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第五章空间查询与空间分析学习要求：掌握1、GIS的数据查询的基本知识2、GIS空间分析模型及其算法§5.1 空间数据的查询一、空间数据查询的含义数据查询是GIS的一个非常重要的功能，定位空间对象、提取对象信息，是地理信息系统进行高层次空间分析的基础。
二、空间数据查询的方式1、基于属性数据的查询：2、基于图形数据的查询：3、图形与属性的混合查询4、模糊查询：5、自然语言空间查询：6、超文本查询7、符号查询三、查询结果的显示方式查询结果的显示环境参数1、显示方式（the display mode）有5种显示方式用语多次查询结果的运算：刷新、覆盖、清除、相交和强调。
2、图形表示（the graphical presentation）用于选定符号、图案、色彩等。
3、绘图比例尺（the scale of the drawing）确定地图显示的比例尺（内容和符号不随比例尺变化）。
4、显示窗口（the window to be shown）确定屏幕上显示窗口的尺寸。
5、相关的空间要素（the spatial context）显示相关的空间数据，使查询结果更容易理解。
6、查询内容的检查（the examination of the content）检查多次查询后的结果。
§5.2 空间数据的统计分析讲述空间数据统计分析中基本统计量的计算和常用统计数据的分类分级算法。
一、属性数据的集中特征数反映属性数据集中特性的参数有：频数：变量在各组出现或发生的次数；频率：各组频数与总频数之比；平均数：反映了数据取值的集中位置；简单算术平均数的计算公式为：加权算术平均数的计算公式为：数学期望：以概率为权值的加权平均数的；中数：对于有序数据集X，如果有一个数x，能同时满足以下两式：则称x为数据集X的中数，记为M。
e若X的总项数为奇数，则中数为：若X的总顶数为偶数，则中数为：众数：众数是具有最大可能出现的数值。
二、属性数据的离散特征数极差：一组数据中最大值与最小值之差；离差：一组数据中的各数据值与平均数之差；标准差：方差的平方根；变差系数：衡量数据在时间和空间上的相对变化的程度。
地理信息系统中空间数据分析方法的使用方法地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理数据与属性数据相结合的技术工具，用于存储、管理、分析和可视化地理空间数据的系统。
在GIS中，空间数据分析方法的使用对于地理问题的解决具有重要意义。
本文将介绍地理信息系统中空间数据分析方法的使用方法，帮助读者了解如何应用这些方法来解决地理问题。
首先，空间数据分析的常用方法之一是空间查询（Spatial Query）。
空间查询是指根据地理位置或空间关系来检索和提取特定空间数据的过程。
通过空间查询，我们可以根据事先定义的空间关系（如相邻关系、重叠关系等）来提取满足条件的地理要素。
例如，我们可以使用空间查询方法查找某一地区内的所有公园或河流，并获取它们的属性信息。
第二，空间数据分析的常用方法之一是缓冲区分析（Buffer Analysis）。
缓冲区分析是指根据地理位置，在地图上创建一定距离范围内的缓冲区，并分析缓冲区内的地理要素。
缓冲区分析可以用来确定某一地理要素周围的影响范围，例如确定一个工厂周围的安全距离或者估计某一鸟类的迁徙范围。
第三，空间数据分析的常用方法之一是空间插值（Spatial Interpolation）。
空间插值是指通过已知的观测点数据，在未观测点上估计或预测该点的数值。
空间插值方法可以用来生成连续的地理表面，如高程表面、温度分布等。
常用的空间插值方法包括反距离加权法（Inverse Distance Weighting）、克里金法（Kriging）和三角剖分插值法（Triangulated Irregular Network，简称TIN）等。
第四，空间数据分析的常用方法之一是空间统计分析（Spatial Statistics Analysis）。
空间统计分析是指在地理数据集上进行统计分析，考虑地理数据之间的空间关系。
通过空间统计分析，我们可以发现地理现象的分布模式、趋势和聚集特征。
如何进行地理信息系统的空间查询与分析地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于存储、管理、分析和可视化地理数据的工具。
通过将各种地理数据叠加在一起，并应用专业的算法和模型，GIS可以帮助我们进行空间查询和分析，从而提供可靠的地理决策支持。
本文将探讨如何进行地理信息系统的空间查询与分析的方法和技巧。
一、理解地理信息系统的空间查询与分析在进行地理信息系统的空间查询与分析之前，我们需要先了解几个基本概念。
空间查询是指通过指定特定的空间范围或条件，从地理数据中检索出满足条件的特定地理要素。
空间分析则是对地理数据进行一系列的操作和计算，从而得出有关地理现象和关系的结论。
二、数据准备与清理在进行空间查询与分析之前，我们需要收集并准备好相关的地理数据。
这些数据可以来自各个渠道，包括传感器、遥感卫星、地理测绘等。
在收集到数据后，我们需要对其进行清理和预处理，包括去除重复数据、处理错误数据、转换数据格式等。
同时，还需要对数据进行地理坐标的投影和转换，以确保数据的一致性和准确性。
三、空间查询1.属性查询属性查询是根据地理数据的属性（如名称、类型、属性值等）来进行查询的一种方法。
通过简单的数据库查询语句，我们可以筛选出满足特定属性条件的地理要素。
例如，我们可以查询某个城市的人口数量、土地利用类型等。
2.空间范围查询空间范围查询是指根据地理数据的空间位置进行查询的一种方法。
通过指定一个空间范围，例如矩形框或多边形区域，我们可以筛选出位于该范围内的地理要素。
这种查询方法适用于需要在特定区域内进行研究或分析的场景，例如城市规划、环境保护等。
3.空间关系查询空间关系查询是指根据地理要素之间的空间关系进行查询的一种方法。
常见的空间关系包括相交、包含、接触等。
通过指定特定的空间关系，我们可以筛选出满足条件的地理要素。
这种查询方法适用于需要按照地理要素之间的空间关系进行研究或分析的场景，例如道路交通规划、资源分布等。
第五章 土地信息系统的数据处理与分析§5.1坐标系与坐标变换5.1.1三种坐标系1 用户坐标系指地图采用的坐标系统，主要有高斯平面坐标和大地坐标（曲面坐标—经纬度、大地高），其特点是与显示设备无关。
2 规格化数据库坐标系数据库系统中直接存用户坐标会有两个问题（1）、存实数比存整数占空间大。
（2）、存实数不易实现规格化，从而不易实现定位处理。
建立规格化数据库坐标系，就是为了克服这两个缺点。
规格化数据库用两个字节的整数来表示图形点坐标，这些整数的值域是-32768-32768，若存储一幅65cm*65cm 的地图,其数值精度已达到了0.01mm ，具有足够的图解精度。
3 设备坐标系指图形显示设备所特有的坐标系统。
例如电脑显示器的坐标原点在显示屏的左上角。
因此，数据录入和输出涉及到用户坐标和设备坐标之间的变换，数据入库和数据检索就要进行用户坐标与规格化数据库坐标之间的变换，而图形交互编辑则要进行数据库规格坐标与设备坐标之间的变换了。
5.1.2坐标变换5.1.2.1不同坐标系之间的变换 1、欧勒角与旋转矩阵对于二维直角坐标，如图所示，有：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡1122cos sin sin cos y x y x θθθθ(10-8)在三维空间直角坐标系中，具有相同原点的两坐标系间的变换一般需要在三个坐标平面上，通过三次旋转才能完成。
如图所示，设旋转次序为： ①绕1OZ 旋转Z ε角，11,OY OX 旋转至00,OY OX ；②绕0OY 旋转Y ε角10,OZ OX 旋转至02,OZ OX ； ③绕2OX 旋转X ε角，00,OZ OY 旋转至22,OZ OY 。
Z Y X εεε,,为三维空间直角坐标变换的三个旋转角，也称欧勒角，与它相对应的旋转矩阵分别为：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=X X X XX R εεεεεcos sin 0sin cos 0001)(1 (10-10)⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=Y YY YY R εεεεεcos 0sin 010sin 0cos )(2(10-11)⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=100cos sin 0sin cos )(3ZZZ ZZ R εεεεε(10-12)令 )()()(3210Z Y X R R R R εεε= (10-13)则有：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡1110111321222)()()(Z Y X R Z Y X R R R Z Y X Z Y X εεε (10-14)代入：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+-+++--=Y X ZY X Z X ZY X Z X Y X Z Y X Z X ZY X Z X YZY Z Y R εεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεcos cos sin sin cos cos sin cos sin cos sin sin cos sin sin sin sin cos cos cos sin sin sin cos sin sin cos cos cos 0一般Z Y X εεε,,为微小转角，可取：sin sin sin sin sin sin sin ,sin ,sin 1cos cos cos =========Z Y Z X Y X ZZ Y Y X X Z Y X εεεεεεεεεεεεεεε于是可化简⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=1110XYX Z Y ZR εεεεεε (10-16) 上式称微分旋转矩阵。
地理信息系统中的空间查询与分析方法探究地理信息系统（GIS）是一种集成了空间数据收集、存储、管理、可视化和分析的技术系统，被广泛应用于地理科学领域以及其他相关领域。
在GIS中，空间查询与分析是其中两个重要的功能，它们允许用户根据空间关系进行数据查询和分析，从而揭示地理现象的空间特征和规律。
一、空间查询空间查询是一种根据空间关系从GIS中提取所需数据的操作。
它允许用户根据地理现象的空间位置、距离、邻域等关系进行查询，以获取相关空间数据。
常见的空间查询方法包括：1. 点查询：基于给定点的坐标位置，查询该点所在位置的属性信息。
例如，在一张城市地图中查询某个城市的人口数量或经济指标等信息。
2. 范围查询：基于给定的范围或边界，查询位于该范围内的空间数据。
例如，在一张土地利用地图中查询某个区域的土地利用类别或覆盖率等信息。
3. 邻域查询：基于给定的邻域大小和关系，查询邻域内的空间数据。
例如，在一张路网地图中查询某个地点周围一定距离范围内的道路交通状况。
4. 属性查询：基于给定属性条件，查询具有特定属性的空间数据。
例如，在一张人口分布地图中查询某个地区人口数量超过一定阈值的区域。
空间查询在许多地理应用中都得到广泛应用，可以帮助人们更快速、准确地获取所需的地理信息。
二、空间分析空间分析是GIS中的另一个核心功能，它涉及使用各种空间查询与模型来研究地理现象的空间关系、分布模式和空间相互作用等内容。
常见的空间分析方法包括：1. 空间插值：通过对已知点数据进行插值分析，推算整个地理空间的属性分布情况。
例如，在气候研究中，可以通过插值方法预测未来某个地区的降水量分布。
2. 空间缓冲区分析：利用缓冲区分析方法，根据给定的距离或区域范围，计算空间对象的邻域关系和覆盖率等。
例如，在城市规划中，可以通过缓冲区分析来评估某个建筑物对周围环境的影响范围。
3. 空间揭示模式：通过空间统计方法，揭示地理现象的空间分布模式和规律。
例如，在犯罪率研究中，可以通过空间聚集分析来确定某个地区的犯罪热点区域。
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。
