内容发布更新时间 : 2024/6/20 20:15:10星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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。

7.4.1 拓扑关系查询

在地理信息系统中，对于凡具有网状结构特征的地理要素，例如交通网和各种资源的空间分布等，存在结点、弧段和多边形之间的拓扑结构。空间数据的拓扑关系，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很大的稳定性，有利于空间要素的查询，如重建地理实体等。 1. 邻接关系查询

邻接查询可以是点与点的邻接查询，线与线的邻接查询，或者是面与面的邻接查询。邻接关系查询还可以涉及到与某个结点邻接的线状地物和面状地物信息的查询，例如查找与公园邻接的闲置空地，或者与洪水泛滥区域相邻的居民区等等。图7.7所示的是查询与一个给定地块单元邻接的地块单元分布，图中深色图斑为当前查询单元，斜条文显示的图斑为与查询单元邻接的地块单元。

图7.7 面的邻接拓扑查询

图7.8 包含查询—面包含点

2. 包含关系查询

包含关系查询可以查询某一面状地物所包含的某一类地物，或者查询包含某一地物的面状地物。被包含的地物可以是点状地物、线状地物或面状地物，例如某一区域内商业网点的分布等。如图7.8，通过查询某点状地物的拓扑关系，得到了包含该点的面状地物的相关信息。

3. 关联关系查询

关联关系查询是空间不同元素之间拓扑关系的查询，可以查询与某点状地物相关联的线状地物的相关信息，也可以查询与线状地物相关联的面状地物的相关信息，例如查询某一给定的排水网络所经过的土地的利用类型，先得到与排水网络相关联的土地图斑（图7.9），然后可以利用图形查询得到各个土地图斑的属性。

图7.9 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）

7.4.2 缓冲区查询

缓冲区是根据数据库中点、线、面地理实体，自动建立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。缓冲区查询是不破坏原有空间目标的关系，只检索缓冲区范围内涉及到的空间目标。

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，从该缓冲区内检索出所要的空间对象。这里以一个实例进行说明。

某一单位准备建立一个养殖试验室，试验室的选址要求为：①土地利用类型为灌木林地（属性代码为Lucode=300）；②适宜开发的土壤类型为湿地（suit>=2）；③距离排水管道在300米之内。

所需数据有土地利用类型图、土壤类型图和排水管网（图7.10所示）。 首先按给定距离建立距离为300米的缓冲区（缓冲区建立见下章），然后将土地利用类型图和土壤类型图进行合并，利用合并后的图层与排水管道缓冲区进行叠置，然后SQL查询满足Lucode=300且suit>=2的区域，所选择的区域即为适合建立实验室的候选区域。

（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）

图7.10 缓冲区查询

7.5

7.5.1 距离量算

距离量算与方位量算

“距离”是人们日常生活中经常涉及到的概念，它描述了两个实体或事物之间的远近或亲疏程度。距离的量算与度量空间的介质有关，要区分匀质空间和非匀质空间，如图7.11。 1. 匀质空间距离的量算

在匀质空间，广义距离的一般形式为：

?ndij?q?????xli?xlj?l?11/q?q??? （7.1）

这里，i，j代表物体i和物体j。

在空间数据查询和定位分析中，研究的对象通常发生在二维或三维的地理空间上，因此一般取n?3。

当q?1时，有：

dij?1??xli?xlj （7.2）

此时称为曼哈顿距离。

当q?2，即为最常用的欧氏距离，用于计算两点间的直线距离：

dij?n????xli?xlj?l?11/2?2??? （7.3）

当q趋向于无穷时，有：

dij????max?xli?xlj? l?1,2,?,n （7.4）

此时称为契比雪夫距离。

欧氏距离维匀质空间空间物体间的距离维非匀质空间图7.11 匀质空间与非匀质空间的距离量算

N曼哈顿距离一种非欧氏距离N 2. 非匀质空间距离的量算

当度量空间为非匀质时，用匀质空间的简单距离的表达式就不能计算了，此时的距离称为函数距离。函数距离不仅仅是表达式上的变化，而且还有研究区域上的变化。以旅行时间为例，如果从某一点出发，到另一点的所耗费的时间只与两点之间的欧氏距离成正比，则从一固定点出发，旅行特定时间后所能达到的点必然组成一个等时圆。而现实生活中，旅行所耗费的时间不只与欧氏距离成正比，还与路况、运输工具性能等有关，从固定点出发，旅行特定时间后所能到达的点则在各个方向上是不同距离的、形成各向异性距离表面（如图7.12）。 地理空间的距离概念与上述广义距离概念不甚相同，地理空间的距离所描述的对象—定是发生在地理空间上的，也就是说它具有空间概念，是基于地理位置的，反映了空间物体间的几何接近程度。

由于空间物体分为点、线、面、体四类，那么根据各类物体间的组合，它就不仅仅只是表现为点与点之间的距离，还可以表现为其它更多的形式，如点与面的距离、线与线间的距离等等。归纳起来可以概括成10种距离形式：点点、点线、点面、点体、线线、线面、线体、面面、 面体及体体的距离。

高摩擦

（a）各向同性表面（简单距离）

低摩擦

（b）摩擦距离

图7.12 各向同性和各向异性的距离表面