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§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，緩沖區(qū)分析、疊加分析、路徑分析、空間統(tǒng)計(jì)分類分析等，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空間查詢主要內(nèi)容：一、空間查詢：1、空間定位查詢2、空間關(guān)系查詢3、SQL查詢返回休息一、空間查詢

1．空間定位查詢

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

1)按點(diǎn)查詢

2)按矩形查詢

3)按圓查詢

4)按多邊形查詢

返回休息一、空間查詢

2．空間關(guān)系查詢

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

1)鄰接查詢

2)包含關(guān)系查詢

3)穿越查詢

4)落入查詢

5)緩沖區(qū)查詢

返回休息一、空間查詢

1)鄰接查詢

返回休息一、空間查詢

1)鄰接查詢----多邊形鄰接查詢

返回休息一、空間查詢

1)鄰接查詢---線與線的鄰接查詢

返回休息一、空間查詢3)穿越查詢返回休息查找京廣線穿越的省份：1）打開china.tab、province.tab和rail.tab；2）打開SQL對話框，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5)緩沖區(qū)查詢返回休息一、空間查詢3．SQL查詢

GIS的一個(gè)主要功能特色之一就是能夠根據(jù)圖形查詢到屬性和根據(jù)屬性條件查詢到相應(yīng)的圖形。前面介紹的都是根據(jù)空間圖形查詢空間關(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3)擴(kuò)展的SQL查詢返回休息一、空間查詢1)查找返回休息一、空間查詢2)SQL查詢

GIS軟件通常支持標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢語言。標(biāo)準(zhǔn)SQL查詢語言是：

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)雜的查詢還可以進(jìn)行嵌套。即是說Where的條件中可以進(jìn)一步嵌套Select語句返回休息在中國省區(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china和province圖層；2）點(diǎn)擊“查詢”菜單中的“SQL查詢，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3)擴(kuò)展的SQL查詢例如查詢?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”）

執(zhí)行的結(jié)果如圖7－1－11所示。

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

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

第一個(gè)對象包含整個(gè)第二個(gè)對象?Within 第一個(gè)對象的中心在第二個(gè)對象內(nèi)?PartlyWithin 第一個(gè)對象的一部分在第二個(gè)對象內(nèi)?EntirelyWithin第一個(gè)對象的完全在第二個(gè)對象內(nèi)?Intersects 兩個(gè)對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)算多邊形對點(diǎn)的包含關(guān)系。矢量結(jié)構(gòu)的GIS能夠通過計(jì)算每個(gè)點(diǎn)相對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)中國政區(qū)圖（多邊形）和一個(gè)全國礦產(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，然后通過屬性查詢，可以查詢指定省有多少種礦產(chǎn)，產(chǎn)量有多少；而且可以查詢，指定類型的礦產(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)果是多邊形將穿過它的所有河流打斷成弧段，可以查詢?nèi)我舛噙呅蝺?nèi)的河流長度，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)果將原來多邊形要素分割成新要素，新要素綜合了原來兩層或多層的屬性。

返回休息§7-2疊置分析3、多邊形疊加

疊加過程可分為幾何求交過程和屬性分配過程兩步。幾何求交過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，對新生成的拓?fù)涠噙呅螆D層的每個(gè)對象賦一多邊形唯一標(biāo)識(shí)碼，同時(shí)生成一個(gè)與新多邊形對象一一對應(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，屬性分配過程最典型的方法是將輸入圖層對象的屬性拷貝到新對象的屬性表中，或把輸入圖層對象的標(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原圖層的屬性信息，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)查詢的概念不完全相同，緩沖區(qū)查詢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，它是對一組或一類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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