第6章_空間索引與空間信息查詢

1、第第6章章 空間索引與查詢6.1 空間索引空間索引一、 空間索引技術(shù)二、 簡單格網(wǎng)空間索引三、 四叉樹索引四、 R樹索引五、 空間填充曲線 對一個數(shù)據(jù)集做“索引”，是為了提高對這個數(shù)據(jù)集檢索的效率。 索引是用來提供快速、有選擇性的存取數(shù)據(jù)庫的一種機制。相當(dāng)于一個映射機構(gòu)，將屬性的值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的地址或地址集。 對于空間數(shù)據(jù)，其存儲主要依賴于空間對象之間的位置關(guān)系而非屬性值。鑒于空間數(shù)據(jù)的特點，我們需要尋找適用的空間索引機制 。 一、空間索引一、空間索引1.空間索引的定義 空間索引是指根據(jù)空間要素的地理位置、形狀或空間對象之間的某種空間關(guān)系，按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一般包括空間要素標(biāo)識，外

2、包絡(luò)矩形以及指向空間要素的指針。 2.空間索引的作用 為了GIS系統(tǒng)中快速定位到所選中的空間要素，從而提高空間操作的速度和效率。 空間索引的技術(shù)和方法是GIS關(guān)鍵技術(shù)之一，是快速高效的查詢、檢索和顯示地理空間數(shù)據(jù)的重要指標(biāo)，他的優(yōu)劣直接影響空間數(shù)據(jù)庫和GIS系統(tǒng)的整體性能。3.空間索引的分類 按照搜索分割對象不同,可將空間索引分為3類,即基于點區(qū)域劃分的索引方法、基于面區(qū)域劃分的索引方法和基于三維體區(qū)域劃分的索引方法。B樹是常見的基于點區(qū)域劃分的索引。常見的空間索引常見的空間索引 常見空間索引一般是常見空間索引一般是自頂向下、逐級劃分空自頂向下、逐級劃分空間間的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間索引，比較有代表

3、性的包的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間索引，比較有代表性的包括括BSP樹、樹、R樹、樹、R+樹和樹和CELL樹等。此外，結(jié)樹等。此外，結(jié)構(gòu)較為簡單的格網(wǎng)型空間索引有著廣泛的應(yīng)用。構(gòu)較為簡單的格網(wǎng)型空間索引有著廣泛的應(yīng)用。二、二、 簡單格網(wǎng)空間索引簡單格網(wǎng)空間索引v基本思想是將研究區(qū)域用橫豎線條劃分大小相等和不等的格網(wǎng)，記錄每一個格網(wǎng)所包含的空間實體。當(dāng)用戶進(jìn)行空間查詢時，首先計算出用戶查詢對象所在格網(wǎng)，然后再在該網(wǎng)格中快速查詢所選空間實體，這樣一來就大大地加速了空間索引的查詢速度。 為了便于建立空間索引的線性表,每個格網(wǎng)按一定規(guī)律進(jìn)行編碼，建立碼與空間實體的關(guān)系,該關(guān)系表就成為格網(wǎng)索引文件。每個要素在一個或

4、者多個網(wǎng)格中,每個網(wǎng)格可以包含多個要素。 21232931535561632022283052546062171925274951575916182426485056585713153739454746121436384446139113335414302810323440422123293153556163202228305254606217192527495157591618242648505658571315373945474612143638444613911333541430281032344042空間索引對象索引Peano鍵空間對象空間對象Peano鍵集7BA25-2514EB7-

5、715EC54-5525AC60-6026ED32-3332DD35-3533DD38-3835D.FE14-1537EE26-2638DE37-3739EE39-3948EE48-4850EE50-5054CF35-3555C60CABCEDF每個要素在一個或者多個網(wǎng)格中每個要素在一個或者多個網(wǎng)格中,每個網(wǎng)格每個網(wǎng)格可以包含多個要素可以包含多個要素,要素不是真正被分割。要素不是真正被分割。由此建立由此建立Peano鍵和空間對象的關(guān)系。鍵和空間對象的關(guān)系。三三. 四叉樹檢索四叉樹檢索v點四叉樹v區(qū)域四叉樹 MX四叉樹 PR四叉樹vCIF四叉樹1.點四叉樹點四叉樹 以空間點為劃分點，將索引空間分

6、為兩兩不相交的的2k個子空間，依次與它的2k個子結(jié)點相對應(yīng)，對于位于某一子空間的點，則分配給對應(yīng)的子樹。點四叉樹的構(gòu)造過程：（1）輸入空間點A，以A為根節(jié)點并進(jìn)行劃分空間。（2）輸入空間點B，B落入A的NW象限，并且A的NW象限為空，則B直接放入A的NW象限孩子結(jié)點。同理，C是A的SW孩子結(jié)點。（3）輸入D，由于D落入A的NW象限，但是NW不為空，所以繼續(xù)往下查找，得到B的NE象限為空，因此，D作為B的NE孩子結(jié)點。（4）同理，空間點E、F，分別為A的SE、NE孩子節(jié)點。缺點： （1）盡管點四叉樹構(gòu)造簡單，但是刪除一個節(jié)點時，該節(jié)點對應(yīng)的所有子樹節(jié)點必須重新插入四叉樹中，效率很差。（2）對于精

7、確匹配的點查找，效率很高，但是對于區(qū)域查找，查找路徑有多條，效率較差。（3）樹的動態(tài)性差，樹的結(jié)構(gòu)完全由點的插入順序決定。樹的平衡難以保證。區(qū)域四叉樹(Region-Based Quadtree)是以區(qū)域目標(biāo)為循環(huán)分解對象的四叉樹,分解過程既可以按照區(qū)域邊界,也可以按照區(qū)域內(nèi)部對二維空間進(jìn)行劃分。如果區(qū)域四叉樹中的結(jié)點覆蓋的區(qū)域中所有數(shù)組元素的值都相同，則該結(jié)點是葉子結(jié)點。否則，該結(jié)點是內(nèi)部結(jié)點，被進(jìn)一步劃分為四個等大小的子結(jié)點。主要有MX四叉樹與PR四叉樹。避免了點四叉樹的動態(tài)性差、結(jié)構(gòu)完全由點的插入順序決定的功能缺點。2.區(qū)域四叉樹區(qū)域四叉樹MX四叉樹四叉樹MX四叉樹將每個空間點看成是區(qū)域

8、四叉樹中的一個黑象素，或當(dāng)成一個方陣（Square Matrix）中的非零元素，因此稱為MX四叉樹。利用葉子節(jié)點為黑節(jié)點或空閑點表示數(shù)據(jù)空間某一位置空間點的存在與否。樹的構(gòu)造過程即是對整個數(shù)據(jù)空間重復(fù)地進(jìn)行2k次等分，直到每一空間點都位于某一象限的最左下角的過程。MX四叉樹特點： 空間中每一個點都屬于某一象限且位于該象限的最左下角，每一象限只與一個空間點相關(guān)聯(lián)。盡管D同時是兩個大小不等的象限的最左下角，但其應(yīng)屬于最下一級象限（即最后一次空間劃分所產(chǎn)生的子象限）。這就決定了所有空間點均位于葉子節(jié)點。缺點：插入（或刪除）一個點可能導(dǎo)致樹的深度增加（或減少）一層或多層，所有的葉子節(jié)點都必須重新定位。

9、樹的深度往往很大，這會影響查找效率。 PR（Point Region）四叉樹葉子節(jié)點或者為空，或者包含唯一數(shù)據(jù)點。PR四叉樹四叉樹PR四叉樹與MX四叉樹的構(gòu)造過程類似，不同的是，當(dāng)分解到一個象限只包含一個點時，不需要繼續(xù)分解使該點位于某一子象限的最左下角。另外，插入或刪除一個點也不會影響到其他的分支，操作比較簡單。PR四叉樹與MX四叉樹的區(qū)別：（1）數(shù)據(jù)點位于象限內(nèi)，不要求位于左下角。（2）葉子節(jié)點可能不在樹的同一層次。（3）PR四叉樹的葉子結(jié)點數(shù)及樹的深度都小于MX四叉樹，因此PR四叉樹效率高。CIF四叉樹四叉樹CIF四叉樹是為了表示VLSI（Very Large Scale Integra

10、tion)應(yīng)用中的小矩形而提出的。它可以用于索引空間矩形及其他形體。表示方式與區(qū)域四叉樹類似，數(shù)據(jù)空間被遞歸的細(xì)分，直至產(chǎn)生的子象限不再包含任何矩形。在分解過程中，所有與任一劃分線相交的矩形與該劃分線對應(yīng)的象限相關(guān)聯(lián)。0數(shù)據(jù)桶的容量設(shè)為3。相交查詢：從根節(jié)點開始，首先檢查與之關(guān)聯(lián)的所有矩形是否為查找結(jié)果；接下來檢查象限空間與查詢區(qū)域相交的孩子結(jié)點.直到葉子節(jié)點。插入矩形：首先檢查根節(jié)點，如果與根節(jié)點的劃分線相交，則插入到根節(jié)點對應(yīng)的桶鏈表中；否則檢查包含該矩形的子象限的孩子結(jié)點；如果檢查到某一沒有孩子的象限，而且該矩形依舊沒有插入到對應(yīng)的位置，那么該象限必須再次細(xì)分直到為該矩形找到對應(yīng)的子象限

11、。刪除矩形：找到矩形所在結(jié)點，從數(shù)據(jù)桶中刪除。 如果刪完后桶為空，且該節(jié)點沒有孩子結(jié)點，則可以刪除該節(jié)點。CIF四叉樹可以用于索引矩形以及任何其他形體的空間目標(biāo)而不需要經(jīng)過目標(biāo)近似與空間目標(biāo)映射，因此對于區(qū)與查詢，效率相對MX、PR四叉樹要高些。但是區(qū)域查詢往往需要訪問多個節(jié)點對應(yīng)的存儲桶，尤其當(dāng)索引量增大，大區(qū)域節(jié)點所包含較多數(shù)據(jù)矩形時，外存I/O開銷很大。 四叉樹索引優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)清晰，容易建立。它同時具有聚集空間目標(biāo)的能力（在柵格數(shù)據(jù)存儲中發(fā)揮突出作用），提高了檢索效率，得到廣泛應(yīng)用。有很多改進(jìn)的方法被提出： （1）一體化索引，進(jìn)行了索引空間的三級劃分，包括索引塊、基本格網(wǎng)、細(xì)分格網(wǎng)，并采

12、用行次序法對各級區(qū)域進(jìn)行了編碼。 （2）CELLQTREE， 葉子節(jié)點索引點對象， 中間節(jié)點索引線和面對象，較好的解決了大區(qū)域?qū)ο蟮臉?biāo)示符在子空間結(jié)點中的多次重復(fù)存儲問題。 四叉樹索引的缺點： 當(dāng)索引數(shù)據(jù)量較大時，如果四叉樹層次過小，將導(dǎo)致查找性能下降；如果四叉樹層次過大，將導(dǎo)致重復(fù)存儲的增加，從而增加空間開銷，這同時又會影響查找性能。四四.R.R樹空間索引樹空間索引1.R樹 1984年Guttman發(fā)表了R樹:一種空間查詢的動態(tài)索引結(jié)構(gòu)，首次提出了R樹空間索引結(jié)構(gòu)。 其后，人們在此基礎(chǔ)上針對不同空間運算提出了不同改進(jìn)，才形成了一個繁榮的索引樹族，是目前流行的空間索引。 R樹是一種高度平衡的樹

13、，由中間節(jié)點和頁節(jié)點組成，實際數(shù)據(jù)對象的最小外接矩形存儲在頁節(jié)點中，中間節(jié)點通過聚集其低層節(jié)點的外接矩形形成，包含所有這些外接矩形。 R樹是一種動態(tài)索引結(jié)構(gòu)，即：它的查詢可與插入或刪除同時進(jìn)行，而且不需要定期地對樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新組織。R樹示例圖樹示例圖五、空間填充曲線五、空間填充曲線v空間填充曲線是一種重要的近似表示方法，將數(shù)據(jù)空間劃分成大小相同的網(wǎng)格，再根據(jù)一定的方法將這些網(wǎng)格編碼，每個格指定一個唯一的編碼，并在一定程度上保持空間鄰近性，即相鄰的網(wǎng)格的標(biāo)號也相鄰，一個空間對象由一組網(wǎng)格組成。這樣可以將多維的空間數(shù)據(jù)降維表示到一維空間當(dāng)中。v理想的空間映射方法是：在多維空間中聚集的空間實體，經(jīng)過

14、填充曲線編碼以后，在一維空間中仍然是聚集的。 （a）行排序 （b）Hilbert排序 （c）Z排序 圖5-30 幾種常用的空間填充編碼方法1) Z-ORDERING曲線（曲線（PEANO曲曲線）線）l Z-排序（Z-ordering）技術(shù)將數(shù)據(jù)空間循環(huán)分解到更小的子空間（被稱為Peano Cell），每個子空間根據(jù)分解步驟依次得到一組數(shù)字，稱為該子空間的Z-排序值。l 子空間有不同的大小，Z-排序有不同的長度，顯然，子空間越大，相應(yīng)的Z-排序值越短。這里，分辨率（resolution）是指最大的分解層次，它決定了Z-排序值的最大長度。 圖5-31 Z-排序示例2n 2n個分區(qū)， 編號為02n

15、2n-12) HILBERT曲線曲線v與Z-排序類似，Hilbert曲線也是一種空間填充曲線，它利用一個線性序列來填充空間，其構(gòu)造過程如圖5-33所示。v實驗證明，Hi1bert曲線的方法比Z-排序好一些，因為它沒有斜線。不過Hilbert曲線算法的計算量要比Z-排序復(fù)雜。 圖5-33 Hilbert曲線示例6.2 空間查詢空間查詢一. 空間信息與 空間信息查詢二. 空間查詢方式三. 空間信息查詢語言一一.空間信息與空間信息查詢空間信息與空間信息查詢v空間位置和形態(tài) 對象所在的地理區(qū)域，對象的幾何和屬性特征。v空間關(guān)系和關(guān)聯(lián) 空間對象間的拓?fù)潢P(guān)系。v空間分布規(guī)律 特定類別地物分布在特定的區(qū)域，

16、如電子市場、娛樂場所、飲食街等。v時空演化 通過時間空間數(shù)據(jù)分析，可以研究和揭示事物發(fā)展演化的規(guī)律。空間信息分類空間信息分類空間信息查詢空間信息查詢 v查詢什么 空間查詢的一般問題是“有沒有？”、“是什么？”、“在什么地方？”、“怎樣（到達(dá)）？”v查詢對象 圖形中的信息 屬性表中的信息 其它信息 一般問題是“某圖元代表什么實體，有什么屬性”、“處于什么位置、距離、路徑”、“一定范圍內(nèi)包含的地物，地物之間的關(guān)系等”。查詢的意義查詢的意義 v信息管理 通過查詢可以獲取特定數(shù)據(jù)，進(jìn)行信息管理和數(shù)據(jù)更新。v特定信息提取 通過查詢提取需要的信息，據(jù)棄無關(guān)的信息，便于使用。v空間分析基礎(chǔ) 查詢結(jié)果一般是對

17、所需查找的信息及數(shù)據(jù)的報告，研究需要對這些數(shù)據(jù)單獨提出進(jìn)行相關(guān)分析。1、圖查文(圖形查詢屬性)2、文查圖(屬性查詢圖形)2、空間關(guān)系的查詢(面點、面線、面面、線點、線線查詢 )4、邏輯查詢(SQL查詢)二二.空間查詢方式空間查詢方式圖文互查是GIS中最常用的查詢。如：在中國行政區(qū)圖查人口4000萬的省。1）和一般SQL查詢類似，構(gòu)建SQL查詢語句進(jìn)行查詢。2）查詢到結(jié)果后，利用圖形和屬性的對應(yīng)關(guān)系，再圖上表示出結(jié)果。1、圖查文、圖查文圖查文圖查文圖查文圖查文2、文查圖、文查圖 一般GIS軟件提供“INFO”工具。用點選、區(qū)域圈選、多邊形選擇、矩形選擇的方式選中地物，并顯示出查詢對象的屬性列表。

18、1）利用空間索引，在數(shù)據(jù)庫中快速檢索被選空間實體。2）根據(jù)實體和屬性的連接關(guān)系得到所查詢實體的屬性列表。文查圖文查圖文查圖文查圖MapInfo軟件中軟件中點目標(biāo)點目標(biāo)的幾何參數(shù)查詢的幾何參數(shù)查詢MapInfo軟件中軟件中線目標(biāo)線目標(biāo)的幾何參數(shù)查詢的幾何參數(shù)查詢Mapinfo軟件中軟件中面狀目標(biāo)面狀目標(biāo)的幾何參數(shù)查詢的幾何參數(shù)查詢是指給定一個點或一個幾何圖形，檢索出是指給定一個點或一個幾何圖形，檢索出該圖形范該圖形范圍內(nèi)圍內(nèi)的空間對象以及相應(yīng)的屬性。這種查詢方式又的空間對象以及相應(yīng)的屬性。這種查詢方式又稱為稱為圖形查詢屬性圖形查詢屬性的方式。的方式。 MapInfo軟件中圖形查屬性的表達(dá)方式軟件

19、中圖形查屬性的表達(dá)方式ArcView軟件中圖形查屬性的表達(dá)方式軟件中圖形查屬性的表達(dá)方式3、空間關(guān)系的查詢、空間關(guān)系的查詢 通過空間關(guān)系查詢和定位空間實體是地理數(shù)據(jù)庫不同于一般數(shù)據(jù)庫的功能之一。 如查詢滿足下列條件的城市：滬線東部（空間方位關(guān)系）；距離京滬線不超過50km（空間距離關(guān)系）;城市人口大于100萬（屬性信息查詢）；面面查詢面面查詢 如與某個多邊形相鄰的多邊形有哪些如與某個多邊形相鄰的多邊形有哪些面線查詢面線查詢 如某個多邊形的邊界有哪些線如某個多邊形的邊界有哪些線面點查詢面點查詢 如某個多邊形內(nèi)有哪些點狀地物如某個多邊形內(nèi)有哪些點狀地物線面查詢線面查詢 如某條線經(jīng)過（穿過）的多邊形

20、有哪如某條線經(jīng)過（穿過）的多邊形有哪 些，某條鏈的左、右多邊形是哪些些，某條鏈的左、右多邊形是哪些線線查詢線線查詢 如與某條河流相連的支流有哪如與某條河流相連的支流有哪 些，某條道路跨過哪些河流。些，某條道路跨過哪些河流。線點查詢線點查詢 如某條道路上有哪些橋梁，某條如某條道路上有哪些橋梁，某條 輸電線上有哪些變電站。輸電線上有哪些變電站。點面查詢點面查詢 如某個點落在哪個多邊形內(nèi)。如某個點落在哪個多邊形內(nèi)。點線查詢點線查詢 如某個結(jié)點由哪些線相交而成。如某個結(jié)點由哪些線相交而成。 城鎮(zhèn)城鎮(zhèn)查詢城鎮(zhèn)是否位于平原區(qū)內(nèi)舉例：點面查詢舉例：點面查詢(1)鄰接查詢鄰接查詢從多邊形與弧段關(guān)系的表中，檢索

21、出該多邊形關(guān)從多邊形與弧段關(guān)系的表中，檢索出該多邊形關(guān)系的所有弧段系的所有弧段從弧段關(guān)系的左右多邊形的表中，檢索出這些弧從弧段關(guān)系的左右多邊形的表中，檢索出這些弧段所關(guān)聯(lián)的多邊形段所關(guān)聯(lián)的多邊形(2) 包含關(guān)系查詢包含關(guān)系查詢 查詢某一個面狀所包含的某一類的空間對象查詢某一個面狀所包含的某一類的空間對象(3) 穿越查詢穿越查詢長江所經(jīng)過的縣市(4) 落入查詢落入查詢 查詢一個空間對象它落在哪個空間對象之內(nèi)。查詢一個空間對象它落在哪個空間對象之內(nèi)?？刹捎每臻g運算，使用點在多邊形內(nèi)，線在多邊可采用空間運算，使用點在多邊形內(nèi)，線在多邊形內(nèi)，或面在多邊形內(nèi)的差別方法。形內(nèi)，或面在多邊形內(nèi)的差別方法。

22、(5) 緩沖區(qū)查詢緩沖區(qū)查詢 緩沖區(qū)查詢根據(jù)用戶需要給定一個點緩沖、緩沖區(qū)查詢根據(jù)用戶需要給定一個點緩沖、線緩沖或面緩沖的距離，從而形成一個緩沖區(qū)的線緩沖或面緩沖的距離，從而形成一個緩沖區(qū)的多邊形，再根據(jù)多邊形檢索的原理，檢索出該緩多邊形，再根據(jù)多邊形檢索的原理，檢索出該緩沖區(qū)多邊形內(nèi)的空間地物。沖區(qū)多邊形內(nèi)的空間地物。 距黃河距黃河150公里范圍內(nèi)的主要城市公里范圍內(nèi)的主要城市 （6） 地址匹配查詢地址匹配查詢 根據(jù)街道地址來查詢事物的空間位置和屬性根據(jù)街道地址來查詢事物的空間位置和屬性信息是地理信息系統(tǒng)特有的一種查詢功能，這種信息是地理信息系統(tǒng)特有的一種查詢功能，這種查詢利用地理編碼，輸入

23、街道門牌號碼，就可知查詢利用地理編碼，輸入街道門牌號碼，就可知道大致的位置和所在的街區(qū)。道大致的位置和所在的街區(qū)。 （7）SQL查詢查詢 （7）SQL查詢查詢 查詢機耕道ArcGIS三三.空間信息查詢語言空間信息查詢語言、SQL查詢語言、擴展的SQL查詢MapInfo軟件中SQL輸入標(biāo)準(zhǔn)對話框 通過SQL語言查詢的結(jié)果 Select from whereGIS中中SQL查詢例查詢例1GIS中中SQL查詢例查詢例2查世界地圖屬性表中有多少國家查世界地圖屬性表中有多少國家?總?cè)丝诳側(cè)丝?總面積總面積?多表連接查詢多表連接查詢?nèi)绮槌雒绹貓D數(shù)據(jù)中總?cè)丝诖笥?000萬 且州府人口大于20萬的州 。 S

24、ELECT * FROM States, Statecap WHERE States.state = Statecap .State and States.pop_199010000000 and Statecap.pop_1990 200000嵌套查詢嵌套查詢求世界地圖中同伊拉克處于同一大洲的國家 SELECT country,continent FROM world WHERE continent = (SELECT continent FROM world WHERE country=“Iraq” )； 首先求出伊拉克處于哪個洲；之后求出同伊拉克處于同一洲的國家。擴展擴展SQL查詢查詢1

25、、查詢謂詞的擴展、查詢謂詞的擴展Mapinfo在SELECT語句中增加了地理函數(shù)和地理運算符.1、查詢謂詞的擴展、查詢謂詞的擴展例例 ：美國：美國“I 10”號高速公路經(jīng)過哪幾個洲？號高速公路經(jīng)過哪幾個洲？ 先先美國高速公路中美國高速公路中找出找出 “I10”號高速公路；號高速公路； 再找再找“I 10”號高速公路經(jīng)過哪幾個洲號高速公路經(jīng)過哪幾個洲。WHERE States.obj CONTAINS Us_Hiway.obj AND (States.obj INTERSECTS (SELECT obj FROM Us_Hiway WHEREus_Hiway.highway= “I 10”)地地

26、 理理 運運 算算 符符 例如查詢?nèi)龒{地區(qū)長江流域人口大于例如查詢?nèi)龒{地區(qū)長江流域人口大于50萬的縣萬的縣或市，擴展的或市，擴展的SQL空間查詢語句為：空間查詢語句為： SELECT * * FROM 縣或市縣或市 WHERE 縣或市縣或市人口人口50萬萬 AND CROSS （河流河流名稱名稱=“=“長江長江”） 1、查詢謂詞的擴展、查詢謂詞的擴展擴展SQL空間查詢結(jié)果 這些這些SQLSQL擴充和應(yīng)用有關(guān)，目前還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)。擴充和應(yīng)用有關(guān)，目前還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)。例：例：（1 1）選擇河南省所有城市和人口）選擇河南省所有城市和人口 SELECT SELECT 城市名，人口城市名，人口 FROM

27、 FROM 城市城市 WHERE WHERE CENTERCENTER（城市地圖）（城市地圖）INSIDEINSIDE 河南；河南；（2 2）選擇流經(jīng)河南省的所有河流的名稱和河南境內(nèi)長度）選擇流經(jīng)河南省的所有河流的名稱和河南境內(nèi)長度 SELECT SELECT 河流名，河流名，LENGTHLENGTH（INTERSECTSINTERSECTS （ROUTEROUTE（河流流域圖），（河流流域圖），河南）；河南）； FROM FROM 河流河流 WHERE WHERE ROUTEROUTE ( (河流流域圖河流流域圖) )INTERSECTSINTERSECTS 河南；河南；1、查詢謂詞的擴展、

28、查詢謂詞的擴展 2、面向?qū)ο蟮臄U展、面向?qū)ο蟮臄U展2、面向?qū)ο蟮臄U展、面向?qū)ο蟮臄U展v OGIS協(xié)會（Open GIS）是由一些主要軟件供應(yīng)商組成的聯(lián)盟，負(fù)責(zé)制定與GIS互操作相關(guān)的行標(biāo)準(zhǔn)。OGIS的空間數(shù)據(jù)模型可以嵌入到各種編程語言中，例如C、Java、SQL等等，提出了一套規(guī)范，把二維地理空間ADT（abstract data type, 抽象數(shù)據(jù)類型）整合到SQL之中，并且包括了指定拓?fù)涞牟僮骱涂臻g分析操作。在OGIS標(biāo)準(zhǔn)中，所指定的操作可分成三類： 用于所有幾何類型的基本操作。例如，用于所有幾何類型的基本操作。例如，SpatialReference返回返回所定義對象幾何體采用的基礎(chǔ)坐標(biāo)

29、系統(tǒng)。所定義對象幾何體采用的基礎(chǔ)坐標(biāo)系統(tǒng)。 用于空間對象間拓?fù)潢P(guān)系的操作測試。例如，用于空間對象間拓?fù)潢P(guān)系的操作測試。例如，overlay判斷兩判斷兩個對象內(nèi)部是否有一個非空的交集。個對象內(nèi)部是否有一個非空的交集。 用于空間分析的一般操作。例如，用于空間分析的一般操作。例如，distance返回兩個空間對象返回兩個空間對象之間的最短距離。之間的最短距離。 例如：查詢面積較小，噪聲小，住宅低價偏低的宗例如：查詢面積較小，噪聲小，住宅低價偏低的宗地號。地號。SELECT SELECT 宗地號宗地號 FROM FROM table_pricetable_priceWHERE WHERE （面積（面積

30、=較小較小 AND AND 噪聲噪聲=小小 AND AND 住住宅低價宅低價=偏低偏低3、模糊擴展、模糊擴展v突破關(guān)系模型中關(guān)系必須是第一范式的限制，允許定義層次關(guān)系和嵌套關(guān)系。v增加抽象數(shù)據(jù)類型，如點、線、面、柵格、圖像等。v增加空間謂詞。如表示空間關(guān)系的，包含、相交等，表示空間操作的，疊加、緩沖區(qū)等。v增加適合空間數(shù)據(jù)索引的方法，如R數(shù)、四叉樹等。1)擴展SQL以處理空間數(shù)據(jù)在在SQL的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴展將是管理和分析空間的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴展將是管理和分析空間數(shù)據(jù)的一個趨勢。擴展關(guān)系模型主要表現(xiàn)在：數(shù)據(jù)的一個趨勢。擴展關(guān)系模型主要表現(xiàn)在： 定義的空間操作算子包括基本操作、空間關(guān)系運算和空間分析操作

31、。操操作作類類別別 方方法法名名稱稱 返返回回值值 類類型型 描描述述 Dimension ( ) Integer 返回幾何對象的維數(shù)。 GeometryType ( ) String 返回幾何對象的類型。 SRID ( ) Integer 返回幾何對象所屬的空間參考系ID。 Envelope( ) Geometry 返回幾何對象的最小外包矩形。 AsText( ) String 將幾何對象以WKT格式輸出。 AsBinary( ) Binary 將幾何對象以WKB格式輸出。 IsEmpty( ) Integer 如果幾何對象為空集， 則返回1 （為真， 下同） 。 IsSimple( ) I

32、nteger 如果幾何對象是簡單的 （不自交） ， 則返回1。 基基本本操操作作 Boundary( ) Geometry 返回幾何對象的邊界。 Equals(anotherGeometry) Integer 如果兩個幾何對象的內(nèi)部和邊界在空間上相等，則返回1。 Disjoint(anotherGeometry ) Integer 如果兩個幾何對象的內(nèi)部和邊界在空間上都不相交，則返回1。 Intersects(anotherGeometry ) Integer 如果兩個幾何對象在空間上相交，則返回1。 Touches(anotherGeometry ) Integer 如果兩個幾何對象邊界相交但內(nèi)部不相交， 則返回1。 Crosses(anotherGeometry) Integer 如果一條線和面的內(nèi)部相交，則返回1。 Within(anotherGeometry) Integer 如果這個幾何對象空間上位于另一個幾何對象內(nèi)部，則返回1。 Contains(anotherGeometry) Integer 如果這個幾何對象空間上包含另一個幾何對象，則返回1。對于兩個幾何對象A、B，如果A.contains(B)為真 ，則 A.within(B)為真，即A.contai