第六章地理信息系統(tǒng)的應用模型

1、主講人：趙 萍合肥工業(yè)大學資源與環(huán)境工程學院合肥工業(yè)大學資源與環(huán)境工程學院Email：QQ:526091899主要內容主要內容本章重點：一般的本章重點：一般的GIS應用模型及其構建過程和方法應用模型及其構建過程和方法第第1節(jié)節(jié) GIS應用模型概述應用模型概述第第7節(jié)節(jié) 地球科學模擬模型地球科學模擬模型第第2節(jié)節(jié) 土地定級估價模型土地定級估價模型第第4節(jié)節(jié) 發(fā)展預測模型發(fā)展預測模型第第5節(jié)節(jié) 區(qū)位選擇模型區(qū)位選擇模型第第3節(jié)節(jié) 適宜性分析模型適宜性分析模型 第第6節(jié)節(jié) 交通規(guī)劃模型交通規(guī)劃模型地信專業(yè)基礎課第一節(jié)第一節(jié) GIS應用模型概述應用模型概述一、概念一、概念GIS的應用模型，就是根據具體

2、的應用目標和問題，借的應用模型，就是根據具體的應用目標和問題，借助于助于GIS自身的技術優(yōu)勢，使觀念世界中形成的概念模型，自身的技術優(yōu)勢，使觀念世界中形成的概念模型，具體化為信息世界中可操作的機理和過程。這種模型的構具體化為信息世界中可操作的機理和過程。這種模型的構建，不僅是解決實際復雜問題的必要途徑，而且也是建，不僅是解決實際復雜問題的必要途徑，而且也是GIS取得經濟和社會效益的重要保證。取得經濟和社會效益的重要保證。地信專業(yè)基礎課二、作用和特點二、作用和特點 GIS應用模型是聯(lián)系應用模型是聯(lián)系GIS應用系統(tǒng)與常規(guī)專業(yè)研究的紐帶應用系統(tǒng)與常規(guī)專業(yè)研究的紐帶 GIS應用模型是綜合利用應用模型是

3、綜合利用GIS應用系統(tǒng)中大量數據的工具應用系統(tǒng)中大量數據的工具 GIS應用模型是應用模型是GIS應用系統(tǒng)解決各種實際問題的武器應用系統(tǒng)解決各種實際問題的武器 GIS應用模型是應用模型是GIS應用系統(tǒng)向更高技術水平發(fā)展的基礎應用系統(tǒng)向更高技術水平發(fā)展的基礎 地信專業(yè)基礎課三、三、GISGIS應用模型的分類應用模型的分類根據所表達的空間對象的不同，可分為：根據所表達的空間對象的不同，可分為：v數學模型：數學模型：基于理化原理的理論模型，是應用數學方法建立的數基于理化原理的理論模型，是應用數學方法建立的數學表達式，反映地理過程本質的理化規(guī)律。如地表徑流模型、海學表達式，反映地理過程本質的理化規(guī)律。如

4、地表徑流模型、海洋和大氣環(huán)流模型；洋和大氣環(huán)流模型；v經驗模型：經驗模型：基于變量之間的統(tǒng)計關系或啟發(fā)式關系的模型，是通基于變量之間的統(tǒng)計關系或啟發(fā)式關系的模型，是通過理化統(tǒng)計方法和觀測實驗建立的模型，如水土流失模型、適宜過理化統(tǒng)計方法和觀測實驗建立的模型，如水土流失模型、適宜性分析等；性分析等；v混合模型：混合模型：基于原理和經驗的混合模型，它既有基于理論原理的基于原理和經驗的混合模型，它既有基于理論原理的確定性變量，也有應用經驗加以確定的不確定性變量，如資源分確定性變量，也有應用經驗加以確定的不確定性變量，如資源分配模型、位置選擇模型等。配模型、位置選擇模型等。地信專業(yè)基礎課按研究對象的時

5、間狀態(tài)和發(fā)展過程，可分為：按研究對象的時間狀態(tài)和發(fā)展過程，可分為：v靜態(tài)模型：靜態(tài)模型：用于分析地理現象及要素相互作用的格局；用于分析地理現象及要素相互作用的格局；v半靜態(tài)模型：半靜態(tài)模型：用于評價應用目標的變化影響；用于評價應用目標的變化影響；v動態(tài)模型：動態(tài)模型：用于預測研究目標的時空動態(tài)演變及趨勢。用于預測研究目標的時空動態(tài)演變及趨勢。地信專業(yè)基礎課根據模型的空間特性，可分為根據模型的空間特性，可分為: :v非空間模型：非空間模型：主要是對系統(tǒng)中的各種屬性數據進行運算。常用主要是對系統(tǒng)中的各種屬性數據進行運算。常用的方法有投入產出、計量經濟、經濟控制論及系統(tǒng)動力學等的方法有投入產出、計量

6、經濟、經濟控制論及系統(tǒng)動力學等v空間模型：空間模型：需要同時對系統(tǒng)中的圖形和屬性兩類數據進行運算，需要同時對系統(tǒng)中的圖形和屬性兩類數據進行運算，一般要比非空間模型復雜些一般要比非空間模型復雜些地信專業(yè)基礎課二、二、GIS應用模型的構建應用模型的構建 目的導向分析目的導向分析以目標為導向的規(guī)劃定義過程：以目標為導向的規(guī)劃定義過程：將要解決的問題與專業(yè)知識相結合，從問題開始，一步步推導出解決將要解決的問題與專業(yè)知識相結合，從問題開始，一步步推導出解決問題所需要的原始數據、精度標準、模型的邏輯結構和方法步驟。問題所需要的原始數據、精度標準、模型的邏輯結構和方法步驟。 數據導向操作數據導向操作以數據為

7、導向的的實際操作過程：以數據為導向的的實際操作過程：將已形成的模型邏輯結構與將已形成的模型邏輯結構與GIS技術相結合，從各類數據開始，一步技術相結合，從各類數據開始，一步步將數據轉換成問題答案，必要時還需要進行反饋和修改，直到步將數據轉換成問題答案，必要時還需要進行反饋和修改，直到取得滿意的結果，最后以圖形或圖表形式輸出最終結果。取得滿意的結果，最后以圖形或圖表形式輸出最終結果。地信專業(yè)基礎課2022-3-69需要解決的問題需要解決的問題多元數據收集多元數據收集規(guī)劃定義過程規(guī)劃定義過程應用操作過程應用操作過程問題的定義問題的定義分析分析/ /聯(lián)合聯(lián)合問題的實質問題的實質證據證據/ /數據數據/

8、 /假設假設問題的概念問題的概念概念概念/ /要素要素/ /方法方法解決問題的數據解決問題的數據數據源數據源/ /數據集數據集數據庫建立數據庫建立數據輸入數據輸入/ /格式化格式化問題數據子集問題數據子集提取提取/ /綜合綜合問題求解問題求解統(tǒng)計計算統(tǒng)計計算/ /模型分模型分析析/ /空間分析空間分析問題答案問題答案驗證驗證/ /解釋解釋/ /表達表達用用GISGIS求解問題的基本流程（陳述彭）求解問題的基本流程（陳述彭）地信專業(yè)基礎課（一）應用模型的建模步驟（一）應用模型的建模步驟v 明確分析的目的和評價準則明確分析的目的和評價準則v 準備分析數據準備分析數據v 空間分析操作空間分析操作v

9、結果分析結果分析v 解釋、評價結果（如有必要，返回第解釋、評價結果（如有必要，返回第步）步）結果輸出結果輸出地信專業(yè)基礎課（二）應用模型建模的途徑（二）應用模型建模的途徑 利用利用GIS系統(tǒng)內部的建模工具：系統(tǒng)內部的建模工具：利用利用GIS軟件的宏語言軟件的宏語言（VBA等）、應用函數庫（等）、應用函數庫（API）或功能組件（）或功能組件（COM）等開發(fā)所）等開發(fā)所需的空間分析模型。這種建模方法充分利用需的空間分析模型。這種建模方法充分利用GIS軟件本身的資源，軟件本身的資源，模型建造和開發(fā)的效率比較高；模型建造和開發(fā)的效率比較高； 利用利用GIS系統(tǒng)外部的建模工具：系統(tǒng)外部的建模工具：如利用

10、如利用Matlab和和IDL等；等； 獨立開發(fā)實現一個獨立開發(fā)實現一個GIS應用軟件系統(tǒng)應用軟件系統(tǒng)地信專業(yè)基礎課（三）應用模型建模的方法（三）應用模型建模的方法制圖建模制圖建模 通過作用于原始數據和派生數據的一組順序的、交互的空間分析操作通過作用于原始數據和派生數據的一組順序的、交互的空間分析操作命令，對一個空間分析過程進行的實現模擬。命令，對一個空間分析過程進行的實現模擬。 制圖建模的結果是一個應用模型，它是對空間分析過程及其數據的一制圖建模的結果是一個應用模型，它是對空間分析過程及其數據的一種圖形或符號表示，目的是幫助分析人員組織和規(guī)劃所要完成的分析種圖形或符號表示，目的是幫助分析人員組

11、織和規(guī)劃所要完成的分析過程，并逐步指定完成這一分析過程所需的數據。制圖建模也可用于過程，并逐步指定完成這一分析過程所需的數據。制圖建模也可用于研究說明文檔，作為分析研究的參考和素材。研究說明文檔，作為分析研究的參考和素材。 制圖建模的實現方法采用空間分析流程的逆過程制圖建模的實現方法采用空間分析流程的逆過程，即從空間分析的最，即從空間分析的最終結果開始，反向一步步分析為得到最終結果，需要采用哪些空間分終結果開始，反向一步步分析為得到最終結果，需要采用哪些空間分析方法？哪些數據是必需的？并確定每一步要輸入的數據及這些數據析方法？哪些數據是必需的？并確定每一步要輸入的數據及這些數據是如何派生的？是

12、如何派生的？地信專業(yè)基礎課ArcGISArcGIS可視化制圖建模工具可視化制圖建模工具地信專業(yè)基礎課根據城鎮(zhèn)土地的經濟和自然屬性及其在社會經濟活動中根據城鎮(zhèn)土地的經濟和自然屬性及其在社會經濟活動中的地位和作用，對其使用價值進行綜合分析，揭示土地質量的地位和作用，對其使用價值進行綜合分析，揭示土地質量的地域差異，評定城鎮(zhèn)土地級別，以及以土地級別為基礎，的地域差異，評定城鎮(zhèn)土地級別，以及以土地級別為基礎，選擇適宜的樣點資料和估價方法，分別測算商業(yè)、住宅和工選擇適宜的樣點資料和估價方法，分別測算商業(yè)、住宅和工業(yè)用地基準地價，為合理利用城鎮(zhèn)土地提供依據。業(yè)用地基準地價，為合理利用城鎮(zhèn)土地提供依據。第二

13、節(jié)第二節(jié) 土地定級估價模型土地定級估價模型地信專業(yè)基礎課一、技術路線一、技術路線 地信專業(yè)基礎課二、土地定級估價模型二、土地定級估價模型 土地定級空間單元的生成方法土地定級空間單元的生成方法采用基于柵格的評價單元，大小一般可選實地距離為采用基于柵格的評價單元，大小一般可選實地距離為10m10m。 土地定級空間單元分值的產生方法土地定級空間單元分值的產生方法土地定級的影響因素和因子很多，除部分因子可以根據外業(yè)調查資料的土地定級的影響因素和因子很多，除部分因子可以根據外業(yè)調查資料的區(qū)域劃分直接賦值外，大部分因子需要利用區(qū)域劃分直接賦值外，大部分因子需要利用GIS空間分析方法。空間分析方法。 土地理

14、論級別分級界限的確定方法土地理論級別分級界限的確定方法首先依次計算首先依次計算1100間各分值的柵格個數和頻率數，形成定級總分值頻間各分值的柵格個數和頻率數，形成定級總分值頻率直方圖；然后依據其曲線變化趨勢，選用等差、等比、標準差、率直方圖；然后依據其曲線變化趨勢，選用等差、等比、標準差、樣本分級、有序聚類分級等方法，由計算機自動分級，最后輸出土樣本分級、有序聚類分級等方法，由計算機自動分級，最后輸出土地級別圖。地級別圖。地信專業(yè)基礎課地信專業(yè)基礎課三、應用實例三、應用實例江蘇省鎮(zhèn)江市土地定級信息系統(tǒng)江蘇省鎮(zhèn)江市土地定級信息系統(tǒng)地信專業(yè)基礎課地信專業(yè)基礎課第三節(jié)第三節(jié) 適宜性分析模型適宜性分析

15、模型 適宜性分析是指土地針對某種特定開發(fā)活動的分析，適宜性分析是指土地針對某種特定開發(fā)活動的分析，這些開發(fā)活動包括農業(yè)應用、城市化選址、作物類型布局、這些開發(fā)活動包括農業(yè)應用、城市化選址、作物類型布局、道路選址、選擇重新造林的最適宜的土地等。道路選址、選擇重新造林的最適宜的土地等。 因此，建立適宜性分析模型，首先確定具體的開發(fā)活因此，建立適宜性分析模型，首先確定具體的開發(fā)活動，其次選擇其影響因子，然后評價某一地域的各個因子對動，其次選擇其影響因子，然后評價某一地域的各個因子對這種開發(fā)活動的適宜程度，以作為土地利用規(guī)劃決策的依據。這種開發(fā)活動的適宜程度，以作為土地利用規(guī)劃決策的依據。地信專業(yè)基礎

16、課設 有 某 項 評 價 目 標 或 開 發(fā) 活 動設 有 某 項 評 價 目 標 或 開 發(fā) 活 動 T ， 該， 該 T 對 應 一 組 影 響 因 素對 應 一 組 影 響 因 素X1,X2,Xm；每個因素對應一組參評因子，每個因子有一組屬性；每個因素對應一組參評因子，每個因子有一組屬性v1,v2,vm; 因此，每個因素對應一個屬性集因此，每個因素對應一個屬性集Vi: 顯然，每個因素的屬性集都是一個對指定的顯然，每個因素的屬性集都是一個對指定的T從優(yōu)到劣的全序集，從優(yōu)到劣的全序集，且滿足：且滿足：各個參評因子及其屬性值的取得由數據庫提取或由各個參評因子及其屬性值的取得由數據庫提取或由GI

17、S空間分析軟空間分析軟件生成。件生成。一、一般形式一、一般形式地信專業(yè)基礎課式 中式 中 : P 為為 Xi對對 T 的 貢 獻 函 數 值 ；的 貢 獻 函 數 值 ； W 為為 Xi對對 T 的 權 重 值 。的 權 重 值 。P值的確定方法為：將各因子最適宜的指標值定為貢獻函數值值的確定方法為：將各因子最適宜的指標值定為貢獻函數值l00，將各因子最不適宜的指標值定為貢獻函數值將各因子最不適宜的指標值定為貢獻函數值0，在這之間，指標值與函，在這之間，指標值與函數值按線性關系計算和確定。數值按線性關系計算和確定。各個因素按其屬性集的優(yōu)劣，可用下列矩陣表示各個因素按其屬性集的優(yōu)劣，可用下列矩陣

18、表示: 地信專業(yè)基礎課有了上述矩陣數據和有了上述矩陣數據和GlS功能的支持，可以求取基于柵格單元的評價功能的支持，可以求取基于柵格單元的評價分值：分值： 然后，根據使然后，根據使G(Pji)=1-|R(T)-Pji/100 |的值為最大時的的值為最大時的P所對應的所對應的j,即即為所求的某個為所求的某個T的適宜級的適宜級Sj。顯然，當適宜級為。顯然，當適宜級為S2或或S3時，必須同時確定時，必須同時確定其限制性因子。限制性因子的計算公式為：其限制性因子。限制性因子的計算公式為： iimifxLwxpi)(max1001mijiinjPwTR1211001,.,)(地信專業(yè)基礎課二、應用實例二、

19、應用實例某地區(qū)的玉米種植用地評價某地區(qū)的玉米種植用地評價 評價對象評價對象通過評價將研究區(qū)分出不同的適宜等級：通過評價將研究區(qū)分出不同的適宜等級：S1（最適宜）、（最適宜）、S2（次適（次適宜）、宜）、S3（臨界適宜）和（臨界適宜）和N(（不適宜）。（不適宜）。 評價方法評價方法采用基于采用基于GIS的土地質量評價法，即將玉米作物生長有關主導生態(tài)條的土地質量評價法，即將玉米作物生長有關主導生態(tài)條件與土地質量（供水、供肥）相比照，從而評定土地的適宜性等級。件與土地質量（供水、供肥）相比照，從而評定土地的適宜性等級。地信專業(yè)基礎課 評價過程評價過程v評價對象生態(tài)條件調查。評價對象生態(tài)條件調查。評價

20、對象玉米屬于禾本科，為一年生草本，評價對象玉米屬于禾本科，為一年生草本，其主導生態(tài)條件例如：性喜高溫，需水量大，要求土壤肥沃和土層其主導生態(tài)條件例如：性喜高溫，需水量大，要求土壤肥沃和土層疏松，其根系伸展要求防止土壤侵蝕等。疏松，其根系伸展要求防止土壤侵蝕等。v確定評價對象的影響因素和因子。確定評價對象的影響因素和因子。根據將玉米作物生長有關的生態(tài)根據將玉米作物生長有關的生態(tài)條件與土地質量相比照，除了溫度可通過季節(jié)調節(jié)外，其他影響因條件與土地質量相比照，除了溫度可通過季節(jié)調節(jié)外，其他影響因素和因子如圖所示：素和因子如圖所示： 評價對象的影響因素和因子體系評價對象的影響因素和因子體系水源水源供水

21、供水Q1供肥供肥Q2土壤侵蝕土壤侵蝕Q4供氧供氧Q3土層厚度土層厚度土壤有機質土壤有機質土壤孔隙度土壤孔隙度土壤質地土壤質地地形坡度地形坡度地信專業(yè)基礎課v利用利用GIS生成影響因素數據。生成影響因素數據。例如供水有效性，其影響因子為水源和土層厚度，它們對供水和保水有例如供水有效性，其影響因子為水源和土層厚度，它們對供水和保水有效性的屬性集如下方左表所示。根據左表和相應的空間數據，通過效性的屬性集如下方左表所示。根據左表和相應的空間數據，通過下方右圖所示的下方右圖所示的GIS操作過程，可以有效生成基于柵格單元的供水操作過程，可以有效生成基于柵格單元的供水條件等級數據文件條件等級數據文件R1。同

22、理，可以生成供肥條件數據文件。同理，可以生成供肥條件數據文件R2、供氧、供氧條件等級數據文件條件等級數據文件R3和土壤侵蝕等級數據文件和土壤侵蝕等級數據文件R4。 供水級別供水級別距水源距水源 /m土層厚度土層厚度 /cm1502100-20050-203200-50020-10450010數字化數字化水系圖水系圖數字化數字化緩沖帶操作緩沖帶操作柵格化柵格化柵格化柵格化屬性分級屬性分級土壤圖土壤圖R1文件文件供水分級供水分級疊合操作疊合操作供水影響因子及屬性分級供水影響因子及屬性分級GISGIS生成供水供水因素數據的操作過程生成供水供水因素數據的操作過程地信專業(yè)基礎課v計算各因素的權重和貢獻函

23、數值。計算各因素的權重和貢獻函數值。權重權重Wi的計算方法為：的計算方法為：首先將各影響因素按其對評價對象重要性的不同，進行由小到大的排首先將各影響因素按其對評價對象重要性的不同，進行由小到大的排隊；其次確定隊；其次確定Qi+1對對Qi的重要性程度的重要性程度Vi+1,i用倍數表示，并令用倍數表示，并令V1,0 1，其結果如下表所示。最后按下列公式計算各因素的權重：其結果如下表所示。最后按下列公式計算各因素的權重： miiiiuuw1式中，式中， U1 = V1,0 , U2 = V2,1V1,0 , ，Ui = Vi,i-1Vi-1,i-2 V1,0所以和土地質量影響因素所以和土地質量影響因

24、素Qi對應的權重分別為對應的權重分別為w1=0.67 ,w2=0.17, w3=0.08, w4=0.08。 地信專業(yè)基礎課貢獻函數值可以按照影響因素的級別來確定。貢獻函數值可以按照影響因素的級別來確定。例如，如果將各因子最適宜的指標值定為貢獻函數值例如，如果將各因子最適宜的指標值定為貢獻函數值100，將各因子，將各因子最不適宜的指標值定為貢獻函數值最不適宜的指標值定為貢獻函數值0，當影響因素分為，當影響因素分為4級時，則各因素級時，則各因素的的P值分別為值分別為:P1i=100, P2i=67, P3i=33, P4i=0根據各因素的權重與貢獻函數值的關系式，可以建立各因素的評價根據各因素的

25、權重與貢獻函數值的關系式，可以建立各因素的評價指標表，該指標表與不同土地質量的數據文件指標表，該指標表與不同土地質量的數據文件Ri相結合，為土地適宜性相結合，為土地適宜性評價提供依據。評價提供依據。地信專業(yè)基礎課計算機適宜性評級計算機適宜性評級按照上表將柵格各因素級別轉換為指標值（貢獻函數值），求出各柵按照上表將柵格各因素級別轉換為指標值（貢獻函數值），求出各柵格貢獻函數值總和格貢獻函數值總和R（T）。）。根據使根據使G(Pji)=1-|R(T)-Pji/100|的值為最大時的的值為最大時的P所對應的所對應的j，即為所求，即為所求的對的對T的適宜性等級的適宜性等級Sj。地信專業(yè)基礎課地信專業(yè)基

26、礎課第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)展預測模型發(fā)展預測模型一、一般介紹一、一般介紹 概念：概念：發(fā)展預測是指利用已有的存儲數據與系統(tǒng)提供的手段，對發(fā)展預測是指利用已有的存儲數據與系統(tǒng)提供的手段，對事物進行科學的數量分析，探索某一事物在今后可能的發(fā)展趨勢，事物進行科學的數量分析，探索某一事物在今后可能的發(fā)展趨勢，并做出評價和估計，以調節(jié)、控制計劃或行動。如人口預測、資源并做出評價和估計，以調節(jié)、控制計劃或行動。如人口預測、資源預測、社會經濟發(fā)展預測等。預測、社會經濟發(fā)展預測等。 預測方法：預測方法：分為分為定性、定量、定時和概率預測定性、定量、定時和概率預測。地理信息系統(tǒng)一。地理信息系統(tǒng)一般采用般采用定量定量預

27、測。它利用系統(tǒng)存儲的多目標統(tǒng)計數據，由一個或幾預測。它利用系統(tǒng)存儲的多目標統(tǒng)計數據，由一個或幾個變量的值，來預測或控制另一個研究變量的取值。具體的數學方個變量的值，來預測或控制另一個研究變量的取值。具體的數學方法有：移動平均數法、指數平滑法、趨勢分析法、時間序列分析法、法有：移動平均數法、指數平滑法、趨勢分析法、時間序列分析法、回歸分析法、灰色理論預測法等?；貧w分析法、灰色理論預測法等。地信專業(yè)基礎課二、應用實例二、應用實例城市人口和勞動力預測城市人口和勞動力預測（一）人口預測模型（一）人口預測模型WePPutt)(1式中：式中：Pt第第t年人口數；年人口數；Pt-1第第 t-1年人口數；年人

28、口數； 人口出生率；人口出生率； 人口死亡率；人口死亡率；W凈遷入人口數。凈遷入人口數。設根據研究地區(qū)一組人口統(tǒng)計數據的分析，得設根據研究地區(qū)一組人口統(tǒng)計數據的分析，得12.5%,6.5，將基年定為將基年定為1985年，并且年，并且P0=612.7萬人。設每年凈遷入該研究地區(qū)的萬人。設每年凈遷入該研究地區(qū)的人口數為人口數為W=5萬人。則萬人。則 于是可得到規(guī)劃期的人口預測數。于是可得到規(guī)劃期的人口預測數。地信專業(yè)基礎課 同理，根據勞動力預測方程同理，根據勞動力預測方程:式中式中: L(t)為第為第t年勞動力狀態(tài)向量；年勞動力狀態(tài)向量；LW(t)為第為第t年勞動力遷移向量；年勞動力遷移向量；LR

29、(t)為勞動力存留系數矩陣，即為勞動力存留系數矩陣，即 式中下標表示勞動力的年齡式中下標表示勞動力的年齡; r代表分年齡層的勞動力存留比率。代表分年齡層的勞動力存留比率。 )()1()()(ttttLWLLRL地信專業(yè)基礎課于是，得到研究地區(qū)規(guī)劃期勞動力的預測數于是，得到研究地區(qū)規(guī)劃期勞動力的預測數將這些結果與表示每個鎮(zhèn)、市中心點的將這些結果與表示每個鎮(zhèn)、市中心點的x、y坐標聯(lián)系起來，便得到一坐標聯(lián)系起來，便得到一組點的數據，這組數據加上研究地區(qū)的邊界數據，輸入組點的數據，這組數據加上研究地區(qū)的邊界數據，輸入GIS軟件，便可輸軟件，便可輸出一幅人口發(fā)展預測圖。出一幅人口發(fā)展預測圖。地信專業(yè)基礎

30、課美國各州美國各州1980,1990,20001980,1990,2000年的人口分布及年的人口分布及20052005年人口預測柱狀圖年人口預測柱狀圖地信專業(yè)基礎課美國各州美國各州1979,1989,20001979,1989,2000年的家庭收入及年的家庭收入及20052005年家庭收入預測柱狀圖年家庭收入預測柱狀圖地信專業(yè)基礎課美國各州美國各州20052005年年齡結構預測柱狀圖年年齡結構預測柱狀圖地信專業(yè)基礎課第五節(jié)第五節(jié) 區(qū)位選擇模型區(qū)位選擇模型一、一般介紹一、一般介紹 區(qū)位選擇是指按照規(guī)定的標準，通過空間分析的方法，確區(qū)位選擇是指按照規(guī)定的標準，通過空間分析的方法，確定廠址、電站、管

31、線，或者交通路線等的最佳位址或路徑。定廠址、電站、管線，或者交通路線等的最佳位址或路徑。 區(qū)位選擇考慮的標準一般包括區(qū)位選擇考慮的標準一般包括環(huán)境、工程和經濟環(huán)境、工程和經濟三個方面。三個方面。 一般建立的區(qū)位選擇模型分為：一般建立的區(qū)位選擇模型分為：數據準備階段數據準備階段因子研究和綜合影響的評價階段因子研究和綜合影響的評價階段選址分析階段選址分析階段地信專業(yè)基礎課地信專業(yè)基礎課二、一般的區(qū)位選擇模型二、一般的區(qū)位選擇模型（一）數據準備階段（一）數據準備階段在數據準備階段，要建立專家咨詢組，明確選址的要求，選擇影響因子，在數據準備階段，要建立專家咨詢組，明確選址的要求，選擇影響因子，進行區(qū)位

32、選擇的數據準備。確定區(qū)位分析的格網單元的數據記錄如進行區(qū)位選擇的數據準備。確定區(qū)位分析的格網單元的數據記錄如圖所示：圖所示：V1,V2,Vn分別表示高程、土壤、表面地質、水域、易泛分別表示高程、土壤、表面地質、水域、易泛區(qū)、濕地、森林覆蓋等區(qū)、濕地、森林覆蓋等地信專業(yè)基礎課（二）綜合影響評價階段（二）綜合影響評價階段綜合評價階段的任務是按照工程和經濟可行性的要求，建立選址條件、綜合評價階段的任務是按照工程和經濟可行性的要求，建立選址條件、綜合評價的標準和算法。如：綜合評價的標準和算法。如：式中：式中：S為坡度為坡度0；無邊連接時，；無邊連接時，Wij=；當；當i=j時，時，Wij=0；對于無向

33、圖，；對于無向圖，Wij=0（ij），），v輸入輸入W，并設待確定的最短路徑的起始節(jié)點為，并設待確定的最短路徑的起始節(jié)點為K，終點為，終點為L，可根據，可根據Dijkstra算法進行最短路徑計算，從而得到最低成本的路徑算法進行最短路徑計算，從而得到最低成本的路徑I-B-K-D-M-F-O-H；v通過區(qū)域單元的連接，得到路徑位置，再經過裁直處理，得到優(yōu)化后路通過區(qū)域單元的連接，得到路徑位置，再經過裁直處理，得到優(yōu)化后路徑位置。徑位置。地信專業(yè)基礎課地信專業(yè)基礎課地信專業(yè)基礎課地信專業(yè)基礎課第六節(jié)第六節(jié) 交通規(guī)劃模型交通規(guī)劃模型城市交通模型包括城市交通發(fā)生量預測，出行分布預測城市交通模型包括城市交

34、通發(fā)生量預測，出行分布預測和交通量最優(yōu)分配三個部分。目前，普通采用的是和交通量最優(yōu)分配三個部分。目前，普通采用的是OD（出（出行端點）調查的方式了解城市交通的發(fā)生、分布和規(guī)劃分析。行端點）調查的方式了解城市交通的發(fā)生、分布和規(guī)劃分析。 地信專業(yè)基礎課該模型采用因果分析法，綜合考慮影響交通發(fā)生量發(fā)生的各因素，該模型采用因果分析法，綜合考慮影響交通發(fā)生量發(fā)生的各因素，用回歸分析法建造多因素相關回歸方程。用回歸分析法建造多因素相關回歸方程。 設有設有n個居民小區(qū)，個居民小區(qū)，m種出行目的，種出行目的，L個影響因素。個影響因素。rij為區(qū)域為區(qū)域i居民第居民第j類出行目的的出行發(fā)生率，類出行目的的出行

35、發(fā)生率， 為區(qū)域為區(qū)域i居民第居民第j類出行目的的第類出行目的的第k個影響因個影響因素，則構造回歸方程：素，則構造回歸方程：及出行交通發(fā)生量：及出行交通發(fā)生量：其中，第其中，第j種出行目的的交通發(fā)生量：種出行目的的交通發(fā)生量：i小區(qū)的交通發(fā)生量即為：小區(qū)的交通發(fā)生量即為：式中：式中：a0，ak由回歸分析確定；由回歸分析確定； 可以取平均每戶就業(yè)率、到出行可以取平均每戶就業(yè)率、到出行目的地距離、家庭收入水平等。目的地距離、家庭收入水平等。 一、交通發(fā)生量預測模型一、交通發(fā)生量預測模型XkijLkmjniXaarkkijkij,.,;,.,;,.,2121210ijijrTiijjrTjijirT

36、Xkij地信專業(yè)基礎課出行分布包括出行方向、出行數量以及出行工具的空間分配。以下主出行分布包括出行方向、出行數量以及出行工具的空間分配。以下主要考慮以居民區(qū)為出發(fā)點的出行分布情況。要考慮以居民區(qū)為出發(fā)點的出行分布情況。設設 為從為從i居民區(qū)到居民區(qū)到j出行目的地用出行目的地用k種交通工具的交通量。則一般的出種交通工具的交通量。則一般的出行分布預測模型為：行分布預測模型為：式中：式中：Ai為與為與i居住區(qū)有關的比例因子；居住區(qū)有關的比例因子； Bj為與為與j居住區(qū)有關的比例因子；居住區(qū)有關的比例因子； Oi為與為與i居住區(qū)的總出行量；居住區(qū)的總出行量； Dj為與為與j區(qū)域的吸引力測度；區(qū)域的吸引

37、力測度； 為為i與與j區(qū)域間的離散性測定；區(qū)域間的離散性測定；二、出行分布預測模型二、出行分布預測模型 kijTkijjijikijCfDOBATCkij地信專業(yè)基礎課交通量在交通網絡中的最優(yōu)分配，對于客流，往往采用交通量在交通網絡中的最優(yōu)分配，對于客流，往往采用最短路徑算法，以出行距離最小為原則，求出各居住小區(qū)到最短路徑算法，以出行距離最小為原則，求出各居住小區(qū)到各出行目的地的出行量。對于貨流，一般采用線性規(guī)劃中的各出行目的地的出行量。對于貨流，一般采用線性規(guī)劃中的運輸模型。運輸模型。 三、交通量最優(yōu)分配規(guī)劃三、交通量最優(yōu)分配規(guī)劃 地信專業(yè)基礎課（一）平衡運輸模型與不平衡運輸模型（一）平衡運

38、輸模型與不平衡運輸模型以以Xij表示待求的從地點表示待求的從地點i到到j的最佳運輸量并由模型求解得出。的最佳運輸量并由模型求解得出。Dj表示表示地點貨物可供數量或生產量，地點貨物可供數量或生產量，Cij表示從表示從i地運到地運到j地的單位產品運輸地的單位產品運輸成本。給出以下約束：成本。給出以下約束：生產量約束：生產量約束：消費量約束：消費量約束：目標函數，總運費最?。耗繕撕瘮担傔\費最?。河捎诩俣ㄉa量嚴格等于消費量，稱為平衡運輸模型。由于假定生產量嚴格等于消費量，稱為平衡運輸模型。如果如果即要求全部消費量小于生產量；全部生產量大于消費量，稱為不平衡即要求全部消費量小于生產量；全部生產量大于

39、消費量，稱為不平衡模型。模型。ijijSX iiijDX 0ijijijXXCZmin,ijijiiijijijXCZDXSX地信專業(yè)基礎課（二）交通量分配模型（二）交通量分配模型是以引力模型為基礎的分配模型，建模時需要考慮以下因素：是以引力模型為基礎的分配模型，建模時需要考慮以下因素：v道路功能的合理劃分道路功能的合理劃分v交通流對速度的要求交通流對速度的要求v道路使用的經濟性道路使用的經濟性v對交叉道路流量的限制對交叉道路流量的限制地信專業(yè)基礎課城市綜合交通規(guī)劃分析，城市綜合交通規(guī)劃分析，是以交通工程理論為依據，是以交通工程理論為依據，進行現狀交通調查數據的統(tǒng)進行現狀交通調查數據的統(tǒng)計分析

40、和遠期交通流的模擬計分析和遠期交通流的模擬預測，為確定城市用地布局預測，為確定城市用地布局和優(yōu)選規(guī)劃路網提供定量的和優(yōu)選規(guī)劃路網提供定量的決策依據。決策依據。地信專業(yè)基礎課第七節(jié)第七節(jié) 地球科學模擬模型地球科學模擬模型一、一般介紹一、一般介紹地球科學模擬模型是地球科學模擬模型是應用計算機、數字模擬技術及綜應用計算機、數字模擬技術及綜合分析方法來模擬地理過程或現象合分析方法來模擬地理過程或現象，如氣候變遷，沙漠化，如氣候變遷，沙漠化過程、土地退化過程、湖泊沼澤化、過程、土地退化過程、湖泊沼澤化、河道沖淤、沙嘴發(fā)育，河道沖淤、沙嘴發(fā)育，以及土壤侵蝕以及土壤侵蝕等，使等，使受多個因素共同影響，且需要

41、受多個因素共同影響，且需要經過若經過若干年干年才能完成的地理過程才能完成的地理過程，采用計算機模擬模型，只需幾采用計算機模擬模型，只需幾分鐘就能得出類似的結果，為資源開發(fā)、國土整治、水土分鐘就能得出類似的結果，為資源開發(fā)、國土整治、水土保持、工程論證等提供依據。保持、工程論證等提供依據。 地信專業(yè)基礎課二、應用實例二、應用實例土壤侵蝕的模擬模型土壤侵蝕的模擬模型基本步驟：基本步驟：v確定土壤侵蝕的數值分析模型，根據模型確定影響土壤確定土壤侵蝕的數值分析模型，根據模型確定影響土壤侵蝕的因子，這些因子必須能夠反映不同的土壤性質，侵蝕的因子，這些因子必須能夠反映不同的土壤性質，不同的坡面形態(tài)，以及不同的植被條件等；不同的坡面形態(tài)，以及不同的植被條件等；v