)字、字符串邏輯運(yùn)算符:=,>,<,≥,≤,≠5/25/20236屬性數(shù)據(jù)查詢：布爾運(yùn)算符用來連接兩個(gè)或兩個(gè)以上的邏輯表達(dá)式運(yùn)算符：AND、OR、XOR、NOT與運(yùn)算：Class=2ANDage>15或運(yùn)算：Class=2ORage>15;Class=2XORage>15否運(yùn)算：NOT(Class=2)AND(age>15)5/25/20237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,owner

whereparcel.PIN=owner.PINandPIN=“p104”地塊標(biāo)識(shí)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(shí)業(yè)主名字p101Wangp101Changp102Smithp102Jonesp103Markp104JoeOwnerParcel5/25/20238交互查詢5/25/20239空間數(shù)據(jù)查詢（圖形查詢）通過地圖要素的操作從地圖上得到查詢對(duì)象的屬性、空間位置、空間分布以及與其他空間對(duì)象的空間關(guān)系。方法指針選擇要素圖形選擇要素圓、方框、多邊形5/25/202310指針選擇要素（點(diǎn)查詢）5/25/202311矩形查詢5/25/202312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(diǎn)。條件：人口大于2000距主要公路不超過兩公里5/25/202313空間關(guān)系查詢空間關(guān)系查詢空間關(guān)系包含：完全在選擇要素之內(nèi)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(nèi)的要素緩沖區(qū)查詢5/25/202314鄰接相交重合相離包含點(diǎn)—點(diǎn)點(diǎn)—線點(diǎn)—面線—面面—面線—線5/25/202315面的鄰接拓?fù)洳樵?面包含點(diǎn)5/25/202316關(guān)聯(lián)查詢（黑線為排水網(wǎng)絡(luò)，斜條文顯示的圖斑為排水網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過的土地5/25/202317緩沖區(qū)查詢(buffer)緩沖區(qū)是根據(jù)數(shù)據(jù)庫中點(diǎn)、線、面地理實(shí)體，自動(dòng)建立其周圍一定寬度范圍的多邊形，來表征特定地理實(shí)體對(duì)鄰域的影響范圍。緩沖區(qū)查詢是不破壞原有空間目標(biāo)的關(guān)系，只檢索緩沖區(qū)范圍內(nèi)涉及到的空間目標(biāo)。Eg.某一單位準(zhǔn)備建立一個(gè)養(yǎng)殖試驗(yàn)室，試驗(yàn)室的選址要求為：①土地利用類型為灌木林地（屬性代碼為Lucode=300）；②適宜開發(fā)的土壤類型為濕地（suit>=2）；③距離排水管道在300米之內(nèi)。5/25/202318（a）土地利用圖（b）土壤類型圖（c）排水網(wǎng)絡(luò)及其300米緩沖區(qū)范圍（d）查詢結(jié)果（深色圖斑）5/25/202319二、空間量算幾何量算質(zhì)心量算距離量算形狀量算5/25/2023201.空間量算：幾何量算含義：點(diǎn)：0維，坐標(biāo)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5/25/202321空間量算：幾何量算線長度計(jì)算矢量：兩點(diǎn)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，8方向連接，對(duì)角線方向要乘5/25/202322空間量算：幾何量算面積計(jì)算矢量：幾何交叉求積（坐標(biāo)法）(沒有空洞的簡單多邊形)柵格：相同屬性值的格網(wǎng)數(shù)目與格網(wǎng)面積的乘積5/25/202323幾何量算線長度可由兩點(diǎn)間直線距離相加得到。面積和周長的計(jì)算。在平面直角坐標(biāo)系中，計(jì)算面積時(shí)，計(jì)算y值以下面積．按矢量方向，分別求出向右向左兩個(gè)方向各自的面積，它們的絕對(duì)值之差，便是多邊形面積值，周長則是線段之和。

5/25/2023242.空間量算：質(zhì)心量算定義：目標(biāo)的半徑位置或保持均勻的平衡點(diǎn)，一般為多邊形的幾何中心或質(zhì)心。質(zhì)心是描述地理對(duì)象空間分布的一個(gè)重要指標(biāo)。例如要得到一個(gè)全國的人口分布等值線圖，而人口數(shù)據(jù)只能到縣級(jí)，所以必須在每個(gè)縣域里定義一個(gè)點(diǎn)作為質(zhì)心，代表該縣的數(shù)值，然后進(jìn)行插值計(jì)算全國人口等值線。計(jì)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5/25/2023253.空間量算：距離量算含義：距離描述了空間對(duì)象之間的接近程度。地理空間上的距離所描述的對(duì)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(dá)式上的變化，而且還具有研究區(qū)域上的變化，這時(shí)的距離計(jì)算一般在多邊形范圍內(nèi)按一定算法進(jìn)行。5/25/202326一個(gè)地點(diǎn)到所有其它地點(diǎn)的距離：距離表面

各向同性和各向異性(考慮到阻力影響)的距離表面

5/25/202327空間量算：距離量算n

維勻質(zhì)空間廣義距離公式距離計(jì)算公式n維非勻質(zhì)空間距離計(jì)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5/25/2023284.空間量算：形狀分析基本考慮：空間完整性：即有孔多邊形和破碎多邊形的處理

多邊形形狀特征：最常用的指標(biāo)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(shù)指標(biāo)是基于面積和周長的5/25/202329形狀量算第一種量算方法：首先統(tǒng)計(jì)線段的總長度得到多邊形的周長，然后與同該多邊形面積相同的圓的周長進(jìn)行比較。將多邊形周長與圓周長相除得到一個(gè)參數(shù)，可以很快比較出多邊形的不同來。5/25/202330形狀量算第二種量算方法：從多邊形中心畫出一組規(guī)則半徑，設(shè)其半徑長為，圓的半徑長為，然后計(jì)算參量從而比較出多邊形的差別來。5/25/202331形狀量算第三種量算方法：如果認(rèn)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓目標(biāo)既非緊湊型也非膨脹型，則可定義其形狀系數(shù)為：

其中，P為目標(biāo)物周長，A為目標(biāo)物面積。如果r＜1，目標(biāo)物為緊湊型；r＝1，目標(biāo)物為一標(biāo)準(zhǔn)圓；