GIS-7_空间数据查询与空间度量
GIS原理与应用教案——第五章 空间查询与空间分析
第五章空间查询与空间分析学习要求：掌握1、GIS的数据查询的基本知识2、GIS空间分析模型及其算法§5.1 空间数据的查询一、空间数据查询的含义数据查询是GIS的一个非常重要的功能，定位空间对象、提取对象信息，是地理信息系统进行高层次空间分析的基础。
二、空间数据查询的方式1、基于属性数据的查询：2、基于图形数据的查询：3、图形与属性的混合查询4、模糊查询：5、自然语言空间查询：6、超文本查询7、符号查询三、查询结果的显示方式查询结果的显示环境参数1、显示方式（the display mode）有5种显示方式用语多次查询结果的运算：刷新、覆盖、清除、相交和强调。
2、图形表示（the graphical presentation）用于选定符号、图案、色彩等。
3、绘图比例尺（the scale of the drawing）确定地图显示的比例尺（内容和符号不随比例尺变化）。
4、显示窗口（the window to be shown）确定屏幕上显示窗口的尺寸。
5、相关的空间要素（the spatial context）显示相关的空间数据，使查询结果更容易理解。
6、查询内容的检查（the examination of the content）检查多次查询后的结果。
§5.2 空间数据的统计分析讲述空间数据统计分析中基本统计量的计算和常用统计数据的分类分级算法。
一、属性数据的集中特征数反映属性数据集中特性的参数有：频数：变量在各组出现或发生的次数；频率：各组频数与总频数之比；平均数：反映了数据取值的集中位置；简单算术平均数的计算公式为：加权算术平均数的计算公式为：数学期望：以概率为权值的加权平均数的；中数：对于有序数据集X，如果有一个数x，能同时满足以下两式：则称x为数据集X的中数，记为M。
e若X的总项数为奇数，则中数为：若X的总顶数为偶数，则中数为：众数：众数是具有最大可能出现的数值。
二、属性数据的离散特征数极差：一组数据中最大值与最小值之差；离差：一组数据中的各数据值与平均数之差；标准差：方差的平方根；变差系数：衡量数据在时间和空间上的相对变化的程度。
GIS课件第7章 空间数据查询与空间度量
第7章空间数据查询与空间度量对空间对象进行查询和度量是地理信息系统最基本的功能之一。
在地理信息系统中，为进行深层次分析，往往需要查询定位空间对象，并用一些简单的量测值对地理分布或现象进行描述，实际上，空间分析首先始于空间数据查询和度量，它是空间分析的定量基础。
本章一方面对空间数据查询类型和方式进行了介绍，包括图形属性、图形定位以及空间关系查询；另一方面讲述了空间度量的主要参数和基本原理，如使用长度、面积、体积、距离、方位、形状和质心等量测值对地理分布或现象进行描述。
7.1空间数据查询概述空间数据查询属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。
查询的过程大致可分为三类：①直接复原数据库中的数据及所含信息，来回答人们提出的一些比较“简单”的问题；②通过一些逻辑运算完成一定约束条件下的查询；③根据数据库中现有的数据模型，进行有机的组合构造出复合模型，模拟现实世界的一些系统和现象的结构、功能，来回答一些“复杂”的问题，预测一些事务的发生、发展的动态趋势。
空间数据查询的一般过程如图7.1。
图7.1 空间数据查询的一般过程空间数据查询的方式主要有两大类，即“属性查图形”和“图形查属性”。
属性查图形，主要是用SQL语句来进行简单和复杂的条件查询。
如在中国经济区划图上查找人均年收入大于5000元人民币的城市，将符合条件的城市的属性与图形关联，然后在经济区划图上高亮度显示给用户。
图形查属性，可以通过点、矩形、圆和多边形等图形来查询所选空间对象的属性，也可以查找空间对象的几何参数，如两点间的距离，线状地物的长度，面状地物的面积等，这些功能一般的地理信息系统软件都会提供。
在实际应用中，查找地物的空间拓扑关系非常重要，现在一些地理信息系统软件也提供这些功能。
空间数据查询的内容很多，可以查询空间对象的属性，空间位置，空间分布，几何特征，以及和其他空间对象的空间关系。
查询的结果可以通过多种方式显示给用户，如高亮度显示，属性列表和统计图标等。
第二章 GIS空间查询与量算
ArcGIS:打开属性表-新建字段Calculate Geometry:Area
作业
► 举例说明三种空间查询 ► 试述基本的几何参数量测
viewtablelayoutchartscript?项目式管理?可扩展性211属性查询?基于arcview3x的属性查询激活图层query输入sql211属性查询?基于arcgis9x的属性查询arcreaderarcviewarceditarcinfo桌面gisarcsdearcimsarcgisserver服务器gis嵌入式gisarcgisengine移动gisarcpadarcgis9x产品系列211属性查询?arcgis9xdesktop介绍arcmaparccatalogarcgloblearcscenearcgisdesktoparctoolbox211属性查询?基于arcgis9x的属性查询激活图层selectbyattributes输入sql212空间相互关系查询?arecompletelywithin?completelycontain?hastheircenterin?containthecenterof?intersect?arewithindistanceof?
（-3，5） ， ） （1，5） ， ） （-5，4） ， ） （-1，4） ， ） （2，2） ， ） （-4，1） ， ） （0，1） ， ）
？
42或-42？ 42
2.2.3 面积量测
► 矢量
含岛屿复杂多 边形的表示： 外环顺时针记 录节点；内环 逆时针
2.2.3 面积量测
► 栅格：各像元面积之和
► ArcView:激活图层-Select ArcView:激活图层► ArcGIS:激活图层-Select ArcGIS:激活图层-
如何进行地理信息系统的空间查询与分析
如何进行地理信息系统的空间查询与分析地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于存储、管理、分析和可视化地理数据的工具。
通过将各种地理数据叠加在一起，并应用专业的算法和模型，GIS可以帮助我们进行空间查询和分析，从而提供可靠的地理决策支持。
本文将探讨如何进行地理信息系统的空间查询与分析的方法和技巧。
一、理解地理信息系统的空间查询与分析在进行地理信息系统的空间查询与分析之前，我们需要先了解几个基本概念。
空间查询是指通过指定特定的空间范围或条件，从地理数据中检索出满足条件的特定地理要素。
空间分析则是对地理数据进行一系列的操作和计算，从而得出有关地理现象和关系的结论。
二、数据准备与清理在进行空间查询与分析之前，我们需要收集并准备好相关的地理数据。
这些数据可以来自各个渠道，包括传感器、遥感卫星、地理测绘等。
在收集到数据后，我们需要对其进行清理和预处理，包括去除重复数据、处理错误数据、转换数据格式等。
同时，还需要对数据进行地理坐标的投影和转换，以确保数据的一致性和准确性。
三、空间查询1.属性查询属性查询是根据地理数据的属性（如名称、类型、属性值等）来进行查询的一种方法。
通过简单的数据库查询语句，我们可以筛选出满足特定属性条件的地理要素。
例如，我们可以查询某个城市的人口数量、土地利用类型等。
2.空间范围查询空间范围查询是指根据地理数据的空间位置进行查询的一种方法。
通过指定一个空间范围，例如矩形框或多边形区域，我们可以筛选出位于该范围内的地理要素。
这种查询方法适用于需要在特定区域内进行研究或分析的场景，例如城市规划、环境保护等。
3.空间关系查询空间关系查询是指根据地理要素之间的空间关系进行查询的一种方法。
常见的空间关系包括相交、包含、接触等。
通过指定特定的空间关系，我们可以筛选出满足条件的地理要素。
这种查询方法适用于需要按照地理要素之间的空间关系进行研究或分析的场景，例如道路交通规划、资源分布等。
GIS空间查询与空间分析
回答是什么、在那里、有多少和怎么样，并不回答为什么。 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
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， 即投影与转换理论。
空间分析模型
模型的概念
模型：所谓模型，就是指将系统的各个要素，通过适当的筛选， 用一定的表现规则所描写出来的映像。
地学模型：地学模型是用来描述地理系统各地学要素之间的相 互关系和客观规律信息的语言的、数学的或其他的表达形式， 通常反映了地学过程及其发展趋势或结果。
地学模型主要包括以下几种形式：
逻辑模型：由地理名词和逻辑运算符组成的逻辑表达式表示；
5、其它查询方法
返回
5、其它查询方法
空间查询
1）可视化空间查询
可视化查询是指将查询语言的元素，特别是空间关系，用直观的图形或符号表示。 查询主要使用图形、图像、图标、符号来表达概念。
具有简单、直观、易于使用的特点。
缺点：当空间约束条件复杂时，很难用图符描述；用二维图符表示图形之间的关系时， 可能会出现歧义；难以表示“非”关系；不易进行范围（圆、矩形、多边形等）约束； 无法进行屏幕定位查询等。
2） 标准差：标准差是方差的平方根；
4、变差系数： 用来衡量数据在时间和空间上的相对变化的程度，它是无量纲的量。 返回 为标准差除以平均数取百分。 四、统计数据的分类分级
统计分析
四、统计数据的分类分级
1、系统聚类法：根据距离，将相似的样本归为一类，把差异大的样本区分开来。
距离：表示相似程度，可以欧 氏距离，绝对值距离、相似系 数距离等。
GIS空间数据处理与分析
GIS空间数据处理与分析GIS（地理信息系统）是一种用于收集、存储、处理和分析地理空间数据的技术。
它通过将地理空间数据与属性数据相结合，可以帮助我们更好地理解地理现象，并做出科学决策。
在本文中，我将介绍GIS空间数据处理与分析的基本原理和一些常见的应用。
其次，GIS空间数据分析是通过使用GIS工具和分析方法对地理空间数据进行探索和解释。
常见的GIS空间数据分析方法包括空间查询、空间统计、空间插值、空间模型和空间决策支持等。
空间查询是指根据地理位置的特征进行数据提取和查询，常用的空间查询包括邻近查询、包含查询和相交查询等。
空间统计是利用统计方法对地理空间数据进行分析，常用的空间统计方法包括聚类分析、热点分析和空间自相关分析等。
空间插值是通过已知的数据点推断未知的地理空间数据，常用的空间插值方法包括反距离加权和克里金插值等。
空间模型是通过建立地理空间数据之间的关系模型来进行分析，常用的空间模型包括回归模型和地理加权回归模型等。
空间决策支持是利用GIS技术对地理空间数据进行可视化和模拟，以支持决策制定和规划设计等工作。
最后，GIS空间数据处理与分析在许多领域有广泛的应用。
例如，在城市规划中，可以使用GIS技术对城市的用地、交通、环境等进行分析，以支持城市规划决策。
在环境监测中，可以利用GIS技术对大气污染、水污染和土壤污染等进行监测和分析，以支持环境保护工作。
在资源管理中，可以利用GIS技术对土地利用、林业、农业和水资源等进行评估和管理，以支持可持续发展。
在灾害管理中，可以利用GIS技术对自然灾害的风险评估、应急响应和恢复规划进行分析，以提高灾害管理的效能。
综上所述，GIS空间数据处理与分析是一种强大的工具，可以帮助我们更好地理解地理现象，指导决策制定，并提高工作效率。
随着GIS技术的不断发展和应用，相信在未来，GIS空间数据处理与分析将在各个领域发挥更重要的作用。
第五章 GIS空间查询与分析
二）辅助建设项目选址
1、目的和标准： ⑴目的：将建设项目选在最佳位置 ⑵标准：面积﹤1万m2 地价﹤5000元/m2 地块周围不能 有小学、幼儿园等 2、准备数据： 地块数据（含地价属性） 小学、幼儿园等公共设施分布图 3、空间操作： ⑴选择地块：①查询面积﹤1万m2地块 ②地价﹤5000元/m2 将满足上述两条件的地块提取出来 ⑵邻域分析：将学校等公共设施的信息叠加到选中地块的层 次上进行分析 4、统计分析： 将满足条件的地块选出来 5、打印输出图形或表格
点—点关系 点—线关系 点—面关系 线—线关系 线—面关系 面—面关系
二、图文互访 图文互访是最常用的查询，主要有两 类：第一类是按属性信息的要求来查询空 间位置，俗称“文查图”。第二类是按空 间位置来查询属性信息，俗称“图查文”。
三、点、线、面相互关系的查询
面－面查询：与某个多边形相邻的多边形是哪些；
4、点与面的叠合
点与面的叠合可以分析每个多边形内某类
点状要素一共有多少，或哪些点落在哪些多边 形内。 这一功能常用于城市中各种服务设施分布 情况的分析。 四分树结构的栅格模型，拓扑结构或非拓
扑结构的矢量模型均可方便地实现这一功能。
三、逻辑关系分析
用逻辑表达式来分析处理重合点的非几何 特性之间的逻辑关系，实现对空间数据复合、提 取、删除等操作。 常用逻辑运算包括： 逻辑交运算 逻辑并运算 逻辑非运算
二、DTM
DTM的表示方法： 主要有规则格网（GRID）表示法和 不规则三角网(TIN)表示法，此外还有离 散点表示法和数学分块曲面表示法。
TIN三角网
TIN存储方式：
1 3 2 3 4 5 7 6 9
1
2
4
GIS原理课件7.1空间查询
东华理工学院 吴静
➢ 3）按圆查询
➢ 给定一个圆或椭圆，检索出该圆或椭圆内某一类或一层的空 间对象，过程与按矩形查询相似
➢ 4）按多边形查询
❑ 用鼠标给定一个多边形，或者在图上选定一个多边形对象， 检索出该多边形内某一类或一层的空间对象，过程与按矩形 查询相似，但是要复杂得多，主要涉及到点、线、面在多边 形内的判断计算
35
例：查询“江西省内长度大于1000米的河流” 1、通过“按位置选择”选择“经过江西省的所有河流”
选择设置
36
选择结果
37
2、选择交互式选择方法为：从当前选择内容中选择。
38
3、通过“按属性选择”选择“长度大于1000米的河流”
选择设置
39
选择结果
40
ArcGIS提供了测量长度和面积的工具，可以对地图 上的线和面进行测量。有两种测量方式：一种是手动绘 制线或者面，一种是直接单击所要测量的要素
➢2）包含关系查询
❑查询某一个面状地物所包含得某一类空间对象，被包含得 对象可以是点状地物、线状地物或面装地物；查询过程与多 边形定位查询一致
➢3）穿越查询
❑查询某一条公路和某一条河流所穿越的县市或乡镇
➢4）落入查询
❑属于了解某一空间对象落在那个空间对象内的情况 ❑例如，查询某一个国家等级控制点落在那个乡镇的地域范围
12
选择要素
清除所选要素
13
通过要素的属性值来选择要素。当要素较多时，需要 选择特定的要素时，通过属性选择，建立SQL语句，可 以方便快速的选择到要素。
14
以 选 择 长 江 为 例
15
南京师范大学地理信息系统考研基础理论题汇总
专业课复习资料（最新版）封面地理信息系统基础理论题第1章概论1、你是如何理解地理信息系统的概念的？2、地理信息系统的基本功能与应用功能的区别和联系是什么?3、现代信息技术的出现给测绘技术与地理分析技术带来哪些主要的变化？4、工具型GIS与应用型GIS的区别与联系是什么？5、试将GIS的输入设备按照不同的分类方法进行分类，并说明其特点。
6、现代空间定位技术有哪些主要方法？对GIS技术的发展产生什么影响？7、网络技术的出现与发展对GIS技术产生哪些主要的变化8、说明GIS在几个不同发展阶段的标志性技术是什么，它们的出现如何促进GIS的发展？第2章地理空间数学基础1、地球表面、大地水准面及地球椭球体面之间的关系是什么？2、地理空间数据的描述有哪些坐标系？相互的关系是什么？3、采用大地坐标与地心坐标表述地面上一点的位置各有什么优缺点？4、高斯投影的变形特征是什么？为什么常常被用作大比例尺普通地图的地图投影？5、UTM与兰伯特投影的主要特点与适用性是什么？6、在数字地图中，地图比例尺在含义与表现形式上有哪些变化？7、如何进行不同基准下的高程的转换？8、除地形分幅外，谈谈还有何种地理空间框架？他们如何进行编码？9、GPS数据如何与地图数字化数据进行集成？10、选择投影需要考虑哪些因素？如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？第3章空间数据模型空间实体一般具有哪些主要的特征？1、何为空间关系？空间关系在描述空间实体特征中的意义何在？2、空间数据的概念模型有哪些组成部分？试分析他们之间的关系？3、试分析GIS的几种主要的数据模型各自的优缺点。
4、空间数据类型有哪些？简述其特征。
第4章空间数据结构1、总结矢量数据和栅格数据在结构表达方面的特色。
2、简述栅格数据压缩编码的几种方式和各自优缺点。
3、简述矢量数据编码的几种方式和各自优缺点。
4、栅格与矢量数据结构相比较各有什么特征？5、矢量和栅格数据的结构都有通用标准吗？请说明。
GIS概论5_空间数据查询与空间度量
Where 地块标识=p101 住宅区 3.1 1 2.5 2 商用区
p103
p104 p105
1993-12-03
1995-06-05 1978-08-30
4.6
5.2 2.7
3
2 3
农用区
商用区 农用区
4
属性查询
SQL查询——”滁州市的面积”
5
属性查询
SQL查询——”滁州市的面积”
6
空间数据查询与空间度量
曼哈顿距离
d Xi X j Yi Y j
非欧式距离
1 0 .6 d X i X j 0 .6 Yi Y j 0 .6
18
长度量算：
矢量结构：
栅格数据结构：线状地物的长度就是累加地物骨架线通过 的格网数目，骨架线通常采用8方向连接，当连接方向为 对角线方向时，还要乘上2的平方根。
滁州学院国土信息工程系 /CountryIS/index.aspx
GIS概论
李伟涛 liweitao_801225@
空间数据查询与空间度量
属性查询
简单的属性查询、SQL查询
图形查询
点查询、矩形或圆查询、多边形查询
空间关系查询
24
质心量算
质心是描述地理对象空间分布的一个重要指标。 质心通常定义为一个 多边形或面的几何中心，但当研究对象在区域内分布不均匀时，质心描述的 是分布中心。以人口为例，当某个县绝大部分人口明显集中于一侧时，应把 质心放在偏于该侧的分布中心上，这种质心称为平均中心或重心。 通过对其坐标值加权平均求得
属性查询
简单的属性查询、SQL查询
图形查询
点查询、矩形或圆查询、多边形查询
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NWW
W
SWW SW SE SSW SSE SEE
E
A ( xA , y A ) O Y
S
（a）方位角
（b）象限角
（c）十六方向描述法
7.4 空间关系查询
关联关系查询
图 关联查询
（黑线为排水网络，斜 条文显示的图斑为排水网络经过的土地）
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7.4 空间关系查询
2、缓冲区查询 、
缓冲区是根据数据库中点、 缓冲区是根据数据库中点、线、面地理实体，自动建立 是根据数据库中点 面地理实体， 其周围一定宽度范围的多边形， 其周围一定宽度范围的多边形，来表征特定地理实体对 邻域的影响范围。 邻域的影响范围。 缓冲区查询是不破坏原有空间目标的关系，只检索缓冲 缓冲区查询是不破坏原有空间目标的关系， 是不破坏原有空间目标的关系 区范围内涉及到的空间目标。 区范围内涉及到的空间目标。
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7.5 距离量算与方位量算 距离量算与方位量算*
匀质空间与非匀质空间的距离量算
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7.5 距离量算与方位量算 距离量算与方位量算*
广义距离公式： 广义距离公式：
d ij (q ) = ∑ xli − xlj l =1
n q
1/ q
曼哈顿距离距离公式： 曼哈顿距离距离公式：
d ij (1) = ∑ xli − xlj
l =1
n
欧氏距离距离公式： 欧氏距离距离公式
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7.4 空间关系查询
空间关系查询包括拓扑关系查询和缓冲区查询 空间关系查询包括拓扑关系查询和 拓扑关系查询 1、拓扑关系查询 、
拓扑关系对地理信息系统的数据处理和空间分析，都具有非常重要 的意义，拓扑数据比几何数据具有更大的稳定性，有利于空间要素 的查询。 邻接关系查询
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7.3 空间属性查询
1、简单的属性查询 、
简单的属性查询
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7.3 空间属性查询
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（a）输入查询条件
（b）查询结果显示
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7.3 空间属性查询
3、扩展SQL查询 、扩展 查询
地块 标识
P101 P102 P103 P104 P105
销售日期
98－02－13 89－03－24 93－12－03 95－06－05 78－08－30
面积
3.1 2.5 4.6 5.2 2.7
代码
1 2 3 2 3
分区
住宅区 商用区 农用区 商用区 农用区
表1 查询语句的关联表
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2、空间查询在GIS中的地位 、空间查询在 中的地位
GIS最基本的功能之一 GIS最基本的功能之一 GIS空间分析起始点 GIS空间分析起始点 GIS区别于其它数字制图软件的特征 GIS区别于其它数字制图软件的特征 空间查询不改变原有的数据集
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Geographical Information Systems
7.1 空间查询概述
3、空间查询的基本流程 、
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Geographical Information Systems
7.1 空间查询概述
4、空间查询的主要方式 、
空间数据查询的方式、内容与结果
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（a）土地利用图
（b）土壤类型图
（c）排水网络及其300米缓冲区范围
（d）查询结果（深色图斑） 查询结果（深色图斑）
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Geographical Information Systems
空间查询相关问题
1、简述空间数据查询的类型与查询内容。 、简述空间数据查询的类型与查询内容。 2、说明空间数据查询的一般过程及查询结果的显示方式。 、说明空间数据查询的一般过程及查询结果的显示方式。
根据用户给定点缓冲、线缓冲或面缓冲的距离， 根据用户给定点缓冲、线缓冲或面缓冲的距离，形成一 个缓冲区的多边形，再根据多边形检索的原理， 个缓冲区的多边形，再根据多边形检索的原理，从该缓 冲区内检索出所要的空间对象。 冲区内检索出所要的空间对象。
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空间数据查询&空间度量 空间数据查询 空间度量
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7. 空间数据查询与空间度量
7.1 空间查询概述 7.2 空间定位查询 7.3 空间属性查询 7.4 空间关系查询 7.5 距离量算与方位量算 7.6 面状物体的量算
7.2 空间定位查询
1、定义 、
给定一个点或一个几何图形， 给定一个点或一个几何图形，检查出该图形范围内的空间对象 以及相应的属性
2、方式 、
按点查询 开窗查询：按规则图形查询(如圆、矩形等) 开窗查询 按多边形查询
分为该窗口包含和穿过的区别。 分为该窗口包含和穿过的区别。 包含 的区别
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7.2 空间定位查询
按点查询
显示属性 回答： 回答：是什么 有什么特征
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Geographical Information Systems
7.2 空间定位查询
按矩形或 圆查询
图形界面： 图形界面： 规则图形 结果： 结果： 包含所给图形 的对象 属性列表
2 d ij = ∑ (xli − xlj ) l =1
n
1/ 2
契比雪夫距离公式： 契比雪夫距离公式：
d ij (∞ ) = max xli − xlj
{
}
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Geographical Information Systems
7.5 距离量算与方位量算 距离量算与方位量算*
7.3 空间属性查询
3、扩展SQL查询 、扩展 查询
地理信息系统的空间数据库以空间（地理）目标作为存储集，与一般数 据库的最大不同点是它包含“空间”（或几何）概念，而标准的 标准的SQL是 标准的 关系代数模型中的一些关系操作及组合，适合于表的查询与操作，但不 支持空间概念和运算 空间概念和运算。 空间概念和运算 为支持空间数据库的查询，需要在SQL上扩充谓词集，将属性条件和空 间关系的图形条件组合在一起形成扩展的SQL查询语言。常用的空间关 常用的空间关 系谓词有相邻“ 穿过“ 系谓词有相邻“Adjacent”，包含“Contain”,穿过“Cross”和在内部 ，包含“ 穿过 和在内部 “inside”，缓冲区“buffer”等。 ，缓冲区“ 等
2、SQL查询 、 查询
属性清单> Select <属性清单> 关系> From <关系> 条件> Where <条件>
需要查询“P101”地块的销售日期（表1为下面查询语句的关联表），SQL 命令如下： Select sale date From parcel Where PIN = “P101” 在执行了上面的命令后，就可以查询到“P101”地块的销售日期了。
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