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第四章 空间查询、 分析、表达(1)同济大学城市规划系 钮心毅*查询n空间查询是空间分析基础回答用户的简单问题、不改变空间数据库数据、不产生新的空间 实体和数据n空间查询技术n 图查文(几何查询)n文查图(属性查询)n逻辑查询(SQL查询)n空间关系的查询(面点、面线、面面、线点、线线查询 ) (ArcGIS 中 select by location)n属性的查询与计算累计、求和、求平均Date图查文(几何查询)文查图(属性查询)逻辑查询(SQL查询)空间关系的查询Date量算几何量算:空间事物的几何特征,几何位置、形态参数的简单计算n点:0维,坐标获取空间位置信息n线:1维,长度、曲率、方向n面:2维,面积、周长等 n体:3维,表面积、体积等(体积的计算,曲面与基准平面之间的空间体积)n空间对象之间的几何关系量算,距离、方位n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n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Date地址匹配(Geocoding, Address Matching)n将以文字、数字表达的位置信息转换表达为几何上的空间位 置Date空间分析的历史n有地图以来,就开始有各种各样利用地图的空间分析。在 地图上量算地理要素之间的距离方位、面积,利用地图进 行各种研究和决策,都是空间分析的实例。n空间分析( Spatial Analysis )的历史远长于GIS的历史。Date叠合分析(Overlay)n不同图层上的空间信息(包括空间数据和属性数据),按相同的空 间位置叠合在一起,合成新的一个图层。n进行叠合操作的图层,必须在同一个坐标系内 n栅格与栅格叠合n矢量与矢量叠合nArcGIS,ArcView具有良好的矢量叠合、栅格叠合功能Date矢量数据之间的叠合n点多边形: 公共设施的分布n线多边形: 道路网密度计算、停水停电范围分析.n多边形多边形: 用地适宜性评价n输出图层的空间数据n输出图层的属性数据包含了输入图层中所有的属性Date多边形和多边形的叠合n布尔计算(Boolean),交 集、并集、补集nclip与intersect区别DateMcHarg, Design with Nature坡度 地面排水 土壤排水岩层地基承载力 土壤地基承载力 侵蚀叠合结果Date叠合案例洪水淹没区分析n按地块面积平均计算财产密度。 n叠合处理(Union),生成的叠合多边 形(Union1)具有高程、土地使用、地基类型、地块财产密度等属性。n计算叠合后的多边形面积。 n将地基损失参数表(found.dbf)连接 到Union1,以地基类型(Class)为关键字 n计算每个多边形的估计损失 = 财产密度 叠合后的多边形面积 损失系数n在View中对Union1的要素进行过滤,只 有高程小于等于500、土地使用为住宅的多边形才进入估计其损失的选择集,据此 ,显示按损失密度的高低分类的专题地图 ,汇总估计损失值。Date栅格数据之间的叠合 n图层之间的对应单元数值 进行数学运算。n叠合之后的图层中单元的 数值是对应单元数值进行 数学运算的结果,n原理上比较简单(相对矢 量的叠合)n在ArcView中,使用 菜单 map calculator(地图运 算器) nArcGIS中使用Raster Calculator(栅格运算器 )Date中学的选址结果 R_land R_popu R_school使用性质得分工业或绿地0(不能建设)商业1居住2(可以建设)人口密度得分 0 - 500(无需建设)50 - 100 1 100 - 200 2 200 - 300 3(需要建设)距离得分 0500米0(不必建设)5001000米110001500米21500米3(必须建设)R_landR_popuR_school)为什么采用乘法叠合 ?Date为什么用权重 ? 为什么要数值标准化?Date网络分析(Network)n矢量数据特有的空间分析方法 。n网络:线的组合,由线 link 、 节点node组成。n网络分析的基础:线点拓扑 关系。n网络数据模型是真实世界中网 络系统(如交通网、通讯网、自 来水管网、煤气管网等)的抽象 表示。n依据网络拓扑关系,根据网络 的空间数据、属性数据,对网 络的特征、性能进行分析。nShape文件是没有拓扑结构矢 量数据,但是在网络分析时可 以产生临时的拓扑关系。Date网络分析路径选择和工序安排n计算最佳网络路径。( 推销员问题)nGIS中广泛采用Dijkstra 算法求最佳路径n线的阻抗:可以是长度 、时耗,单向交通n节点的阻抗:交叉口的 延误、转弯的限制,是 否互通n路径选择在交通研究中 的意义。Date网络分析服务范围(Service Area)的划分n基于网络的服务区n基于缓冲区(Buffer )的 服务区两者比较n生成的原理不同:前者靠 网络中的路径产生服务区 边界,后者按直线距离产 生服务区边界。 n一般情况下,后者比前者 的范围要小n适用的范围不同:Date网络分析资源分配(Allocation) n为网络中的线(结点)寻找最近(阻抗强度的大小)的资源(发 散地)n每个资源有自身的最大承受能力n确保有效的分配,根据资源容量以及网络线(结点)的需求将 网络线和结点分配给各个资源。当网络元素被分配给某个中心 时,该资源点拥有的容量依据网络需求而缩减,当资源容量耗 尽,分配就停止Date网络分析与引力模型n引力模型Spatial interaction model 空间相互作用模型n类似牛顿力学的万有引力定律Reilly零售商业模型(1930s)广泛运用于交通规划模型、区域研究、城市研究n引力模型与网络分析距离 dijDate网络分析的相关因素n资源的性质:电力、给水等n资源的出发点:n资源的目的点:n网络上运动的阻抗与制约:车速、交叉口制约、电力损耗等Date邻近分析(Neighborhood,Proximity) n邻近:根据空间要素的相对位置进行分类的操作n栅格数据和矢量数据都有的空间分析方法。Date邻近区(缓冲区,Buffer)n缓冲区:从空间要素的周 边作特定等距离的线框, 目的是分析地理要素之间 的相互作用。n点、线、多边形的缓冲区 多边形n不受方向限制nbuffer分析在城市规划中的应用:历史建筑保护区、 噪声范围、设施服务范围 DateDate泰森多边形(Thiessen Polygon)n又叫Dirichlet图、或Voronoi图n荷兰的气象学家A. H. Thiessen 提出的,原用于计算降水量的 分布。n点连成三角形连线中 点作垂线生成泰森多边形n计算求得每个点的邻近范围的 多边形。n总降雨量=点(上观察到的降雨 密度)*Thiesssen多边形面积Date泰森多边形Date泰森多边形与Delauney三角形nDelaunay三角形是 Voronoi图的偶图nDelaunay三角形是由与相 邻Voronoi多边形共享一 条边的相关点连接而成的 三角形。nDelaunay三角形的外接圆 圆心是与三角形相关的 Voronoi多边形的一个顶 点。DateDelaunay三角形Date生成Thiessen 多边形的过程Date泰森多边形应用n在ArcView中,先生成TIN,再由TIN生成Thiessen Polygonn在ArcGIS中,直接用Arctools,可生成Thiessen Polygonn实例:人口调查点计算人口调查区Date
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