[工学]第七章 空间数据的分析3.ppt

第七章 空间数据分析 What is “Spatial Analysis”？ An Early Example: 1854年8月到9月英国伦敦霍乱流行时，当局始终找不到发病的原因，后来医生约翰·斯诺(John Snow) 参与调查。 他在绘有霍乱流行地区所有道路、房屋、饮用水机井等内容的1：6500比例尺地图上，标出了每个霍乱病死者的居住位置，得到了霍乱病死者居住分布图。 霍乱病死者居住分布图(John Snow, 1854) 霍乱死亡病例与水源的关系 斯诺博士分析了这张分布图，马上想到霍乱病源之所在——死者住家都集中于饮用“布洛多斯托”井水的地方及周围。 在这个例子中，患者的居住地与饮用水井之间的空间位置关系提示了霍乱病的发病根源。 定 义 空间分析是基于空间数据的分析技术，它以地学原理为依托，通过分析算法，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成、空间演变等信息。 根本目的在于：通过对空间数据的深加工和分析获取新的信息。 空间分析的主要内容 各种空间分析方法 7.1 空间索引 空间索引就是根据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。 索引类型主要有： 一、格网型空间索引 二、BSP树空间索引 三、KDB树空间索引 四、R树和R+树 五、CELL树 一、格网型空间索引 将研究区域用横竖线条划分大小相等和不等的格网，记录每个格网所包含的空间实体。 当用户进行查询时，首先计算出用户查询对象所在格网，然后再在该格网中快速查询所选空间实体。 二、BSP树空间索引 BSP树是一种二叉树，它将空间逐级进行一分为二的划分。 优点：能很好的与空间数据库中空间对象的分 布情况相适应。 缺点：BSP树深度较深，对各种操作不利。 三、KDB树空间索引 KDB树是B树向多维空间的一种发展。它对于多维空间中的点进行索引具有较好的动态特性，删除和增加空间点对象也可以很方便地实现。 四、R树和R+树 五、CELL树 7.2 空间信息查询 基于属性特征查询 一般来说，基于属性信息的查询操作主要是在属性数据库中完成的。 基于空间关系和属性特征的查询（SQL） 一种空间扩展SQL查询语言——GeoSQL 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 空间查询技术 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(面—点、面—线、面—面、线—点、线—线查询 )（ArcGIS 中 select by location） 属性的查询与计算 累计、求和、求平均…… 二、GIS查询系统具备的功能 （1）空间数据处理的功能。查询处理器针对一定的数据模型和实际应用问题，必须设计一些程序模块和过程，对空间数据进行基本运算。这些基本运算和操作，除了常规的算数、统计及逻辑运算外，还应具有空间有哪些信誉好的足球投注网站、再分类、叠加、邻域、连通等空间数据的分析操作。 （2）空间数据处理的控制功能。这种控制是对计算机指令进行具体的空间数据运算。空间查询处理器的这种控制规范是以一种高级语言的形式来表达，称为查询语言，过去表现为按一定的词法和句法进行人机交互，现在表现为过程、控件和菜单等形式。 （3）构造应用模型的能力。为了面向专业领域的应用，GIS 的查询处理器必须提供一种开发语言和接口，使其具有使用和组合空间数据的基本操作，构造应用模型的能力。 7.3 空间量算 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 点：0维，坐标——获取空间位置信息 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（体积的计算，曲面与基准平面之间的空间体积） 量算 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 一、几何量算 几何量算对点、线、面、体4类目标物而言，其含义不同的： 点状目标：坐标； 线状目标：长度、曲率、方向； 面状目标：面积、周长等； 体状目标：表面积、体积等。 1. 线的长度计算 线长度可通过求算两点间直线距离得到。 ①矢量数据结构中的求算： ②栅格数据结构中的求算： 2. 面状地物的面积 ②栅