第八章应用模型new

1、第八章 GIS的应用模型主要内容主要内容一、一、GISGIS应用模型概述应用模型概述二、适宜性分析模型二、适宜性分析模型三、发展预测模型三、发展预测模型四、区位选择模型四、区位选择模型五、交通规划模型五、交通规划模型六、地学模拟模型六、地学模拟模型需要掌握的内容：需要掌握的内容： GISGIS应用模型的分类应用模型的分类 GISGIS应用模型的构建方法应用模型的构建方法 GISGIS应用模型的构建途径应用模型的构建途径 适宜性分析模型的概念、模型建立的步适宜性分析模型的概念、模型建立的步骤、内容骤、内容第一节第一节 GISGIS应用模型概述应用模型概述一、一、GISGIS应用模型的分类应用模型

2、的分类1.1.根据所表达的空间对象的不同，分为：根据所表达的空间对象的不同，分为： 理论模型理论模型、经验模型经验模型、混合模型混合模型模型模型分类分类理论依据理论依据应用领域应用领域模型模型理论理论物理或化学原理物理或化学原理地表径流地表径流运动方程运动方程经验经验数理统计数理统计+ +观测试验观测试验水土流失水土流失统计、回归统计、回归混合混合用理论原理确定的确定性变量用理论原理确定的确定性变量+ +用经验确定的不确定性变量用经验确定的不确定性变量资源分配资源分配运输方程运输方程2.2.按照研究对象的瞬时状态和发展过程，按照研究对象的瞬时状态和发展过程，分为：静态、半静态、动态模型分为：静

3、态、半静态、动态模型模型分类模型分类应用目的应用目的静态静态分析地理现象及要素相互作用的格局分析地理现象及要素相互作用的格局半静态半静态评价应用目标的变化影响评价应用目标的变化影响动态动态预测研究目标的时间、空间动态演变及趋势预测研究目标的时间、空间动态演变及趋势二、二、GISGIS应用模型的构建应用模型的构建1 1、构建过程：、构建过程：目的导向目的导向、数据导向数据导向目的导向：是将要解决的问题与专业知识相结合，目的导向：是将要解决的问题与专业知识相结合，从问题开始，一步步地推导出解决问题所需用从问题开始，一步步地推导出解决问题所需用的原始数据、精度标准、模型的逻辑结构和方的原始数据、精度

4、标准、模型的逻辑结构和方法步骤。法步骤。数据导向：是将已形成的模型逻辑结构与数据导向：是将已形成的模型逻辑结构与GISGIS及及时相结合，从各类数据开始，一步步地将数据时相结合，从各类数据开始，一步步地将数据转换成问题的答案，必要时还需要进行反馈和转换成问题的答案，必要时还需要进行反馈和修改，直到取得满意的结果，最后以图形或图修改，直到取得满意的结果，最后以图形或图表的形式输出最终结果。表的形式输出最终结果。2 2、具体操作步骤：、具体操作步骤： 明确分析的目的和评价准则明确分析的目的和评价准则 准备分析数据准备分析数据 空间分析操作空间分析操作 结果分析结果分析 解释、评价结果解释、评价结果

5、 结果输出结果输出3 3、构建途径、构建途径构构建建途途径径利用利用GISGIS系统内部系统内部的建模工具的建模工具利用宏语言开发所需的空间分析利用宏语言开发所需的空间分析模型模型利用利用GISGIS系统外部系统外部的建模工具的建模工具用其他应用领域的软件开发模型，用其他应用领域的软件开发模型，然后与然后与GISGIS连接连接前两种方法的结合，既利用前两种方法的结合，既利用GISGIS提提供的分析功能模块，同时根据需供的分析功能模块，同时根据需要开发其他所需的分析功能。要开发其他所需的分析功能。混合型的模型建造混合型的模型建造第二节第二节 适宜性分析模型适宜性分析模型 通过对土地的自然属性和社

6、会经济属性的通过对土地的自然属性和社会经济属性的综合鉴定，评定土地对特定农业利用类型综合鉴定，评定土地对特定农业利用类型（如水稻、小麦、玉米等）的适宜性、限（如水稻、小麦、玉米等）的适宜性、限制性及其程度的差异。制性及其程度的差异。 即：适合或不适合，适合程度怎样？即：适合或不适合，适合程度怎样？一、主要步骤一、主要步骤 确定具体的开发活动确定具体的开发活动 选择影响因素选择影响因素 评判各个因子对该开发活动的适宜程度评判各个因子对该开发活动的适宜程度 提供决策规划依据提供决策规划依据第一步第一步 确定具体的开发活动确定具体的开发活动 开发的目的及意义开发的目的及意义 国内外研究现状国内外研究

7、现状 技术路线技术路线 预期成果预期成果第二步，选择主要影响因素及参评因子第二步，选择主要影响因素及参评因子通过对开发活动的分析、论证后，确定：通过对开发活动的分析、论证后，确定：（1 1）影响因素：项目评价目标所涉及的因）影响因素：项目评价目标所涉及的因素；素；（2 2）参评因子：影响每个因素的因子；）参评因子：影响每个因素的因子；（3 3）因子属性：每个因子所涉及的属性。）因子属性：每个因子所涉及的属性。 第三步，选择某种评判方法，对各个因第三步，选择某种评判方法，对各个因子进行适宜程度评价；子进行适宜程度评价； 第四步：将评价结果（方案）提交用户，第四步：将评价结果（方案）提交用户，供用

8、户选择。供用户选择。 设有某评价目标设有某评价目标T T，该目标对应一组影响，该目标对应一组影响因素因素X X1 1，X X2 2,X,Xm m； 每个因素对目标的重要性不同，定为每个因素对目标的重要性不同，定为w w 每个因素对应一组评价因子每个因素对应一组评价因子x x1 1,x,x2 2,x,xi i 每个因子都有一组属性集每个因子都有一组属性集V Vi i 按属性值赋予不同的适宜度指标按属性值赋予不同的适宜度指标P.P.二、一般形式二、一般形式 各个因素按属性集的优劣可用矩阵表示各个因素按属性集的优劣可用矩阵表示 由以上矩阵，可以求基于栅格单元的评价分由以上矩阵，可以求基于栅格单元的评

9、价分值：值：njPTRmijii, 2 , 1,)(1 适宜等级适宜等级SjSj评价评价当适宜等级为当适宜等级为 S1S1可认为最适宜可认为最适宜 S2S2可认为次适宜可认为次适宜 S3S3可认为临界值可认为临界值 S4S4不适宜不适宜应用实例应用实例1 11.1.目标目标对玉米地进行土地适宜性评价，通过评价对玉米地进行土地适宜性评价，通过评价将研究区分成四种适宜性等级将研究区分成四种适宜性等级S1S1、S S2 2、S3S3、S4S42.2.评价方法及过程评价方法及过程（1 1）评价对象生态条件的调查）评价对象生态条件的调查对评价对象的生态条件进行调查，得出结对评价对象的生态条件进行调查，得

10、出结论：论：玉米属于禾本科，为一年生草本植物；玉米属于禾本科，为一年生草本植物；主导生态条件是：喜高温、需水量大、土主导生态条件是：喜高温、需水量大、土壤肥、土层松、根系要防水土流失；壤肥、土层松、根系要防水土流失；（2 2）确定评价对象的影响因素和因子）确定评价对象的影响因素和因子确定玉米地土地适宜性评价的主要因素和因确定玉米地土地适宜性评价的主要因素和因子及等级标准；其影响因素和因子为：子及等级标准；其影响因素和因子为：评价对象的影响因素和因子评价对象的影响因素和因子供水供水F1F1供氧供氧F3F3供肥供肥F2F2土壤侵蚀土壤侵蚀F4F4水源水源土层厚度土层厚度土壤有机质土壤有机质土壤孔隙

11、度土壤孔隙度土壤质地土壤质地地形地形（3 3）利用）利用GISGIS生产影响因素数据生产影响因素数据通过通过GISGIS操作，可以有效地生成基于栅格单操作，可以有效地生成基于栅格单元的供水条件等级数据文件元的供水条件等级数据文件R1R1。例如，供水有效性，其影响因子为水源和例如，供水有效性，其影响因子为水源和土层厚度。土层厚度。 同理，可以生成供肥条件等级数据文件同理，可以生成供肥条件等级数据文件R2、供氧条件等级数据、供氧条件等级数据R3和土壤侵蚀和土壤侵蚀等级数据文件等级数据文件R4。（4 4）计算各个因素的权重和贡献函数值）计算各个因素的权重和贡献函数值由于每个影响因素由于每个影响因素F

12、i（i=1,2,3,4）对评价对）对评价对象的贡献大小和适宜程度不同，因此，象的贡献大小和适宜程度不同，因此，可表述为：可表述为：不同的因素有不同的权重（不同的因素有不同的权重（wi）不同级别的因素对评价对象的贡献函不同级别的因素对评价对象的贡献函数值（数值（Pij）也不相同。）也不相同。 可以通过计算来获得权重（可以通过计算来获得权重（wi）和贡献）和贡献函数值（函数值（Pij） 。建立建立4个因素的重要性比较表个因素的重要性比较表(建立判断矩阵建立判断矩阵)将将4个因素按重要性排队，得个因素按重要性排队，得F4、F3、F2、F1按按倍数关系比较相互之间的重要性，即：倍数关系比较相互之间的重

13、要性，即：令令F4的重要性为的重要性为1：F3的重要性同的重要性同F4为为1，F2的重要性是的重要性是F3的重要性的的重要性的2倍；倍；F1的重要性是的重要性是F2重要性的重要性的4倍倍 求权重求权重miiiiUU1083. 0)4*2211 (14083. 0)4*2211 (1317. 0)4*2211 (2267. 0)4*2211 (81 按影响因素的级别确定贡献函数值按影响因素的级别确定贡献函数值P P ：贡献函数值可以按照影响因素的级别来贡献函数值可以按照影响因素的级别来确定。一般将各因子最适宜的指标值定确定。一般将各因子最适宜的指标值定为贡献函数值为贡献函数值100100，将各因

14、子最不适宜，将各因子最不适宜的指标值定为贡献函数值为的指标值定为贡献函数值为0 0，在这之，在这之间，指标值与函数值按线性关系计算和间，指标值与函数值按线性关系计算和确定。确定。例如，对供水因素，按如上所述分四级，例如，对供水因素，按如上所述分四级，即最适合的指标贡献函数值为即最适合的指标贡献函数值为P P1i1i=100=100（供水为一（供水为一级）级）较适合的指标贡献函数值为较适合的指标贡献函数值为P P2i2i=67=67（供水为二级）（供水为二级）勉强适合的指标贡献函数值为勉强适合的指标贡献函数值为P P3i3i=33=33（供水为三（供水为三级）级）不适合的指标贡献函数值为不适合的

15、指标贡献函数值为P P4i4i=0=0（供水为四级）（供水为四级） 计算玉米地土地适宜性评价等级，并输计算玉米地土地适宜性评价等级，并输出分级图。出分级图。通过将不同土地质量数据文件通过将不同土地质量数据文件RiRi的等级，的等级，切换为与评价指标表相同等级相对应的切换为与评价指标表相同等级相对应的指标值，可计算出基于栅格单元的评价指标值，可计算出基于栅格单元的评价分值分值R R（T T）njPTRmijii, 2 , 1,)(1m m为因素，为因素，n n为因子为因子 如，对栅格点求出如，对栅格点求出F1指标为指标为67，F2指标指标为为11.4，F3指标为指标为2.6，F4指标为指标为0，

16、则评，则评分值分值=67+11.4+2.6+0=80，最后分级得分，最后分级得分级图。级图。例例2 21.1.目标目标 对某县耕地适宜性进行评价：通过评价对某县耕地适宜性进行评价：通过评价将研究区分成四种适宜性等级将研究区分成四种适宜性等级S1S1、S S2 2、S3S3、S4S42.2.评价方法及过程评价方法及过程确定评价对象的影响因素和因子确定评价对象的影响因素和因子确定耕地适宜性评价的主要因素和因子及确定耕地适宜性评价的主要因素和因子及等级标准；其影响因素和因子为：等级标准；其影响因素和因子为：高程、地貌类型、坡向、坡度高程、地貌类型、坡向、坡度耕地适宜性等级划分耕地适宜性等级划分（3

17、3）利用）利用GISGIS生产影响因素数据生产影响因素数据把各因子的图形变成统一的栅格图，分辨把各因子的图形变成统一的栅格图，分辨率如均为率如均为50m50m* *50m50m （4 4）计算各个因）计算各个因素的贡献函数值和素的贡献函数值和权重权重(5)(5)计算土地适宜性评价等级，并输出分级计算土地适宜性评价等级，并输出分级图。图。计算出基于栅格单元的评价分值计算出基于栅格单元的评价分值R R（T T）制图输出制图输出ArcmapArcmap中的评价过程中的评价过程第三节第三节 发展预测模型发展预测模型一、一般介绍一、一般介绍（1 1）研究方向）研究方向人口预测、资源预测、粮食产量预测以及

18、社会经人口预测、资源预测、粮食产量预测以及社会经济发展预测济发展预测（2 2）数学方法）数学方法移动平均数法、指数平滑法、趋势分析法、时间移动平均数法、指数平滑法、趋势分析法、时间序列分析法、回归分析法，以及灰色系统理论序列分析法、回归分析法，以及灰色系统理论模型模型y=a+bxy=a+bx二、模型简介二、模型简介 人口预测模型人口预测模型)(0ePPttP为为t t年的人口数年的人口数0P为基年的人口数为基年的人口数为人口出生率为人口出生率为人口死亡率为人口死亡率 劳动力预测方程劳动力预测方程)() 1()(ttttLWLLRLtL为为t t年年劳动劳动力力状态状态向量向量)(tLW为为t

19、t年年劳动劳动力力迁迁移向量移向量)(tLR为劳动为劳动力存留系力存留系数数矩矩阵阵三、步骤三、步骤（1 1）数据准备）数据准备空间数据库、属性数据库（人口、资源、空间数据库、属性数据库（人口、资源、粮食产量等）粮食产量等）（2 2）模型选择）模型选择根据研究内容或目标，选择相关的地理模根据研究内容或目标，选择相关的地理模型，并进行预测计算。型，并进行预测计算。（3 3）成果表达）成果表达利用利用GISGIS输出功能，以图、报表的方式输出。输出功能，以图、报表的方式输出。第四节第四节 区位选择模型区位选择模型概念：指按照规定的标准，通过空间分析概念：指按照规定的标准，通过空间分析的方法，确定厂

20、址、电站、管线、或者的方法，确定厂址、电站、管线、或者交通路线等的最佳位置或路径。交通路线等的最佳位置或路径。选择标准：选择标准： 环境：坡度、文化、自然保护区等环境：坡度、文化、自然保护区等 工程：工程实施的可能性，能否满足工工程：工程实施的可能性，能否满足工程标准。如：地形、土壤、气候条件等程标准。如：地形、土壤、气候条件等 经济：工程造价经济：工程造价建立步骤：建立步骤： 数据准备数据准备 综合影响评价综合影响评价 区位选择分析区位选择分析工业区位选择工业区位选择鞍钢的区位鞍钢的区位宝钢的区位宝钢的区位影响工业的主要区位因素原料、动力（能源）、劳动力原料、动力（能源）、劳动力市场、交通运

21、输、土地、水源、政府市场、交通运输、土地、水源、政府理想的工业区位理想的工业区位充足的原料、动力；充足的原料、动力；质高价廉的劳动力；质高价廉的劳动力；前景广阔的市场前景广阔的市场工业区位因素的发展变化工业区位因素的发展变化、原料地对工厂区位的影响逐渐减弱、原料地对工厂区位的影响逐渐减弱、沿海沿江港口、铁路枢纽、高速公路、沿海沿江港口、铁路枢纽、高速公路沿线地区，对工业具有很大的吸引力沿线地区，对工业具有很大的吸引力、信息网络的通达性作为工业区位因素、信息网络的通达性作为工业区位因素的重要性越来越突出的重要性越来越突出、劳动力素质对工业区位的影响力在逐、劳动力素质对工业区位的影响力在逐渐增强渐

22、增强社会环境需要对工业区位选择的影响社会环境需要对工业区位选择的影响1.社会需要对工业区位的影响社会需要对工业区位的影响2020世纪世纪5050年代年代国防需要国防需要2020世纪世纪8080年代年代沿海地区沿海地区个人偏好个人偏好 2020世纪末世纪末西部大开发西部大开发社会社会效益效益巩固国防需要巩固国防需要缩小地区差距缩小地区差距解决就业问题解决就业问题发展家乡经济发展家乡经济工业惯性工业惯性搬迁费用太高搬迁费用太高 政府的影响政府的影响 出于对当地经济的考虑出于对当地经济的考虑 环境保护需要对工业区位的影响环境保护需要对工业区位的影响农业的区位选择农业的区位选择第五节第五节 交通规划模型交通规划模型一、交通发生量预测模型一、交通发生量预测模型方法：回归分析法方法：回归分析法kkijkijXaar0二、出行分布预测模型二、出行分布预测模型1 1、因素：出行方向、出行数量以及出行工具的、因素：出行方向、出行数量以及出行工具的空间分配空间