第五章 GIS空间查询与空间分析

GIS数据处理与空间分析教程引言：地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据进行捆绑组织、存储、查询、分析、可视化并生成可输出图形报告的系统。

在各个领域，如城市规划、环境管理、资源分配、农业发展等都有广泛的应用。

本教程将就GIS数据处理与空间分析的相关内容进行深入的介绍和讲解。

第一章：GIS数据处理的基础知识GIS数据由地理空间数据和属性数据组成，地理空间数据包括点、线、面等地理要素。

在这一章节，我们将学习地图投影的基本知识，了解常见的地理坐标系和地图投影方式，并介绍GIS数据的各种数据格式，如Shapefile、GeoJSON等。

第二章：GIS数据获取与预处理本章节将介绍如何获取地理空间数据，包括地理信息系统数据和其他来源的数据。

我们将探讨如何使用GPS设备采集地理数据，并学习如何使用影像处理软件提取图像中的地理信息。

另外，还将涉及数据预处理的工作，如数据清洗、数据转换和数据拓扑校正等。

第三章：GIS数据管理与存储GIS数据管理与存储是GIS应用中关键的一环，本章节将重点介绍如何进行数据管理和数据存储。

我们将学习如何使用数据库管理系统（DBMS）对GIS数据进行组织和存储，并了解属性数据表的设计和建立。

此外，还将介绍如何维护和更新数据，以及数据备份和恢复的相关策略。

第四章：GIS空间分析基础在进行GIS空间分析之前，我们需要了解一些基础概念和方法。

本章节将介绍GIS空间分析的基本概念，如空间关系、空间查询和空间操作等。

我们还将学习常见的空间分析方法，如缓冲区分析、叠加分析和网格分析等，并通过具体案例来加深理解。

第五章：GIS空间分析进阶本章节将介绍一些进阶的GIS空间分析方法和技术，如网络分析、三维分析和时空分析等。

我们将详细讲解这些方法的原理和应用场景，并通过实际案例来展示如何使用这些方法进行空间分析。

第六章：GIS可视化和报告生成通过可视化和报告生成，我们可以有效地展示和传达GIS数据和分析结果。

第一章GIS绪论1、地理信息系统：是地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对地理数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，采用空间模型分析方法提供空间和动态的环境信息，为决策服务而建立起来的计算机技术系统。

2、GIS的组成：硬件环境、软件系统、空间数据、应用人员、应用模型。

3、GIS的软件构成：GIS 软件、系统软件、数据库软件。

4、GIS的功能：数据采集与输入、数据编辑与处理、数据存储和管理、空间查询与分析、数据的显示与输出。

5、论述GIS与自己专业的关系？第二章GIS的地学基础1、地球的三级逼近？一级逼近：大地体-物理表面；二级逼近：旋转椭球体-数字表面；三级逼近：参考椭球体-大地测量面。

2、地理坐标系（大地坐标系）：是以经度和纬度表示地面点位置的球面坐标系统。

3、中国的大地坐标系统：①1954年北京坐标系；②1980年国家大地坐标系（1980西安坐标系）。

4、地图投影：在地球椭球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投影。

5、地图投影变形：在地图投影时，把球面上的经纬线网转换到投影平面上，转换后地图上经纬线网格必然产生变形，这种变形称为地图投影变形。

包括长度变形、面积变形和角度变形。

6、按地图投影变形性质分类：等角投影(正形投影)：投影后任意点上任意两条微分线段构成的角度不产生变形。

等积投影：投影前后面积大小不变的投影，即面积变形为零。

任意投影：投影后长度、面积和角度都有变形，它既不等角又不等积。

等距投影是在特定方向上没有长度变形的任意投影的一种。

7、高斯-克吕格投影：是一种横轴等角切椭圆柱投影，它是将一椭圆柱横切于地球椭球体上，并与某一子午线相切，然后用等角条件将中央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影圆柱面上，并将此柱面展为平面，即获得高斯克吕格投影。

8、高斯克吕格投影特点：①中央经线和赤道被投影为互相垂直的直线，且为投影的对称轴；②投影后无角度变形，即等角投影；③中央经线投影后没有长度变形。

第五章空间分析空间分析是对分析空间数据有关技术的统称。

根据作用的数据性质不同，可以分为：（1）基于空间图形数据的分析运算；（2）基于非空间属性的数据运算；（3）空间和非空间数据的联合运算。

一、空间查询与量算简介查询和定位空间对象，并对空间对象进行量算是地理信息系统的基本功能之一，它是地理信息系统进行高层次分析的基础。

•例如：在地理信息系统中，为进行高层次分析，往往需要查询定位空间对象，并用一些简单的量测值对地理分布或现象进行描述，如长度，面积，距离，形状等。

实际上，空间分析首先始于空间查询和量算，它是空间分析的定量基础。

1．空间查询主要有两类：•第一类是按属性信息的要求来查询定位空间位置，称为“属性查图形”。

例如：在中国行政区划图上查询人口大于4000万且城市人口大于1000万的省有哪些？这和一般非空间的关系数据库的SQL查询没有区别，查询到结果后，再利用图形和属性的对应关系，进一步在图上用指定的显示方式将结果定位绘出。

•第二类是根据对象的空间位置查询有关属性信息，称为“图形查属性”。

例如：一般地理信息系统软件都提供一个“INFO”工具，让用户利用光标，用点选、画线、矩形、圆、不规则多边形等工具选中地物，并显示出所查询对象的属性列表，可进行有关统计分析。

该查询通常分为两步，首先借助空间索引，在地理信息系统数据库中快速检索出被选空间实体，然后根据空间实体与属性的连接关系即可得到所查询空间实体的属性列表。

基于空间关系查询空间实体间存在着多种空间关系，包括拓扑、顺序、距离、方位等关系。

通过空间关系查询和定位空间实体是地理信息系统不同于一般数据库系统的功能之一。

例如：查询满足下列条件的城市：–在京沪线的东部–距离京沪线不超过50公里–城市人口大于100万–城市选择区域是特定的多边形；整个查询计算涉及了空间顺序方位关系（京沪线东部），空间距离关系（距离京沪线不超过50公里），空间拓扑关系（使选择区域是特定的多边形），甚至还有属性信息查询（城市人口大于100万）。

使用GIS软件进行空间数据分析的技巧随着科技的不断发展，GIS（地理信息系统）软件在各行各业中得到了广泛的应用。

从城市规划到环境保护，从交通管理到灾害应对，GIS软件帮助人们更好地理解和利用地理空间数据。

本文将介绍一些使用GIS软件进行空间数据分析的技巧。

1. 数据获取与处理在进行任何分析之前，首先需要获取和处理地理空间数据。

这些数据可以来自各种来源，如卫星遥感图像、地形数据、人口统计数据等。

使用GIS软件，我们可以将这些数据导入，并进行预处理，如数据清理、格式转换和投影转换等。

确保数据的准确性和一致性对于后续的分析至关重要。

2. 空间查询与可视化GIS软件提供了强大的空间查询和可视化工具，帮助我们快速定位和分析特定区域。

我们可以使用空间查询工具来选择或过滤出感兴趣的空间要素，如选取某个行政区域内的建筑物或某个地段的地形特征。

同时，利用GIS软件的可视化功能，我们可以以地图、图表或统计图等形式对地理空间数据进行展示，使得数据更加直观和易于理解。

3. 空间叠加分析与缓冲区分析空间叠加分析是GIS软件中常用的分析方法之一。

它通过将不同的空间数据层叠加在一起，来探索它们之间的相互关系。

例如，我们可以叠加地形数据和水系数据，以确定哪些地区容易发生洪水。

此外，缓冲区分析也是一种常用的空间分析方法。

它通过在地理空间数据中创建缓冲区来研究特定地点周围的影响范围。

例如，我们可以通过创建一个以学校为中心的缓冲区，来研究该区域内的交通情况和人口密度，并据此进行城市规划。

4. 空间插值与预测分析在一些情况下，我们可能无法获得完整的地理空间数据。

此时，空间插值技术可以帮助我们通过已有的数据点来推测其他地方的数据情况。

GIS软件提供了多种空间插值算法，如反距离加权插值和Kriging插值。

通过对地理空间数据进行插值分析，我们可以获取缺失数据的估算值，并进行进一步的预测分析。

5. 空间统计分析与模型建立空间统计分析是GIS软件中一个重要的功能。

地理信息系统的数据查询与空间分析技巧地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理数据与计算机技术相结合的现代信息管理系统。

它能够提供有关地理位置、地物属性和地物关系的信息。

在这个信息大爆炸的时代，GIS正成为人们获取、处理、分析和展示地理数据的重要工具。

本文将探讨地理信息系统中的数据查询与空间分析技巧，旨在帮助读者更好地理解和应用GIS工具。

一、数据查询技巧数据查询是地理信息系统中最基本也是最重要的功能。

通过数据查询，我们可以针对特定条件或属性查找和筛选感兴趣的数据。

以下是几种常见的数据查询技巧。

1. 属性查询属性查询是根据数据表中一列或多列的属性值进行查询的方式。

在进行属性查询时，需要明确查询条件，并利用逻辑运算符（如等于、大于、小于等）组合条件表达式。

例如，我们可以通过属性查询找到特定区域的人口密度高于平均水平的地区。

2. 空间查询空间查询是根据地物之间的空间关系进行查询的方式。

常见的空间查询包括点与面的关系、线与面的关系、面与面的关系等。

例如，在城市规划中，我们可以利用空间查询找到位于某个距离内的商业中心区域，以便进行商业用地的规划。

3. 缓冲区查询缓冲区查询是基于距离测量进行的一种查询方式。

通过设定缓冲区距离，在地图上生成一定距离内的区域范围，以便进行进一步分析。

例如，我们可以利用缓冲区查询找到离公园500米范围内的住宅区，从而评估周边居民的可达性和容量。

二、空间分析技巧空间分析是地理信息系统中的一项重要任务，用于揭示地理现象之间的空间关系和模式。

以下是几种常见的空间分析技巧。

1. 空间叠加分析空间叠加分析是将不同图层的地理要素进行叠加以获得新的结果图层的过程。

通过空间叠加分析，我们可以识别出不同要素之间的重叠区域、相交区域和分离区域，从而发现地理现象之间的关联关系。

例如，我们可以将人口分布图层和道路网络图层进行叠加分析，得到不同人口密度区域的交通便利性。

地理信息系统教程第一章绪论1．信息系统：能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。

具有采集、管理、分析和表达数据的能力。

2．地理信息系统：GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题3．GIS与IS之间的区别：GIS是空间数据和属性数据的联合体。

4．GIS系统五个基本组成部分：⑴硬件系统，各种设备-物质基础；⑵软件系统，支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；⑶数据，系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础；⑷应用人员，GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；⑸应用模型，解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在5．地理信息系统基本功能：⑴数据采集与编辑；⑵数据存储与管理；⑶数据处理和变换；⑷空间分析和统计；⑸产品制作与显示；⑹二次开发和编程6．地理信息系统应用功能：资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策第二章地理信息系统的空间数据结构和数据库1．地理实体：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具有概括性，复杂性，相对性的概念。

2．地理实体的特征：⑴属性特征——用以描述事物或现象的特性；⑵空间特征——用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系；⑶时间特征——用以描述事物或现象随时间的变化3．地理实体数据的类型：⑴属性数据——描述空间对象的属性特征的数据；⑵几何数据——描述空间对象的空间特征的数据；⑶关系数据——描述空间对象之间的空间关系的数据4．点：有特定位置；线：具有相同属性的点的轨迹，由一系列的有序坐标表示；面：对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。

由封闭曲线加内点来表示；体：用于描述三维空间中的现象与物体，它具有长度、宽度及高度等属性5．空间数据结构：是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，也就是指空间数据以什么形式在计算机中存储和处理。

gis空间分析【GIS空间分析】GIS空间分析（Geographic Information System）是指利用计算机和特殊软件技术对地理、地貌、地质、水文等地球表层信息进行科学分析和处理的一种技术手段。

它通过空间数据的获取、管理、分析和可视化展示，帮助人们深入了解地理空间关系，从而在地理决策、规划和管理中发挥重要作用。

本文将从GIS空间分析的定义、原理、应用以及未来发展等方面进行探讨，以期给读者对这一领域有一个系统、全面的了解。

一、GIS空间分析的定义GIS空间分析是通过对空间数据进行处理和分析，以实现地理空间信息的获取、提取、融合和展示的一种技术手段。

它结合了计算机科学、地理学、数学和统计学等多学科的知识，通过对地理空间数据进行空间关系、属性关系和统计关系的分析，从而揭示地理空间的内在规律。

GIS空间分析可以对地理空间数据进行分类、查询、计算和模拟，进而为地理决策提供科学支持。

二、GIS空间分析的原理GIS空间分析的原理基于空间数据的统计分析和空间拓扑分析，主要包括以下几个方面：1. 空间统计分析：通过统计学方法对地理空间数据进行描述、分布和变异等分析，揭示地理现象的空间规律。

例如，可以通过点密度分析、缓冲区分析和空间插值等方法，推测出分布在特定区域的事件规律，为决策提供依据。

2. 空间拓扑分析：通过对地理空间数据进行空间关系和拓扑关系分析，揭示地物之间的相互作用和约束关系。

例如，可以使用拓扑关系分析方法，判断道路网的连通性和阻断情况，为交通规划和设施布局提供支持。

3. 空间模拟分析：通过对地理空间数据进行模拟和预测，揭示不同因素对地理现象的影响和变化趋势。

例如，可以使用地理模型和算法，模拟城市扩张、环境变化等情景，并评估不同决策方案的效果。

4. 空间可视化分析：通过将分析结果以图形、图像或动画的形式展示，帮助人们直观地理解和掌握地理空间的特征和规律。

例如，通过空间分析结果的可视化呈现，可以使决策者更好地理解地理现象，从而做出科学决策。

地理信息系统中的空间数据分析方法与使用教程地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据进行整合、管理、分析和展示的工具。

在GIS中，空间数据分析是一项重要的功能，它可以帮助用户在研究和决策过程中更好地理解和利用地理空间数据。

本文将介绍地理信息系统中常用的空间数据分析方法和使用教程。

一、空间数据分析方法1. 空间查询和空间关联分析：空间查询是GIS中最基础的分析方法之一，可以根据用户设定的条件查询地理空间数据，例如查询某个区域范围内的地块、建筑物或其他地理要素。

空间关联分析则是通过比较两个或多个地理要素之间的空间关系来进行分析，例如判断某个地块是否位于某个行政区域内。

2. 空间插值和空间推测：空间插值技术可以根据已知点的属性值，推断未知点的属性值，从而实现空间数据的补全和预测。

例如，在气象领域中，可以通过插值方法预测某个地区的气温和降雨量。

空间推测则是通过已知要素的空间分布模式来推断其他地理要素的分布模式。

3. 空间统计和空间模型分析：空间统计方法用于分析地理要素之间的空间关系，并进行统计计算。

例如，利用空间统计分析可以研究疾病的空间聚集现象，了解其在不同地理区域的分布特点。

空间模型分析则是利用数学模型来描述和解释地理要素之间的空间关系，例如地理回归模型可以用于分析地理要素之间的因果关系。

4. 空间多目标决策分析：在GIS中，空间多目标决策分析是一种辅助决策的方法，可以根据用户设定的目标和约束条件，通过空间分析方法来评估和比较不同方案的优劣。

例如，在城市规划中，可以利用空间多目标决策分析来评估不同用地方案对城市环境和社会经济的影响。

二、空间数据分析的使用教程1. 数据准备：在进行空间数据分析之前，首先需要准备好所需的地理空间数据，包括矢量数据和栅格数据。

矢量数据包括点、线、面等要素的坐标和属性信息，栅格数据则是由像素组成的网格数据。

空间查询与空间分析空间查询和空间分析是地理信息系统（GIS）中重要的功能，用于处理地理空间数据，为决策提供支持。

本文将从定义、应用领域、方法和技术等方面进行介绍，全面探讨空间查询和空间分析的相关内容。

一、空间查询的定义和应用领域空间查询是指对地理空间数据进行特定条件的和检索，以获取符合查询条件的空间数据或空间特征。

空间查询的目的是为了从地理空间数据中寻找并提取出满足特定需求的信息，为决策提供科学依据。

空间查询广泛应用于资源管理、环境保护、城市规划、应急管理、交通规划、地理病理学等领域。

资源管理是空间查询的一个重要应用领域。

通过对资源分布、利用程度等信息的查询和分析，可以实现对资源的合理配置和管理。

例如，通过对森林资源的查询和分析，可以确定合适的伐木量，确保森林的可持续利用。

城市规划是另一个典型的应用领域。

通过对城市地理空间数据进行查询和分析，可以得到城市土地使用的空间分布情况、用地类型和规模等信息。

这些信息可以帮助规划人员制定城市的发展策略和规划布局。

二、空间查询的方法和技术空间查询的方法和技术包括空间关系查询、空间属性查询和空间拓扑查询。

1.空间关系查询：是通过指定空间关系条件，来查询满足这些关系条件的空间要素。

常用的空间关系查询有重叠关系、接触关系、相交关系、包含关系等。

2.空间属性查询：是通过指定空间要素的属性条件，来查询满足这些属性条件的空间要素。

常用的空间属性查询有按照属性值进行等值查询、范围查询和多条件复合查询等。

3.空间拓扑查询：是通过指定空间要素之间的拓扑关系，来查询满足这些拓扑关系的空间要素。

常用的空间拓扑查询有连接查询、容纳查询、相邻查询和交叉查询等。

空间查询的实现主要通过空间数据库管理系统（SDBMS）来完成。

SDBMS是一种针对空间数据进行管理和查询的专门数据库管理系统，具备管理空间数据的特殊功能和索引结构。

常用的SDBMS有Oracle Spatial、PostGIS、ArcSDE等。

GIS空间分析方法GIS（地理信息系统）空间分析是指利用GIS技术和方法对地理空间数据进行处理和分析的过程。

它包括了对地理空间数据进行统计、计算、模型建立和模拟等操作，旨在揭示地理空间现象的内在规律和相互关系，为决策提供科学依据。

1.点线面分析点线面是地理空间对象的常见形式，点线面分析是GIS空间分析的基础。

点线面分析涉及到对点、线、面要素进行拓扑关系的判定和属性数据分析，以及对点线面的距离测量、方位计算和空间关系的判断等操作。

这些操作可以用于地理空间对象的查找、选择、连接和组织等任务。

2.缓冲区分析缓冲区分析是指在地理空间对象周围建立一个等距离或者等属性值的区域，用于分析地理现象的时空关系。

通过缓冲区分析，可以确定一定距离范围内的地理对象数量、密度和分布情况，从而对资源分配、环境保护和区域规划等问题进行优化和决策。

3.可视化分析可视化分析是将地理空间数据以图形、图像或者动画的形式呈现出来，方便人们对数据进行直观理解和分析的过程。

可视化分析能够将地理空间数据转化为易于理解和记忆的图像，帮助人们发现地理空间模式、趋势和异常现象等信息，从而辅助决策和规划过程。

4.空间插值分析空间插值分析是利用已有的有限样本数据来推测或者估计未知位置上的属性值的方法。

通过空间插值分析，可以对地理现象的分布进行估计和预测，从而为资源管理、环境评价和风险分析等提供重要的参考。

5.空间网络分析空间网络分析是指在地理空间数据之上进行网络建模，进行路径分析和网络优化的方法。

空间网络分析常用于交通规划、物流分配和资源调度等问题的求解，可以帮助人们找到最优路径、确定最佳服务区域和优化交通运输等任务。

综上所述，GIS空间分析方法包括点线面分析、缓冲区分析、可视化分析、空间插值分析和空间网络分析等。

这些方法可以揭示地理空间现象的内在规律和相互关系，为决策提供科学依据，广泛应用于城市规划、环境保护和自然资源管理等领域。

GIS基本空间分析基本空间分析的方法主要包括了以下几种：1.空间查询和测量：通过查询和测量地理实体的位置、距离、长度、面积等特征，分析它们在空间上的关系。

常见的空间查询包括邻近查询、包含查询、相交查询等，可以用来解决地理要素的选择、筛选和匹配等问题。

2.空间缓冲区分析：通过在地理实体周围建立固定距离的缓冲区，研究地理实体之间的空间接近程度和相互影响关系。

空间缓冲区分析可以用来提取地理实体的邻近关系，寻找交通、环境和建筑物等方面的冲突和关联。

3.空间插值和表面分析：通过根据已知的地理实体数据值和其空间位置之间的关系，对未知位置的地理实体值进行估计和预测。

常见的空间插值方法有反距离加权插值、克里金插值、样条插值等，可以用于生成等值线、数字高程模型等地理表面。

4.空间聚类与簇分析：通过找出地理实体的内部集聚和空间聚类现象，分析地理实体的空间分布规律。

簇分析可以帮助我们发现聚类和分散的特征，揭示地理实体之间的相互作用和影响。

5.空间分布模式识别：通过对地理实体的分布特征和其所处的环境背景进行比较和分析，识别出地理实体的空间分布模式。

常见的空间模式有随机分布、聚集分布和均匀分布等，可以用于研究城市规划、土地利用、资源管理等方面的问题。

6.空间网络分析：通过对地理实体之间的连接关系和网络结构进行分析，寻找最佳路径和优化资源分配。

空间网络分析可以用于交通规划、物流管理等领域，帮助决策者做出合理的决策和布局。

基本空间分析在多个领域中发挥着重要作用，如城市规划、环境保护、资源管理等。

例如，在城市规划中，可以通过空间缓冲区分析确定建筑物之间的最佳距离，保证交通和消防通道的畅通；在环境保护中，可以利用空间聚类与簇分析，发现水体污染的集聚区，采取相应的保护措施；在资源管理中，通过空间分布模式识别，找出资源开发的最佳位置，实现资源的合理利用。

总之，基本空间分析是GIS的核心内容之一，通过对地理数据的空间关系和空间模式的分析，揭示地理实体之间的相互作用和分布规律，为决策者提供科学的空间决策支持。