城市地理信息系统.ppt

1、第一章 绪论,第一节 城市地理信息概述 一、城市地理信息定义 城市地理信息是指与所研究对象的城市空间地理分布有关的信息，是有关城市地理实体的性质、特征和运动状态表征的一切有用的知识，它表示地表物体及环境固有的数量、质量、分布特征、关系和规律。,城市地理信息的范围： 宏观：将城市看成是区域空间的一个点或核心 中观：将城市看成一个面，对应于城市市域、城市本身、城市中的区 微观：将城市看成一个立体空间，对应于街区、规划小区、,城市地理信息按空间分布特征分为： 离散城市地理信息：居民点，商业网点等 连续城市地理信息：高程，空气质量等,城市地理信息按性质分为： 基础地理信息：基础地形 专题地理信息：某一

2、专题,二、城市地理信息的基本特征1、数据量大2、数据分布不均匀3、拓扑关系复杂4、多重属性结构5、多尺度特征6、数据来源多样化7、地图表现形象性,三、城市地理信息的认知1、客观性与抽象性的认知2、时空统一性的认知3、可存储性与可传输性的认知4、可度量性与近似性的认知5、可转换性与可扩充性的认知,四、城市地理信息的地位和作用1、把城市地理空间及其过程进行压缩2、实现信息采集、传输、预测预报和决策的一体化3、真正实现宏观与微观、定性与定量的结合,五、城市地理信息研究的意义1、城市规划、建设与管理2、城市化与城市可持续发展3、广义建筑学4、小城镇规划与建设5、城市住宅产业发展6、社会与公众服务,第二

3、节 城市地理信息研究历史与进展 一、城市地理信息研究的历史与现状 中国城市地理信息系统应用情况基础地理信息：30%地下管线：21%城市规划管理：23%城市土地管理：6%地籍管理：12%勘察信息管理：6% 其它：2%,二、城市地理信息研究的进展：数字城市WEBGIS三维GIS,第三节 城市规划管理与信息技术 一、城市规划管理的技术需求,城市发展带来的问题：水资源缺，用地紧张，交通拥挤，能源不足，环境污染等 城市建设管理和规划提出了更高的要求：现状信息收集、分析、整理，多方案论证，信息快速更新及城市突发事件处理等，要求寻求新技术、新方法的应用，要求自动化、定量化、科学化和信息共享。 最重要的：空间

4、数据基础设施建设,二、信息技术在城市规划管理中的应用1、优化分析模型2、比较分析模型3、聚类与统计模型4、预测模型,三、城市地理信息与信息技术的结合,信息技术对城市地理信息的影响: 空间基础设施建设与地球信息科学的发展,空间基础设施建设：为获取、处理、存储、分发和提高使用地理空间数据所必须的技术、政策、标准和人力资源，旨在实现全球范围的空间信息共享。 地球信息科学的发展：包括3S技术在内的空间信息技术。,第四节 城市地理信息系统的形成与发展,一、城市地理信息系统概述 城市地理信息系统概念：是融计算机图形和数据库于一体，储存和处理空间信息的高新技术。它把城市的地理位置和相关属性有机地结合起来，根

5、据实际需要准确真实、图文并茂地输出给用户，满足城市建设、企业管理、居民生活对空间信息的要求，同时借助其独有的空间分析功能和可视化表达，进行各种辅助决策。 UGIS是地理信息系统的一个重要分支，是一种运用计算机硬件、软件和网络技术，实现对城市各种空间、非空间数据的输入、存储、查询、检索、处理、分析、显示、更新和提供应用，并以处理城市各种空间实体及其关系为主的技术系统。,二、城市地理信息系统历史与现状 （一）城市管理手段滞后于城市的发展体现在： 1、大量城市数据的管理方式陈旧档案管理，手工管理 2、管理工作效率低下信息传达方式落后（纸质） 3、管理决策和信息咨询服务科学性不够信息分散存放,（二）U

6、GIS的功能： 两方面： 1、数据处理分析与表达：数据获取、转换、编辑，数据重构、分析、查询检索及成果输出； 2、应用 1）管理功能2）评价分析功能3）规划与预测功能,（三）UGIS的进程： 1、静态城市管理：建立城市基础地理信息数据库、地籍数据库和地下管网数据库等，实现城市资源的计算机管理。 2、面向城市规划，扩大服务范围，提高城市动态模拟和监测的能力，初步实现对城市的规划管理和评估分析。 3、面向城市可持续能力的建设。加强网络化管理和动态调控，各种信息技术及通讯技术综合应用，使城市地理信息在城市持续发展能力建设上发挥重要作用。,三、城市地理信息系统的框架结构体系和软硬件配置,1、UGIS的

7、框架结构,基础层,专题层,综合层,2、UGIS的软、硬件配置,硬件：计算机、输入设备、输出设备、数据存储设备、多媒体设备、图像处理设备 软件：计算机操作系统、关系数据库管理系统、程序语言、地理信息系统基础软件、专题分析软件、图像处理软件 网络：网络类型、通信协议、传输介质、互联设备拓扑结构、操作系统、管理系统、结构布设,UGIS软硬件配置存在的问题,1、先购设备，后作系统设计； 2、重视硬件，轻视软件，忽视开发； 3、盲目追求高档，试图一步到位，造成浪费； 4、缺乏整体长远考虑，给后续发展造成困难。,软硬件配置需考虑的问题：,1、软硬件的选型和搭配； 2、按先设计，后采购的顺序配置设备； 3、

8、微机、工作站、服务器和网络适当组合； 4、重视软件系统配置。,四、UGIS与GIS的关系,1、数据类型的多样性和服务对象的多层性； 2、精度高，现势性强； 3、模型化、智能化和多功能性； 4、与办公自动化的一体化； 5、严格的层次结构和高度统一的规范标准； 6、强烈的实用化需求。,五、国内外UGIS的应用研究,1、UGIS在地理空间数据管理中的应用； 2、UGIS的空间查询和空间分析功能的应用； 3、GIS输出功能在地图制图中的应用； 4、运用UGIS，建立专题信息系统和区域信息系统； 5、UGIS与遥感图像处理系统的结合应用。,六、UGIS发展趋势与面临问题,发展趋势： 1、城市WebGIS

9、； 2、UGIS协助海量数据管理； 3、UGIS与高分辨率遥感结合； 4、三维UGIS与虚拟现实； 5、UGIS与无线通讯；,理论与技术上的问题： 1、框架结构和建设顺序； 2、建设开发模式； 3、标准化与规范化； 4、软、硬件配置； 5、与办公自动化相结合； 6、技术队伍的培养； 7、系统的不断更新； 8、创造良好的政策环境和管理环境。,第二章 城市地理信息系统的基础理论,计算机科学 地理信息系统 城市地理学 城市地理信息系统空间定位 城市地理信息的概述 城市地理信息系统组成及特点 城市空间数据结构特征,第一节 城市地理学,城市地理学是研究在不同地理环境下，城市形成、发展、组合分布和空间结构

10、变化规律的科学，既是人文地理学的重要分支，又是城市科学群的重要组成部分。,城市地理学的主要研究内容：城市形成和发展的条件区域的城市空间组织研究,一、城市形成和发展的条件,城市是社会生产力发展到一定阶段的产物，是一定地域政治、经济、文化中心，是人口和财富的主要聚集地。分三类： 1、中心地方城市：为满足广大农村物资集散和综合服务的需要而形成的 2、主要职能城市：为满足区际贸易和交通转运的需要而形成的 3、专门职能城市：为满足某种专门需要，在集聚经济、规模经济的作用下形成的,二、区域的城市空间组织研究,1、城市化研究 2、区域城市体系研究 3、城市分类研究,1、城市化研究 包括城市化的衡量尺度、城市

11、化过程、城市化动力机制、城市化效果与问题、城市化水平预测以及各国和各地区城市化对比研究。 城市化过程分类：城市化型（具体）城市化型（抽象）。,城市化型：包括人口和非农业活动在规模不同的城市环境中的地域集中过程、非城市型景观转化为城市型景观的地域推进过程，它是可见的物化了的或实体性的过程。 城市化型：包括城市文化、城市生活方式和价值观在农村的地域扩散过程，它是抽象的、精神上的过程。 城市化特点：城市化进程大大加速；大城市化趋势明显、大都市带出现；郊区城市化、逆城市化和再城市化；发展中国家以乡村向城市转移为主。,确定城市化指标及测度的方法： 主要指标法：选择对城市化表征意义最强的、又便于统计的个别

12、指标来描述城市化水平。有人口比例指标和土地利用状况； 复合指标法：选用与城市有关的多种指标予以综合分析，考察城市化水平。指标多，与具体地域结合紧，因此针对性强，通用性差。多是对具体城市地域或国家地区作城市化分析时使用，无法进行国际间的比较分析。,城市化动力： 产业的空间集聚与结构转换：是基本条件和基本动力 城市间的相互作用：大城市的辐射作用、城市间交通线的导向作用以及小城市的向心作用 技术进步：是产业结构转换与演进的主要力量，改变了劳动力职业结构、促进了城市经济增长。,不同的城市化动力作用下，出现了不同形态和类型的城市化类型： 向心型城市化与离心型城市化 外延型城市化与飞地型城市化 景观型城市

13、化与职能型城市化 积极型城市化和消极型城市化 自上而下城市化和自下而上城市化,（1）向心型城市化与离心型城市化 城市中的商业服务设施及政府部门、企事业公司的总部、银行、报社等信息部门或知识机构有不断向城市中心集聚的特性，这就是向心型城市化，也称集中型城市化。反之，有些城市设施和部门则自城市中心向外缘移动扩散，这种情况被称这为离心型城市化，也称扩散型城市化。 向心型城市化促使城市中心土地利用率提高，向立体发展，形成中心商业事务区；离心型城市化导致城市外围农村地域城镇化，使得城市空间得以延伸和拓展。,（2）外延型城市化与飞地型城市化 城市的离心扩展采取与建成区接壤、连续渐次地向外推进，这种扩展方式

14、称之为外延型城市化。反之，推进过程中出现了空间上与建成区断开，职能上与中心城市保持联系的城市扩展方式，则称之为飞地型城市化。 外延型城市化是最为常见的一种城市化类型，其边缘地带被称之为城乡结合部；飞地型城市化一般要在大城市的环境下才会出现，以分散中心城市的压力。,（3）景观型城市化与职能型城市化 直接城市化是传统的城市化表现形式，是指城市性用地逐渐覆盖地域空间的过程，它造成密集的城市景观，所以又称之为景观型城市化。 职能城市化是当代出现的一种新型城市化的表现形式，是指现代城市功能在地域系统中发挥效用的过程，并不从外观上直接创造密集的市区景观。,（4）积极型城市化和消极型城市化 一个国家或地区城

15、市化的水平，体现着该国或地区的经济发展水平，这就是城市化的表征。与经济发展同步的城市化称之为平衡城市化；反之，超前于经济发展水平的城市化被称为过度城市化，也称为假城市化。,（4）自上而下城市化和自下而上城市化一种是计划经济条件下，政府发动和包办型的自上而下的城市化，另一种则是市场导向改革进程中新出现的由民间力量或社区组织发动并得到政府认可或支持的自下而上的城市化。,2、区域城市体系研究 侧重从区域角度、整体观点分析一国或一地区城市体系的结构和空间组织，各城市间相互关系，城市在区域中的集聚与扩散，大都市带或城市连绵区的形成与发展。 研究内容：从区域角度分析城市体系的职能结构、规模结构、布局结构、

16、城镇间的社会经济联系、历史发展过程和发展趋向、政策调控、形成和发展的理论分析方法、不同类型地区城市体系的结构特点及其建设要点等。,2、区域城市体系研究 城市体系的主要特性：系统性、层次性、整体性、有序性、开放性、动态性 研究理论： 中心地理论 市场区位论,中心地理论：德国地理学家克里斯泰勒于1933年提出。理论要点是说明一个地区或国家合理的中心城镇数量、等级、规模和布局距离的论证方法，并提出了组成中心地等级结构网系的原则有3个，即市场原则、交通原则和行政管理原则。 市场区位论：特点是将企业的生产区位与其市场结合起来探讨，考虑到生产和消费都在市场中进行。以寻求最大利润区位为原则，而不是保证最低限

17、度利润的区位为原则。,3、城市分类研究包括规模分类、形态分类、职能分类，通过对一国或一地区的考察，拟定分类的依据、指标和方法，划分出各种类型的城市。职能分类方法：一般描述方法、统计描述方法、统计分析方法、城市经济基础研究方法、多变量分析法,三、城市内部空间组织结构研究,主要内容是在城市内部划分为商业、仓储、工业、交通、住宅等功能区域和城乡边缘区域的情况下，研究这些区域的特点、兴衰更新及相互关系。 1、城市内部市场空间 2、城市社会空间 3、城市感应空间,1、城市内部市场空间一般是由多层次商业心、带状商业网点和专业化商业区三种商业布局组成的复杂系统。研究的理论依据有加纳的商业中心空间模式和赫夫的

18、商业零售引力模式。,加纳（B.J.Garner）的商业中心空间模式是在土地价值论的思想基础上于1966年建立起来的。他通过对不同门槛职能的投标-地租分析，探讨了商业中心的结构，构造出不同等级商业中心的空间模式。模式要点：（1）门槛大小的系列在空间上可以表示为：最高门槛的活动靠近地价峰值区，它占据了地价最高的土地，在它的周围，将按照门槛递减的顺序，依次环绕其它职能活动。（2）任何商业中心的核心区，总是被那些能够显示商业中心最高级别的职能部门所占据。,模式要点：（3）随着商业中心级别的提高，低级职能部门占据的位置将越来越被排斥到商业中心的边缘，即地价较低的地方。（4）在任何一级商业中心的典型职能组

19、内，每一项职能的位置也按照门槛大小的系列排列。如在街区级职能中，门槛最高的活动将占据所有街区级职能中地价最高的土地。该模式对合理布局城市商业网点有一定指导意义。然而，实际情况却表现出商店的位置并不总是与地价峰值区的距离有关，地价也不完全取决于离核心区的距离。还有其它因素影响地价，如土地面积的大小、人口和收入分布、交通和便捷性的不规则状况等。因此，加纳模式具有较大的局限性。,三、赫夫（D.L.Huff）的商业零售引力模式1964年赫夫从概率论角度提出了一个计算商业零售范围的公式，即零售引力模式，并用来区别各重叠的市场空间。式中 是位于A区的消费者到零售店i的机率，而整个地区共有个零售点；每个店的

20、吸引力分别为 ；， ；T为交通时间或距离，即 ， ；为对交通时间或距离的函数，交通时间愈长或距离愈远，消费者愈不愿光顾此商店。零售店的大小，雇员多少等可用来代表吸引力S，不过，应根据引力的重要性而对S加上权数。,特点：这个模式在大城市规划中也有一定使用价值，可以用于新商业中心的布点，或规划零售商业的布局。但这个模式理论基础薄弱，基本是一个平衡的模式；不能预测动态变化，只考虑相互作用供应一方，即只考虑消费者对商业中心规模和便捷性的反作用，而对需求一方，如消费者的感应和特征都被忽视了等等。因此模式的应用有一定局限性。这个模式仅适用于分析同一层次的商业中心的市场区域和预测其营业额，不适用于呈带状的商

21、业网点和面向全市的专门化商业区域，因为这两种非中心形态分布的城市商业，其服务对象既包括全城居民，也包括城市居民以外的游客和郊外居民。因此有必要采取其它办法来估计其市场潜量。,其它办法来估计其市场潜量：主要有上加法和下分法两种。 上加法： 首先确定不同专门市场的等级，通过市场调查，找出每一专门市场的顾客平均购买力和潜在顾客人数，两者相乘得出每个等级的专门市场的市场潜量，最后把不同等级的专门市场潜量相加为总市场潜量。 下分法： 根据某种标准，估计出整个市场潜量，然后再分配给各个市场。最常用的标准是购买力指数。根据影响购买力的因素，先预测总的购买力，然后根据各商业中心的规模，往年销售额等，把购买力分

22、配给每个商业中心。 由于商品或服务性质的不同，两种方法或标准的适用性因行业而异，因此没有通用的模式或方法。,2、城市社会空间 城市社会空间结构是城市社会分化在地域空间上的表现。 包括邻里、社区、社会区和社会空间，以社会区为主。提出了社会经济状况、城市化（家庭状况）和隔离（种族状况）这三个形成社会区的主要因素。 社会经济状况指数：职业、教育； 家庭状况指数：生育率、就业妇女、单身居住者； 种族状况：种族群（少数民族群体比例）,3、城市感应空间主要从行为地理学的角度出，以非规范的方式，用实证的方法，研究形式和过程之间的关系，特别重视行为过程产生空间模式、方式和途径，是心理学和地理学的结合。它把环境

23、、人的感应和行为都看成是变数，把个人决策放在首位，把个人的外在行为和内在心理行为综合起来考虑解决复杂的人与环境相互作用的空间现象。,四、城市问题研究 主要研究环境问题、交通问题、住宅问题和内城问题的具体表现形式、形成原因、对社会经济发展的影响，以及解决问题的对策。,1、城市环境问题：各种污染 2、城市交通问题：阻塞、事故、步行、停车 3、城市住宅问题：人口膨胀引起 4、城市社会问题：就业、贫困、老年、社会责任感缺乏、内城城问题等。,城市地理学研究方法与手段的变化 1、研究领域日益拓宽，研究手段和方法不断更新（宏观中观向微观，静态向动态，定性向定量发展） 2、注重研究课题的实践意义和研究成果的应

24、用价值（为决策提供依据） 3、城市地理学与相邻学位的交叉渗透更加明显（与地理信息系统、城市建筑规划等结合）,第二节 城市地理信息系统空间定位,空间参照系统 地心坐标系统与国家坐标系的转换 城市独立坐标系统的基本转换,第三节 城市地理信息的分类与编码,一、城市地理信息的概述 城市图形信息：抽象为点、线、面、体 城市属性信息：城市实体的质量和数量特征 二者的关系 城市地理信息种类繁多，内容丰富，应按一定规律进行分类和编码，有序进入计算机。,二、城市地理信息分类和编码 1、城市地理信息分类 城市基础信息：控制点、建筑物、道路、水系、境界、地形、植被、地名及某些属性信息。 城市专业信息：城市规划、土地

25、管理、交通、综合管网、房地产、地籍、环境保护等某一专业领域要素。,2、城市地理信息分类和编码原则综合的分类方法（层次分类和组配分类）科学性和系统性稳定性（代码值不再更改）不受比例尺限制（可以有差异，但要有隶属）兼容性与一致性适用性综合性和整体性现实性和可扩展性,3、城市地理信息分类和编码的意义 在设计和建立UGIS数据库时 在采集数据时 在维护管理数据库时 在UGIS应用时 在信息服务和数据共享时 基于以上方面，应当重视地理信息分类与编码的标准化。,4、城市地理信息的标识码 又称识别码，是对城市中各类要素的实体逐个进行标识的代码。 城市地理信息标识码编码原则与分类编码原则基本一致，但要保证在整

26、个区域内惟一，且与要素实体一一对应，不出现多个标识码对应同一地理要素实体，或不同地理要素实体对应一个标识码的情况。例：国家标准Gb/T14395-93,例：国家标准Gb/T14395-93 城市地理要素城市道路、道路交叉口、街坊、市政工程管线编码结构规则 该标准规定了城市道路、路口、街坊和市政管线等要素标识码结构规则，由定位区分码和各要素实体代码两个主要码段完成。,国家标准Gb/T14395-93具体内容 1）根据城市特点，将城市划分为若干单元（区域），定为分区。每个分区给定一个惟一代码，称为定位分区代码。3-4位字符数字混合。 2）对于不同要素实体，根据数量、质量和分布特征，采用若干位字符数

27、字混合码作为要素实体代码，该码在定位分区范围内要保持惟一性。,三、城市地理信息的基础和专业信息特点 1、城市地理信息的基础信息 统一性：主管部门统一采集建立数据库 精确性：平面位置和高程精度符合测绘精度规定 基础性：基础信息 2、城市地理信息的专业信息 专业性：专题信息具有特殊性 统计性：采用统计方法进行采集和记录 空间性：具有地理空间分布 二者共性：时效性（特定时间内的现象）,第三节 城市地理信息系统数据组成及特点,城市地理信息系统数据主要包括（即空间数据结构）：图形数据图像数据属性数据统计工作数据,城市结构化数据 结构化数据是对空间信息的语义描述，反映空间实体的本质特征，是空间实体相互区别

28、的重要标识。 主要包括城市专题属性数据、质量描述数据、时间因素等有关属性的语义信息。 典型的结构化数据：空间实体的名称、类型和数量特征（长度、面积、体积），社会经济统计调查数据，影像成像设备、像幅、分辨率、灰度级级等。,数据库对结构化数据组织模式的种类：简单表格数据结构层次数据结构网络数据结构关系数据结构面向目标的属性数据结构,第四节 城市空间数据结构特征,一、城市地理空间的基本特征： 人文性、详细性、层次性、关联性、不确定性、动态性 二、矢量数据结构及编码 三、栅格数据结构及编码 四、矢量栅格数据结构转换,第三章 城市地理信息系统的技术与方法,城市地理信息系统技术与方法概论 城市地理信息系统

29、数字化技术 城市地理信息系统专题制图方法 城市空间数据技术 多媒体技术,第一节 城市地理信息系统技术与方法概论,一、技术与方法在UGIS中的地位 二、UGIS技术与方法在我国的发展1、数据库管理系统2、地理信息系统3、决策支持系统4、城市规划支持系统5、互联网的UGIS6、UGIS技术与虚拟现实、多媒体系统集成 第二节 城市地理信息系统数字化技术,第三节 城市地理信息系统专题制图方法,一、城市专题地图基本知识 二、城市专题制图在UGIS中的应用 三、UGIS图文一体化技术 四、符号化技术 五、自动标注技术 六、模板技术,一、城市专题地图基本知识 1.定义：城市专题地图又称为城市专门地图，它突出

30、而完善地表示一种或几种城市自然和社会现象，是内容专题化的地图。 2.分类： 按内容标志分为 自然地理图社会经济图工程技术图,按用途分为 国民经济图科学教育图 国防建设图 按概括程度分为 解析图综合图组合图,3.城市专题地图内容的表示点数法 符号法 等值线法 运动线法线状符号法 区域法质底法 定位图表法分级统计图法 分区统计图表法分区统计图表法,第四节 城市空间数据库技术,一、城市空间数据库概念 城市空间数据库是指用来表示城市空间实体的位置、形状及其分布特征等方面信息的数据库。它可以用来描述来处现实世界的目标，具有定位、定性、时间和空间关系等特征。,二、城市空间数据库技术基础 （一）在数据库内数

31、据存贮1、定义数据库表格结构 数据命名字段定义字段类型字段空间2、UGIS数据在数据库内的存贮图形文件：矢量文件，栅格文件属性文件,（一）定义数据库内数据存贮3、数据库类型 表格型层次模型网络模型关系模型面向目标模型,（二）关系数据库模型在关系数据库中，所有数据和数据间的关联均被存贮在表格中。关系数据模型能够定义不同表格间的关联，允许用户创建许多不同表并将它们关联起来，减少了数据冗余 。,（二）关系数据库模型 1、关系模型构成：关系和域关系：可看作表格属性域：值系列，一个属性能采用的值范围记录和组：数据库的每一行由具有特殊属性的一系列元素组成，每一行是一个独立的记录，多个记录构成组。,2、数据

32、库的使用： 关键字段：用来访问表中记录的被特殊定义的字段，作用是在表中确定一个记录，是独一无二的。可以用来联接两个表格。 关系数据库表的规则：表中的每一个属性必须有惟一的一个名字；行的顺序不是重要的影响因素；任意两个记录不能完全相同；为了避免表格中再出现表格，每一个属性应仅包含一个值。,（三）关系数据库的联结和查询 1、关系数据库中表格的联结 表格联接可以节省存贮空间、避免错误。,1）建立表格间的对应关系：关键字段与关键字段的联结非关键字段与关键字段的联结非关键字段与非关键字段的联结表格间关系类型：一对一、一对多、多对一、多对多,2、结构化查询语言（SQL） SQL是为数据库查询的设计和执行而

33、专门设计的一种标准化语言，它独立于运行其上的数据库。可应用于任何支持它的数据库。 1）SQL组成 数据定义语言（DDL）：属性名称、类型等 数据操作语言（DML）：输入、编辑、分析、输出 数据控制语言（DCL）：控制数据库的进入,2）SQL查询句法 SELECT数据字段 FROM表格 WHEREExpression 例: SELECT Soil_type, soil_name FROM soils.dat, soils.info WHERE soil_name eq ”工业用地”,3）数据库查询 对一个表格进行查询: 查询条件：商业机构用地，价值大于30000（元/m2），土地利用类型为非居住

34、用地。 SELECT 所有者，价值，土地利用类型 FROM PARCEL.DAT WHERE 所有者eq商业机构 AND 价值30000 AND NOT LAND USE=RESIDENTIAL,对不止一个表格的查询: 查询条件：价值大于25000（元/m2），属性编码大于或等于5的土地利用类型 SELECT 价值，属性编码 FROM PARCEL.DAT,SITE.DAT WHERE 价值30000 AND 属性编码=5 其中价值位于表PARCEL.DAT中,属性编码位于表SITE.DAT中. 结果会以一个新表格的形式显示出来.,三、UGIS空间数据库设计 （一）数据库设计的基本原理和方法

35、数据库生存期分为七个阶段： 规划，需求分析，概念设计，逻辑设计， 物理设计，实现，维护,（二）ER模型（Entity Relationship Model） 1、定义：ER模型即实体联系模型，它是一个面向问题的概念性数据模型，它用简单的图形方式描述现实中的数据，而不涉及这些数据在数据库系统中将如何实现的问题。它是概念设计的主要方法和最常用的表达形式。 ER模型的基本语义单位是实体、联系与属性。用图表示则称为ER图。,ER图中，用矩形框表示实体类型，用菱形框表示连接有关实体的联系，用椭圆表示实体类型和联系类型的属性，所有类型和属性都以相应的名字记入框内。联系类型和相关实体类型间以直线相连，并在直

36、线的两端标明联系的种类（1:M，M:N，1: 1）。实体是现实世界中存在的对象，如教师、学生、地物等,实体之间的联系： 例如教师与课程之间通过“教”发生联系，学生与课程之间通过“修”发生联系。教师与课程的联系“教”是一对多的；学生与课程的联系“修”，它是多对多的。 职员和项目之间存在两类联系，“负责”是一个一对多的联系，即每个项目只由一个职员负责，而每个职员可以负责几个项目；“参加”是多对多的联系，即每个职员可以参加多个项目，每个项目可以有多个职员参加。 联系也可能存在于三个以上的实体之间，如“供应”是存在于商店、设备、项目三个实体类型之间的联系。,属性 实体或联系的性质就是属性，如职员有工号

37、、姓名、职称、子女名等属性。属性具有值，ER图中用圆或椭圆表示属性，有的属性是多值的，如子女名就是多值的属性，因为一个职员可能有多个子女。ER图中在表示属性的连线边上注出 N表示多值属性，工号、姓名、职称是职员的单值属性，而子女名是职员的多值属性。 每个实体可以用一个或多个属性来标识，这些属性就称为主键或标识码。如可把属性学号作为实体学生的标识码。 联系也有属性，如学生修某门课程所取得的成绩，既不是学生的属性，也不是课程的属性，它是学生与课程之间的联系“修”的属性。,ER模型例,确定实体类型：客户和销售商 确定联系类型：销售活动与订货活动 确定实体类型和联系类型画出ER图 确定实体类型与联系类

38、型的属性,2、ER模型的扩展 对ER模型基本成份实体、联系和属性的扩展。 1）弱实体的划分与依赖联系(如子女和职工) 2）子类和超类(中间销售商和销售商) 3）ER模型的操作(属性分裂,合并,增删等) 4）实体类型的分裂 5）实体类型的合并 6）其它ER模型的操作,3、利用ER模型进行概念设计 分三步： 1）设计局部ER模式 2）全局ER模式的优化 3）ER模型向数据模型的转换规则：一个实体类型转换成一个关系模式；一个联系类型转换成一个关系模式。,4、用ER方法设计数据库的基本步骤：确定实体类型确定联系类型画ER图确定属性从ER图导出数据结构图,ER模型的优点： 一是接近人思维，容易理解，ER

39、图纯粹是现实世界的反映，与DBMS特点无关，它比用户模式更易理解，更易维护，更稳定；二是与计算机无关，用户容易接受。,（三）地理元数据和数据字典 1、城市地理元数据 城市地理元数据是关于城市地理相关数据和信息资源的描述信息。它通过对城市地理空间数据的内容、质量、条件和其它特征进行描述与说明，帮助人们有效地定位、评价、获取和使用城市地理相关数据。 对空间数据通某一特征的描述称为一个空间元数据项，某一空间数据的所有元数据项，构成一个元数据记录。空间元数据是一个由若干复杂或简单的元数据项与记录组成的集合。,（三）地理元数据和数据字典 2、数据字典及其主要内容 数据字典是数据库中各类数据描述的集合，或

40、者说是元数据及相关数据操作的集合，它的主要功能是存储和检索元数据。主要内容： 1）数据项：数据的最小单位。 2）数据结构：是若干数据项的有序集合。 3）数据流：可以是数据项，也可以是数据流。 4）数据存储：加工过程中存储的数据。 5）加工过程：加工过程名、说明、输入输出数据流等。,四、空间数据库技术在UGIS中的应用 以控制性规划成果信息库的构建和应用为例来说明。 控制性规划成果信息库是UGIS中城市规划信息系统的一个重要组成部分，是相对于城市基础信息库、城市规划法规库、城市规划日常办公文档信息库、概念性规划信息库以及城市建筑规划管理信息库独立的一个数据模块，在城市规划信息系统的总体结构中占重

41、要地位。,四、空间数据库技术在UGIS中的应用 （一）控制性规划成果信息库的系统环境1、信息库的硬件和网络环境2、信息库的软件环境 （二）控制性规划成果信息库的基本构建1、信息库的结构模型2、城市规划成果数据库设计 （三）控制性规划成果信息库的查询和应用,第五节 多媒体技术应用 一、多媒体技术简介 多媒体指的是文本、图像、图形、动画、声音等多种可供传播的形式载体。 静态媒体：相对于某一段时间 连续媒体：音像、格式化音响、视频、动画及交互数据等。,多媒体技术在UGIS中应用的主要技术： 一是怎样将多媒体数据溶于UGIS数据库中，并保证提供UGIS软件的双向检索及各种分析功能； 二是在应用过程中，

42、怎样实现多媒体的播放功能。,二、多媒体技术在UGIS中的应用 1、UGIS数据库中多媒体数据的管理 （1）UGIS空间数据库中多媒体数据的管理 （2）UGIS属性数据库中多媒体数据的管理 2、UGIS空间分析中多媒体数据的生成 （1）空间分析中多媒体数据的生成 （2）统计分析中多媒体数据的生成,3、UGIS空间数据库中多媒体数据的播放 4、UGIS属性数据库中多媒体数据的应用,三、多媒体技术在UGIS中的应用前景 1、实现城市资源信息的科学管理，提供信息服务； 2、家庭教育与娱乐 3、销售和演示信息系统,第六节 UGIS技术和方法进一步探讨 一、基于遥感的城市空间数据获取和更新研究 1、UGI

43、S与遥感技术集成系统实现的“结合锥”模式； 2、在人机协同、优势互补策略下进行遥感影像的线状、面状目标的自动半自动提取试验； 3、对全域目标的边缘检测采用了多种算法； 4、提出来了遥感目标边缘及中心骨架提取结果的存储数据结构。,二、UGIS中空间地理信息综合研究方法 1、提供综合的理论基础； 2、选择实用的综合工具来谋求预期的综合效果； 3、根据综合时的合理顺序和设计方案，采用具体的综合模型来达到目的。,三、城市空间数据模型研究 存在问题： 1、目前商业化UGIS采用的数据模型只适于表达二维、静态空间现象； 2、多维空间拓扑关系建立、维护及数据存储复杂； 3、多维空间数据对内插、可视化表达、人

44、机交互等提出来更高要求。,第四部分 城市地理信息系统的空间数学模型,空间分析的主要方法有：基于地图的空间图形分析，如UGIS中的缓冲区分析、叠加分析、TIN；空间动力学分析，如城市扩张模型、空间选择行为模型、空间价格竞争模型等；空间信息分析如空间聚类、空间自相关、回归模型等。,4.1 空间信息量算 4.2 多边形叠置分析 4.3 城市空间缓冲区分析 4.4 网络分析 4.5 城市数字地形模型 4.6 空间相关性分析 4.7 门槛分析,4.1 空间信息量算,一、空间信息几何量算1、长度,2、弯曲度 定义为曲线长度与曲线的两个端点之间长度的比值。,3、面积 多边形面积可以分解为上下两半，其面积就是

45、上半边界下的积分值与下半边界下的积分值之差。,4、重心 面状目标的重心可以理解为多边形内的平衡点，如一块匀质木块被悬挂起来的平衡点。,设多边形的顶点序列（xi，yi）按顺时针编码，则其重心计算公式为：,其中， 是第I个梯形的重心的x坐标和y坐标，Ai是梯形的面积。,其中， 是第I个梯形的重心的x坐标和y坐标，Ai是梯形的面积。,二、形状量算1、伸延率ER=L/L L为区域最长轴长度，L为区域最短轴长度。 延伸率越大，反映城市的离散程度越大。2、形状比FR=A/L2 A为区域面积，L为区域最长轴长度。城市的带状特征越明显，形状比越小，如果城市为狭长带状分布，其长轴两端的联系不便捷。,3、紧凑度A

46、为区域面积，P为区域周长。 该指标反映城市的紧凑程度，圆形区域被认为是最紧凑，紧凑度为1。4、紧凑度指数K2=A/A A为区域面积， A为该区域最小外接圆面积。该指标同样认为圆形区域最紧凑，紧凑度为1。,5、标准面积指数S为标准面积指数，A为区域面积，AS为与区域面积相等的等边三角形面积。 该指标把等边三角形作为标准形状。该指标反映城市空间分布上的破碎化程度。,6、放射状指数di是城市中心到第i地段或小区中心的距离，n为地段或小区的数量。 这一指标综合了城市内部各小区的位置特征，通过距离反映城市中心与区内各部分之间的具体联系。,三、分布中心量算 分布中心可以概略地表示其分布总体的位置。计算方法

47、有算术平均值中心，加权平均值中心，中位中心，极值中心等。 加权平均中心公式：,i为离散目标物，Wi为该目标物权重，Xi与Yi为其坐标。,4.2 多边形叠置分析,一、叠置分析概念：将同一空间上多个图层的不同含义的地理要素的重合点之间进行分析处理。,二、分类： 分为三类：视觉叠加矢量叠加栅格叠加 1. 视觉叠加将不同含义的图层经空间配准后叠加显示在屏幕或图件上，研究者通过目视获取更多的空间信息 ，不产生新的图层。,（1）点、线、面状专题图之间的叠加显示；例1 a居民区 b污染分级区 c叠加区,A B C,4 1 3 2,例2.将旅游景点图，地形图，交通图与游人位置叠加，帮助游人确定位置。 （2）D

48、EM与专题图叠加显示立体专题图； 如把稀有树种分布图与DEM图叠合 （3）DEM与遥感图像的叠加，遥感影像与专题图之间的叠加。 可解决“异物同谱”现象,A B C,4 1 3 2,（1）点与多边形叠加 （Point-in-polygon overlay）通过坐标计算点层中的矢量点与面层中的多边形的包含关系，确定每个多边形内有多少个点，同时将多边形的属性连接到点上。,2.矢量图层叠加：矢量图层之间的叠加生成新的图层 分两步：图层叠加后求交、拓扑生成和属性处理,点与多边形叠加,（2）线与多边形叠加 （Line-in-polygon overlay） 通过计算比较线上坐标与多边形弧段坐标的关系，判断

49、线是否落在多边形内。通常是计算线与多边形的交点，只要相交则产生一个结点，将原线分成一条条弧段；并将原线和多边形的属性信息一起赋给新弧段。并产生一个新图层每条线被它穿过的多边形分成新弧段的图层。,线与多边形叠加,（3）多边形的叠加 （Polygon-on-polygon overlay） 两个或多个面状图层进行叠加产生一个新多边形图层的操作。先对两个或多个不同图层多边形的弧段求交，然后拓扑生成新的多边形图层，新图层综合了原来两层或多层的属性。,+,=,3. 栅格图层叠加,（1）“点对点”的叠加运算（单点变换 ） 概念：只将对应栅格单元的属性作某种运算得到新图层属性，而不受其邻近点的属性值的影响。包括算数运算、布尔运算、统计运算等。 参与叠加的各图层必须是存在数学意义时才能进行数学运算。,（2）算法原理：,赋常数 提取 加法 覆盖 减法 分类 逻辑组合,（2）“掩膜”（Cover）叠加操作 在叠加图层中，如果必须要求有一个图层只起决定叠加运算的范围和边界的作用，不参与空间变量的函数运算，而由其它叠加图层的空间变量进行运算，来作为新图层的值。（3）“相交”（Intersection）叠加操作 参与叠加的图层各有自己的分类属性，这些属性彼此“相交”组合，形成新的分类属性，其结果产生新的图层。,