地理信息系統(tǒng)的空間分析

第七章地理信息系統(tǒng)的空間分析§7-1空間查詢(xún)§7-2疊置分析§7-3緩沖區(qū)分析休息按“ESC”鍵返回第七章地理信息系統(tǒng)的空間分析空間分析早已成為地理信息系統(tǒng)的核心功能之一，它特有的對(duì)地理信息（特別是隱含信息）的提取、表現(xiàn)和傳輸功能，是地理信息系統(tǒng)區(qū)別于一般信息系統(tǒng)的主要功能特征。

空間分析是基于地理對(duì)象的位置和形態(tài)特征的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其目的在提取和傳輸空間信息。

本章介紹GIS中實(shí)現(xiàn)空間分析的基本功能，包括空間查詢(xún)，緩沖區(qū)分析、疊加分析、路徑分析、空間統(tǒng)計(jì)分類(lèi)分析等，并描述了相關(guān)的算法，以及其中的計(jì)算公式。返回休息§7-1空間查詢(xún)主要內(nèi)容：一、空間查詢(xún)：1、空間定位查詢(xún)2、空間關(guān)系查詢(xún)3、SQL查詢(xún)返回休息一、空間查詢(xún)

1．空間定位查詢(xún)

空間定位查詢(xún)是指給定一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)幾何圖形，檢索出該圖形范圍內(nèi)的空間對(duì)象以及相應(yīng)的屬性。

1)按點(diǎn)查詢(xún)

2)按矩形查詢(xún)

3)按圓查詢(xún)

4)按多邊形查詢(xún)

返回休息一、空間查詢(xún)

2．空間關(guān)系查詢(xún)

空間關(guān)系查詢(xún)包括空間拓?fù)潢P(guān)系查詢(xún)和緩沖區(qū)查詢(xún)?？臻g關(guān)系查詢(xún)有些是通過(guò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直接查詢(xún)得到，有些是通過(guò)空間運(yùn)算，特別是空間位置的關(guān)系運(yùn)算得到。

1)鄰接查詢(xún)

2)包含關(guān)系查詢(xún)

3)穿越查詢(xún)

4)落入查詢(xún)

5)緩沖區(qū)查詢(xún)

返回休息一、空間查詢(xún)

1)鄰接查詢(xún)

返回休息一、空間查詢(xún)

1)鄰接查詢(xún)----多邊形鄰接查詢(xún)

返回休息一、空間查詢(xún)

1)鄰接查詢(xún)---線與線的鄰接查詢(xún)

返回休息一、空間查詢(xún)3)穿越查詢(xún)返回休息查找京廣線穿越的省份：1）打開(kāi)china.tab、province.tab和rail.tab；2）打開(kāi)SQL對(duì)話框，在條件文本框內(nèi)鍵入表達(dá)式：PROVINCE.objIntersects(selectobjfromrailwherename="京廣線")。

返回休息一、空間查詢(xún)5)緩沖區(qū)查詢(xún)返回休息一、空間查詢(xún)3．SQL查詢(xún)

GIS的一個(gè)主要功能特色之一就是能夠根據(jù)圖形查詢(xún)到屬性和根據(jù)屬性條件查詢(xún)到相應(yīng)的圖形。前面介紹的都是根據(jù)空間圖形查詢(xún)空間關(guān)系及相應(yīng)的屬性，這一部分介紹如何根據(jù)屬性查找圖形。1)查找2)SQL查詢(xún)3)擴(kuò)展的SQL查詢(xún)返回休息一、空間查詢(xún)1)查找返回休息一、空間查詢(xún)2)SQL查詢(xún)

GIS軟件通常支持標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢(xún)語(yǔ)言。標(biāo)準(zhǔn)SQL查詢(xún)語(yǔ)言是：

Select需顯示的屬性項(xiàng)

From屬性表

Where條件

or條件

And條件進(jìn)一步復(fù)雜的查詢(xún)還可以進(jìn)行嵌套。即是說(shuō)Where的條件中可以進(jìn)一步嵌套Select語(yǔ)句返回休息在中國(guó)省區(qū)圖上選取1990年人口數(shù)在平均人口數(shù)以上的省區(qū)：

1）打開(kāi)china和province圖層；2）點(diǎn)擊“查詢(xún)”菜單中的“SQL查詢(xún)，在其中的“從表”輸入PROVINCE，“條件”輸入總?cè)丝赺1990>(selectAvg(總?cè)丝赺1990fromprovince)),按確定。

返回休息一、空間查詢(xún)3)擴(kuò)展的SQL查詢(xún)例如查詢(xún)?nèi)龒{地區(qū)長(zhǎng)江流域人口大于50萬(wàn)的縣或市，擴(kuò)展的SQL空間查詢(xún)語(yǔ)句為：

Select*From縣或市

Where縣或市·人口＞50萬(wàn)

AndCross（河流·名稱(chēng)--“長(zhǎng)江”）

執(zhí)行的結(jié)果如圖7－1－11所示。

返回休息一、空間查詢(xún)3)擴(kuò)展的SQL查詢(xún)返回休息一、空間查詢(xún)3)擴(kuò)展的SQL查詢(xún)MapInfo提供的擴(kuò)展的SQL查詢(xún)圖形操作符：?Contains

第一個(gè)對(duì)象包含第二個(gè)對(duì)象的中心?ContainPart 第一個(gè)對(duì)象包含第二個(gè)對(duì)象的一部分?ContainEntire

第一個(gè)對(duì)象包含整個(gè)第二個(gè)對(duì)象?Within 第一個(gè)對(duì)象的中心在第二個(gè)對(duì)象內(nèi)?PartlyWithin 第一個(gè)對(duì)象的一部分在第二個(gè)對(duì)象內(nèi)?EntirelyWithin第一個(gè)對(duì)象的完全在第二個(gè)對(duì)象內(nèi)?Intersects 兩個(gè)對(duì)象在某處相交返回休息§7-2疊置分析(P240)主要內(nèi)容：1、點(diǎn)與多邊形疊加2、線與多邊形的疊置3、多邊形疊加返回休息§7-2疊置分析1、點(diǎn)與多邊形疊加

點(diǎn)與多邊形疊加，實(shí)際上是計(jì)算多邊形對(duì)點(diǎn)的包含關(guān)系。矢量結(jié)構(gòu)的GIS能夠通過(guò)計(jì)算每個(gè)點(diǎn)相對(duì)于多邊形線段的位置，進(jìn)行點(diǎn)是否在一個(gè)多邊形中的空間關(guān)系判斷。在完成點(diǎn)與多邊形的幾何關(guān)系計(jì)算后，還要進(jìn)行屬性信息處理。最簡(jiǎn)單的方式是將多邊形屬性信息疊加到其中的點(diǎn)上。當(dāng)然也可以將點(diǎn)的屬性疊加到多邊形上，用于標(biāo)識(shí)該多邊形，如果有多個(gè)點(diǎn)分布在一個(gè)多邊形內(nèi)的情形時(shí)，則要采用一些特殊規(guī)則，如將點(diǎn)的數(shù)目或各點(diǎn)屬性的總和等信息疊加到多邊形上。

返回休息§7-2疊置分析1、點(diǎn)與多邊形疊加

返回休息§7-2疊置分析1、點(diǎn)與多邊形疊加

例如一個(gè)中國(guó)政區(qū)圖（多邊形）和一個(gè)全國(guó)礦產(chǎn)分布圖（點(diǎn)），二者經(jīng)疊加分析后，并且將政區(qū)圖多邊形有關(guān)的屬性信息加到礦產(chǎn)的屬性數(shù)據(jù)表中，然后通過(guò)屬性查詢(xún)，可以查詢(xún)指定省有多少種礦產(chǎn)，產(chǎn)量有多少；而且可以查詢(xún)，指定類(lèi)型的礦產(chǎn)在哪些省里有分布等信息。返回休息§7-2疊置分析2、線與多邊形的疊置

線與多邊形的疊置分析與上面類(lèi)似，亦是將線的圖層疊置在多邊形的圖層上，以確定一條線落在哪一個(gè)多邊形內(nèi)。與上面不同的是，往往一個(gè)線目標(biāo)跨越多個(gè)多邊形，這時(shí)需要先進(jìn)行線與多邊形邊界的求交，并將線目標(biāo)進(jìn)行切割，形成一個(gè)新的空間目標(biāo)的結(jié)果集。返回休息§7-2疊置分析2、線與多邊形的疊置返回休息§7-2疊置分析2、線與多邊形的疊置

如果線狀圖層為河流，疊加的結(jié)果是多邊形將穿過(guò)它的所有河流打斷成弧段，可以查詢(xún)?nèi)我舛噙呅蝺?nèi)的河流長(zhǎng)度，進(jìn)而計(jì)算它的河流密度等；如果線狀圖層為道路網(wǎng)，疊加的結(jié)果可以得到每個(gè)多邊形內(nèi)的道路網(wǎng)密度，內(nèi)部的交通流量，進(jìn)入、離開(kāi)各個(gè)多邊形的交通量，相鄰多邊形之間的相互交通量。

返回休息§7-2疊置分析3、多邊形疊加

多邊形疊加是GIS最常用的功能之一。多邊形疊加將兩個(gè)或多個(gè)多邊形圖層進(jìn)行疊加產(chǎn)生一個(gè)新多邊形圖層的操作，其結(jié)果將原來(lái)多邊形要素分割成新要素，新要素綜合了原來(lái)兩層或多層的屬性。

返回休息§7-2疊置分析3、多邊形疊加

疊加過(guò)程可分為幾何求交過(guò)程和屬性分配過(guò)程兩步。幾何求交過(guò)程首先求出所有多邊形邊界線的交點(diǎn)，再根據(jù)這些交點(diǎn)重新進(jìn)行多邊形拓?fù)溥\(yùn)算，對(duì)新生成的拓?fù)涠噙呅螆D層的每個(gè)對(duì)象賦一多邊形唯一標(biāo)識(shí)碼，同時(shí)生成一個(gè)與新多邊形對(duì)象一一對(duì)應(yīng)的屬性表。

返回休息§7-2疊置分析3、多邊形疊加

多邊形疊加結(jié)果通常把一個(gè)多邊形分割成多個(gè)多邊形，屬性分配過(guò)程最典型的方法是將輸入圖層對(duì)象的屬性拷貝到新對(duì)象的屬性表中，或把輸入圖層對(duì)象的標(biāo)識(shí)作為外鍵，直接關(guān)聯(lián)到輸入圖層的屬性表。這種屬性分配方法的理論假設(shè)是多邊形對(duì)象內(nèi)屬性是均質(zhì)的，將它們分割后，屬性不變。也可以結(jié)合多種統(tǒng)計(jì)方法為新多邊形賦屬性值。多邊形疊加完成后，根據(jù)新圖層的屬性表可以查詢(xún)?cè)瓐D層的屬性信息，新生成的圖層和其它圖層一樣可以進(jìn)行各種空間分析和查詢(xún)操作。

返回休息§7-2疊置分析根據(jù)疊加結(jié)果最后欲保留空間特征的不同要求，一般的GIS軟件都提供了三種類(lèi)型的多邊形疊加操作，如圖8-13所示：

返回休息§7-3緩沖區(qū)分析主要內(nèi)容：1、點(diǎn)緩沖區(qū)2、線緩沖區(qū)3、面緩沖區(qū)4、緩沖區(qū)的建立返回休息§7-3緩沖區(qū)分析

緩沖區(qū)分析的概念與緩沖區(qū)查詢(xún)的概念不完全相同，緩沖區(qū)查詢(xún)是不破壞原有空間目標(biāo)的關(guān)系，只是檢索得到該緩沖區(qū)范圍內(nèi)涉及到的空間目標(biāo)。緩沖區(qū)分析則不同，它是對(duì)一組或一類(lèi)地物按緩沖的距離條件，建立緩沖區(qū)多邊形圖，然后將這一個(gè)圖層與需要進(jìn)行緩沖區(qū)分析的圖層進(jìn)行疊置分析，得到所需要的結(jié)果。所以實(shí)際上緩沖區(qū)分析涉及兩步操作，第一步是建立緩沖區(qū)圖層，第二步是進(jìn)行疊置分析。

返回休息§7-3緩沖區(qū)分析1、點(diǎn)緩沖區(qū)選擇一組點(diǎn)狀地物，或一類(lèi)點(diǎn)狀地物或一層點(diǎn)狀地物，根據(jù)給定的緩沖區(qū)距離，形成緩沖區(qū)多邊形圖層，如下圖所示：返回休息地理信息系統(tǒng)原理§7-3緩沖區(qū)分析1、點(diǎn)緩沖區(qū)返回休息§7-3緩沖區(qū)分析2、線緩沖區(qū)選擇一類(lèi)或一層的線狀空間地物，按給定的緩沖距離，形成線緩沖區(qū)多邊形。如下圖所示：返回休息地理信息系統(tǒng)原理§7-3緩沖區(qū)分析2、線緩沖區(qū)返回休息§7-3緩沖區(qū)分析3、面緩沖區(qū)選擇一類(lèi)或一層面狀地物，按給定的緩沖區(qū)距離，形成緩沖區(qū)多邊形，面緩沖區(qū)有外緩沖區(qū)和內(nèi)緩沖區(qū)之分，外緩沖區(qū)僅在面狀地物的外圍形成緩沖區(qū)，內(nèi)緩沖區(qū)則在面狀地物的內(nèi)側(cè)形成緩沖區(qū)。當(dāng)然也可以在面狀地物的邊界兩側(cè)均形成緩沖區(qū)，如下圖所示：返回休息§7-3緩沖區(qū)分析3、面緩沖區(qū)

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