第十章空间建模与空间决策支持XUEXI

第十章

空间建模与空间决策支持

内容提纲1、空间分析过程及其模型2、空间决策支持模型1、空间分析过程及其模型1.1空间分析过程明确分析的目的和评价准则；准备分析数据进行空间分析操作进行结果分析解释、评价结果结果输出（地图、表格和文档）1.2空间分析建模1空间分析模型与建模1.1空间建模基础1.2空间分析模型1.3空间分析建模2图解建模工具ModelBuilder2.1ModelBuilder基础2.2图解模型的建立方法2.3实例分析空间分析模型与建模空间建模基础模型是对现实世界中的实体或现象的抽象或简化，是实体或现象中的最重要的构成及其相互关系的表述。空间分析是地理信息系统的主要特征，也是评价一个地理信息系统功能的主要指标之一。它是基于地理对象的位置和形态特征的数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。在ArcGIS中，模型显示为模型图表，可以将各项处理在模型图表中串在一起，模型运行时各项处理将顺序执行，从而实现工作流的自动化。

空间分析模型与建模空间分析模型

空间分析模型是指用于GIS空间分析的数学模型。空间分析模型是对现实世界科学体系问题抽象的空间概念模型，与广义的模型既有联系，又有区别。空间分析模型与建模空间分析模型分类1）空间分布模型用于研究地理对象的空间分布特征。主要包括：空间分布参数的描述，如分布密度、分布中心、离散度等；空间分布检验，以确定空间分布类型；空间聚类分析，反映分布的多中心特征并确定这些中心；趋势面分析，反映现象的空间分布趋势；空间聚合与分解，反映空间对比与趋势。

空间分析模型与建模2）空间关系模型用于研究基于地理对象的位置和属性特征的空间物体之间的关系，包括距离、方向、连通和拓扑四种空间关系，其中拓扑关系是研究较多的关系；距离是内容最丰富的一种关系；连通用于描述基于视线的空间物体之间通视性；方向反映物体的方位。3）空间相关模型用于研究物体位置和属性集成下的关系，尤其是物体群（类）之间的关系。在这方面，目前研究的最多的是空间统计学范畴的问题。空间上的空间相关、覆盖分析就是考虑物体类之间相关关系的分析。空间分析模型与建模4）预测、评价与决策模型用于研究地理对象的动态发展。根据过去和现在推断未来，根据已知推测未知。运用科学知识和手段来估计地理对象未来发展趋势，并做出判断与评价，形成决策方案，用以指导行动，以获得尽可能好的实践效果。空间分析析模型与与建模空间分析析建模空间分析析建模是是指运用用GIS空间分分析方法法建立数数学模型型的过程程。运用用数学分分析方法法建立表表达式，，模拟地地理现象象的形成成过程的的模型称称为过程程模型，，过程模模型的类类型很多多，用于于解决各各种各样样的实际际问题。。适宜性建建模：农农业应用用、城市市化选址址、道路选择择等；水文建模模：水流流的方向向；表面建模模：城市市某个地地方的污污染程度度；距离建模模：从出出发点到到目的地地的最佳佳路径的的选择、邮递递员的最最短路径径等；即寻找相相关因素素，准备备相关数数据运用数学知知识和GIS空间间分析工具具来描述问题中变量量间的关系系结果满意，，运用模型型得到对结结果的分析析问题背景、、建模目的的、掌握对对象信息、、明确问题题、实现目目标、具体体解决途径径、所需数数据运用所得到到的模型、、解释模型的的结果或把把运行结果果与实际观观测进行对对比图解建模图解建模是是指用直观观的图形语语言将一个个具体的过过程模型表表达出来。。在这个模模型中分别别定义不同同的图形代代表输入数数据、输出出数据、空空间处理工工具，它们们以流程图图的形式进进行组合并并且可以执执行空间分分析操作功功能。当空空间处理涉涉及到许多多步骤时，，建立模型型可以让用用户创建和和管理自己己的工作流流，明确其其空间处理理任务，为为复杂的GIS任务务建立一个个固定有序序的处理过过程。ModelBuilder模型生成器器（ModelBuilder）是是ARCGIS9提提供的构造造地理处理理工作流和和脚本的图图形化建模模工具，可可简化复杂杂地理处理理。最初的的模型生成成器出现在在Arcview3的空间间分析模块块，它为地地理处理的的工作流和和脚本提供供图形化的的建模工具具。ModelBuilder模型生成器器的启动在ArcGIS9中中可以通过过以下方式式启动模型型生成器：：1）打开ArcMap或Arccatalog，启动ArcToolbox。2）右键单单击ArcToolbox，，选择Newtoolbox命令，，生成Toolbox。3）右键单单击Toolbox，在New中选择择Model命令，，生成Model。。另外，在ArcGIS9.3中的工具具条上增加加了Model图图标，可可以直接点点击生成Model。生成Toolbox生成ModelModelBuilder窗口ModelBuilder窗口由由一个用来来构建模型型图表的显显示窗口、、主菜单和和一个用来来与模型图图表中的元元素进行交交互的工具具条组成。。可以从ModelBuilder窗口中中或其对话话框运行模模型。模型生成器器的界面保存打印剪切粘贴复制添加数据或或工具漫游运行添加链接选择导航连续缩放缩放放大缩小全图自动布局模型生成器器的编辑工工具一个处理模型元素显示窗口中中的模型图图表主菜单工具条模型的基本本组成图解模型主主要由三部部分组成：：输入数据、、输出数据据和空间处处理工具输入数据和和输出数据据的类型多多种多样，，可以是栅栅格数据集集，shapefile、coverage等等。不同空空间处理工工具要求的的数据不同同，不同的的应用目的的也会得到到不同类型型的输出数数据。空间处理工工具包括ArcToolbox中所有有的工具集集，也可以以是由模型型（Model）、、脚本（Scripts）定定制的工具具或者其他他工具箱（（Toolbox））中的系统统工具。只有将以上上模型要素素有机连接接起来，才才能组成一一个完整的的图解模型型。模型的每个个元素有一一个唯一的的符号值元素非地地理数据参参数值。为为这些元素素设置的值值可被用作作模型中合合适工具的的输入。例例如，在栅栅格数据集集中用于倍倍乘象元值值的一个常常数，或工工具使用的的簇容限值值。项目数据元元素代表模模型运行前前已存在的的地理数据据。由这些些元素引用用的数据用用作模型工工具的输入入参数值。。工具元素代代表对输入入数据参数数值执行的的操作。派生值元素素引用运行行工具时创创建的非地地理数据参参数值。一一个处理的的派生值可可以作为另另一个处理理的输入值值。连接器是表表明处理顺顺序的线段段。数据元元素和工具具元素是连连接在一起起的。连接接器箭头表表明处理的的方向。除了基本模模型元素，，还有文本本标注，它它是在模型型中放置解解释文本的的图形元素素。标注不不是处理序序列的一部部分。可以以改变元素素的默认文文本，在模模型图表中中标注可以以附加在元元素上，也也可以自由由浮动。派生数据元元素代表由由工具创建建的输出数数据。由这这些工具引引用的数据据直到工具具运行时才才存在。一一个处理的的派生数据据可以作为为另一个处处理的输入入数据。图解模模型的的基本本类型型一个模模型由由一个个或多多个过过程组组成。。每个个过程程都有有一个个共同同的基基本结结构：：输入入→函函数→→输出出，不不同模模型所所包含含的输输入、、函数数、输输出的的数量量可以以不同同，但但整体体的结结构保保持不不变。。在模模型运运行前前，所所有的的组成成部分分必须须彼此此连接接。1）按按其包包含过过程的的数量量可以以分为为单过过程模模型和和多过过程模模型。。单过程程模型型多过程程模型型2）按按照模模型中中过程程的种种类可可以分分为单单一处处理工工具模模型和和复杂杂处理理工具具模型型。单一处处理工工具模模型复杂处处理工工具模模型图解模模型的的形成成过程程模型的的形成成过程程实际际上就就是解解决问问题的的过程程，不不论简简单的的还是是复杂杂的模模型，，都需需要经经过右右图所所示的的几个个步骤骤。添加输输入数数据添加空空间处处理工工具添加链链接设置参参数运行模模型添加输输入数数据添加输输入数数据有有三种种方法法：方法1：在在ArcMap或ArcCatalog中中打开开数据据，直直接把把数据据拖拽拽至图图解模模型即即可。。方法2：1）在在ModelBuilder中点点击右右键，，选择择CreateVariable，，在变变量列列表中中选择择所要要的数数据类类型。。此时时的图图形没没有颜颜色，，表示示此变变量还还未赋赋值。。2）双双击新新建的的变量量，选选择所所要添添加的的数据据，或或直接接输入入数据据的值值。根根据数数据的的类型型不同同，选选择不不同的的操作作。方法3：单单击模模型生生成器器工具具面板板上的的AddDataorTool图图标标，添添加数数据。。创建变变量变量类类型，，ArcGIS9.3提供供了116种变变量数数据类类型输入多多个变变量值值（9.3新增增）添加空空间处处理工工具添加空空间处处理工工具相相对简简单，，只要要将所所需的的工具具拖拽拽至图图解模模型界界面即即可。。但是是处理理的工工具是是多种种多样样的，，可以以是ArcToolbox中中任何何工具具、脚脚本、、模型型，也也可以以是用用户在在应用用程序序中的的共享享工具具，比比如用用模型型或由由脚本本定制制的工工具或或其他他工具具箱（（Toolbox））中的的系统统工具具。由于空间间处理工工具的功功能决定定了输出出数据的的类型，，因此输输出数据据也就随随着空间间处理工工具的添添加而自自动产生生。添加链接接只有将一一个个的的空间模模型要素素有机的的连接起起来，才才能组成成一个完完整的图图解模型型。而对对象间的的连接是是有前提提的，若若不符合合连接的的条件，，两个图图形则无无法连接接。添加加连接后后，模型型要素便便由原来来的无颜颜色填充充，变为为有颜色色填充。。添加连接接的方法法有两种种：方法1：：单击模模型生成成器界面面工具面面板上的的Addconnection图图标连连接接目标图图形。方法2：：双击空空间处理理工具，，在对话话框中选选择所要要处理的的数据，，单击OK，即即为数据据和工具具添加了了连接。。12354添加注释释为了更好好地了解解模型的的结构和和功能、、更彻底底的理解解模型和和处理过过程，同同时也为为了更好好地组织织项目，，明确多多过程之之间的关关系，可可以给输输入、输输出、空空间处理理工具添添加注释释，还可可以对连连接添加加注释。。操作：右右键选择择CreateLabel命令，，双击矩矩形框添添加注释释。设置参数数若为模型型设置了了参数，，再打开开模型时时就会出出现参数数输入对对话框，，可直接接输入数数据、常常数或者者输出文文件的路路径。设设置参数数的方法法有两种种：方法1：：右键单单击所要要设置为为参数的的图形要要素，选选择ModelParameter命令令，所设设置的要要素右上上角便出出现一个个“p””表示设设置成功功。方法2：：在Toolbox中中右键单单击图图标或在在Model的的下拉菜菜单中，，选择properties命令，，进入Parameter选选项卡，，单击图图标标，增加加所要设设置为参参数的要要素。1234名称参数保存和重命名名模型一旦建立了自自己的模型,应该对其重重命名以反映映它的内容。。可以改变赋赋给这个模型型的缺省名称称和标注。标标注是模型的的显示名称，，如果在命令令行或脚本中中引用这个模模型,将会用用到这个名称称。操作：单击Model下下拉菜单中选选择ModelProperties命令，，进入General选选项卡，对模模型进行重命命名。名称标注描述保存和重命名名模型在ModelBuilder的菜单单条中单击File下的的Save命命令，保存当当前模型状态态；或直接点点击Save图图标保存。。同时在ArcTo