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1、《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)》天津師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院李佩武教授第六章空間查詢與空間分析第一節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢第二節(jié)空間分析第三節(jié)數(shù)字高程模型(DEM)第一節(jié)空間數(shù)據(jù)查詢一、空間數(shù)據(jù)查詢的定義二、空間數(shù)據(jù)查詢的內(nèi)容三、空間數(shù)據(jù)查詢的方法一、空間數(shù)據(jù)查詢的定義空間數(shù)據(jù)查詢一般定義為:作用在GIS數(shù)據(jù)上的函數(shù),返回滿足條件的內(nèi)容。空間數(shù)據(jù)查詢是GIS的一個基本功能。二、空間數(shù)據(jù)查詢的內(nèi)容兩種基本查詢:通過屬性查圖形通過圖形查屬性通過屬性查圖形通過圖形查屬性三、空間數(shù)據(jù)查詢的方法1.擴展SQL(關(guān)系數(shù)據(jù)庫查詢語言)2.拓?fù)潢P(guān)系查詢3.緩沖區(qū)查詢
2、4.DEM高程查詢5.多媒體查詢擴展SQL查詢SQL是由邏輯運算組合而成的,即通過條件表達式查詢符合條件的目標(biāo)對象與屬性信息。標(biāo)準(zhǔn)SQL的不支持空間概念,不能進行空間數(shù)據(jù)的查詢。在標(biāo)準(zhǔn)查詢語言SQL的基礎(chǔ)上,加入空間關(guān)系的查詢,就稱為擴展SQL。邏輯運算包括算術(shù)運算、關(guān)系運算、邏輯運算等,包括對函數(shù)的操作。擴展SQL查詢空間拓?fù)潢P(guān)系緩沖區(qū)查詢DEM高程查詢多媒體查詢第二節(jié)空間分析一、空間分析的含義二、空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析三、緩沖區(qū)分析四、疊置分析五、空間集合分析六、地學(xué)分析七、地形分析一、空間分析的含義空間分析是基于地理對
3、象的位置和形態(tài)特征的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù),是從地理信息系統(tǒng)目標(biāo)之間的空間關(guān)系中獲取派生的信息和新的知識,包括了諸如數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、多邊形疊合等操作和按一定模式關(guān)系進行的各種數(shù)據(jù)運算(算術(shù)、關(guān)系、邏輯、函數(shù)運算)。根據(jù)確定的分析模式,提高分析評價、管理與決策的能力,這是地理信息系統(tǒng)的核心功能,是地理信息系統(tǒng)區(qū)別于計算機制圖系統(tǒng)的顯著標(biāo)志之一??臻g分析模型是指用于GIS空間分析的數(shù)學(xué)模型,是在GIS空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上建立起來的模型,是通過作用于原始數(shù)據(jù)和派生數(shù)據(jù)的一組順序的、交互的空間分析操作命令,對一個空間決策過程進行的模擬。地理信
4、息系統(tǒng)具有的各種應(yīng)用模型,是判別一個系統(tǒng)優(yōu)劣的重要標(biāo)志,也是空間分析的基礎(chǔ)??臻g分析內(nèi)容包括:統(tǒng)計分析、緩沖區(qū)分析、疊置分析、集合分析、地學(xué)分析、地形分析等。二、空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析(一)屬性數(shù)據(jù)的特征值(二)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分類分級(三)相關(guān)分析(四)趨勢分析(一)屬性數(shù)據(jù)的特征值⑴頻率⑵均值⑶眾數(shù)⑷中數(shù)⑸總和⑺方差⑻變差系數(shù)⑼其他參數(shù)(二)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分類分級為了將地理數(shù)據(jù)中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)用專題地圖的形式表示出來,需要對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分類分級。分級分類的方法很多,經(jīng)常用到的有:⑴變量篩選法:多用主成分分析法實現(xiàn)。⑵系統(tǒng)聚類法:按性質(zhì)
5、上的相近程度分類。⑶最優(yōu)分割分級法:使其分割的級內(nèi)離差平方和為最小,級間離差平方和為最大的一種方法。(三)相關(guān)分析相關(guān)分析主要做三件事:建立相關(guān)關(guān)系,分析相關(guān)程度、討論相關(guān)誤差等。(四)趨勢分析趨勢分析主要是模擬地理特征的空間分析與時間過程。三、緩沖區(qū)分析(一)緩沖區(qū)分析的定義(二)緩沖區(qū)的三種情況(三)緩沖區(qū)分析的意義(一)緩沖區(qū)分析的定義緩沖區(qū)分析是確定不同地理特征的空間接近度或臨近性的操作,是針對點線、面實體,自動建立其周圍一定范圍的緩沖區(qū)多邊形。其數(shù)學(xué)表達式為:(二)緩沖區(qū)的三種情況點要素的緩沖區(qū)原理通常是以點為
6、圓心、一定距離為半徑畫圓圖例點要素的緩沖區(qū)分析實例線要素的緩沖區(qū)原理分別對每個頂點和每條邊生成緩沖區(qū),然后對這些緩沖區(qū)進行疊置操作。通常形成以線為中心軸線、距其一定距離的平行條帶多邊形圖例線要素的緩沖區(qū)分析實例面要素的緩沖區(qū)原理面要素的緩沖區(qū),通常是以面的閉合線為基礎(chǔ)、向內(nèi)或向外生成的距其一定距離的多邊形。圖例面要素的緩沖區(qū)分析實例(三)緩沖區(qū)分析的意義緩沖區(qū)分析是地理信息系統(tǒng)重要的和基本的空間分析功能之一。如制定自然保護區(qū)時,要求在距保護區(qū)一定范圍內(nèi)規(guī)定出禁止砍伐樹木,就需要用緩沖區(qū)來實現(xiàn)。應(yīng)用緩沖區(qū)操作生成的緩沖區(qū)多
7、邊形將構(gòu)成新的數(shù)據(jù)層,這個新的數(shù)據(jù)層就是需要的有用的信息。四、疊置分析(一)疊置分析的定義(二)疊置分析的原理(三)疊置分析的分類(四)疊置分析與視覺信息復(fù)合的區(qū)別(一)疊置分析的定義疊置分析是將兩層或多層地圖要素進行疊加產(chǎn)生一個新要素層及其屬性的操作。這個新的要素層綜合了原有各圖層所具有的屬性。(二)疊置分析的原理(三)疊置分析的分類不論是屬性數(shù)據(jù)還是空間數(shù)據(jù),建庫時都是按屬性分層錄入的,這樣便形成了若干個不同屬性的數(shù)據(jù)層,如河流是一層,公路是一層,鐵路又是一層等。各層都有不同的屬性定義,如河流為弧線,公路為平行線,鐵
8、路為黑白相間線等。將同一地區(qū),同一比例尺的兩組或更多的多邊形要素的數(shù)據(jù)層進行疊置,會出現(xiàn)兩種成果形式,一種是根據(jù)兩組多邊形邊界的交點來建立具有多重屬性的多邊形,稱為合成疊置;另一種是進行多邊形范圍的屬性特征的統(tǒng)計分析,稱為統(tǒng)計疊置。合成疊置:一種是根據(jù)兩組多邊形邊界的交點來建立具有多重屬性的多邊形。合成疊置得到一張新