第四章_空间查询、分析、表达1(05_1226)

2020年2月15日星期六第四章空间查询、分析、表达（1）同济大学城市规划系钮心毅2020年2月15日星期六查询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1.图查文(几何查询)2.文查图(属性查询)3.逻辑查询(SQL查询)4.空间关系的查询(面—点、面—线、面—面、线—点、线—线查询)（ArcGIS中selectbylocation）属性的查询与计算累计、求和、求平均……2020年2月15日星期六图查文(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2020年2月15日星期六量算几何量算：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）空间对象之间的几何关系量算，距离、方位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2020年2月15日星期六地址匹配（Geocoding,AddressMatching）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2020年2月15日星期六空间分析的历史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。空间分析(SpatialAnalysis)的历史远长于GIS的历史。2020年2月15日星期六叠合分析（Overlay）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。进行叠合操作的图层，必须在同一个坐标系内栅格与栅格叠合矢量与矢量叠合ArcGIS，ArcView具有良好的矢量叠合、栅格叠合功能2020年2月15日星期六矢量数据之间的叠合点——多边形：公共设施的分布……线——多边形：道路网密度计算、停水停电范围分析…..多边形——多边形:用地适宜性评价……输出图层的空间数据输出图层的属性数据包含了输入图层中所有的属性2020年2月15日星期六多边形和多边形的叠合布尔计算（Boolean），交集、并集、补集clip与intersect区别2020年2月15日星期六McHarg,DesignwithNature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2020年2月15日星期六叠合案例——洪水淹没区分析按地块面积平均计算财产密度。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。计算叠合后的多边形面积。将地基—损失参数表（found.dbf）连接到Union1，以地基类型（Class）为关键字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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。2020年2月15日星期六栅格数据之间的叠合图层之间的对应单元数值进行数学运算。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，原理上比较简单（相对矢量的叠合）在ArcView中，使用菜单mapcalculator（地图运算器）ArcGIS中使用RasterCalculator（栅格运算器）2020年2月15日星期六中学的选址结果[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）50-1001100-2002200-3003（需要建设）距离得分0—500米0（不必建设）500—1000米11000—1500米21500米3（必须建设）[R_land][R_popu][R_school])为什么采用乘法叠合？2020年2月15日星期六标准化取水费用栅格Water_std标准化煤炭运输费用栅格Trans_std综合评价栅格标准化铁路支线建设费用栅格Rail_stdMapCalculator[water_std]*0.5+[rail_std]*0.15+[trans_std]*0.35考虑因子权重取水费用栅格Water_cost煤炭运输费用栅格Trans_cost铁路支线建设费用栅格Rail_cost数值标准化数值标准化数值标准化标准化取水费用栅格Water_std标准化煤炭运输费用栅格Trans_std综合评价栅格标准化铁路支线建设费用栅格Rail_stdMapCalculator[water_std]*0.5+[rail_std]*0.15+[trans_std]*0.35考虑因子权重取水费用栅格Water_cost煤炭运输费用栅格Trans_cost铁路支线建设费用栅格Rail_cost数值标准化数值标准化数值标准化为什么用权重？为什么要数值标准化？2020年2月15日星期六网络分析（Network）矢量数据特有的空间分析方法。网络：线的组合，由线link、节点node组成。网络分析的基础：线—点拓扑关系。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。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。Shape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。线段号起结点终结点1AD2BF3CD4DE5EF6FG7EJ8FJ9HI10IJ11DI12IK13JL结点号线段号A1B2C3D1,3,4,1,1E4,5,7F2,5,6,8G6H9I9,10,11,12K12L13ABCDEFGHIJKL123456789101112132020年2月15日星期六网络分析——路径选择和工序安排计算最佳网络路径。（推销员问题）GIS中广泛采用Dijkstra算法求最佳路径线的阻抗：可以是长度、时耗…，单向交通节点的阻抗：交叉口的延误、转弯的限制，是否互通路径选择在交通研究中的意义。2020年2月15日星期六网络分析——服务范围（ServiceArea）的划分基于网络的服务区基于缓冲区（Buffer）的服务区两者比较1.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。2.一般情况下，后者比前者的范围要小3.适用的范围不同：2020年2月15日星期六网络分析——资源分配（Allocation）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）每个资源有自身的最大承受能力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2020年2月15日星期六网络分析与引力模型引力模型Spatialinteractionmodel空间相互作用模型类似牛顿力学的万有引力定律Reilly——零售商业模型（1930’s）广泛运用于交通规划模型、区域研究、城市研究引力模型与网络分析距离dijjijjidMPaijjiijdPPGT2020年2月15日星期六网络分析的相关因素资源的性质：电力、给水等资源的出发点：资源的目的点：网络上运动的阻抗与制约：车速、交叉口制约、电力损耗等2020年2月15日星期六邻近分析（Neighborhood，Proximity）邻近：根据空间要素的相对位置进行分类的操作栅格数据和矢量数据都有的空间分析方法。2020年2月15日星期六邻近区（缓冲区，Buffer）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。点、线、多边形的缓冲区——多边形不受方向限制buffer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…2020年2月15日星期六2020年2月15日星期六泰森多边形（ThiessenPolygon）又叫Dirichlet图、或Voronoi图荷兰的气象学家A.H.Thiessen提出的，原用于计算降水量的分布。点——连成三角形——连线中点作垂线——生成泰森多边形计算求得每个点的邻近范围的多边形。总降雨量=点（上观察到的降雨密度）*Thiesssen多边形面积2020年2月15日星期六泰森多边形2020年2月15日星期六泰森多边形与Delauney三角形Delaunay三角形是Voronoi图的偶图Delaunay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。Delaunay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。2020年2月15日星期六Delaunay三角形2020年2月15日星期六生成Thiessen多边形的过程2020年2月15日星期六泰森多边形应用在ArcView中，先生成TIN，再由TIN生成ThiessenPolygon在ArcGIS中，直接用Arctools，可生成ThiessenPolygon实例：人口调查点计算人口调查区