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第四章空间查询分析表达1

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第四节 空间查询和空间分析

第四节 空间查询和空间分析

3 按圆形查询 给定一个圆或椭圆，检索出该个圆或椭圆范围 内的某个类或某一层的空间对象，其实现方法 与按矩形查询类似。 4 按多边形 查询
用鼠标给定一个多边形，或者在图上选定一个多边形 对象，检索出位于该多边形内的某一类或某一层的空 间地物。
这一操作原理与按矩形查询相似，但是 这一操作原理与按矩形查询相似， 它比前者要复杂得多。 它比前者要复杂得多。它涉及到点在 多边形内、线在多边形内、 多边形内、线在多边形内、多边形在 多边形内的判别计算， 多边形内的判别计算，这一操作也非 常有用。 常有用。用户需要经常查询某一面状 地物，特别是行政区所涉及的某类地 地物， 物
1 视觉信息叠置
视觉信息叠加是将不同侧面的信息内容叠加显示 在结果图件或屏幕上，以便研究者判断其相互空间 关系，获得更为丰富的空间信息。视觉信息叠加不 产生新的数据层面，只是将多层信息复合显示，便 于分析。视觉信息叠加包括以下几类： 1）点状图，线状图和面状图之间的叠加显示。 2）面状图区域边界之间或一个面状图与其他专题 区域边界之间的叠加。
缓冲区分析适用于点、线或面对象， 缓冲区分析适用于点、线或面对象，如点状的 适用于点 居民点、线状的河流和面状的作物分布区等 居民点、线状的河流和面状的作物分布区等，只要 地理实体能对周围一定区域形成影响即可使用这种 分析方法。 分析方法。 例如，濒临灭绝的动物保护研究， 例如，濒临灭绝的动物保护研究，可根据野生动 物的栖息地和活动区域划定出保护区的范围； 栖息地和活动区域划定出保护区的范围 物的栖息地和活动区域划定出保护区的范围； 在林业方面， 在林业方面，要求距河流两岸一定范围内规定出 禁止砍伐树木的地带，以防止水土流失； 禁止砍伐树木的地带，以防止水土流失； 对一个城市某街区进行改造，运用缓冲区分析方 对一个城市某街区进行改造， 法很容易知道哪些单位和居民为应搬迁的对象。 法很容易知道哪些单位和居民为应搬迁的对象。

空间查询与分析

空间查询与分析
只能同时叠加两幅地图，但可连续操作叠加 的结果
地图叠加将会引起
几何形状改变 属性改变
1）点与多边形的叠置
确定一个图层上的点落在另一个图层的哪个多 边形内，以便为图层中的每个点建立新的属性。
A
B
C D
商业经销点的分布
点号 属性 属性 12
多边 形号
1
A
2
B
3
C
4
C
5
D
2）线与多边形的叠置
确定一个图层上的线落在另一个图层的哪个多边 形内，以便为图层中的每条弧段点建立新的属性。
在MapInfo 中，属性数据保存在数据表中，利 用一张属性数据表的属性进行查询可以利用 MapInfo 的选择功能。
例如在中国地图中查找： 90年人口<6000万的省份 90年人口<6000万且女性人口>2000万的省份 90年总人口中65岁以上老人占5%以上的省份
结构化查询语言（SQL)
基本语法：
Parcel
PIN p101 p102 p103
销售日 期
98-10-1
68-6-10
97-7-3
面积
2.5 3.1 2.3
代码
1 2 2
分区 居住 商业 商业
p104 78-7-30 1.5
1
居住
PIN p101 p101 p102 p102 p103 p104
业主名字 Wang Chang Smith Jones Mark Joe
线与多边形叠置的算法就是线的多边形裁剪。
在林业规划中，需要按照距河流一定纵深范围来规划 森林的砍伐区，以防止水土流失
在地震带，需按照断裂线的危险等级，绘出围绕每一 断裂线的不同宽度的缓冲带，使之作为警戒线的指示

ch空间结构化查询语言

ch空间结构化查询语言
不允许重名。
• 列名(字母开头，可含字母、数字、＃、$、_ <=128字符)
。 同一表中不许有重名列。
8
空间关系算子与函数
9
4.3 矢量数据的定
PostgreSQL前世今生：1986，加州大学伯克利分校，对 象关系型数据库系统；
PostGIS提供空间对象、空间索引、空间操作函数和空 间操作符等空间信息服务功能；
2、找出River表中所列出的河流流经的国家
3、对于River表中的每个河流，在City表中找 到与其距离最近的城市
4、圣劳伦斯河能为方圆300公里以内的城市供 水，列出能从该河获得供水的城市
5、列出每个国家的GDP以及其 首都到赤道的距离
6、对每个至少有两条河流发 源地的国家，找到发源于 它的最短河流。及其首都 到赤道的距离
代价模型 与优化
空间查滩询该 实例
2、找出River表中所列出的河流流经的国家
,C,Name
FromRiverR,CountryC
WhereCross(R.Shape,C.Shape)=1
3、对于River表中的每个河流，在City表中找到与其距离最 近的城市
, FromCityC1,RiverR1 WhereDistance(C1.Shape,R1.Shape)<All(SelectDistance(C2.Shape,R1.sha
什么是查询语言？ 查询语言是在查询中用来描述哪些数据是我们所感兴趣 的内容的一种语言形式。 空间结构化查询语言（SSQL）/GSQL 基于SQL99提供的面向对象的扩展机制，扩充的一种用 于实现空间数据存储、管理、查询、更新与维护的结构化 查询语言。
① 对空间数据类型的基本操作 ② 描述空间对象间拓扑关系的函数 ③ 空间分析与处理的一般操作

第四章 信息检索模型

第四章 信息检索模型

向量空间模型
➢ 向量空间模型（Vector Space Model，VSM） 是由G·Salton等人在1958年提出的
➢ 代表系统
SMART（ System for the Manipulation and Retrieval of Text）
➢ 这一系统理论框架到现在仍然是信息检索 技术研究的基础
D={d1, d2 , … , dm} 为了满足检索匹配所要求的快速与便利，文档di通常由
从文档中抽取的能够表达文档内容的特征项（如索引 项/检索词/关键词）来表示 设K={k1, k2 , … , kn} 为系统索引项集合 则di ={ωi1,ωi2 , … ,ωin} (ωij≥0) ωij→索引词kj在文档di中的重要性（权值weight）
相当于识别包含了一个某个特定term的文档
➢ 经过某种训练的用户可以容易地写出布尔查询 式
➢ 布尔模型可以通过扩展来包含排序的功能，即 “扩展的布尔模型”
布尔模型存在的问题
➢ 布尔模型被认为是功能最弱的方式，其主要问题在于不支 持部分匹配，而完全匹配会导致太多或者太少的结果文档 被返回 非常刚性: “与”意味着全部; “或”意味着任何一 个
模型中的问题
➢ 怎样确定文档中哪些词是重要的词？（索 引项）
➢ 怎样确定一个词在某个文档中或在整个文 档集中的重要程度？（权重）
➢ 怎样确定一个文档和一个查询式之间的相 似度？
索引项的选择
➢ 若干独立的词项被选作索引项(index keys) or 词表 vocabulary
➢ 索引项代表了一个应用中的重要词项 计算机科学图书馆中的索引项应该是哪些呢?
例如：文档的统计特性 ➢ 用户规定一个词项(key)集合，可以给每个词项附加权重

空间查询和空间分析精品PPT课件

空间查询和空间分析精品PPT课件
叠合产生新的栅格数据集 合，其单元的数值就是计 算的结果，原理简单。
ArcGIS均有对应的功能、 菜单。
2021年1月8日星期五
距离
得分
0—500米 500—1000米 1000—1500米
>1500米
0（不必建设） 1 2
3（必须建设）
[R_school])
人口密度
得分
0 - 50
0（无需建设）
每一个单元，计算与其相邻的８个 单元的之间的坡度、坡向
坡度：高程差／d（单元的大小） 坡向：每一个单元，通过与相邻８
个单元的关系，计算平均方向或最 大的方向。
ArcGIS采用8单元计算法。
e1 e2 e3 e4 C e5 e6 e7 e8
S
d
2 x
d
2 y

d y [(e6 2e7 e8 ) (e1 2e2 e3 )] / 8g d x [(e1 2e4 e6 ) (e3 2e5 e8 )] / 8g
剖面
可以绘制任意方向线，得到沿该线各个单元的高程（属性）数值，将 其展开，得到纵剖面
可以用在道路的选择、坡度的估计等等。
2021年1月8日星期五
accum_cost = a1 + ( (cost_a + cost_b) / 2 ) * D accum_cost：某一单元b的累计通行成本
a1：上一个相邻单元a的累计通行成本 cost_a：单元a的成本 cost_b：单元b的成本
2021年1月8日星期五
成本距离分析
有障碍的通行（坡度、额外的费用） 有运动的成本 累计距离 最低成本表面 最小成本路径
不规则三角网（TIN）
TIN的空间分析与栅格数据格网 分析有许多共同之处。因为都 是表示连续的表面

栅格数据的空间分析方法

栅格数据的空间分析方法

下面给出一个数学运算的例子。有一个森林地区融雪经验模型：
4.4 栅格数据的追踪分析 所谓栅格数据的追踪分析是指对于特定的栅格数据系统，有某一个或多个起点，按照一定的追踪线索进行追踪目标或者追踪轨迹信息提取的空间分析方法。
第四章 栅格数据的空间分析方法
栅格数据的追踪分析
如下图，栅格所记录的是地面点的海拔高程值，根据地面水流必然向最大坡度方向流动的原理分析追踪线路，可以得出两个点位地面水流的基本轨迹。
*
栅格数据的聚类、聚合分析均是指将一个单一层面的栅格数据系统经某种变换而得到一个具有新含义的栅格数据系统的数据处理过程。
1
也有人将这种分析方法称之为栅格数据的单层面派生处理法。
2
4.2 栅格数据的聚类、聚合分析
第四章 栅格数据的空间分析方法
1、聚类分析 栅格数据的聚类分析是根据设定的聚类条件对原有数据系统进行有选择的信息提取而建立新的栅格数据系统的方法。 图a为一个栅格数据系统，1，2，3，4为其中的四种类型要素，图b为提取其中要素“2”的聚类结果。
4.1.9 坐标空间和栅格数据集
4.1、栅格数据
*
4.1、栅格数据
在地图坐标中单元以(x, y)位置的方式来访问，而从不用行列位置。
属于真实世界坐标空间的栅格数据集的x，y笛卡尔坐标系统依照地图投影来定义。
地图投影变换使三维地表能够用二维地图来显示和存储。
校正栅格数据集到地图坐标或转变栅格数据集从一个投影到另一个投影的过程被称为几何变换。
*
栅格数据
4.1.3 行(Rows)与列(Columns) 单元按行列摆放，组成了一个笛卡尔矩阵。矩阵的行平行于笛卡尔平面的x轴，列平行于y轴。每个单元有唯一的行列地址。

Arcgis第四章 空间分析

Arcgis第四章 空间分析

ArcGIS属性字段统计对话框
8
☆频数统计
用于计算某一属性值或某几项属性的组合值出现的频率，并可对该频 率下的各项属性进行汇总 ArcGIS中打开ArcToolbox > Analysis tools >Statistics > Frequency
ArcGIS频率统计工具（Frequency）对话框
插值运算栅格计算器三维立体显示效果沿指定路径生成飞行动画平面面积2darea表面面积surfacearea和体积volume表面积与体积计算对话框剖面分析在表面上绘制三维线剖面图三维可视化数字地形表示与转换tin格网空间数据的简化利用空间数据进行地表建模地形渲染地形场景的显示与交互三维可视化的一般过程三维可视化工具arcscene中的三维可视化要素立体显示效果对比图场景属性设置场景属性设置general选项卡场景坐标系统设置场景范围设置场景光照设置三维动画沿指定路径创建飞行动画对话框创建动画关键帧对话框动画控制器动画工具条及其下拉菜单arcscene的tools工具条空间分析建模的一般过程明确问题分解问题模型构建模型运行与检验模型结果分析与应用图解建模形成的流程图模型生成器图标arcgis中模型生成器的打开模型参数设置方法一模型参数设置方法二将被占用土地与分村行政区数据叠加overlayidentity给多边形添加村的信息选择street数据建立网络的数据加载网络数据将街道分为五类按街道类型streettype确定显示时所用的线宽并对学校和车站进行符号化
9
☆多元统计
按某一字段中的各类值分别统计各字段的各类统计值 ArcGIS中打开ArcToolbox Analysis tools > Statistics > Summary Statistics

第四章：空间查询、分析、表达(2)讲述

第四章：空间查询、分析、表达(2)讲述
在ArcGIS和ArcView中，采用Cut/fill 用于土方平衡计算
2020年10月5日4时6分
14
《地理信息系统》
空间插值（Spatial Interpolation）
空间插值是一种由点状样本产生栅格型数据的方法。空间插值既是数 据维护方法，也是空间分析方法。也叫做空间内插，或空间插入
17
《地理信息系统》
样条函数法（Spline）
用样条函数方程Spline方程拟和。 橡皮＋钉子 Spline 函数的表达式
n
P(t) Pi * Ni, K (t)，t 0 ~ n k 2 i0 。 为各个点的加权函数，由递归公式定义
Ni,K(t表) 面的总体曲率最小。不适合 于在短距离内有较大变化的表 面。
24
《地理信息系统》
专题地图的显示、输出（Thematic Mapping）
GIS特点：用属性控制符号，同样的数据鼓励产生不同的地图 CAD特点：图形和数据对应，同样的数据防止产生不同的图形
点：点状符号分类图，符号的大小可以随属性值而变化，角度随属性 值倾斜，圆饼统计图（多重属性）。
线：线状符号分类图，线有方向，宽度可随属性值变化。 面：面状符号填充分类图，点密度图，圆饼统计图。 三维表面：彩色分类图、三维网状透视图、日照阴影图、等值线图
2020年10月5日4时6分
3
剖面
《地理信息系统》
可以绘制任意方向线，得到 沿该线各个单元的高程（属 性）数值，将其展开，得到 纵剖面
可以用在道路的选择、坡度 的估算等等。
2020年10月5日4时6分
4
可视性
《地理信息系统》
检验某一点对于周围区域的 可视性（在某一点上所能够 看到的周边地区的范围）

地理信息系统原理及应用

地理信息系统原理及应用

第四章 空间数据表达4.1空间对象及其定义1.零维空间对象：点状地物；结（节）点2.一维空间对象：拓扑弧段；无拓扑弧段；线状地物3.二维空间对象：无拓扑面片；有拓扑面片；面状地物；象元4.三维空间对象：体状地物；体元4.2 空间对象关系1）点——点关系相合；分离；一点为其它诸点的几何中心；一点为其它诸点的地理重心。

2）点——线关系点在线上：可以计算点的性质，如拐点等；线的端点：起点和终点；线的交点；点与线分离：可计算点到线的距离。

3）点——面关系点在区域内，可以记数和统计；点为区域的几何中心；点为区域的地理重心；点在区域的边界上；点在区域外部。

4）线——线关系重合；相接；首尾环接或顺序相接；相交；平行。

5）线——面关系区域包含线：可计算区域内线的密度；线穿过区域；线环绕区域：对于区域边界，可以搜索其左右区域名称；线与区域分离。

6）面——面关系包含：如岛的情形；相交：可以划分子区，并计算逻辑与、或、非和异或；相邻：计算相邻边界的性质和长度；分离：计算距离、引力等。

4.3空间数据的计算机表示* 现实世界* 模型* 实物模型、符号模型、数学模型* 数据建模* 数据组织方式（如：数据分层，属性组织）、选择数据结构（矢量/ 栅格）、数据结构编码（数据结构的实现）4.4空间数据结构的类型数据结构：矢量结构：用点、线、面表现地理实体，其空间位置由所在的坐标参考系中的坐标定义。

栅格结构：空间被规则地划分为栅格（通常为正方形）；地理实体的位置用它们占据的栅格行、列号来定义；栅格的值代表该位置的属性值；栅格的大小代表空间分解能力。

4.5空间数据结构的建立数据结构在GIS 中对于数据采集、存储、查询、检索、应用分析等操作方式有着重要的影响。

空间数据编码是空间数据结构的实现。

高效的数据结构，应具备如下几个方面的要求(P54):抽象、综合 现实世界 空间对象 （空间实体、空间目标）4.6空间对象的矢量表达*矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式；*通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体；*点：只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码；*线段：用一系列有序的、足够短的直线、顺序相接表示，为一个有序的坐标对序列。

《空间数据查询》课件

《空间数据查询》课件

总结
1 对人类社会的意义
作为地理信息技术中的核心技术，空间数据查询已经成为人类社会中不可或缺的一部分。
2 未来展望
未来空间数据查询将与人工智能等新兴技术结合，实现更高效、更准确、更智能的查询。
应用领域
空间数据查询可以用来解决 包括城市规划、自然灾害、 市场分析等在内的各种问题。
意义
随着时代的进步，空间数据 查询的应用越来越广泛，对 提高人们的生活质量、科学 技术水平、经济发展等方面 影响深远。
常见的空间数据查询方式
空间数据库查询
空间数据库通常包括一个库存储空间和一个管理空 间数据的系统。通过SQL查询很容易实现。
空间数据查询的工具
PostGIS
PostGIS是PostgreSQL上的扩展，用于空间数据的 存储和查询，允许您在SQL中使用几何函数。
SQL Server Spatial
SQL Server Spatial是微软的管理系统，支持地理 空间函数、查询和数据类型，使得开发人员可 以轻松地将空间数据加入到应用程序中。
《空间数据查询》PPT课 件
本课件将深入介绍空间数据查询的应用和基本原理。您将了解空间数据的特 点、基本流程和常见查询方式。
什么是空间数据查询
定义
空间数据查询是指在数据中 查询拥有空间属性（比如地 理位置信息）的数据。它是 地理信息技术的核心部分， 广泛应用于交通安全、城市 规划、气象监测等领域。
利用空间数据查询，在地图上标注交通状况，有助 于人们避开象数据并进行空间查询，可以实现气象 监测和预警功能。
地形地貌分析
通过分析地形和地貌数据，可以更好地了解地球上 的自然环境，为环境保护和灾害管理提供帮助。
基础设施规划与设计
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使用性质 工业或绿地
商业 居住
得分 0（不能建设）
1 2（可以建设）
[R_land]
为什么采用乘法叠合 ？
2020年4月2日2时5分
中学的选址结果 [R_land] × [R_popu] ×[R_school] 15
《地理信息系统》
取水费用栅格 Water_cost
数值标准化
标准取化W水取a费te水用r_费栅st用d格栅格 Water_cost
查询
《地理信息系统》
空间查询是空间分析基础 回答用户的简单问题、不改变空间数据库数据、不产生新的空间实 体和数据
空间查询技术 1. 图查文(几何查询) 2. 文查图(属性查询) 3. 逻辑查询(SQL查询) 4. 空间关系的查询(面—点、面—线、面—面、线—点、线—线查询 )
（ArcGIS 中 select by location）
2020年4月2日2时5分
13
《地理信息系统》
栅格数据之间的叠合
图层之间的对应单元数值 进行数学运算。
叠合之后的图层中单元的 数值是对应单元数值进行 数学运算的结果，
原理上比较简单（相对矢 量的叠合）
在ArcView中，使用 菜单 map calculator（地图运算 器）
ArcGIS中使用Raster Calculator（栅格运算器）
综合评价栅格
考虑因子权重
为什么用权重 ？ 为什么要数值标准化？
16
《地理信息系统》
2020年4月2日2时5分
17
《地理信息系统》
点：0维，坐标——获取空间位置信息 线：1维，长度、曲率、方向 面：2维，面积、周长等 体：3维，表面积、体积等（体积的计算，曲面与基准平面之间的空间体积）
空间对象之间的几何关系量算，距离、方位
线长度计算 矢量：两点之间的直线距离，复合线段累加求和 栅格：网格数目累加 面积计算 矢量：几何交叉求积（坐标法） 栅格：相同属性值的格网数目与格网面积的乘积
植被类型
道路
2020年4月2日2时5分
9
《地理信息系统》
多边形和多边形的叠合
布尔计算（Boolean），交 集、并集、补集
clip与intersect区别
2020年4月2日2时5分
10
《地理信息系统》
2020年4月2日2时5分
11
《地理信息系统》
McHarg, Design with Nature
2020年4月2日2时5分
7
《地理信息系统》
矢量数据之间的叠合
点——多边形： 公共设施的分布…… 线——多边形： 道路网密度计算、停水停电范围分析….. 多边形——多边形: 用地适宜性评价……
输出图层的空间数据 输出图层的属性数据包含了输入图层中所有的属性
2020年4月2日2时5分
8
《地理信息系统》
数值标准化
标准化取水费用栅格 Water_std
2020年4月2日2时5分
铁路支线建设费用栅格 Rail_cost
煤炭运输费用栅格 Trans_cost
数值标准化
数值标准化
标准铁化路铁支路线R支建 ai线l设 _s建费td设用费栅用格栅格 Rail_cost
标准煤化炭煤T运r炭a输n运s费_输s用t费d栅用格栅格 Trans_cost
2020年4月2日2时5分
4
《地理信息系统》
地址匹配（Geocoding, Address Matching）
将以文字、数字表达的位置信息转换表达为几何上的空间位置
2020年4月2日2时5分
5
空间分析的历史
《地理信息系统》
有地图以来，就开始有各种各样利用地图的空间分析。在 地图上量算地理要素之间的距离方位、面积，利用地图进 行各种研究和决策，都是空间分析的实例。
空间分析( Spatial Analysis )的历史远长于GIS的历史。
2020年4月2日2时5分
6
《地理信息系统》
叠合分析（Overlay）
不同图层上的空间信息（包括空间数据和属性数据），按相同的空间 位置叠合在一起，合成新的一个图层。
进行叠合操作的图层，必须在同一个坐标系内 栅格与栅格叠合 矢量与矢量叠合 ArcGIS，ArcView具有良好的矢量叠合、栅格叠合功能
坡度
地面排水
土壤排水
岩层地基承载力 土壤地基承载力
2020年4月2日2时5分
侵蚀
叠合结果
12
《地理信息系统》
叠合案例——洪水淹没区分析
按地块面积平均计算财产密度。 叠合处理（Union），生成的叠合多边 形（Union1）具有高程、土地使用、地基 类型、地块财产密度等属性。 计算叠合后的多边形面积。 将地基—损失参数表（found.dbf）连接 到Union1，以地基类型（Class）为关键 字 计算每个多边形的估计损失 = 财产密度 × 叠合后的多边形面积 × 损失系数 在View中对Union1的要素进行过滤，只 有高程小于等于500、土地使用为住宅的 多边形才进入估计其损失的选择集，据此， 显示按损失密度的高低分类的专题地图， 汇总估计损失值。
属性的查询与计算 累计、求和、求平均……
2020年4月2日2时5分
1
《地理信息系统》
文查图(属性查询)
逻辑查询(SQL查询)
2020年4月2日2时5分
图查文(几何查询)
空间关系的查询2
《地理信息系统》
2020年4月2日2时5分
3
《地理信息系统》
量算
几何量算：空间事物的几何特征，几何位置、形态参数的简单计算
2020年4月2日2时5分
14
《地理信息系统》Βιβλιοθήκη 距离得分0—500米 500—1000米 1000—1500米
>1500米
0（不必建设） 1 2
3（必须建设）
[R_school])
人口密度
得分
0 - 50
0（无需建设）
50 - 100
1
100 - 200 200 - 300
2 3（需要建设）
[R_popu]
数值标准化
数值标准化
Map Calculator
[ wat er _st d] * 0. 5+[ r ai l _st d] * 0. 15+[ t r ans_st d] * 0. 35
标准化铁路支线建设费用栅格
标准化煤炭运输费用栅格
Rail_std
考虑因子权T重rans_std
综合评价栅格
Map Calculator [ wat er _st d] * 0. 5+[ r ai l _st d] * 0. 15+[ t r ans_st d] * 0. 35