城市信息系统第讲

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,第六讲,空间分析模型,1,空间分析的概念和内容,简单空间分析（空间信息查询、空间信息的基本量算）,复杂空间分析（叠置分析、,缓冲区分析、网络分析,）,空间分析模型,2,空间分析的概念和内容,空间分析的历史发展过程,空间分析源于,60,年代地理和区域科学的计量革命,，早期,主要是应用定量（主要是统计）分析手段用于分析点、线、面的空间分布模式,。,后来更多的是强调地理空间本身的特征、空间决策过程和复杂空间系统的时空演化过程分析。,其实，,传统的地图学中的,地图应用就是一种空间分析,。如：,地图上量测地理要素之间的距离、方位、面积，乃至利用地图进行战术研究和战略决策,（属于空间分析的较高层次的应用）,等,。,现代,GIS,技术的发展，使,GIS,集成了多学科的最新技术，如关系数据库管理，高效图形算法，插值，区划和网络分析，为空间分析提供了强大的工具，,使得过去复杂困难的高级空间分析任务变得简单易行,。,空间分析早已成为地理信息系统的,核心功能,之一，,是地理信息系统区别于其它系统的,主要功能特征,。,3,定义：,空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于,提取和传输空间信息,。,手段：,空间分析赖以进行的基础是地理空间数据库，,运用的手段包括各种,几何的逻辑运算、数理统计分析，代数运算,等数学手段 。,分类：,根据空间分析作用的,数据性质的不同,，把空间分析分为：基于空间图形数据的分析运算；基于非空间属性的数据运算；空间和非空间数据的联合运算。,另一种分类是根据,空间分析的复杂程度,，分为简单空间分析、复杂空间分析和面向应用过程的空间分析。,空间分析的概念和内容,4,空间分析的应用模式,定位,(Location),：,对象在何处,?,条件,(Condition),：,哪些地方符合,.,特定的条件,?,趋势,(Trends),：,从何时起发生了哪些变化？,模式,(Patterns),：,对象的分布存在何种空间模式？,模拟,(Modeling),：,如果,.,将如何,?,空间分析的概念和内容,5,空间分析的主要内容,1,、空间位置：,借助于空间坐标系传递空间对象的,定位信息，是空间对象表述的研究,基础。,2,、空间分布：,同类空间对象的群体定位信息，包,括分布、趋势、对比等内容。,3,、空间形态：,空间对象的几何形态。,4,、空间距离：,空间物体的接近程度。,5,、空间关系：,空间对象的相关关系，包括拓扑、,方位、相似、相关等。,空间分析的概念和内容,空间分析的主要内容,简单空间分析,什么是空间查询？,空间数据查询的实质是找出,满足属性约束条件和空间约束条件,的地理对象。通常属性约束条件用带有比较运算符的逻辑表达式描述。,GIS,中用户的很多问题可通过,查询,解决，查询还能派生新数据。空间数据的查询涉及到空间数据模型、空间数据拓扑关系、空间索引等。,空间查询是,空间分析基础,，任何空间分析都开始于空间查询。空间数据的查询是,GIS,最基本、最重要的功能之一,7,简单空间分析,空间查询的方式,图形查询,：,图形查属性是根据图形的空间位置来查询有关属性信息；或者实体之间的空间关系查询，实体的属性信息查询等。,属性查询,：,根据一定的属性条件来查询满足条件的空间实体的位置，是基于实体的属性信息进行查询，与一般的数据库查询相同，只不过最后查询的结果需要再与图形关联起来。,图形属性互查,：,将空间关系和属性结合起来进行查询，并将最后结果以图形和属性两种方式显示出来。如：查询京九线沿线人口大于,100,万的城市及各种属性信息。,地址匹配,：,根据一个地理名字（如学校名字）来定位相关实体并获得其属性信息。其基础是,地理编码,，即将一个地理名字与一个或若干个空间实体关联起来、或者与实体的某个属性关联起来、或者与某个地理坐标关联起来。,8,图形查询：点,鼠标选取此点,查询结果,简单空间分析,鼠标选取此面,图形查询：面,简单空间分析,查询线,图形查询：,线,简单空间分析,图形查询：空间关系查询,简单空间分析,简单的面、线、点相互关系的查询包括：,面面查询，如与某个多边形相邻的多边形有哪些。,面线查询，如某个多边形的边界有哪些线。,面点查询，如某个多边形内有哪些点状地物。,线面查询，如某条线经过（穿过）的多边形有哪些，某条链的左、右多边形是哪些。,线线查询，如与某条河流相连的支流有哪些，某条道路跨过哪些河流。,线点查询，如某条道路上有哪些桥梁，某条输电线上有哪些变电站。,点面查询，如某个点落在哪个多边形内。,点线查询，如某个结点由哪些线相交而成。,例如：查长江经过哪几个省,?,图形查询：空间关系查询,简单空间分析,查找与指定线或多边形图形相交的要素,查找前,查找结果,属性,查询：,属性对应的空间位置,简单空间分析,属性,查询：,SQL,查询,简单空间分析,属性特征的查询主要在属性数据库中完成，这种查询通常基于标准的,SQL,查询语言实现，之后按照属性数据和空间数据的对应关系显示图形。,标号,植被,面积,101,林地,69.5,102,农地,70.8,103,工业地,216.2,104,林地,108.3,查 找,如,：,通过对下列数据表中属性“植被”的查找，找到林地。,101,102,103,104,属性,查询：,SQL,查询,简单空间分析,标号,植被,面积,101,林地,69.5,102,农地,70.8,103,工业地,216.2,104,林地,108.3,标号,植被,面积,101,林地,69.5,102,农地,70.8,103,工业地,216.2,104,林地,108.3,标号,植被,面积,101,林地,69.5,102,农地,70.8,103,工业地,216.2,104,林地,108.3,实质是查数据库中,植被,=“,林地”,的,记录，并显示。,图形与属性的混合查询,：,SQL,扩展查询,简单空间分析,例如：,查询三峡地区长江流域人口大于50万的市或县,Select *,From,县或市,Where,县或市人口50万,and,河流名称=“长江”,地址匹配,简单空间分析,地址匹配,简单空间分析,简单空间分析,综合应用举例,例,1,、为,一家新开设的银行选址,。,要求,：,1,）远离,目前存在的银行,;,2,）附近,有大量的人口数量,;,3,）结果,以矢量数据的文件形式输出。,20,简单空间分析,综合应用举例,例,1,、为某城市建立新银行选择地址,人口密度专题图,(popden),银行位置专题图,(bank.shp),街区专题图,(street.shp),21,简单空间分析,综合应用举例,1,、查询,提取储蓄额高于多少元的银行（目的在于筛选营业好的银行）。,2,、计算生成距离远近分布图。,22,简单空间分析,综合应用举例,3,、根据距离和,人口密度,专题图层，查询提取远离已有银行,500,米且,人口密度大于,3000,的区域。,4,、将提取的栅格图层转为矢量图层，并与街区专题图进行叠加显示。,23,简单空间分析,综合应用举例,例,2,、了解土壤各部分钾的含量，以确定施肥量的多少。,土壤养分分布（,soilmap.shp,）,农场边界（,thefarm.shp,）,24,利用土壤养分文件插值创建钾含量表面,查询钾含量低于,300,的区域,将栅格专题图转换成矢量专题图,简单空间分析,综合应用举例,25,简单空间分析,空间量算,几何量算,点：坐标,线：长度、曲率、方向,面：面积、周长、形状、曲率等,体：体积、表面积,形状量算,质心量算,：面或离散实体的分布中心,r1,为膨胀面,26,简单空间分析,空间量算：几何量算,含义：,点：,0,维,坐标,线：,1,维，,长度,、曲率、方向,面：,2,维，,面积,、周长等,体：,3,维，表面积、体积等,线长度计算,矢量：两点之间的直线距离，复合线段累加求和,栅格：网格数目累加,面积计算,矢量：几何交叉求积（坐标法）,栅格：相同属性值的格网数目与格网面积的乘积,27,1,）矢量数据的长度计算,1,、长度计算,点（,x0,y0),到直线,Ax+By+C=0,之间欧氏距离的计算,线状物体长度的计算公式为,:,简单空间分析,28,29,用,8,邻域方向累加地物骨架线通过的栅格数目,N,d,-,水平和垂直方向的栅格数,N,i,-,对角方向的栅格数,D -,每个栅格的长度,2,）栅格数据的长度计算,1,、长度计算,简单空间分析,多边形面积计算及其应用：,辛普森（,Simposion）,面积计算公式,在,GIS,中，,梯形法,是求面积的主要方法之一。其基本思想是：按照多边形的顶点顺序依次求出多边形所有边与,X,轴或,Y,轴组成的梯形面积，然后求其代数和,已知条件：,为多边形顶点坐标，凸、凹多边形均可，顶点顺序顺时针方向、逆时针方向均可。,2,、面积计算,简单空间分析,30,n,1,2,3,n-1,X,统计相同属性的格网数目。,Y,1,）,矢量格式下面积的量算通常用辛普森公式,2,）,栅格数据面积的计算,2,、面积计算,简单空间分析,31,圆,U=1,U1,膨胀型,U 3200,度,;,降雨量, 800mm,;,坡度,200,天；,问题,:,找出,某区域适合种植水稻的,地区？,叠置条件的表达式为：,（积温,3200,）（降雨量,800,）,(,坡度,200,）,复杂空间分析,叠置分析,栅格图层叠加,示例,5,：寻找水稻种植适宜区（采用二值逻辑叠加法）,空间逻辑交（与）运算符,58,复杂空间分析,叠置分析,栅格图层叠加,基于两种数据结构的叠,置分析比较,59,Click to edit company slogan .,Thank You !,60,