GIS课程教案(第六章 空间查询与空间分析)-1

第六章 空间查询与空间分析
§6-2 统计分析
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
2、最优分割分级法—针对有序样本或可变为有序(排序)的样本
n个数据按大小顺序排列后，有(n-1)个“空隙”，如分成k个等级，则需(k-1) 个分级界线。因此，n个数据分成k级的可能分法有 种。 对于每种分级，可按定义为各级内数据的离差平方和之和的误差函数公式来计 算分级误差的大小，选择级内离差平方和为最小而级间离差平方和为极大的一种 分级方法为最优。 离差：一组数据中的各数据值与平均数之差称为离差。
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GIS
3）扩展SQL
空间数据查询语言是通过对标准SQL的扩展来形成的，即在数据库查询语言上加 入空间关系查询。为此需要增加空间数据类型（如点、线、面等）和空间操作算子 （如求长度、面积、叠加等）。在给定查询条件时也需含有空间概念，如距离、邻近、 叠加等。 例如，“查询长江流域人口大于50万的县或市”，可表示为： SELECT *
B C 1 A 2
A、 从线状地物表中，查找组成A的所有弧段及关联的结点；
B、 从结点表中，查询与这些结点关联的弧段； 点—点（A与B是否相通）等。
2）相关分析检索（不同要素类型之间的关系）--通过检索拓扑关系
线—面（我国边境线总长度）、点—线（自来水GIS中，与某阀门相关的水管）、 点—面
第六章 空间查询与空间分析
四、统计数据的分类分级
第六章 空间查询与空间分析
§6-2 统计分析
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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。
1：东北区 2：内蒙古及长城沿线区
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§6-1 空间查询
地 理 信 息 系 统 原 理
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3）包含关系查询
查询某个面状地物所包含的空间对象。
同层包含，如，某省的下属地区，若建立有空间拓扑关系，可直接查询拓扑关系表来 实现。 不同层包含，如某省的湖泊分布，没有建立拓扑，实质是叠置分析检索，通过多边形 叠置分析技术，只检索出在窗口界限范围内的地理实体，窗口外的实体作裁剪处理。
3）自然语言空间查询
在SQL查询中引入一些自然语言，如温度高的城市 SELECT name FROM Cities
WHERE
SELECT name FROM WHERE
temperature is high
作定量转换 Cities temperature >= 33.75
这种查询方式只能适用于某个专业领域的地理信息系统，而不能作为地理信息系 统中的通用数据库查询语言。
1、频数和频率 将变量xi（i＝1,2,…，n）按大小顺序排列，并按一定的间距分组。 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； 用以表示事件出现的次数和频率，事件的分布状况。
2、平均数：反映了数据取值的集中位置，通常有简单算术平均数和加权算术平均数。 3、数学期望：反映数据分布的集中趋势。
5、其它查询方法
返回
第六章 空间查询与空间分析
§6-1 空间查询
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GIS
ArcGIS 属性选择和位置选择
第六章 空间查询与空间分析
§6-1 空间查询
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5、其它查询方法
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。
实现：根据空间索引，检索哪些对象可能位于该窗口，然后根据点、线、面在 查询开窗内的判别计算，检索到目标。--空间运算方法
第六章 空间查询与空间分析
§6-1 空间查询
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3、空间关系查询
1）相邻分析检索---通过检索拓扑关系 面—面：如查询与面状地物相邻的多边形的实现方法： A、 从多边形与弧段关联表中，检索该多边形关联的所有弧段； B、 从弧段关联的左右多边形表中，检索出这些弧段关联的多边形。 线—线（与某干流A相连的所有支流）
4、中数：有序数据集中出现频率占半数的数据值。
5、众数：众数是具有最大可能出现的数值。
三、属性数据的离散特征数 返回
第六章 空间查询与空间分析
§6-2 统计分析
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三、属性数据的离散特征数 描述数据集的离散程度，相对于中心位置的程度
1、 极差：是一组数据中最大值与最小值之差；
第六章 空间查询与空间分析
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
§6-3 DEM分析 一、DEM 概述
1、含义： DEM，（Digital Elevation Models），是国家基础空间数据的重要组成部分，它 表示地表区域上地形的三维向量的有限序列，即地表单元上高程的集合，数学表达为： z = f（x，y）。 DTM：当z为其他二维表面上连续变化的地理特征，如地面温度、降雨、地球磁力、重 力、土地利用、土壤类型等其他地面诸特征，此时的DEM成为DTM（Digital Terrain Models）。
2）SQL查询 Select 属性项 From 属性表
Where
条件 or条件
and 条件
实现：交互式选择各项，输入后，系统再转换为标准的 SQL，由数据库系统执行或ODBC C语言执行，得到结果， 提取目标标识，在图形文件中找到空间对象，并显示。
3）扩展SQL
第六章 空间查询与空间分析
§6-1 空间查询
GIS
二、网络的组成
一、空间查询的方式
§6-1 空间查询 §6-2 统计分析 §6-3 DEM分析 §6-4 叠置分析
二、空间查询的种类
一、概述
二、DEM 建立
三、DEM 应用 一、缓冲区及其作用
§6-5 缓冲区分析 §6-6 网络分析
二、基于矢量缓冲区建立
三、基于栅格缓冲区建立
三、网络分析
一、空间分析建模
2、表示法：
第六章 空间查询与空间分析
§6-3
DEM分析
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2、表示法：
1） 等高线法
等高线通常被存储成一个有序的坐标点序列，可以认为是一条带有高程值属性的简 单多边形或多边形弧段。由于等高线模型只是表达了区域的部分高程值，往往需要一 种插值方法来计算落在等高线以外的其他点的高程，又因为这些点是落在两条等高线 包围的区域内，所以，通常只要使用外包的两条等高线的高程进行插值。
FROM县或市 WHERE 县或市.人口 > 50万 AND CROSS（河流.名称=“长江”） 主要优点是：保留了SQL的风格，便于熟悉SQL的用户的掌握，通用性较好，易于与关 系数据库连接。 执行扩展SQL，如果要将属性和空间关系整体统一起来，从底层进行查询优化，有一 定困难。目前一般将两层分开进行查询。
第六章 空间查询与空间分析
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§6-2 统计分析 一、统计图表分析
柱状图
扇形图
直方图
折线图
散点图
能被用户直观地观察和理解数据。 统计表格是详尽地表示非空间数据的方法，不直观，但可提供详细数据，便于对 数据进行再处理。
二、属性数据的集中特征数
返回
第六章 空间查询与空间分析
2、 离差，平均离差与离差平方： 1）离差：一组数据中的各数据值与平均数之差；
2）平均离差：将离差取绝对值，然后求和，再取平均数；
3）离差平方：离差求平方和； 平均离差和离差平方和是表示各数值相对于平均数的离散程度的重要统计量。
3、 方差与标准差
1） 方差： 是均方差的简称，是以离差平方和除以变量个数求得的，记为σ2； 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。 为标准差除以平均数取百分。 返回
空间数据库
第六章 空间查询与空间分析
§6-1 空间查询
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一、空间查询的方式
1、给出图形信息：如鼠标点取，拉框等方式。 1）检索其相应属性； 2）检索其空间拓扑关系 2、给出属性特征条件 1）检索对应的空间实体 2）查询属性
单纯查询：单纯地查询属性，或只查询空间拓扑关系 联合查询：将空间数据与属性数据联合查询。
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3：黄淮海区 4：黄土高原区 5：长江中下游区 6：西南区
九大农业区聚类分析
7：华南区 8：甘新区
9：青藏区
基本思想：首先是n个样本各自成一类，然后计算类与类之间的距离，选择 距离最小的两类合并成一个新类，计算新类与其它类的距离，再将距离最小 的两类进行合并，这样每次减少一类，直到达到所需的分类数或所有的样本 都归为一类为止。
第六章 空间查询与空间分析
§6-1 空间查询
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2）超文本查询
图形、图像、字符等皆当作文本，并设置一些“热点”（HotSpot），“热点”可 以是文本、键等。 用鼠标点击“热点”后，可以弹出说明信息、播放声音、完成某项工作等。但超 文本查询只能预先设置好，用户不能实时构建自己要求的各种查询。
§6-2 统计分析
地 理 信 息 系 统 原 理
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