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地理信息系统原理GIS第5章城市管理中GIS的应用功能5.1查询功能与城市管理应用5.2计算、统计功能与城市管理应用5.3空间分析及其在城市管理中的应用5.4结果输出与应用地理信息系统GIS地理信息系统原理GIS5.1查询功能与城市管理应用地理信息系统GISGIS主要通过图形和属性之间互相提供提供线索的互查来实现查询功能的。GIS的查询有两条途径：一种是通过属性特征来进行空间定位；另一种是根据空间位置来查询有关该空间实体的属性特征，或者与该空间实体有某种联系的另一些空间实体。地理信息系统原理GIS空间数据库查询条件属性限制空间拓扑限制二者结合GIS软件查询结果统计结果：图、表、文字新图层新的属性域添加到属性数据库查询方式图形--属性空间查询语言闪烁、颜色等明显表示地理信息系统原理GIS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。地理信息系统原理GIS5.1.1图形查询这类查询是利用已经知道的属性特征，查询与之有关系的图形，这项功能是用来回答在哪里的问题，结果用图形表示，又称为空间查询。1、利用属性表格查询空间特征仅选择一个属性表，给定一个属性值，找出对应的属性记录或图形。实现：执行数据库查询语言，找到满足要求的记录，得到它的目标标识，再通过目标标识在图形数据文件中找到对应的空间对象，并显示出来。地理信息系统原理GIS“Query”功能是GIS最常用的查询途径，它是通过建立“与”、“或”、“大于”、“小于”等条件组合关系来约束属性条件，通过对满足条件的属性数据的选择查询空间实体。查询时首先选择要查询对象的属性数据，再根据所选择的属性数据与空间数据之间的关系，在数据库中进行搜索，从而显示出满足条件的图形。2、通过“Query”查询地理信息系统原理GIS3、空间查询过程举例问题属性分析选择条件结果城市管网设施管理10年以上的管道是哪些？分布在哪里？根据管道的建设年代大于10年小于10年大于10年铁质管道需要更换，它们是哪些？分布在哪里？根据管道的选材进行选择铁质，合金等铁质滑雪场的管理在哪里可以发现合适的滑雪场？地形的坡度等级，坡面朝向等15°~30°30°~45°45°~60°正东、东北、正北等坡度在15°~60°的非阳面山坡在一定时段后，哪里的条件将发生变化？地形的坡度等级，坡面朝向等15°~30°30°~45°45°~60°正东、东北、正北等坡度在15°~45°的阴面山坡寻觅适宜住宅新楼盘都分布在哪些地方？楼盘的建设年代2002-2000年西三旗，中关村周围，……哪些地段的价格合适？楼盘的平均价格4000元/米2~5000元/米2西三旗，……哪些小区的交通条件比较好距主干道的距离500~1000米，1000~2000米西三旗，……哪些小区距离学校近？距学校的距离500~1000米西三旗，……哪些小区生活方便？距商场的距离500~1000米西三旗，……哪些小区周围的自然环境好绿地面积/占地面积〉30%西三旗，……哪些楼盘可以去看？根据权重打分〉60西三旗商业规划本商业中心与其它中心的客户分布范围分别是哪些地区？客户光顾商业中心的次数（次/月）〉3次/月北三环与北四环和学院路与白颐路之间地理信息系统原理GIS4、图形查询在城市管理中的应用（1）城市规划中某些特殊用地的选择。（2）城市综合管网管理中对泄漏管段的查找（3）城市环境监测中对污染源的追踪（4）城市土地管理中对土地利用信息的查询（5）城市人口管理中对外来人口集中居住地的查询地理信息系统原理GIS5.1.2属性查询与图形查询相反，查询的另一种方式是已知图形查找与该图形有关的属性，这是一个回答“是什么”的问题，该查询过程是在数据库中对属性数据的搜索，因而，又称为非空间查询。1、按点查询地理信息系统原理GIS2、按范围查询地理信息系统原理GIS3、属性查询在城市管理中的应用（1）对于城市基础设施运行的监控（2）城市地籍管理（3）城市商业网点的建设规划（4）社会治安管理中犯罪嫌疑人的搜索地理信息系统原理GIS5.1.3单纯空间实体的查询大多数GIS的查询和分析都是围绕地图进行的，因此，利用图形及其之间的关系进行查询是GIS与其它系统的区别所在，也是GIS的优势所在。单纯空间查询是已经知道空间实体，查询另一个（些）空间实体，一般不显示属性数据。地理信息系统原理GIS1、给定范围的查询查询划定范围内所涉及的空间实体。2、实体空间关系的查询（1）相邻分析检索面—面关系查询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。A12BC地理信息系统原理GIS线—线关系查询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—点关系查询地理信息系统原理GIS（2）包含关系查询主要是指一个空间实体内部包含着另一个（些）空间实体，一般指多边形区域内所包含的点、线、面等空间实体的情况。（3）穿越关系查询主要是指某一个线实体与其它的线、面等相交的情况，最常用的是一条公路所穿越的省份、县和乡等行政区域。（4）缓冲（扩散）关系这类查询是要查找距离一个明确空间实体一定距离范围内的其他空间实体及其属性信息。地理信息系统原理GIS5.1.4混合查询顾名思义，这类查询是前述查询的综合和交叉，即已知属性条件、空间实体或位置条件中的一种或几种，来进行属性特征、空间实体或位置信息的查询。地理信息系统原理GIS5.1.5查询功能的应用查询是使用地理信息系统的基础，也是任何一个用户都首先面临的工作，从查询直接得到的答案来看，GIS查询所直接对应的工作是用于对位置信息的了解和定位服务上。地理信息系统原理GIS5.2计算、统计功能与城市管理应用空间统计和计算就是通过GIS的组合功能和自动生成技术而实现的间接获取数据和信息的主要方式。计算功能是指对属性数据的简单运算，统计也是指对一定空间实体属性数据的统计，计算和统计功能是GIS将空间信息与其属性数据的计算和统计相结合的功能。地理信息系统原理GIS5.2.1计算功能对城市管理的作用GIS的计算功能是在属性表格数据里实现的，类似于Excel里的计算。由于每项属性数据都有对应的空间实体，因此，属性数据的计算结果也对应着一定的空间实体。1、利用软件进行计算在ArcView中，其属性数据的计算功能在表格菜单栏中是以编辑表格的方式进行的，仅用计算功能键就可实现，它是对表格中属性数据的运算，基本不涉及空间计算。地理信息系统原理GIS2、计算功能在城市管理中的应用（1）对于城市基础设施运行的监控（2）城市地籍管理（3）城市商业网点的建设规划地理信息系统原理GIS5.2.2统计功能对城市管理的作用在GIS软件中进行的统计分析是可以与其对应的空间实体、空间位置和范围联系在一起的，这里的统计是对所选择的空间范围、实体或对象内的属性进行分析的。直接的计算方法有：统计图表分析地理信息系统原理GIS散点图折线图柱状图直方图扇形图地理信息系统原理GIS密度分析计算一定空间实体上（内）具有某种属性特征对象的分布密度简单的统计计算对系统内的属性数据进行加和（sum）、数目（count）、平均（mean）、最大值（maximum）、最小值（minimum）、排序（range）、方差（variance）和标准偏差（standarddeviation）的计算。地理信息系统原理GIS5.3空间分析及其在城市管理中的应用空间分析主要通过对空间数据的计算使空间信息得到进一步加工而获得分析结果，空间分析的对象主要是空间数据，GIS是在计算机内部对空间数据进行计算，使用户获得有关地理现象的空间位置、空间分布格局、空间形态和空间演变形态等信息。常用功能有：空间叠加（叠合）分析、缓冲区分析、空间分类分析、空间网络分析、曲面分析等。地理信息系统原理GIS5.3.1空间叠加分析叠置分析是将同一地区的两组或两组以上的要素（地图）进行叠置，产生新的特征（新的空间图形或空间位置上的新属性的过程）的分析方法。地理信息系统原理GIS1、空间叠加的分析模型（1）12341234ABC点号多边形号1234ACCB地理信息系统原理GIS（21231234ABC叠置后线号原线号多边形号1234512321ACCBC5地理信息系统原理GIS（3输入图层基本图层叠置结果土地利用ID土地利用类别12水田旱田行政区代码村名AB张家村马兰村11121314New-ID土地利用ID土地利用类别行政区代码村名111213141212水田旱田水田旱田AABB张家村张家村马兰村马兰村地理信息系统原理GIS2、空间叠加功能在城市管理中的应用空间叠加的特点在于新图形是由多个图层生成的，因而，比较适宜于满足多个条件的选择。在城市管理中直接利用叠加分析的主要有电子地图的制作、综合管理、城市设施建设的选址、土地利用、决策工具等部门。地理信息系统原理GIS1、缓冲区及其作用缓冲区是地理空间目标的一种影响范围或服务范围，具体指在点、线、面实体的周围，自动建立的一定宽度的多边形。数学表达其中,R为缓冲宽度，或缓冲半径。5.3.2缓冲区分析地理信息系统原理GIS作用：缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一，一般应用于求地理实体的影响范围，即邻近度问题。缓冲区分析在确定地理目标或工程规划目标的影响范围中发挥着重要的作用。如道路噪声影响范围就是沿道路建一定宽度的缓冲区，车流量决定缓冲区半径。如某地区有危险品仓库，要分析一旦仓库爆地理信息系统原理GIS2、基于矢量数据的缓冲区的建立点的缓冲区面的缓冲线的缓冲区点的缓冲区就是以点为圆心，按给定缓冲距为半径生成的圆；线就是一系列点构成的，它的缓冲区实际上是任一端点生成的缓冲区沿该线滚动所形成的轨迹；面缓冲区是沿其边缘线建立的，但面缓冲区有内缓冲区和外缓冲区之分。地理信息系统原理GIS1、线的重采样，对线进行化简，以加快缓冲区建立的速度。----线的矢量数据压缩算法。2、建立线缓冲区，在线的两边按一定的距离（缓冲距）绘平行线，并在线的端点处绘半圆，连成缓冲区多边形。3、重叠处理：对缓冲区边界求交，并判断每个交点是出点还是入点，以决定交点之间的线段保留或删除。这样就可得到岛状的缓冲区。以线状地物为例：地理信息系统原理GIS多个实体的缓冲区，各实体缓冲区的并，半径可以不同地理信息系统原理GIS3、基于栅格的缓冲区建立算法比较简单，核心问题是距离变换。栅格数据距离变换提取一定宽度的多边形缓冲区地理信息系统原理GIS4、缓冲区分析对城市管理的作用（1）中心地带与周边地区发展关系的分析。一种方式是：利用中心地与周边地带某种相似性属性的分布范围来研究这个中心地对周边地区的影响。（2）城市环境控制与环境规划中的应用地理信息系统原理GIS5.3.3网络分析GIS所提供的网络分析是通过网络联系中的线段与线段之间的交叉或连接关系，对事物进程的目标在网络中行进的位置进行空间定位，从而对事物可能的行进路线进行模拟和运算，最后确定其最优路线。地理信息系统原理GIS网络是由一系列线状和点状要素相互联接，形成物质、信息资源有序流动的网状结构。地理信息系统原理GIS1、网络分析四种模式的分析方法利用网络分析可以提供四种解决问题的模式：（1）最短路径选择：寻找网络上任意两点间或通过指定的一个起点、一个终点和若干个中间点的最短距离或花费最少的路线。（2）推销员问题：根据空间数据库管理系统，利用网络分析中所具有的最短路径或最短时间计算的能力，帮助推销员解决这类问题。地理信息系统原理GIS（3）资源分配—定位与分配问题含义：把所有连通链都分配到某一中心，并把中心的资源分配给这些链以满足其需求，即要满足覆盖范围和服务对象数量，筛选出最佳布局和布局中心的位置。包括：定位问题是指已知需求源的分布，确定在哪里布设供应点最合适的问题；分配问题是确定这些需求源分别受哪个供应点服务的问