GIS地理信息系统空间信息模型分析省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

Chapter4空间信息模型分析

空间信息模型基本概念

基于域空间信息模型

基于对象空间信息模型DTM

空间信息分析基本方法

地学模型分类

叠加模型分析

空间定位——配置信息模型空间决议信息模型1/127Section1空间信息模型概念空间信息：相关地球表面上含有地理坐标定位空间实体之间联络及其相互作用表征。P1-2地理信息概念对空间数据解释空间信息模型：经过对存在于空间实体之间信息及其改变机制模拟和分析，来研究人类生存环境发展规律。2/127Section1空间信息模型概念模型和域模型——把一个域（源域）组成部分表现在另一个域（目标域）中一个结构。源域中能够是实体、关系、过程及现象（空间信息）。建立模型目标是把源域抽象、简单化。如P96图4-1。建模抽象过程，如P96图4-2m(t)om=mot(成立，则建模成功）O表示函数组织m——建模函数3/127Section1空间信息模型概念模型和域域模型（DomainModel）——应用领域各种现象（连续）。行政管理区域供电领域全球环境领域…4/127Section1空间信息模型概念模型和域域模型（DomainModel）建模步骤物理计算模型——由系统开发者构建，在特定计算机系统实现逻辑计算模型——不但要考虑通用计算任务，还要考虑特殊实例情况分析，由信息系统设计者负责建立概念计算模型——考虑计算环境，通常由计算机科学和实际应用领域教授合作建立应用领域模型应用域5/127Section1空间信息模型概念模型质量准确性——模型转换后源域和目标域匹配；这方面误差可用定量（不可预测）或定性表示。准确性——和分辨率（域可被量测最小单位）相关，强调目标域中量测精细程度。6/127Section1空间信息模型概念模型质量——空间信息模型误差Chrisman1991位置误差：在一定准确性水平下，模型中空间要素位置和应用域中位置是否一致属性值误差：在一定准确性水平下，模型中要素非空间属性和其再应用域中属性是否一致逻辑一致性（拓扑关系）：模型中空间和非空间要素之间是否一致完整性：目标域是否处理了应用域中所要处理全部要素7/127Section1空间信息模型概念域VS对象基于RDB无法及时（实时）提供数据以及快速反应空间信息基于域（Field-Based）模型把空间存在信息作为连续空间分布信息集合来处理。处理如：地形数据、降雨量、温度场…基于对象（Object-Based）模型把空间存在信息作为不连续可被识别，含有地理参考实体来处理。8/127Section1空间信息模型概念域VS对象解图4.5、4.6基于域和对象模型是对立基于域，空间结构——属性运算——栅格数据模型基于对象，实体——空间结构——矢量数据模型。9/127Section2基于域空间信息模型空间结构特征能够是规则（栅格数据结构）或不规则（TIN）分辨率和量测误差很主要10/127Section2基于域空间信息模型属性域特征名称：定性，不能进行数值运算序数：数字，表达次序概念，进行数值运算无意义，可比较大小间隔：数字，差值有意义比率：数字，比值计算，加减乘除均可；如年降雨量、人口自然增加率…能够为NULL值，表示未知或不确定11/127Section2基于域空间信息模型连续、可微、离散域假如空间域函数是**，则空间域也是**。可微一定连续，连续不一定可微，如图P1014-8。举例：连续、离线现象冰川运动行政区划边界改变黄河水位改变湖泊水面改变12/127Section2基于域空间信息模型各向同性域和各向异性域各向同性域——域中全部性质与方向无关各向异性域——域中性质和方向相关示例：P102图4.1013/127Section2基于域空间信息模型空间自相关及其它空间模式描述参数CliffandOrd1981；空间自相关——空间域中值聚集程度一个量度；任何事物之间都存在着联络，距离近事物之间联络比距离远事物之间联络性更强聚集——正相关（牛眼状）排斥——负相关（国际象棋棋盘）没什么关系——相关为0只是空间域模式描述参数之一，便于更加好了解应用域14/127Section2基于域空间信息模型域操作——基于域方法分析在域模型基础上需构建一个适当确定空间结构，方便把特定区域内空间目标镶嵌（用TIN或者格网，都无法完全表示应用域，采样误差在所难免）在一起而对区域进行分配。各被分配区域成为位置区域（Location）。基于域模型能够计算多个域比较和合并（如若干栅格图层叠加分析）15/127Section2基于域空间信息模型域操作——基于域方法分析空间结构F=∑fi（i∈[1,n]），fi为任一空间域（Location），是F到有限属性域Ai计算函数。F、fi、Ai必须数量有限，fi可计算普通F采取欧几里德平面（XY），Ai值则给出Z坐标16/127Section2基于域空间信息模型域操作——基于域方法分析基于域模型方法总结采取适当空间模型建造空间结构F采取适当属性域Ai（i∈[1,n]）对于i∈[1,n]，在空间结构中进行采样，构建空间域函数fi经过fi进行分析如上所讲为概念模型，独立于任何应用和数据物理表示17/127Section2基于域空间信息模型域操作——域操作方法域操作——以一个多个域作为输入，得到一个结果域。局部型操作（LocalOperation）聚焦型操作（FocalOperation）区域型操作（ZoneOperation）18/127Section2基于域空间信息模型域操作——域操作方法邻域——给定F，邻域函数n:F→p(F)是求每一个位置x相邻位置集合函数p（F）是F子集集合，对于F中任一x，n（x）是F一个子集，成为x邻域。如P105图4.13不一样邻域可有交集19/127Section2基于域空间信息模型域操作——域操作方法区域（Zone）互不相连，由F分割,如P105图4-14所表示把F分解为A、B、C三个区域对于任一x∈F，若f（x）=0，则x∈A若f（x）∈(0,5)，则x∈B若f（x）∈[5,+∞)，则x∈C对于每一个Zone，对应一个空间域函数f-Zone，为F一个子集，f-Zone中每一个元素都满足f-Zone定义条件由上可知，基于域模型操作方法是以现有空间域函数为条件，以产生一个新空间域函数作为结果。20/127Section2基于域空间信息模型域操作——域操作分类（Tomlin,1990）局部型操作作用于域模型一个或多个空间域函数，以产生一个新域特点：在任一位置上，新域函数值只和输入域函数在该位置上值相关，能够是n元如图P106图4.15给出二元组合图21/127Section2基于域空间信息模型域操作——域操作分类（Tomlin,1990）聚焦型操作某一位置x上衍生值不但和输入域函数在该位置上取值相关，还和输入域函数在x邻域n(x)上取值先关假设F，邻域函数n和输入域函数f，对于任一x计算n（x），得到x邻域点集合计算f在n（x）上各位置取值由第二步得到一个新域值，而且对f（x）尤其考虑22/127Section2基于域空间信息模型域操作——域操作分类（Tomlin,1990）区域型操作经过一个输入域函数f对某一区域中全部值进行综合给定F，分割F为k个区域集合∑Zii∈[1,k]给定x，计算x所属区域Zi计算f在Zi每个位置上取值从第二步得到新域值f（Zi），尤其考虑f（x）区域性操作能够看作一个图层和另一个区域性图层Overlay23/127Section3基于对象空间信息模型把信息空间分解为对象（object）或实体（Entity）实体具备三个条件可被识别（大百分比尺下是面，小百分比尺下是点）与问题相关可被描述（焦作）24/127Section3基于对象空间信息模型实体可采取各种维度来定义属性空间维（点、线、面等形状）图形维（制图表现形式，点型、线型、面型）时间维（创建时间）文本/数字维（属性数据表示）基于对象建模方法需允许多维混合25/127Section3基于对象空间信息模型空间对象（SpatialObject）存在于“嵌入式空间（Embeddingspace）”，定义取决于嵌入空间结构。欧式空间（Euclidean）：坐标组量度空间（Metric）：采取距离（可无方向）拓扑空间（Topological）：拓扑关系描述（可无距离和方位）面向集合空间（Set-Oriented）：集合关系描述定义对象需定义其状态和行为，关键是对象类型确实立26/127Section3基于对象空间信息模型空间对象——连续欧式平面上类型最高级：Spatial类一级子级：Point类一级子级：Extent类1-Extent类ArcSimpleArc（弧不自相交）LoopSimpleLoop（环不自相交）2-Extent类Area类Region类（连通Area）Cell类（简单连通Region，没有岛、洞）27/127Section3基于对象空间信息模型空间对象——欧式平面对象离散处理欧式空间平面因连续不可计算，必须离散化Linesegment：由若干直线段组成Polyline：首尾相连LineBezier、Hermite、B-spline曲线（用于模拟类似要求光滑等高线，由控制点控制）Polygon：由一个或者多个Polyline及其围成区域共同组成28/127Section3基于对象空间信息模型空间操作对象行为由一些操作定义，不一样操作之间包括操作对象个数不一样，对操作对象影响也会不一样静态空间操作——不会改变对象本身动态空间操作——造成对象本身发生改变29/127Section3基于对象空间信息模型空间操作——静态空间操作P111表4-1表示了静态连续空间对象操作分类四种类别通用、Set-Oriented、Topological、Euclidean操作分一元、二元30/127Section3基于对象空间信息模型空间操作——静态空间操作书本介绍操作Component(组分），拓扑类，一元，作用于AreaExtreme（极点），拓扑类，一元，作用于ArcIsWithin（位于），拓扑类，两元，作用于Point和SimpleLoopMeet（相遇）：拓扑类，二元，作用于Area和AreaCover（覆盖）：拓扑类，二元，作用于Area和Area，两个Area有公共边界IsInSide（位于内部）：拓扑类，二元，作用于Area和Area，两个Area没有公共边界31/127Section3基于对象空间信息模型空间操作——静态空间操作书本介绍操作Overlay（相叠）：拓扑类，二元，作用于Area和Area，两个Area有共同区域拓扑空间关系表示比集合空间表示要复杂集合空间分不清Meet和Overlay，IsInside和Cover表4.1没有穷尽拓扑空间所相关系，如P113图4.24所表示32/127Section3基于对象空间信息模型空间操作——静态空间操作表4.1给出大部分Area间操作能够使用边界（Boundary）、界内（Interior）和相邻（Closure）中任意两个组合来表示简便起见，用欧式空间Cell

X、Y来表示X、YBoundary用ΨX、ΨY表示X、YInterior用Xo，Yo表示解P113表4.2（四相交表）Egenhofer（1991）把四相交方法扩充到了“九相交”（普通了解）33/127Section3基于对象空间信息模型空间操作——动态空间操作三大类动态操作：Create、Destroy、UpdateCreate（独立、非独立）独立Create，新对象不需要参考其它对象非独立Create需要参考已经有对象Reproduce——生成复制品Generate——参考某对象生成，可能只参考一部分Split——分割原对象对多个对象Merge——组合多个参考对象，生成一个新对象34/127Section3基于对象空间信息模型空间操作——动态空间操作Destroy——要有Reincarnate与之对应，用于恢复Update——Transformation（转换）子类线性变换Translate：平移（x,y）——(x+a,y+b)Rotate：旋转（x,y)——（xcosθ-ysinθ,xsinθ+ycosθ)怎样推导？Scale：缩放(x,y)——(ax,by)35/127Section3基于对象空间信息模型空间操作——空间对象规范理论Clarke（1981，1985）提出一个空间对象规范理论若C(X，Y）表示“区域X、Y相连通”，则满足1）对于任一区域X，有C（X，X）——反射性2）对任两区域X，Y，若有C（X，Y），则有C（Y，X）——对称性解读P116上页示例36/127Section3基于对象空间信息模型域模型和对象模型集成实现基于对象模型不一定要用面向对象方法，面向对象方法既能够做为描述域空间模型框架，也能够作为描述基于对象模型框架。二者并不相互排斥，能够各种水平共存。二者各有所长，在实际应用过程中应恰当综合利用37/127Section4DEM数字地面模型——（DigitalTerrainModel），描述地面特征空间分布有序数值序列。地面特征能够是地价、土地类型、地下水位等，普通是高程Z，空间分布有X、Y坐标来表示数字高程模型（DigitalElevationModel）DEM是DTM一个38/127Section4DEMDTM分类——柯正谊，七类网格DTM（Grid）散点DTM（TIN）等值线DTM（Contour）曲面DTM线路DTM平面多边形DTM空间多边形DTM39/127Section4DEMTIN生成方法——普通三角网任取离散点集一点P1，找离P1最近点P2，连接P1P2组成第一条边，然后在其余点中找离P1P2边最近点，找到后组成第一个三角形T1，再以T1新生成两边为边，分别求出离其最近点组成T2、T3，依次类推，直到全部点都参加TIN构建。40/127Section4DEMTIN生成方法——普通三角网构建过程注意事项对P1P2边左右两边都搜索，三角形点序逆时针搜索距离最近点可采取两种标准：1）距离最近标准2）角度最大标准在搜索时，找到离散点集最大边框，分割最大边框组成矩形区域为若干个正方形区域，确定离散点所属方框，搜索当前边中点所属区域，先在该区域里找点，若都参加了TIN生成就去找该区域八方区域里点。如此则大大提升查询速度41/127Section4DEMTIN生成方法——普通三角网构建过程注意事项边E最多为两个T共享，若E已共享，则不参加新T生成，不然则参加生成新T搜索最近点过程中，若四点共圆现象，则需要判断新T是否和老T同一或交叉，若是则该T无效；在判断时并不需要与全部T判断，只需要与当前E相关T判断即可，如此大大提升查询速度。42/127Section4DEMTIN生成方法——泰森三角网（ThiessenTIN）普通三角网存在大量狭长三角形，不便于数据处理，几何结构不强，不是最优三角网泰森三角网——最优三角网，对普通三角网进行优化确保每个三角形都是锐角三角形（三角剖分最小内角为最大）在生成TIN时，断裂线等特征线等要考虑；凌空或穿底而过都不合乎实际43/127Section4DEMGrid生成方法采样点数量有限，故需内插出更多点内插算法IDW——反距离权插值，原始采样点距离插值点越远则影响越小，公式——P119上双线性插值不规则采样点插值：先生成TIN，然后再求落在各个T内网格点高程规则采样点插值：方法同上，更易求如图P119下列图4.27、图4.2844/127Section4DEMGrid生成方法内插算法趋势面插值经过采样点形成一个曲面来模拟地形表面Zp=a*x^2+bxy+cy^2+dx+ey+f，共六个待定系数样条插值（光滑曲线）距离函数样条法F（p）=∑ci|p-pi|^3+a+bx+cy，其中ci、a、b、c为待定系数，p为带求点高程，pi为已知点高程分片Hermit样条法45/127Section4DEMGrid生成方法内插算法Kriging插值（克吕格）一个优异插值算法，较为复杂，普通了解，ArcView采取步骤：1）输入原始采样点2）数据检验与分析（去除异常点）3）直方图计算，便于对原始数据进行预处理4）计算变异函数了解变量空间结构5）克里金插值预计不一样插值算法都有自己应用范围，相对来说Kriging优势很大，但工作量大46/127Section4DEMGrid生成方法内插算法内插结果满足要求保凸（形）性要求：如模拟曲线和实际曲线拐点相同且拐点对应位置靠近，则保凸性良好逼真性要求：Max|fn(x,y)-f(x,y)|<h容光滑性要求：曲率连续——函数二次可导47/127Section4DEM等值线生成TIN——Contour判断T上有没有等值点有以下三种情形1）3VZi相等且Zi=Z2）若3VZi不等，则若（Z-Z1）*（Z-Z2）<=0，则一定存在等值点，如此有且只有另一个边存在等值点3）若3VZ1=Z2！=Z3，则等值点必在V1V3、V2V3两边上48/127Section4DEM等值线生成TIN——Contour等值点追踪1）开曲线+闭曲线2）找到起点，统计中间点，判断终点和起点是否相等3）等值线光滑4）重复2）3）5）变换等值线值，重复2）3）4）49/127Section4DEM等值线生成TIN——Contour三角形曲面插值算法——绘制更精美Contour1）每一个T细分为15个更小T2）若离散点值等于当前等值线值，可稍微是Zp±i50/127Section4DEM等值线生成Grid——Contour等值点确实定等值点追踪自下而上、自左向右、自上而下、自右至左特殊之处：统一等值线会碰到同一等值线交叉和分支走向不确定多义性问题。处理方法：1）顺着原来等值线方向2）其次是选取距离较近等值点举例51/127Section4DEM举例ArcView下Grid（2D、3D）ArcView下TIN（2D、3D）ArcView下等值线（2D、3D）52/127Section5空间信息分析基本方法GIS关键，区分其它系统标志空间信息量算空间信息分类叠加分析网络分析缓冲区（邻域）分析空间统计分析53/127Section5空间信息分析基本方法空间信息量算质心计算——目标平均位置Xg=∑WiXi/∑Wi,Yg=∑Wiyi/∑Wi能够跟踪一些地理分布改变几何计算点——坐标线——长度、曲率、方向面——面积、周长体——表面积、体积54/127Section5空间信息分析基本方法空间信息量算形状量算膨胀性或者紧凑型R=P/2sqrt(∏)*sqrt(A)R<1——紧凑型R=1——○R>1——膨胀型55/127Section5空间信息分析基本方法空间信息分类经过信息分类算法，能够得到不一样呈图结果（如地图），这些结果是不会对GIS数据本身有任何影响。分类算法主成份分析法层次分析法系统聚类分析判别分析56/127Section5空间信息分析基本方法空间信息分类主成份分析法经过数理统计方法，将众多信息压缩表示为若干含有代表性合成变量，克服了变量选择时冗余和相关，然后选择最丰富少数因子进行各类聚类分析层次分析法（AHP）把相互关联要素按隶属关系划分为若干层次，请教授对各层次主要性定量打分，综合得出各层各要素权值，作为综合分析基础57/127Section5空间信息分析基本方法空间信息分类系统聚类分析对不一样要素划分类别往往反应不一样目标等级序列依据实体间相同程度，逐步合并为若干类别，其相同程度有距离或相同系数定义判别分析和系统聚类都包括分类，不一样处：判别分析预先确定出等级序列因子标准，依据标准把分析地理实体安排在适当位置58/127Section5空间信息分析基本方法叠加分析两层或多层叠加产生一个新层，创建了新空间关系以及属性关系。按照一定数学模型进行计算分析，进而产生用户需要结果或回答提出问题。59/127Section5空间信息分析基本方法叠加分析多边形间叠加多边形之和——保留两层里全部多边形多边形之积——保留两层输入共同覆盖区域多边形叠合——以一层边界为准，输出第一层内第二层内多边形点与多边形叠加——计算包含关系线和多边形叠加——相交关系确定60/127Section5空间信息分析基本方法网络分析运筹学里一个基本模型根本目标：网络工程怎样安排，并使其运行效果更加好举出实例？基本思想：人类活动总是趋向于按一定目标选择到达最正确效果空间位置，意义重大。61/127Section5空间信息分析基本方法网络分析网络基本组成部分及属性1）链（Link）——网络流动线，状态：阻力与需求2）障碍（Barrier）——禁止网络流通点3）拐角点（Turn）——出现在网络Link中全部分割结点，状态：阻力4）中心（Center）——接收或分配资源位置，状态：容量，辐射半径和时间限制等5）站点（Stop）：路径选择中资源增减站点，状态：运输资源需求62/127Section5空间信息分析基本方法网络分析应用一——路径分析1）静态求最正确路径2）动态分段技术：把路径分段，求每段最正确路径3）N条最正确路径分析：baidu地图上北京两站点公交线路查询4）最短路径5）动态最正确路径——Link权值动态改变63/127Section5空间信息分析基本方法网络分析应用二——地址匹配对地址位置查询，包括到地址编码。应用三——资源分配由Center及其状态属性和网络组成。分配方式有两种1）以Center为中心扩散2）以Center为中心集中资源分配应用范围：计算中心地等时区、某区各派出所服务范围、等费用距离区、商业中心确定64/127Section5空间信息分析基本方法缓冲区分析定义：针对点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围以内缓冲区多边形。点缓冲区——以点为中心一定半径圆线缓冲区——以线为中心轴线，距离轴线一定距离平行条带多边形面缓冲区——基于面要素多边形边界缓冲区应用：汽车服务区选择，道路绿茵带确实定等65/127Section5空间信息分析基本方法缓冲区分析定义：针对点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围以内缓冲区多边形。点缓冲区——以点为中心一定半径圆线缓冲区——以线为中心轴线，距离轴线一定距离平行条带多边形面缓冲区——基于面要素多边形边界缓冲区应用：汽车服务区选择，道路绿茵带确实定等66/127Section5空间信息分析基本方法空间统计分析常规统计分析均值、综合、方差、频数、峰度系数等参数确立空间自相关分析I=（N/Wij)*(∑∑wij*(xi-xa)*(xj-xa))/(xi-xa)N——空间实体数目Xi——空间实体属性值Xa——为xi平均值Wij=1表示空间实体i，j相邻，若为0则表示不邻I=1表示空间字正相关（聚合分布），I=-1表示空间自负相关（离散分布）；I=0,表示随机分布67/127Section5空间信息分析基本方法空间统计分析回归分析分析两组或者多组变量之间相关关系，常见分析方程为：线性回归、指数回归、对数回归、多元回归等趋势分析经过数学模型模拟地理特征空间分布和时间过程，把地理要素时空分布实测数据点之间不足部分内插或预测出来68/127Section5空间信息分析基本方法空间统计分析教授打分模型将各影响原因按其相对主要性排队，给出各原因所占权重值，对每一要素内部进行深入分析，在该类中对要素打分，最终系统复合，得出排序结果，以表示对结果影响优劣程度，以供决议。Gp=WiCip1）Gp——p点最终复合结果值2）Wi表示第i个要素权重3）Cip表示第i个要素在p点类别教授打分分值69/127Section6地学模型分类三类1）基于物理和化学原理理论模型2）广泛用于地学领域基于原理和经验混合模型3）基于原理变量【确定】和经验变量【不确定】之间统计关系或启发式关系模型——>Section7经典叠加模型70/127Section7经典叠加模型分析二值布尔逻辑模型二值非权重布尔逻辑模型黑白图二值权重布尔逻辑模型灰度图或彩图垃圾场选址71/127Section7经典叠加模型分析垃圾场选址条件1）表面非密致物质大于最小要求厚度2）低渗透率3）坡度平稳4）基岩非破碎灰岩5）不发生洪水6）农业区7）非优等更低8）和市政区域有一定距离9）和主要道路有一定距离10）非环境敏感区11）>0.5km272/127Section7经典叠加模型分析二值非权重模型方程（参看表4.5）C1=class(1)>4–表土厚度级别大于4C2=class(2)<2–渗透性级别小于2C3=class(3)<2–坡度级别小于2C4=class(4)!=4–地址情况基岩非limestoneC5=class(5)!=1-100年内无洪水C6=class(6)>1–为农业区C7=class(7)>1–非优等耕地C8=class(8)<4–与城区边界<3kmC9=class(9)<6–与主干路边界<5kmC10=class(10)==1–非环境敏感区73/127Section7经典叠加模型分析二值非权重模型方程（参看表4.5）进行C1andC2andC3…andC10=VV为真值为1，假为1，得到如图4.31图A所表示两块区域Z1,Z2，其中Area(Z1)=.4km2,Area(Z2)=1.4km2,则选定Z2为垃圾场地址在实际应用中，许多问题布尔集合值不是简单1、0，而是0-1之间值，而且不能视为全部数据层含有同等主要性，应依据各数据层主要程度，而给予一定权值74/127Section7经典叠加模型分析二值非权重模型方程（参看表4.5）进行C1andC2andC3…andC10=VV为真值为1，假为1，得到如图4.31图A所表示两块区域Z1,Z2，其中Area(Z1)=.4km2,Area(Z2)=1.4km2,则选定Z2为垃圾场地址在实际应用中，许多问题布尔集合值不是简单1、0，而是0-1之间值，而且不能视为全部数据层含有同等主要性，应依据各数据层主要程度，而给予一定权值75/127Section7经典叠加模型分析二值权重布尔逻辑模型针对目标：多个二值图层给每个二值图层赋以一个权重因子对于每一个点进行多二值图层布尔逻辑组合运算S=∑WiClass（Mapi）/∑Wi1)Wi为第i层数据层权重2）Class（Mapi)是第i类数据层二值条件值，为1代表满足第i个垃圾选址条件，为0则不满足3）S∈[0,1]76/127Section7经典叠加模型分析二值权重布尔逻辑模型求解步骤1）S1=5，S2=3，S3=3，S4=2，S5=6，S6=8，S7=4，S8=6，S9=6，S10=1；则∑Wi=∑Si2）C11=S1*C1，C22=S2*C2，…,C1010=S10*C103)每一点值求解：Output=（C11+C22+…+C1010)/∑Si4)因Output∈[0,1]，则对Output进行分级（如按0.2分5个级别），并输出结果

Final=Classify（Output,.5)

Result(Final）5）如图4.13B得到适宜性级别图，依据需要对垃圾场进行选址（不一定在适宜性最大区域）77/127Section7经典叠加模型分析图层权重—级别打分叠加模型二值权重模型限定图层是二值图，不过实际情况每个图层多于两个级别，所以除了给图层进行打分外，还要为单个图层不一样分级类别进行打分（参看表4.5）则任意点叠加平均分数计算公式以下：Wi为图层权重Sij是第i层数据层第j类级别数据打分若Sij=-1，则说明不论其它图层在该点级别分数怎样反应选址条件适当程度，也不能作为最终垃圾处理场址78/127Section7经典叠加模型分析图层权重—级别打分叠加模型求解步骤1）SumW=S1+S2+…+S102）C111=S1*table（1，Class（1），“Score”）…10)C999=S9*table(9,Class(9),“Score”）11）C101010=S10*table(10,class(10),“Score”）12)每一位置最终评分：Out=(C111+C222+…+C999+C101010)/SumW13)考虑分级打分为-1情况：MINC=Min(C111,C222,…,C101010),if(MINC<0)Out=014)对Out进行分类：New=Classify（OUT，‘MULTI’)15)Result(New)注：Table第一个参数为图层号，第二个参数找到当前图层数据类别，第三个参数为该数据类别对应分值79/127Section7经典叠加模型分析图层权重—级别打分叠加模型较如前两种有更大灵活性，能够调整图层权重以及各图层不一样数据分级分值来反应教授各种判断不足之处：含有线性附加特征，下一个“含糊逻辑模型”和其类似，不过更灵活，而且改进了线性附加特征80/127Section7经典叠加模型分析含糊逻辑方法概述含糊关系函数（连续表示、离散表示）如P138页上函数表示式及表4.6含糊关系值∈【0,1】和图层权重及数据级别分数一样，反应了1）数据层对问题处理主要性程度2）同一数据层不一样数据级别相对主要性81/127Section7经典叠加模型分析含糊关系函数（每个图层都对应一个）含糊与（FuzzyAnd）MIN（μa，μb，μc…),取当前位置在不一样图层含糊关系值中最小值含糊或（FuzzyOr）MAX（μa，μb，μc…),取当前位置在不一样图层含糊关系值最大值含糊代数积（FuzzyAlgebraicProduct)∏μi因为μi∈[0,1]，在值越×越小82/127Section7经典叠加模型分析含糊关系函数含糊代数加和（FuzzyAlgebraicSum)1-∏（1-μi）因为μi∈[0,1]，在值是越多图层参加越大含糊Gamma操作（FuzzyalgebraicSum）^r/(FuzzyalgebraicProduct)^(1-r),r∈[0,1]当r=0，则为含糊代数积；r=1，则为含糊代数加和r值正确选择有利于加和“增大”和积“减小”两种趋势中取得平衡，参看P140图4.3383/127Section7经典叠加模型分析垃圾场选址含糊逻辑模型程式1）Gamma=.952)C1=table(1,class(1),“Fuzzy”)…11)C10=table(10,class(10),“Fuzzy”）12）计算积与加和Product=C1*C2*…*C10Sum=1-（（1-C1）*（1-C2）*…*(1-C10)）13）求值：Out=（Sum^Gamma)*(Product^(1-Gamma))84/127Section7经典叠加模型分析垃圾场选址含糊逻辑模型程式14)对输出Out进行分类：Member=Classify（OUT，“FUZTAB”）15）Result（Member）85/127Section8空间区位-配置信息模型地理位置机构设施地理位置选择和确定对于生产单位和服务企业发展含有直观主要作用机构设施区位评价——服务设施空间位置分布模式机构设施区位优化——最正确位置搜寻86/127Section8空间区位-配置信息模型地理位置Christaller——中心地理论（图4.34）古典模型：对包含单一目标、且内部需求全部针对这个目标中心含有均质性市场功效区域进行空间分析和模拟当代模型：针对现实世界中那些含有不确定性、包括多目标消费行为和复杂供给行为市场功效区域进行分析和模拟87/127Section8空间区位-配置信息模型地理位置其它模型Reily零售重力模型Batty裂点方程Tobler价格场和作用风基于前三种修正式空间线性优化模型88/127Section8空间区位-配置信息模型空间优化模式用于处理位置（Location）——分配（Allocation）问题由若干需求点（如居民集中点），确定供给点（如公共设施）以及（或）供给点需求分配，以完成规划1）需求点

供给点Location2）供给点

分配给那些需求点Allocation3）同时求供给及分配Location+Allocation89/127Section8空间区位-配置信息模型空间优化模式优化模式基本结构一系列边界条件：求目标函数极大/小值，代表了规划目标必须满足规划条件以及对于目标规划区域功效基本评价。普通一个优化目标函数：代表了一个最大程度可能到达规划目标。边界条件和目标函数均为线性。90/127Section8空间区位-配置信息模型空间优化模式分类按照7种目标进行分类规划时间范围问题空间类型公共设施服务方式运输费用负担者公共设施使用类型需求点分配类型从属区域类型如图4.3691/127Section8空间区位-配置信息模型空间优化模式分类By规划时间范围静态优化模式（某个时间段）惯用动态优化模式（多个时间段）易于描述处理实际规划问题时，因为优化目标规模过大而难以实现92/127Section8空间区位-配置信息模型空间优化模式分类By问题空间类型连续优化模式（全部点都是供给点）离散优化模式（部分点是供给点）可用来处理实际问题93/127Section8空间区位-配置信息模型空间优化模式分类By公共设施服务方式集中式优化模式公共设施只限于在某个确认地点为需求者提供服务如：学校、幼稚园…分布式优化模式公共设施所提供服务必须从供给点经过某种运输伎俩带给需求者如消防队、120、刑警队等94/127Section8空间区位-配置信息模型空间优化模式分类By运输费用负担者集中式公共设施，需求者自行负担前往费用社会公正、机会均等分布式公共设施，需求者支付费用与路途距离无关工作效率95/127Section8空间区位-配置信息模型空间优化模式分类By公共设施使用类型一些公共设施不存在竞争对手——要求型设施类型强制需求者使用，如小学、医院等规模能够预测一些自愿使用设施，如商厦、饭店、宾馆、公园等规模难以预测96/127Section8空间区位-配置信息模型空间优化模式分类By需求点分配类型在分布式位置-分配系统中，需求点分配类型是要求型。这类公共设施确定从属区域是确定在集中式位置-分配系统中，需求点分配类型是自愿型。这类公共设施确定从属区域是不确定97/127Section8空间区位-配置信息模型空间优化模式分类By从属区域类型需求点要求分配与不相连从属区域相对应需求点资源分配与相连从属区域相对应98/127Section8空间区位-配置信息模型静态——离散空间优化模式考虑潜在供给点位置和从属区域确实定长时间不变符号定义Sn={i,i=1,2,…,n}需求点数量bi(i=1,…,n)需求点i对某种货物或服务需求量Sp={j,j=1,2,…,n}潜在供给点Sa={j,j=1,…,mm<=n}供给点数量Ku(j)j供给点最低容纳量（下限）Ko(j)j供给点最高容纳量（上限）99/127Section8空间区位-配置信息模型静态——离散空间优化模式符号定义Xij——j供给点是否满足需求点i需求，满足，Xij=1；反之，Xij=0；如图P147图4.37∑Xii——供给点数量biXij——需求点i能够被供给点j所满足对某种货物或者服务需求量∑biXij（i∈[1,n]）——供给点j处设施规模100/127Section8空间区位-配置信息模型静态——离散空间优化模式可靠近度对Location-Allocation系统评价参数之一，可看做某处公共设施对居民供给程度优化程度三个标准1）M1(a,c)=∑bi(dij^a)Xij(a>0,c为参数,dij>=c）2）M2(c1)=∑biXij(dij>=c1,c1为参数）3）M3=maxdijXij其中ij∈Sn，dij为i到j运输或者路途费用M1为通用标准，a值越大，表示距离影响越大；M2为M1在a=0和c=c1是特殊情况；M3是远距离最主要可靠近标准101/127Section8空间区位-配置信息模型静态——离散空间优化模式边界条件（13个）—对目标规划中相关参数值约束条件R1——全部需求点得以供给对于全部i∈Sn，有∑Xij>=1R1a——对于不相连区域，对于全部i∈Sn，有∑Xij=1R2——对于全部i,j∈Sn,且Xij=1，则有P个i点i1,i2,…,ip，对于I∈[1,p-1]，iI和iI+1相邻，这一条件要求每个供给点从属区域应含有一定紧密性R3——对于全部i,j∈Sn：Xjj>=Xij,要求全部供给点位于各自从属区域内102/127Section8空间区位-配置信息模型静态——离散空间优化模式边界条件（13个）R4——M3<=c0,确保不超出一定运输费用，针对对距离相当敏感用户所建设施以及抢救设施提出R5——[∑biXij/∑bi]<=a1（dij>c1),该条件要求至多只能是人口一部分a1离分配给他们供给点距离超出已知距离上限C1R6——[∑biXij/∑bi]<=a2(dij>cu,Vj且Xij=1),此时要求至多只能有居民人口一部分能够居住在离最近供给点临界距离Cu内（cu<c1，Vj为j供给区域）R7——mindij(bi>0,Xjj=1）>=c2103/127Section8空间区位-配置信息模型静态——离散空间优化模式边界条件（13个）R8——对设施绝对频繁度最高程度要求加以限制k+∑Xii<=M（M表示设施数量，k表示第2、3、4公共设施总数）对潜在供给点及供给点从属区域设施提出限制R9——∑biXij>=Ku(j)R10——∑biXij<=Ko(j)R11——对于全部i∈Sa，则Xii=1R12——对于全部i∈S0（排除为供给点集合），则Xii=0104/127Section8空间区位-配置信息模型静态——离散空间优化模式目标函数（5个，普通只使用一个）Z1——Z1（Xij）=Ｍ３Z2——Z2（Xij）=1/b*Ｍ２（ｃ１）Z3——Z3（Xij）=Ｍ１（ａ，ｃ）Z4——Z4（Xij）=k+∑XiiZ5——Z5（Xij）=∑XiiZ1-Z3最小化了运输费用标准或最大化了定义各异可靠近度Z4使公共设施绝对频繁度最小化Z5最大化了供给点数量，从而提升公共设施在当地使用效率105/127Section8空间区位-配置信息模型基本定位——配置模型没有容纳量限制L-A模型完全覆盖模型1）问题描述：对带有尽可能少供给点区域做出供给，使需求点和非配供给点之间距离不超出已知程度2）条件R1a、R4、R11、R123）函数Z4且k=0106/127Section8空间区位-配置信息模型基本定位——配置模型没有容纳量限制L-A模型模型类型21）问题描述：在已知供给点数量时，用于最大化可靠近度模式问题2）R1a、R2、R3、R8、R11、R123）Z1或Z2或Z3107/127Section8空间区位-配置信息模型基本定位——配置模型没有容纳量限制L-A模型模型类型31）问题描述：在已知供给点数量和附加可靠近度限制时，用于最大化可靠近度模式2）R1a、R2、R3、R4、R5、R8、R11、R123）Z1或Z2或Z3108/127Section8空间区位-配置信息模型基本定位——配置模型没有容纳量限制L-A模型模型类型4——最大供给散布模式1）问题描述：在农村人口稀少地域，主要设施及其从属区域最小规模是一个临界参数。2）R1a、R2、R3、R9、R11、R123）Z4且K=0109/127Section8空间区位-配置信息模型基本定位——配置模型有容纳量限制L-A模型模型类型51）R1a、R2、R3、R4、R8、R9、R10、R11、R122）Z1或Z2或Z3110/127Section8空间区位-配置信息模型六、L-A模型案例分析P150-P153111/127Section9空间决议信息模型诸如区划分析、土地利用规划、城镇区域发展规划、设施位置选择等问题都需要进行空间行为决议。描述性知识：一组以描述性方式表示知识（有益于概念、意见、价值取向表示）程式性知识：以方程或模型方式表示（不利于表示人类直觉、评价和判断）普通空间行为决议问题都是半/非结构化，故需经过描述性知识和程式性知识交互处理112/127Section9空间决议信息模型空间行为决议问题决议：对事件（问题状态）、对策和效果总称Udm={A，Y，P}Udm（UnifiedDimensionalModel，统一空间模型）A：事件集Y：对策集P：效果集113/127Section9空间决议信息模型空间行为决议模式空间行为决议：决议者在一定地理环境条件下为取得某种空间行为决议方案而进行思维活动。如图4-401）空间行为问题识别2）空间行为问题确实定3）结合与问题相关空间数学及统计模型（空间信息模型）a、已经有经验b、约束条件c、心理原因d等得出若干评价方案（a——程式性知识，b-d——描述性知识）4）选出最正确方案114/127Section9空间决议信息模型空间行为决议模式如图4.41——空间行为决议模式空间信息模型描述空间行