第6章_空間索引與空間信息查詢(xún)

1、第第6章章 空間索引與查詢(xún)6.1 空間索引空間索引一、 空間索引技術(shù)二、 簡(jiǎn)單格網(wǎng)空間索引三、 四叉樹(shù)索引四、 R樹(shù)索引五、 空間填充曲線 對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)集做“索引”，是為了提高對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)集檢索的效率。 索引是用來(lái)提供快速、有選擇性的存取數(shù)據(jù)庫(kù)的一種機(jī)制。相當(dāng)于一個(gè)映射機(jī)構(gòu)，將屬性的值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的地址或地址集。 對(duì)于空間數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)主要依賴(lài)于空間對(duì)象之間的位置關(guān)系而非屬性值。鑒于空間數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，我們需要尋找適用的空間索引機(jī)制 。 一、空間索引一、空間索引1.空間索引的定義 空間索引是指根據(jù)空間要素的地理位置、形狀或空間對(duì)象之間的某種空間關(guān)系，按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一般包括空間要素標(biāo)識(shí)，外

2、包絡(luò)矩形以及指向空間要素的指針。 2.空間索引的作用 為了GIS系統(tǒng)中快速定位到所選中的空間要素，從而提高空間操作的速度和效率。 空間索引的技術(shù)和方法是GIS關(guān)鍵技術(shù)之一，是快速高效的查詢(xún)、檢索和顯示地理空間數(shù)據(jù)的重要指標(biāo)，他的優(yōu)劣直接影響空間數(shù)據(jù)庫(kù)和GIS系統(tǒng)的整體性能。3.空間索引的分類(lèi) 按照搜索分割對(duì)象不同,可將空間索引分為3類(lèi),即基于點(diǎn)區(qū)域劃分的索引方法、基于面區(qū)域劃分的索引方法和基于三維體區(qū)域劃分的索引方法。B樹(shù)是常見(jiàn)的基于點(diǎn)區(qū)域劃分的索引。常見(jiàn)的空間索引常見(jiàn)的空間索引 常見(jiàn)空間索引一般是常見(jiàn)空間索引一般是自頂向下、逐級(jí)劃分空自頂向下、逐級(jí)劃分空間間的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間索引，比較有代表

3、性的包的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間索引，比較有代表性的包括括BSP樹(shù)、樹(shù)、R樹(shù)、樹(shù)、R+樹(shù)和樹(shù)和CELL樹(shù)等。此外，結(jié)樹(shù)等。此外，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的格網(wǎng)型空間索引有著廣泛的應(yīng)用。構(gòu)較為簡(jiǎn)單的格網(wǎng)型空間索引有著廣泛的應(yīng)用。二、二、 簡(jiǎn)單格網(wǎng)空間索引簡(jiǎn)單格網(wǎng)空間索引v基本思想是將研究區(qū)域用橫豎線條劃分大小相等和不等的格網(wǎng)，記錄每一個(gè)格網(wǎng)所包含的空間實(shí)體。當(dāng)用戶(hù)進(jìn)行空間查詢(xún)時(shí)，首先計(jì)算出用戶(hù)查詢(xún)對(duì)象所在格網(wǎng)，然后再在該網(wǎng)格中快速查詢(xún)所選空間實(shí)體，這樣一來(lái)就大大地加速了空間索引的查詢(xún)速度。 為了便于建立空間索引的線性表,每個(gè)格網(wǎng)按一定規(guī)律進(jìn)行編碼，建立碼與空間實(shí)體的關(guān)系,該關(guān)系表就成為格網(wǎng)索引文件。每個(gè)要素在一個(gè)或

4、者多個(gè)網(wǎng)格中,每個(gè)網(wǎng)格可以包含多個(gè)要素。 21232931535561632022283052546062171925274951575916182426485056585713153739454746121436384446139113335414302810323440422123293153556163202228305254606217192527495157591618242648505658571315373945474612143638444613911333541430281032344042空間索引對(duì)象索引Peano鍵空間對(duì)象空間對(duì)象Peano鍵集7BA25-2514EB7-

5、715EC54-5525AC60-6026ED32-3332DD35-3533DD38-3835D.FE14-1537EE26-2638DE37-3739EE39-3948EE48-4850EE50-5054CF35-3555C60CABCEDF每個(gè)要素在一個(gè)或者多個(gè)網(wǎng)格中每個(gè)要素在一個(gè)或者多個(gè)網(wǎng)格中,每個(gè)網(wǎng)格每個(gè)網(wǎng)格可以包含多個(gè)要素可以包含多個(gè)要素,要素不是真正被分割。要素不是真正被分割。由此建立由此建立Peano鍵和空間對(duì)象的關(guān)系。鍵和空間對(duì)象的關(guān)系。三三. 四叉樹(shù)檢索四叉樹(shù)檢索v點(diǎn)四叉樹(shù)v區(qū)域四叉樹(shù) MX四叉樹(shù) PR四叉樹(shù)vCIF四叉樹(shù)1.點(diǎn)四叉樹(shù)點(diǎn)四叉樹(shù) 以空間點(diǎn)為劃分點(diǎn)，將索引空間分

6、為兩兩不相交的的2k個(gè)子空間，依次與它的2k個(gè)子結(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，對(duì)于位于某一子空間的點(diǎn)，則分配給對(duì)應(yīng)的子樹(shù)。點(diǎn)四叉樹(shù)的構(gòu)造過(guò)程：（1）輸入空間點(diǎn)A，以A為根節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行劃分空間。（2）輸入空間點(diǎn)B，B落入A的NW象限，并且A的NW象限為空，則B直接放入A的NW象限孩子結(jié)點(diǎn)。同理，C是A的SW孩子結(jié)點(diǎn)。（3）輸入D，由于D落入A的NW象限，但是NW不為空，所以繼續(xù)往下查找，得到B的NE象限為空，因此，D作為B的NE孩子結(jié)點(diǎn)。（4）同理，空間點(diǎn)E、F，分別為A的SE、NE孩子節(jié)點(diǎn)。缺點(diǎn)： （1）盡管點(diǎn)四叉樹(shù)構(gòu)造簡(jiǎn)單，但是刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所有子樹(shù)節(jié)點(diǎn)必須重新插入四叉樹(shù)中，效率很差。（2）對(duì)于精

7、確匹配的點(diǎn)查找，效率很高，但是對(duì)于區(qū)域查找，查找路徑有多條，效率較差。（3）樹(shù)的動(dòng)態(tài)性差，樹(shù)的結(jié)構(gòu)完全由點(diǎn)的插入順序決定。樹(shù)的平衡難以保證。區(qū)域四叉樹(shù)(Region-Based Quadtree)是以區(qū)域目標(biāo)為循環(huán)分解對(duì)象的四叉樹(shù),分解過(guò)程既可以按照區(qū)域邊界,也可以按照區(qū)域內(nèi)部對(duì)二維空間進(jìn)行劃分。如果區(qū)域四叉樹(shù)中的結(jié)點(diǎn)覆蓋的區(qū)域中所有數(shù)組元素的值都相同，則該結(jié)點(diǎn)是葉子結(jié)點(diǎn)。否則，該結(jié)點(diǎn)是內(nèi)部結(jié)點(diǎn)，被進(jìn)一步劃分為四個(gè)等大小的子結(jié)點(diǎn)。主要有MX四叉樹(shù)與PR四叉樹(shù)。避免了點(diǎn)四叉樹(shù)的動(dòng)態(tài)性差、結(jié)構(gòu)完全由點(diǎn)的插入順序決定的功能缺點(diǎn)。2.區(qū)域四叉樹(shù)區(qū)域四叉樹(shù)MX四叉樹(shù)四叉樹(shù)MX四叉樹(shù)將每個(gè)空間點(diǎn)看成是區(qū)域

8、四叉樹(shù)中的一個(gè)黑象素，或當(dāng)成一個(gè)方陣（Square Matrix）中的非零元素，因此稱(chēng)為MX四叉樹(shù)。利用葉子節(jié)點(diǎn)為黑節(jié)點(diǎn)或空閑點(diǎn)表示數(shù)據(jù)空間某一位置空間點(diǎn)的存在與否。樹(shù)的構(gòu)造過(guò)程即是對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)空間重復(fù)地進(jìn)行2k次等分，直到每一空間點(diǎn)都位于某一象限的最左下角的過(guò)程。MX四叉樹(shù)特點(diǎn)： 空間中每一個(gè)點(diǎn)都屬于某一象限且位于該象限的最左下角，每一象限只與一個(gè)空間點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。盡管D同時(shí)是兩個(gè)大小不等的象限的最左下角，但其應(yīng)屬于最下一級(jí)象限（即最后一次空間劃分所產(chǎn)生的子象限）。這就決定了所有空間點(diǎn)均位于葉子節(jié)點(diǎn)。缺點(diǎn)：插入（或刪除）一個(gè)點(diǎn)可能導(dǎo)致樹(shù)的深度增加（或減少）一層或多層，所有的葉子節(jié)點(diǎn)都必須重新定位。

9、樹(shù)的深度往往很大，這會(huì)影響查找效率。 PR（Point Region）四叉樹(shù)葉子節(jié)點(diǎn)或者為空，或者包含唯一數(shù)據(jù)點(diǎn)。PR四叉樹(shù)四叉樹(shù)PR四叉樹(shù)與MX四叉樹(shù)的構(gòu)造過(guò)程類(lèi)似，不同的是，當(dāng)分解到一個(gè)象限只包含一個(gè)點(diǎn)時(shí)，不需要繼續(xù)分解使該點(diǎn)位于某一子象限的最左下角。另外，插入或刪除一個(gè)點(diǎn)也不會(huì)影響到其他的分支，操作比較簡(jiǎn)單。PR四叉樹(shù)與MX四叉樹(shù)的區(qū)別：（1）數(shù)據(jù)點(diǎn)位于象限內(nèi)，不要求位于左下角。（2）葉子節(jié)點(diǎn)可能不在樹(shù)的同一層次。（3）PR四叉樹(shù)的葉子結(jié)點(diǎn)數(shù)及樹(shù)的深度都小于MX四叉樹(shù)，因此PR四叉樹(shù)效率高。CIF四叉樹(shù)四叉樹(shù)CIF四叉樹(shù)是為了表示VLSI（Very Large Scale Integra

10、tion)應(yīng)用中的小矩形而提出的。它可以用于索引空間矩形及其他形體。表示方式與區(qū)域四叉樹(shù)類(lèi)似，數(shù)據(jù)空間被遞歸的細(xì)分，直至產(chǎn)生的子象限不再包含任何矩形。在分解過(guò)程中，所有與任一劃分線相交的矩形與該劃分線對(duì)應(yīng)的象限相關(guān)聯(lián)。0數(shù)據(jù)桶的容量設(shè)為3。相交查詢(xún)：從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，首先檢查與之關(guān)聯(lián)的所有矩形是否為查找結(jié)果；接下來(lái)檢查象限空間與查詢(xún)區(qū)域相交的孩子結(jié)點(diǎn).直到葉子節(jié)點(diǎn)。插入矩形：首先檢查根節(jié)點(diǎn)，如果與根節(jié)點(diǎn)的劃分線相交，則插入到根節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的桶鏈表中；否則檢查包含該矩形的子象限的孩子結(jié)點(diǎn)；如果檢查到某一沒(méi)有孩子的象限，而且該矩形依舊沒(méi)有插入到對(duì)應(yīng)的位置，那么該象限必須再次細(xì)分直到為該矩形找到對(duì)應(yīng)的子象限

11、。刪除矩形：找到矩形所在結(jié)點(diǎn)，從數(shù)據(jù)桶中刪除。 如果刪完后桶為空，且該節(jié)點(diǎn)沒(méi)有孩子結(jié)點(diǎn)，則可以刪除該節(jié)點(diǎn)。CIF四叉樹(shù)可以用于索引矩形以及任何其他形體的空間目標(biāo)而不需要經(jīng)過(guò)目標(biāo)近似與空間目標(biāo)映射，因此對(duì)于區(qū)與查詢(xún)，效率相對(duì)MX、PR四叉樹(shù)要高些。但是區(qū)域查詢(xún)往往需要訪問(wèn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)桶，尤其當(dāng)索引量增大，大區(qū)域節(jié)點(diǎn)所包含較多數(shù)據(jù)矩形時(shí)，外存I/O開(kāi)銷(xiāo)很大。 四叉樹(shù)索引優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)清晰，容易建立。它同時(shí)具有聚集空間目標(biāo)的能力（在柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中發(fā)揮突出作用），提高了檢索效率，得到廣泛應(yīng)用。有很多改進(jìn)的方法被提出： （1）一體化索引，進(jìn)行了索引空間的三級(jí)劃分，包括索引塊、基本格網(wǎng)、細(xì)分格網(wǎng)，并采

12、用行次序法對(duì)各級(jí)區(qū)域進(jìn)行了編碼。 （2）CELLQTREE， 葉子節(jié)點(diǎn)索引點(diǎn)對(duì)象， 中間節(jié)點(diǎn)索引線和面對(duì)象，較好的解決了大區(qū)域?qū)ο蟮臉?biāo)示符在子空間結(jié)點(diǎn)中的多次重復(fù)存儲(chǔ)問(wèn)題。 四叉樹(shù)索引的缺點(diǎn)： 當(dāng)索引數(shù)據(jù)量較大時(shí)，如果四叉樹(shù)層次過(guò)小，將導(dǎo)致查找性能下降；如果四叉樹(shù)層次過(guò)大，將導(dǎo)致重復(fù)存儲(chǔ)的增加，從而增加空間開(kāi)銷(xiāo)，這同時(shí)又會(huì)影響查找性能。四四.R.R樹(shù)空間索引樹(shù)空間索引1.R樹(shù) 1984年Guttman發(fā)表了R樹(shù):一種空間查詢(xún)的動(dòng)態(tài)索引結(jié)構(gòu)，首次提出了R樹(shù)空間索引結(jié)構(gòu)。 其后，人們?cè)诖嘶A(chǔ)上針對(duì)不同空間運(yùn)算提出了不同改進(jìn)，才形成了一個(gè)繁榮的索引樹(shù)族，是目前流行的空間索引。 R樹(shù)是一種高度平衡的樹(shù)

13、，由中間節(jié)點(diǎn)和頁(yè)節(jié)點(diǎn)組成，實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)象的最小外接矩形存儲(chǔ)在頁(yè)節(jié)點(diǎn)中，中間節(jié)點(diǎn)通過(guò)聚集其低層節(jié)點(diǎn)的外接矩形形成，包含所有這些外接矩形。 R樹(shù)是一種動(dòng)態(tài)索引結(jié)構(gòu)，即：它的查詢(xún)可與插入或刪除同時(shí)進(jìn)行，而且不需要定期地對(duì)樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新組織。R樹(shù)示例圖樹(shù)示例圖五、空間填充曲線五、空間填充曲線v空間填充曲線是一種重要的近似表示方法，將數(shù)據(jù)空間劃分成大小相同的網(wǎng)格，再根據(jù)一定的方法將這些網(wǎng)格編碼，每個(gè)格指定一個(gè)唯一的編碼，并在一定程度上保持空間鄰近性，即相鄰的網(wǎng)格的標(biāo)號(hào)也相鄰，一個(gè)空間對(duì)象由一組網(wǎng)格組成。這樣可以將多維的空間數(shù)據(jù)降維表示到一維空間當(dāng)中。v理想的空間映射方法是：在多維空間中聚集的空間實(shí)體，經(jīng)過(guò)

14、填充曲線編碼以后，在一維空間中仍然是聚集的。 （a）行排序 （b）Hilbert排序 （c）Z排序 圖5-30 幾種常用的空間填充編碼方法1) Z-ORDERING曲線（曲線（PEANO曲曲線）線）l Z-排序（Z-ordering）技術(shù)將數(shù)據(jù)空間循環(huán)分解到更小的子空間（被稱(chēng)為Peano Cell），每個(gè)子空間根據(jù)分解步驟依次得到一組數(shù)字，稱(chēng)為該子空間的Z-排序值。l 子空間有不同的大小，Z-排序有不同的長(zhǎng)度，顯然，子空間越大，相應(yīng)的Z-排序值越短。這里，分辨率（resolution）是指最大的分解層次，它決定了Z-排序值的最大長(zhǎng)度。 圖5-31 Z-排序示例2n 2n個(gè)分區(qū)， 編號(hào)為02n

15、2n-12) HILBERT曲線曲線v與Z-排序類(lèi)似，Hilbert曲線也是一種空間填充曲線，它利用一個(gè)線性序列來(lái)填充空間，其構(gòu)造過(guò)程如圖5-33所示。v實(shí)驗(yàn)證明，Hi1bert曲線的方法比Z-排序好一些，因?yàn)樗鼪](méi)有斜線。不過(guò)Hilbert曲線算法的計(jì)算量要比Z-排序復(fù)雜。 圖5-33 Hilbert曲線示例6.2 空間查詢(xún)空間查詢(xún)一. 空間信息與 空間信息查詢(xún)二. 空間查詢(xún)方式三. 空間信息查詢(xún)語(yǔ)言一一.空間信息與空間信息查詢(xún)空間信息與空間信息查詢(xún)v空間位置和形態(tài) 對(duì)象所在的地理區(qū)域，對(duì)象的幾何和屬性特征。v空間關(guān)系和關(guān)聯(lián) 空間對(duì)象間的拓?fù)潢P(guān)系。v空間分布規(guī)律 特定類(lèi)別地物分布在特定的區(qū)域，

16、如電子市場(chǎng)、娛樂(lè)場(chǎng)所、飲食街等。v時(shí)空演化 通過(guò)時(shí)間空間數(shù)據(jù)分析，可以研究和揭示事物發(fā)展演化的規(guī)律?？臻g信息分類(lèi)空間信息分類(lèi)空間信息查詢(xún)空間信息查詢(xún) v查詢(xún)什么 空間查詢(xún)的一般問(wèn)題是“有沒(méi)有？”、“是什么？”、“在什么地方？”、“怎樣（到達(dá)）？”v查詢(xún)對(duì)象 圖形中的信息 屬性表中的信息 其它信息 一般問(wèn)題是“某圖元代表什么實(shí)體，有什么屬性”、“處于什么位置、距離、路徑”、“一定范圍內(nèi)包含的地物，地物之間的關(guān)系等”。查詢(xún)的意義查詢(xún)的意義 v信息管理 通過(guò)查詢(xún)可以獲取特定數(shù)據(jù)，進(jìn)行信息管理和數(shù)據(jù)更新。v特定信息提取 通過(guò)查詢(xún)提取需要的信息，據(jù)棄無(wú)關(guān)的信息，便于使用。v空間分析基礎(chǔ) 查詢(xún)結(jié)果一般是對(duì)

17、所需查找的信息及數(shù)據(jù)的報(bào)告，研究需要對(duì)這些數(shù)據(jù)單獨(dú)提出進(jìn)行相關(guān)分析。1、圖查文(圖形查詢(xún)屬性)2、文查圖(屬性查詢(xún)圖形)2、空間關(guān)系的查詢(xún)(面點(diǎn)、面線、面面、線點(diǎn)、線線查詢(xún) )4、邏輯查詢(xún)(SQL查詢(xún))二二.空間查詢(xún)方式空間查詢(xún)方式圖文互查是GIS中最常用的查詢(xún)。如：在中國(guó)行政區(qū)圖查人口4000萬(wàn)的省。1）和一般SQL查詢(xún)類(lèi)似，構(gòu)建SQL查詢(xún)語(yǔ)句進(jìn)行查詢(xún)。2）查詢(xún)到結(jié)果后，利用圖形和屬性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，再圖上表示出結(jié)果。1、圖查文、圖查文圖查文圖查文圖查文圖查文2、文查圖、文查圖 一般GIS軟件提供“INFO”工具。用點(diǎn)選、區(qū)域圈選、多邊形選擇、矩形選擇的方式選中地物，并顯示出查詢(xún)對(duì)象的屬性列表。

18、1）利用空間索引，在數(shù)據(jù)庫(kù)中快速檢索被選空間實(shí)體。2）根據(jù)實(shí)體和屬性的連接關(guān)系得到所查詢(xún)實(shí)體的屬性列表。文查圖文查圖文查圖文查圖MapInfo軟件中軟件中點(diǎn)目標(biāo)點(diǎn)目標(biāo)的幾何參數(shù)查詢(xún)的幾何參數(shù)查詢(xún)MapInfo軟件中軟件中線目標(biāo)線目標(biāo)的幾何參數(shù)查詢(xún)的幾何參數(shù)查詢(xún)Mapinfo軟件中軟件中面狀目標(biāo)面狀目標(biāo)的幾何參數(shù)查詢(xún)的幾何參數(shù)查詢(xún)是指給定一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)幾何圖形，檢索出是指給定一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)幾何圖形，檢索出該圖形范該圖形范圍內(nèi)圍內(nèi)的空間對(duì)象以及相應(yīng)的屬性。這種查詢(xún)方式又的空間對(duì)象以及相應(yīng)的屬性。這種查詢(xún)方式又稱(chēng)為稱(chēng)為圖形查詢(xún)屬性圖形查詢(xún)屬性的方式。的方式。 MapInfo軟件中圖形查屬性的表達(dá)方式軟件

19、中圖形查屬性的表達(dá)方式ArcView軟件中圖形查屬性的表達(dá)方式軟件中圖形查屬性的表達(dá)方式3、空間關(guān)系的查詢(xún)、空間關(guān)系的查詢(xún) 通過(guò)空間關(guān)系查詢(xún)和定位空間實(shí)體是地理數(shù)據(jù)庫(kù)不同于一般數(shù)據(jù)庫(kù)的功能之一。 如查詢(xún)滿(mǎn)足下列條件的城市：滬線東部（空間方位關(guān)系）；距離京滬線不超過(guò)50km（空間距離關(guān)系）;城市人口大于100萬(wàn)（屬性信息查詢(xún)）；面面查詢(xún)面面查詢(xún) 如與某個(gè)多邊形相鄰的多邊形有哪些如與某個(gè)多邊形相鄰的多邊形有哪些面線查詢(xún)面線查詢(xún) 如某個(gè)多邊形的邊界有哪些線如某個(gè)多邊形的邊界有哪些線面點(diǎn)查詢(xún)面點(diǎn)查詢(xún) 如某個(gè)多邊形內(nèi)有哪些點(diǎn)狀地物如某個(gè)多邊形內(nèi)有哪些點(diǎn)狀地物線面查詢(xún)線面查詢(xún) 如某條線經(jīng)過(guò)（穿過(guò)）的多邊形

20、有哪如某條線經(jīng)過(guò)（穿過(guò)）的多邊形有哪 些，某條鏈的左、右多邊形是哪些些，某條鏈的左、右多邊形是哪些線線查詢(xún)線線查詢(xún) 如與某條河流相連的支流有哪如與某條河流相連的支流有哪 些，某條道路跨過(guò)哪些河流。些，某條道路跨過(guò)哪些河流。線點(diǎn)查詢(xún)線點(diǎn)查詢(xún) 如某條道路上有哪些橋梁，某條如某條道路上有哪些橋梁，某條 輸電線上有哪些變電站。輸電線上有哪些變電站。點(diǎn)面查詢(xún)點(diǎn)面查詢(xún) 如某個(gè)點(diǎn)落在哪個(gè)多邊形內(nèi)。如某個(gè)點(diǎn)落在哪個(gè)多邊形內(nèi)。點(diǎn)線查詢(xún)點(diǎn)線查詢(xún) 如某個(gè)結(jié)點(diǎn)由哪些線相交而成。如某個(gè)結(jié)點(diǎn)由哪些線相交而成。 城鎮(zhèn)城鎮(zhèn)查詢(xún)城鎮(zhèn)是否位于平原區(qū)內(nèi)舉例：點(diǎn)面查詢(xún)舉例：點(diǎn)面查詢(xún)(1)鄰接查詢(xún)鄰接查詢(xún)從多邊形與弧段關(guān)系的表中，檢索

21、出該多邊形關(guān)從多邊形與弧段關(guān)系的表中，檢索出該多邊形關(guān)系的所有弧段系的所有弧段從弧段關(guān)系的左右多邊形的表中，檢索出這些弧從弧段關(guān)系的左右多邊形的表中，檢索出這些弧段所關(guān)聯(lián)的多邊形段所關(guān)聯(lián)的多邊形(2) 包含關(guān)系查詢(xún)包含關(guān)系查詢(xún) 查詢(xún)某一個(gè)面狀所包含的某一類(lèi)的空間對(duì)象查詢(xún)某一個(gè)面狀所包含的某一類(lèi)的空間對(duì)象(3) 穿越查詢(xún)穿越查詢(xún)長(zhǎng)江所經(jīng)過(guò)的縣市(4) 落入查詢(xún)落入查詢(xún) 查詢(xún)一個(gè)空間對(duì)象它落在哪個(gè)空間對(duì)象之內(nèi)。查詢(xún)一個(gè)空間對(duì)象它落在哪個(gè)空間對(duì)象之內(nèi)?？刹捎每臻g運(yùn)算，使用點(diǎn)在多邊形內(nèi)，線在多邊可采用空間運(yùn)算，使用點(diǎn)在多邊形內(nèi)，線在多邊形內(nèi)，或面在多邊形內(nèi)的差別方法。形內(nèi)，或面在多邊形內(nèi)的差別方法。

22、(5) 緩沖區(qū)查詢(xún)緩沖區(qū)查詢(xún) 緩沖區(qū)查詢(xún)根據(jù)用戶(hù)需要給定一個(gè)點(diǎn)緩沖、緩沖區(qū)查詢(xún)根據(jù)用戶(hù)需要給定一個(gè)點(diǎn)緩沖、線緩沖或面緩沖的距離，從而形成一個(gè)緩沖區(qū)的線緩沖或面緩沖的距離，從而形成一個(gè)緩沖區(qū)的多邊形，再根據(jù)多邊形檢索的原理，檢索出該緩多邊形，再根據(jù)多邊形檢索的原理，檢索出該緩沖區(qū)多邊形內(nèi)的空間地物。沖區(qū)多邊形內(nèi)的空間地物。 距黃河距黃河150公里范圍內(nèi)的主要城市公里范圍內(nèi)的主要城市 （6） 地址匹配查詢(xún)地址匹配查詢(xún) 根據(jù)街道地址來(lái)查詢(xún)事物的空間位置和屬性根據(jù)街道地址來(lái)查詢(xún)事物的空間位置和屬性信息是地理信息系統(tǒng)特有的一種查詢(xún)功能，這種信息是地理信息系統(tǒng)特有的一種查詢(xún)功能，這種查詢(xún)利用地理編碼，輸入

23、街道門(mén)牌號(hào)碼，就可知查詢(xún)利用地理編碼，輸入街道門(mén)牌號(hào)碼，就可知道大致的位置和所在的街區(qū)。道大致的位置和所在的街區(qū)。 （7）SQL查詢(xún)查詢(xún) （7）SQL查詢(xún)查詢(xún) 查詢(xún)機(jī)耕道ArcGIS三三.空間信息查詢(xún)語(yǔ)言空間信息查詢(xún)語(yǔ)言、SQL查詢(xún)語(yǔ)言、擴(kuò)展的SQL查詢(xún)MapInfo軟件中SQL輸入標(biāo)準(zhǔn)對(duì)話(huà)框 通過(guò)SQL語(yǔ)言查詢(xún)的結(jié)果 Select from whereGIS中中SQL查詢(xún)例查詢(xún)例1GIS中中SQL查詢(xún)例查詢(xún)例2查世界地圖屬性表中有多少?lài)?guó)家查世界地圖屬性表中有多少?lài)?guó)家?總?cè)丝诳側(cè)丝?總面積總面積?多表連接查詢(xún)多表連接查詢(xún)?nèi)绮槌雒绹?guó)地圖數(shù)據(jù)中總?cè)丝诖笥?000萬(wàn) 且州府人口大于20萬(wàn)的州 。 S

24、ELECT * FROM States, Statecap WHERE States.state = Statecap .State and States.pop_199010000000 and Statecap.pop_1990 200000嵌套查詢(xún)嵌套查詢(xún)求世界地圖中同伊拉克處于同一大洲的國(guó)家 SELECT country,continent FROM world WHERE continent = (SELECT continent FROM world WHERE country=“Iraq” )； 首先求出伊拉克處于哪個(gè)洲；之后求出同伊拉克處于同一洲的國(guó)家。擴(kuò)展擴(kuò)展SQL查詢(xún)查詢(xún)1

25、、查詢(xún)謂詞的擴(kuò)展、查詢(xún)謂詞的擴(kuò)展Mapinfo在SELECT語(yǔ)句中增加了地理函數(shù)和地理運(yùn)算符.1、查詢(xún)謂詞的擴(kuò)展、查詢(xún)謂詞的擴(kuò)展例例 ：美國(guó)：美國(guó)“I 10”號(hào)高速公路經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)洲？號(hào)高速公路經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)洲？ 先先美國(guó)高速公路中美國(guó)高速公路中找出找出 “I10”號(hào)高速公路；號(hào)高速公路； 再找再找“I 10”號(hào)高速公路經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)洲號(hào)高速公路經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)洲。WHERE States.obj CONTAINS Us_Hiway.obj AND (States.obj INTERSECTS (SELECT obj FROM Us_Hiway WHEREus_Hiway.highway= “I 10”)地地

26、 理理 運(yùn)運(yùn) 算算 符符 例如查詢(xún)?nèi)龒{地區(qū)長(zhǎng)江流域人口大于例如查詢(xún)?nèi)龒{地區(qū)長(zhǎng)江流域人口大于50萬(wàn)的縣萬(wàn)的縣或市，擴(kuò)展的或市，擴(kuò)展的SQL空間查詢(xún)語(yǔ)句為：空間查詢(xún)語(yǔ)句為： SELECT * * FROM 縣或市縣或市 WHERE 縣或市縣或市人口人口50萬(wàn)萬(wàn) AND CROSS （河流河流名稱(chēng)名稱(chēng)=“=“長(zhǎng)江長(zhǎng)江”） 1、查詢(xún)謂詞的擴(kuò)展、查詢(xún)謂詞的擴(kuò)展擴(kuò)展SQL空間查詢(xún)結(jié)果 這些這些SQLSQL擴(kuò)充和應(yīng)用有關(guān)，目前還沒(méi)有形成標(biāo)準(zhǔn)。擴(kuò)充和應(yīng)用有關(guān)，目前還沒(méi)有形成標(biāo)準(zhǔn)。例：例：（1 1）選擇河南省所有城市和人口）選擇河南省所有城市和人口 SELECT SELECT 城市名，人口城市名，人口 FROM

27、 FROM 城市城市 WHERE WHERE CENTERCENTER（城市地圖）（城市地圖）INSIDEINSIDE 河南；河南；（2 2）選擇流經(jīng)河南省的所有河流的名稱(chēng)和河南境內(nèi)長(zhǎng)度）選擇流經(jīng)河南省的所有河流的名稱(chēng)和河南境內(nèi)長(zhǎng)度 SELECT SELECT 河流名，河流名，LENGTHLENGTH（INTERSECTSINTERSECTS （ROUTEROUTE（河流流域圖），（河流流域圖），河南）；河南）； FROM FROM 河流河流 WHERE WHERE ROUTEROUTE ( (河流流域圖河流流域圖) )INTERSECTSINTERSECTS 河南；河南；1、查詢(xún)謂詞的擴(kuò)展、

28、查詢(xún)謂詞的擴(kuò)展 2、面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展、面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展2、面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展、面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展v OGIS協(xié)會(huì)（Open GIS）是由一些主要軟件供應(yīng)商組成的聯(lián)盟，負(fù)責(zé)制定與GIS互操作相關(guān)的行標(biāo)準(zhǔn)。OGIS的空間數(shù)據(jù)模型可以嵌入到各種編程語(yǔ)言中，例如C、Java、SQL等等，提出了一套規(guī)范，把二維地理空間ADT（abstract data type, 抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型）整合到SQL之中，并且包括了指定拓?fù)涞牟僮骱涂臻g分析操作。在OGIS標(biāo)準(zhǔn)中，所指定的操作可分成三類(lèi)： 用于所有幾何類(lèi)型的基本操作。例如，用于所有幾何類(lèi)型的基本操作。例如，SpatialReference返回返回所定義對(duì)象幾何體采用的基礎(chǔ)坐標(biāo)

29、系統(tǒng)。所定義對(duì)象幾何體采用的基礎(chǔ)坐標(biāo)系統(tǒng)。 用于空間對(duì)象間拓?fù)潢P(guān)系的操作測(cè)試。例如，用于空間對(duì)象間拓?fù)潢P(guān)系的操作測(cè)試。例如，overlay判斷兩判斷兩個(gè)對(duì)象內(nèi)部是否有一個(gè)非空的交集。個(gè)對(duì)象內(nèi)部是否有一個(gè)非空的交集。 用于空間分析的一般操作。例如，用于空間分析的一般操作。例如，distance返回兩個(gè)空間對(duì)象返回兩個(gè)空間對(duì)象之間的最短距離。之間的最短距離。 例如：查詢(xún)面積較小，噪聲小，住宅低價(jià)偏低的宗例如：查詢(xún)面積較小，噪聲小，住宅低價(jià)偏低的宗地號(hào)。地號(hào)。SELECT SELECT 宗地號(hào)宗地號(hào) FROM FROM table_pricetable_priceWHERE WHERE （面積（面積

30、=較小較小 AND AND 噪聲噪聲=小小 AND AND 住住宅低價(jià)宅低價(jià)=偏低偏低3、模糊擴(kuò)展、模糊擴(kuò)展v突破關(guān)系模型中關(guān)系必須是第一范式的限制，允許定義層次關(guān)系和嵌套關(guān)系。v增加抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型，如點(diǎn)、線、面、柵格、圖像等。v增加空間謂詞。如表示空間關(guān)系的，包含、相交等，表示空間操作的，疊加、緩沖區(qū)等。v增加適合空間數(shù)據(jù)索引的方法，如R數(shù)、四叉樹(shù)等。1)擴(kuò)展SQL以處理空間數(shù)據(jù)在在SQL的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展將是管理和分析空間的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展將是管理和分析空間數(shù)據(jù)的一個(gè)趨勢(shì)。擴(kuò)展關(guān)系模型主要表現(xiàn)在：數(shù)據(jù)的一個(gè)趨勢(shì)。擴(kuò)展關(guān)系模型主要表現(xiàn)在： 定義的空間操作算子包括基本操作、空間關(guān)系運(yùn)算和空間分析操作

31、。操操作作類(lèi)類(lèi)別別 方方法法名名稱(chēng)稱(chēng) 返返回回值值 類(lèi)類(lèi)型型 描描述述 Dimension ( ) Integer 返回幾何對(duì)象的維數(shù)。 GeometryType ( ) String 返回幾何對(duì)象的類(lèi)型。 SRID ( ) Integer 返回幾何對(duì)象所屬的空間參考系ID。 Envelope( ) Geometry 返回幾何對(duì)象的最小外包矩形。 AsText( ) String 將幾何對(duì)象以WKT格式輸出。 AsBinary( ) Binary 將幾何對(duì)象以WKB格式輸出。 IsEmpty( ) Integer 如果幾何對(duì)象為空集， 則返回1 （為真， 下同） 。 IsSimple( ) I

32、nteger 如果幾何對(duì)象是簡(jiǎn)單的 （不自交） ， 則返回1。 基基本本操操作作 Boundary( ) Geometry 返回幾何對(duì)象的邊界。 Equals(anotherGeometry) Integer 如果兩個(gè)幾何對(duì)象的內(nèi)部和邊界在空間上相等，則返回1。 Disjoint(anotherGeometry ) Integer 如果兩個(gè)幾何對(duì)象的內(nèi)部和邊界在空間上都不相交，則返回1。 Intersects(anotherGeometry ) Integer 如果兩個(gè)幾何對(duì)象在空間上相交，則返回1。 Touches(anotherGeometry ) Integer 如果兩個(gè)幾何對(duì)象邊界相交但內(nèi)部不相交， 則返回1。 Crosses(anotherGeometry) Integer 如果一條線和面的內(nèi)部相交，則返回1。 Within(anotherGeometry) Integer 如果這個(gè)幾何對(duì)象空間上位于另一個(gè)幾何對(duì)象內(nèi)部，則返回1。 Contains(anotherGeometry) Integer 如果這個(gè)幾何對(duì)象空間上包含另一個(gè)幾何對(duì)象，則返回1。對(duì)于兩個(gè)幾何對(duì)象A、B，如果A.contains(B)為真 ，則 A.within(B)為真，即A.contai