空間信息查詢

空間信息查詢第1頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章空間信息查詢

第2頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章空間信息查詢第一節(jié)信息查詢與空間數(shù)據(jù)庫第二節(jié)

空間索引第三節(jié)

空間查詢方式第四節(jié)

空間信息查詢語言第3頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月概念

查詢什么空間查詢的一般問題是“在什么地方?”、“是什么？”、怎樣（到達(dá)）？”查詢對象圖形中的信息屬性表中的信息一般問題是“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”。

信息查詢第4頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月意義

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。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?？臻g分析基礎(chǔ)查詢結(jié)果一般是對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。

信息查詢第5頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月分類空間位置和形態(tài)對象所在的地理區(qū)域，對象的幾何和屬性特征?？臻g關(guān)系和關(guān)聯(lián)空間對象間的拓?fù)潢P(guān)系?？臻g分布規(guī)律特定類別地物分布在特定的區(qū)域，如電子市場、娛樂場所、飲食街等。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?？臻g數(shù)據(jù)庫中的信息第6頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間索引空間索引就是指依據(jù)空間對象的位置和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).其中包含空間對象的概要信息，如對象的標(biāo)識、外接矩形及指向空間對象實體的指針。概念

第7頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間索引空間索引介于空間操作算法和空間對象之間，它通過篩選作用，大量與特定空間操作無關(guān)的空間對象被排除，從而提高空間操作的速度和效率?？臻g索引的性能的優(yōu)劣直接影響空間數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)的整體性能，它是空間數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)。

作用

第8頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間索引索引對象的無序性空間對象沒有明確次序。當(dāng)確定某對象在一個子空間內(nèi)，需要逐個進(jìn)行比較。索引對象的不規(guī)則性空間對象不是規(guī)則圖形。需要適當(dāng)選取規(guī)則圖形近似。例如，選取平行于坐標(biāo)軸的矩形。索引對象的交叉性空間對象可以交叉或者重疊。一個對象可能屬于多個子空間，需要多路檢索。特點

第9頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月例如：查找經(jīng)過河南省的所有河流。常規(guī)方法：檢查所有河流和河南省省界是否相交。缺點：用實際空間對象比較，算法復(fù)雜，計算開銷大、IO開銷大。索引方法：記錄河流和省界的外接矩形。用外接矩形進(jìn)行比較。

空間索引第10頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月將空間位置作為一個屬性放入關(guān)系表中建立一個空間索引層cell空間索引層地理要素層

空間索引第11頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月空間屬性表描述要素的一般信息，

空間索引表描述要素所在格網(wǎng)的信息，

要素描述表描述要素的點數(shù)，范圍等信息，

三張表通過FID（FeatureID）關(guān)聯(lián)

空間索引第12頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間索引格網(wǎng)索引R樹和R+樹索引常見的空間索引常見空間索引一般是自頂向下、逐級劃分空間的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間索引，比較有代表性的包括BSP樹、R樹、R+樹和CELL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。第13頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間索引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。

1、格網(wǎng)索引第14頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間索引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。每個要素在一個或者多個網(wǎng)格中,每個網(wǎng)格可以包含多個要素。1、格網(wǎng)索引2123293153556163202228305254606217192527495157591618242648505658571315373945474612143638444613911333541430281032344042第15頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月2123293153556163202228305254606217192527495157591618242648505658571315373945474612143638444613911333541430281032344042空間索引對象索引Peano鍵空間對象空間對象Peano鍵集7BA25-2514EB7-715EC54-5525AC60-6026ED32-3332DD35-3533DD38-3835D.FE14-1537EE26-2638DE37-3739EE39-3948EE48-4850EE50-5054CF35-3555C60C1、格網(wǎng)索引ABCEDF每個要素在一個或者多個網(wǎng)格中,每個網(wǎng)格可以包含多個要素,要素不是真正被分割。由此建立Peano鍵和空間對象的關(guān)系。第16頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間索引

R樹根據(jù)地物的最小外接矩形建立，可以直接對空間中占據(jù)一定范圍的空間對象進(jìn)行索引。

R樹索引設(shè)計虛擬的矩形目標(biāo)，將空間目標(biāo)包含在矩形內(nèi)。這些矩形作為空間索引，含有包含的空間對象的指針。

RECT（ID，MinX，MaxX，MinY，MaxY）2、R樹和R+樹第17頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月MBR（MinimumBoundingBox

最小外接矩形）

空間索引第18頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

R樹

在進(jìn)行空間數(shù)據(jù)檢索時，先判斷哪些矩形落在檢索窗口內(nèi)，再進(jìn)一步判斷哪些目標(biāo)是被檢索的內(nèi)容。第19頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月在R樹構(gòu)造中，要求虛擬矩形盡可能少重疊，并且一個空間對象通常僅僅被一個矩形包含。實際中很難保證這種情況?？臻g對象千姿百態(tài)，最小矩形通常范圍重疊。于是提出了R樹的改進(jìn)，R+樹。

空間索引2、R樹和R+樹第20頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月R+樹

R+樹允許虛擬矩形相互重疊，并允許一個空間目標(biāo)被多個虛擬矩形包含。第21頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月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)

空間查詢方式第22頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間查詢方式1、圖查文圖文互查是GIS中最常用的查詢。

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。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。第23頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月圖查文第24頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月圖查文第25頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間查詢方式2、文查圖如：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。第26頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月文查圖第27頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月文查圖第28頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月MapInfo軟件中點目標(biāo)的幾何參數(shù)查詢

空間查詢方式第29頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月MapInfo軟件中線目標(biāo)的幾何參數(shù)查詢

空間查詢方式第30頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月Mapinfo軟件中面狀目標(biāo)的幾何參數(shù)查詢

空間查詢方式第31頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月是指給定一個點或一個幾何圖形，檢索出該圖形范圍內(nèi)的空間對象以及相應(yīng)的屬性。這種查詢方式又稱為圖形查詢屬性的方式。

MapInfo軟件中圖形查屬性的表達(dá)方式

空間查詢方式第32頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月ArcView軟件中圖形查屬性的表達(dá)方式

空間查詢方式第33頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間查詢方式3、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：京滬線東部（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）；第34頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月空間關(guān)系的查詢第35頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月·面面查詢?nèi)缗c某個多邊形相鄰的多邊形有哪些·面線查詢?nèi)缒硞€多邊形的邊界有哪些線·面點查詢?nèi)缒硞€多邊形內(nèi)有哪些點狀地物·線面查詢?nèi)缒硹l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

空間查詢方式·線線查詢?nèi)缗c某條河流相連的支流有哪些，某條道路跨過哪些河流?！ぞ€點查詢?nèi)缒硹l道路上有哪些橋梁，某條輸電線上有哪些變電站。·點面查詢?nèi)缒硞€點落在哪個多邊形內(nèi)。·點線查詢?nèi)缒硞€結(jié)點由哪些線相交而成。

第36頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月水系城鎮(zhèn)查詢城鎮(zhèn)是否位于平原區(qū)內(nèi)舉例：點面查詢第37頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)鄰接查詢從多邊形與弧段關(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)的多邊形第38頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)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第39頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)穿越查詢長江所經(jīng)過的縣市第40頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)落入查詢

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)，線在多邊形內(nèi)，或面在多邊形內(nèi)的判斷方法。

第41頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)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、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，檢索出該緩沖區(qū)多邊形內(nèi)的空間地物。

第42頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月距黃河150公里范圍內(nèi)的主要城市第43頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）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，輸入街道門牌號碼，就可知道大致的位置和所在的街區(qū)。

第44頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間查詢方式（7）SQL查詢

第45頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（7）SQL查詢

空間查詢方式查詢機(jī)耕道ArcGIS第46頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間信息查詢語言１、SQL查詢語言２、擴(kuò)展的SQL查詢第47頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月MapInfo軟件中SQL輸入標(biāo)準(zhǔn)對話框

第48頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月通過SQL語言查詢的結(jié)果

第49頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月SelectfromwhereGIS中SQL查詢例1第50頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月GIS中SQL查詢例2查世界地圖屬性表中有多少國家?總?cè)丝?總面積?第51頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第52頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月多表連接查詢?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。

SELECT*FROMStates,StatecapWHERE

States.state=Statecap

.Stateand

States.pop_1990>10000000andStatecap.pop_1990>200000第53頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第54頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月嵌套查詢求世界地圖中同伊拉克處于同一大洲的國家

SELECTcountry,continentFROMworldWHEREcontinent=(SELECTcontinent

FROMworld

WHEREcountry=“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。第55頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第56頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月１、查詢謂詞的擴(kuò)展２、面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展３、模糊擴(kuò)展擴(kuò)展SQL查詢第57頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月增加空間數(shù)據(jù)類型（點、線、面）增加空間操作算子（長度、面積）增加查詢條件（臨近、疊加、經(jīng)過）擴(kuò)展SQL查詢1、查詢謂詞的擴(kuò)展第58頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

Mapinfo在SELECT語句中增加了地理函數(shù)和地理運算符.擴(kuò)展SQL查詢1、查詢謂詞的擴(kuò)展例：美國“I10”號高速公路經(jīng)過哪幾個洲？先美國高速公路中找出“I10”號高速公路；再找“I10”號高速公路經(jīng)過哪幾個洲。WHEREStates.objCONTAINSUs_Hiway.objAND

(States.objINTERSECTS(SELECTobjFROMUs_HiwayWHERE

us_Hiway.highway=“I10”))地理運算符第59頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第60頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第61頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月例如查詢?nèi)龒{地區(qū)長江流域人口大于50萬的縣或市，擴(kuò)展的SQL空間查詢語句為：

SELECT*

FROM

縣或市

WHERE

縣或市·人口>50萬

ANDCROSS

（河流·名稱=“長江”）

擴(kuò)展SQL查詢1、查詢謂詞的擴(kuò)展第62頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)展SQL空間查詢結(jié)果

第63頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

這些SQL擴(kuò)充和應(yīng)用有關(guān)，目前還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)。例：（1）選擇河南省所有城市和人口

SELECT城市名，人口FROM城市

WHERECENTER（城市地圖）INSIDE

河南；（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

SELECT河流名，LENGTH（INTERSECTS

（ROUTE（河流流域圖），河南））；

FROM河流WHEREROUTE(河流流域圖)INTERSECTS

河南；擴(kuò)展SQL查詢1、查詢謂詞的擴(kuò)展第64頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

采用面向?qū)ο蟮姆椒▉碓O(shè)計SQL語言（OOSQL）。優(yōu)點如下：（1）良好的查詢機(jī)制，易于實現(xiàn)持久性。（2）對象簡化了查詢，解決了某些常見的SQL難題。

擴(kuò)展SQL查詢2、面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展第65頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月OGIS協(xié)會（OpenGIS）是由一些主要