石大地理信息系统课件第6章 GIS的应用模型

地理信息系统第六章GIS的应用模型GIS应用模型概述概念、分类、构建

案例：适宜性分析模型景观安全模型地学模拟模型主要内容：第一节GIS应用模型概述GIS应用模型根据具体的应用目标和问题，借助GIS自身的技术优势，使观念世界中形成的概念模型，具体化为信息世界中可操作的机理和过程，以解决实际复杂问题，取得社会和经济效益。GIS应用模型的分类GIS应用模型的构建1、GIS应用模型的分类根据表达的空间对象的不同，分为：数学模型：基于物理、化学原理的理论模型是应用数学方法建立的表达式，反映地理过程本质的理化规律，如地表径流、海洋和大气环流模型等；经验模型混合模型1、GIS应用模型的分类根据表达的空间对象的不同，分为：数学模型：经验模型:基于变量间的统计关系或启发式关系通过理化统计方法和大量观测实验建立的模型，主要为统计、回归模型；如水土流失模型、适应性分析模型等；混合模型1、GIS应用模型的分类根据表达的空间对象的不同，分为：数学模型：经验模型混合模型：基于原理和经验既有基于理论原理的确定性变量，也有应用经验加以确定的不确定性变量，如资源分配模型、位置选择模型等。1、GIS应用模型的分类按研究对象的瞬时状态和发展过程，分为：静态：分析地理现象及要素相互作用的格局；半静态：评价应用目标的变化影响；动态：预测研究目标的时空动态演变及趋势。目前GIS的应用技术，已经从数据存储和查询检索，演进到以时空分析为主体，正在向着支持区域系统空间结构演化的预测、动态模拟及其空间格局的优化的发展；科学预测、动态模拟和辅助决策是GIS应用的高层次阶段，构建区域空间动力学应用模型将是区域可持续发展研究和GIS应用向纵深发展的交汇点。2、GIS应用模型的构建构建的步骤明确分析的目的和评价准则；准备分析数据空间分析操作结果分析解释、评价结果（如有必要，返回第一步）结果输出应用实例——工厂选址(1)明确分析的目的和评价准则从备选厂址中选择最佳厂址——要求：①城市主要道路距离要求要求候选厂址离城市公路的距离小于200米；②居民地距离要求要求候选厂址离居民地的距离大于500米；③备选厂址高程要求要求候选厂址的高程小于250米；④备选厂址坡度要求要求候选厂址的坡度小于2.5度；应用实例——工厂选址（2）准备分析数据备选厂址：FactorySite城市主要道路：Road居民地：ResidentDEM：提取高程和坡度图；应用实例——工厂选址(3)空间分析操作缓冲区分析叠加分析(4)结果分析(5)解释评价结果(8)结果输出离城市公路的距离<200米离居民地的距离>500米叠加叠加：离城市公路距离<200米且离居民地距离>500米结果分析和输出2、GIS应用模型的构建应用模型建模的途径（1）GIS环境内的模型构造利用GIS软件的宏语言VBA(VisualBasicforApplication等)、应用函数库(API)或功能组件(com)等，开发所需要的空间分析模型；（2）GIS外部的模型建造如利用Matlab和IDL(InteractiveDataLanguage)等。2、GIS应用模型的构建应用模型建模的途径（3）独立开发实现一个GIS应用软件系统如国产的MapGIS、Supermap、Geostar等软件就包含了很多自行开发实现的应用分析模型GIS应用模型案例1某中等城市建设用地适宜性评价评价程序某中等城市建设用地适宜性评价建设用地适宜性评价流程图：某中等城市建设用地适宜性评价一、评价目的（1）经济、社会、生态效益统筹考虑。贯彻“十分珍惜和合理利用每一寸土地，切实保护耕地”的方针，充分满足城市土地利用的经济和社会效益，同时注意维护生态环境，实现良好的生态效益；（2）土地质量和土地利用需求匹配，通过用地评价发掘土地的最优用途。某中等城市建设用地适宜性评价二、划分评价单元本研究采取将评价区域区划分为大小一致的规则栅格方法，来划分建设用地适宜性的评价单元。根据各单元土地质量一致性和差异性原则，将市区划分为200×200米的格网体系，以每一个单元格作为建设用地适宜性评价的单元；某中等城市建设用地适宜性评价三、评价指标体系建立某中等城市建设用地适宜性评价四、评价指标权重的计算（1）确定排序关系某中等城市建设用地适宜性评价四、评价指标权重的计算（2）G1法计算权重系数某中等城市建设用地适宜性评价四、评价指标权重的计算（3）权重计算结果某中等城市建设用地适宜性评价建设用地条件五、建设用地适宜性评价结果（1）区位因素评价图某中等城市建设用地适宜性评价一级二级三级四级五级五、建设用地适宜性评价结果（2）建设用地条件因素评价图某中等城市建设用地适宜性评价一级二级三级四级五级五、建设用地适宜性评价结果（3）基础设施条件因素评价图某中等城市建设用地适宜性评价一级二级三级四级五级五、建设用地适宜性评价结果（4）经济环境因素评价图某中等城市建设用地适宜性评价一级二级三级四级五级五、建设用地适宜性评价结果（5）生态环境容量因素评价图某中等城市建设用地适宜性评价一级二级三级四级GIS应用模型案例2人居环境研究——GIS在人居环境研究中的应用人居环境指与乡村、集镇、城市等所有人类居住形式相关的自然环境与人文环境、物质环境与精神环境、历史环境与现实环境、政治环境与经济环境等的有机结合。

1.研究目标研究区域概况滇西北位于云南省西北部，包括四个地州、23个县市，面积9万平方公里。该区域地处横断山脉西北段，三江并流区域，山高谷深、地形复杂、生物多样；

1.研究目标地势变化分析坡度坡向分析居住分布分析

2.研究内容工作流程（1）

空间三角网模型坡度信息层ARC/INFO地形等高线坡向信息层坡度分级坡向分类坡度分级图行政区划图坡向分类图多边形融合空间叠加分析坡度分级统计表坡向分类统计表空间统计分析地形分析TIN三维地势图二维地势图三角变换处理高程分级表三维参数表地势分析坡度坡向分析工作流程（续）居民点空间分布分析居民点用地居民点坡度分布ARC/INFO居民点分布居民点坡向分布居民点高程分布居民点行政等级缓冲区分析地势分析成果坡度坡向分析空间叠加分析居民点坡度分布统计居民点坡向分布统计居民点高程分布统计空间统计分析二

维

地

势

分

析

三维地势分析丽江地区地势变化分析

—地势高度分级统计

高度分级平面面积平面面积比例地表面积地表面积比例5000~55008.040.0410.590.054500~500039.720.1950.460.224000~4500247.931.20281.821.253500~4000958.264.651065.844.723000~35003733.6418.134093.3918.132500~30006749.4932.777373.8432.652000~25004826.8723.435306.5923.501500~20002946.9014.313246.9214.371000~15001087.335.281154.285.11总计20598.18100.0022583.74100.00*面积单位：平方公里；比例单位：%。坡

度

分

析坡

向

分

析*面积单位：平方公里；比例单位：%。坡度分级丽江县533221永胜县533222华坪县533223宁浪县533224全区533200

面积比例面积比例面积比例面积比例面积比例<=51989.1326.601397.8128.19642.6529.771813.4130.215843.0028.375~15884.5711.83642.3212.95322.5514.94504.548.412353.9911.4315~251895.7825.351307.9826.38686.1631.781606.8826.775496.8026.6825~351625.7821.741034.7320.87358.7216.611383.1023.044402.3221.37>351083.1014.48575.6011.61148.956.90694.4211.572502.0712.15总计7478.36100.04958.44100.02159.03100.06002.35100.020598.18100.0丽江地区坡度坡向分析

—土地面积坡度统计*

居住分布分析（1）

—

丽江地区居民点高程分布统计

*面积单位：平方公里；比例单位：%。高程分带居民点总数总数比例市级居民县级居民点镇级居民点乡级居民点乡级比例村级居民点村级比例其它居民点1000~150027112.30-124619.2521411.2681500~200050522.92--57832.6440321.21192000~250069831.6812-6527.2062032.63102500~300056425.60--14619.2551026.847300~35001567.08---41.671447.5883500~400090.41-----90.47-4000~4500----------总计2203100.0138239100.01900100.052

*面积单位：平方公里；比例单位：%。方案方案一方案二方案三坡度分级面积比例面积比例面积比例<=52796.0733.141087.8940.34288.1551.485~151184.614.04445.116.5192.7616.5715~252228.6326.42638.0723.66108.2319.3425~351494.0117.71368.4813.6751.869.26>35733.288.69156.955.8218.763.35总计8436.59100.002696.49100.00559.76100.00

居住分布分析（2）

—

丽江地区居民点坡度分布统计

*面积单位：平方公里；比例单位：%。方案方案一方案二方案三坡度分级面积比例面积比例面积比例缓坡地3004.4035.611115.7441.38274.4049.02北坡298.853.5485.36973.1714.142.53东北坡513.746.09151.39815.6128.625.11东坡939.6111.14283.955310.5352.149.31东南坡818.619.70234.04638.6843.257.73南坡704.938.36211.00297.8343.707.81西南坡701.828.32203.06827.5337.656.73西坡762.149.03227.05228.4237.056.62西北坡692.478.21184.85766.8628.835.15总计8436.581002696.49100559.76100.00

居住分布分析（3）

—

丽江地区居民点坡向分布统计

（1）地势变化丽江地区总的地势变化特征是西北高、西南低，山脉走向以南北向为主；全区的海拔高度均在1000米以上，其中海拔在2000~2500米和2500~3000米的区域分别占全区的23.43%和32.77%，有24.21%的地区海拔超过3000米。3.研究结论（2）坡度分析从土地坡度组成来看：适宜于农业耕作和人类居住的平地与缓坡地(坡度<15)占全区的39.80%，可以部分用于农业生产的中坡地(15~25)占26.68%，而不适宜农业生产和人类居住的陡坡地(>25)占33.52%，其中有12.15%的土地坡度在35度以上；3.研究结论（3）居住分布分析3.研究结论①丽江地区居民点分布与高程的关系：1500~3000米：占80.20%；其中：2000~2500米占31.68%;2500~3000米占25.60%；

1500~2000米占22.92%；4000米以上没有居民点分布；（3）居住分布分析3.研究结论②丽江地区居民点分布与坡度的关系：主要分布：小于5度的缓坡地(占33%以上)；次要分布：15~25度的可利用坡地(占19%以上);较少分布：5~15度的宜农坡地较少(占17%以下);（3）居住分布分析3.研究结论③丽江地区居民点分布与坡度的关系：主要分布：以缓坡地为主(占35%以上)；次要分布：东坡(占9%以上)、东南坡(占7%以上);较少分布：北坡(占4%以下);

中国居住适宜性分区GIS研究GIS应用模型案例3景观安全格局模型——浙江省台州市总体规划中的SP分析

景观安全格局（securitypattern）俞孔坚《反规划》案例:浙江省台州市总体规划中的SP分析防洪SP高SP中SP低SP生物保护SP高SP中SP低SP文化遗产SP高SP中SP低SP休闲SP高SP中SP低SP视觉SP高SP中SP低SP最高标准EI最低标准EIEI多解方案台州市总体规划中的景观安全格局分析台州市总体规划中的景观安全格局分析

建成区一级河流二级河流三级河流10年一遇20年一遇50年一遇滨海湿地潜在洪水淹没区台州市总体规划中的景观安全格局分析

建成区潜在廊道特建廊道规划道路生物保护战略点源（核心栖息地）低安全水平下的安全格局中安全水平下的安全格局高安全水平下的安全格局生物多样性保护的景观安全格局台州市总体规划中的景观安全格局分析低安全水平下的保护区中安全水平下的保护区高安全水平下的保护区建成区文化遗产道路规划遗产连接文化遗产网络规划（景观安全格局的完善）台州市总体规划中的景观安全格局分析低安全水平下的EI中安全水平下的EI高安全水平下的EI三种安全水平上的生态基础设施规划低水平EI（人口容量500万）台州市总体规划中的景观安全格局分析90130150180200250300400500Population(millions)人口（万）低水平EI（人口容量500万）高质量EI（人口容量200万）台州市总体规划中的景观安全格局分析Population(millions)人口（万）90130150180