2．4查询与空间分析
地理信息系统的查询与空间分析功能是GIS的主要优点，也是它区别于一般地图制作系统的主要特点。事实上，在人们的日常生活中，许多衣、食、住、行等实际问题，都与地理信息系统的应用密切相关。比如说，以下几例就是经常出现的空间查询问题：
某商场在何处？这个商场距居住地有多远？走哪条路才能以最短的距离到达该商场？在某一城市中，居住用地、城市绿地、水域的面积各是多少？……
上述这些问题，利用GIS的空间查询和空间分析功能，就可以很方便地得出所需要的结果。GIS要回答这些问题，就需要采用适当的数据分析方法，例如用数据检索的组合方法和选择适当的变换方法。就一般空间查询而言，用户可以就某个地物或区域本身的直接信息进行双向查询，即根据图形查询相应的属性信息；反之，可以按照属性特点，查找相对应的地理目标。除此之外，经过适当的选择变换方法，还可以从GIS目标之间的空间关系中获取新的派生信息和新的知识，来回答有关空间关系的查询和空间分析。基本的查询与空间分析操作主要包括缓冲区分析、拓扑叠加分析、拓扑空间查询等。
2．4．1缓冲区分析
在GIS的空间操作中，涉及到确定不同地理特征的空间接近度或邻近性的操作就是建立缓冲区。例如在一个城市中，要对某个地区进行改造，就需要通知该地区及其周边地区一定距离（如500 m）范围内的所有单位居民搬迁；在林业方面，要求距河流两岸一定范围内规定出禁止砍伐树木的地带，以防止水土流失；建设某项目进行选址时，可利用建立缓冲区，来查找沿某公路两侧 10 km以内尚未被利用的土地分布情况等。
因此，缓冲区分析就是研究根据数据库的点、线、面实体自动建立其周围一定宽度范围的缓冲区多边形。如图2－5所示为对点、线、面实体建立的缓冲区示意图。
应该说明，用缓冲区操作生成的缓冲区多边形将构成新的数据层，该数据层的数据并不是在数据输入时生成的。另外，根据地理实体的性质和属性，规定不同的缓冲区距离也是十分重要的。例如，沿河流两岸绘出的禁止砍伐树木带的宽度应根据河流的类型以及河流两岸土质而定；在规划研究中，距交通线、居民点、中心商业区等线状或点状地理实体的距离是进行土地评价和空间布局规划的重要指标。结点的影响范围和相互引力等也需要通过扩散距离来决定，所以在进行缓冲区分析时应允许设置可变距离值的缓冲区。当对某地理实体的可变距离项设置为零时，将不对该实体建立缓冲区。
2．4．2拓扑叠加分析
一般情况下，为便于管理和应用开发地理信息（空间信息和属性信息），在建库时是分层存放的，也就是要根据数据的性质进行分类，性质相同的或相近的归并到一起，形成一个数据层。为确定空间实体之间的空间关系，可以将不同数据层的特征进行叠加，从而产生具有新特征的数据层。或者根据图形范围的属性、特征进行多个属性数据的统计分析，即统计叠加。在直观概念上，叠加操作就是将两个或两个以上的具有不同性质的数据层重叠放在一起，产生新的数据层和新的属性。拓扑叠加操作能够将输入的特征属性在空间上加以连接，并建立新的多重属性值。所以，通过这种区域多重属性的叠加操作，可以寻找和确定同时具有几种地理属性的分布区域。例如，为显示出某城市工业区中具有不稳定土壤结构的所有地区，就可以将土壤结构分布图与土地利用分区图进行多边形叠加操作，产生其合成图。
在统计叠加操作中，所得到的是新的属性数据，其目的是统计计算某种要素在另一种要素中的分布特征。得到的新属性值可能与原叠加数据层上的属性意义不同，可以是分类值、名称等，也可以是基本元素分析或集合分析的结果。例如，进行土地评价所涉及的多因素分析中可能包括土壤类型、土壤深度、排水性能、土壤结构以及地形、地貌等各个数据层的信息。如果直接对这些数据层上的属性值进行数学运算，得到的结果可能是毫无意义的，必须将其变成另一基本元素（如用数值量化的土地适用性）后，才能进行这种多因素分析的数学运算，其运算结果可以是统计报表。