第8章空間建模與空間決策支持課件

地理信息系統(tǒng)原理王增武Tel/p>

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WangZengwu@QQ:cuitgis@(1810989625)地理信息系統(tǒng)原理王增武第一章地理信息系統(tǒng)概論第二章空間數(shù)據(jù)模型第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第四章空間數(shù)據(jù)組織與管理第五章空間數(shù)據(jù)采集與處理第六章空間數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析第七章數(shù)字地形模型與地形分析第八章空間建模與空間決策支持第九章3S集成技術(shù)及應(yīng)用章節(jié)目錄第一章地理信息系統(tǒng)概論章節(jié)目錄第八章空間建模與空間決策支持

第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模型

第2節(jié)空間決策支持模型

第3節(jié)專(zhuān)家系統(tǒng)

第4節(jié)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)挖掘

第5節(jié)GIS空間分析與空間動(dòng)態(tài)建模

第6節(jié)空間相互作用與位置--分配模型第八章空間建模與空間決策支持第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模1）、空間分析過(guò)程空間分析的目的是解決某類(lèi)與地理空間有關(guān)的問(wèn)題，通常涉及多種空間分析操作的組合。好的空間分析過(guò)程設(shè)計(jì)將十分有利于問(wèn)題的解決。1、空間分析過(guò)程及其模型

1）、空間分析過(guò)程1、空間分析過(guò)程及其模型4一般步驟是：明確分析的目的和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則；準(zhǔn)備分析數(shù)據(jù)；進(jìn)行空間分析操作；進(jìn)行結(jié)果分析；解釋、評(píng)價(jià)結(jié)果（如有必要，返回步驟1）；結(jié)果輸出（地圖、表格和文檔）。

一般步驟是：5第8章空間建模與空間決策支持課件6例1：由于道路拓寬而需拆遷的建筑物的建筑面積和房產(chǎn)價(jià)值，道路拓寬改建的標(biāo)準(zhǔn)是：道路從原有的20m拓寬至60m；拓寬道路應(yīng)盡量保持直線(xiàn)；部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的10層以上的建筑不拆除。如何利用建立緩沖區(qū)、拓?fù)浏B加和特征提取,計(jì)算一條道路拓寬改建過(guò)程中的拆遷指標(biāo)？例1：7（1）明確分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)目的是計(jì)算由于道路拓寬而需拆遷的建筑物的建筑面積和房產(chǎn)價(jià)值，道路拓寬改建的標(biāo)準(zhǔn)是：道路從原有的20m拓寬至60m；拓寬道路應(yīng)盡量保持直線(xiàn)；部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的10層以上的建筑不拆除。（2）準(zhǔn)備進(jìn)行分析的數(shù)據(jù)需要涉及兩類(lèi)信息，一類(lèi)是現(xiàn)狀道路圖；另一類(lèi)為分析區(qū)域內(nèi)建筑物分布圖及相關(guān)信息。（1）明確分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)8（3）進(jìn)行空間操作首先選擇擬拓寬的道路，根據(jù)拓寬半徑，建立道路的緩沖區(qū)。然后將此緩沖區(qū)與建筑物層數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浏B加，產(chǎn)生一幅新圖，此圖包括所有部分或全部位于拓寬區(qū)內(nèi)的建筑物信息。（4）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析首先對(duì)全部或部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的建筑物進(jìn)行選擇，凡部分落入拆遷區(qū)且樓層高于10層以上的建筑物，將其從選擇組中去掉，并對(duì)道路的拓寬邊界進(jìn)行局部調(diào)整。然后對(duì)所有需拆遷的建筑物進(jìn)行拆遷指標(biāo)計(jì)算。（5）將分析結(jié)果以地圖和表格的形式打印輸出。（3）進(jìn)行空間操作9例2：為一建設(shè)項(xiàng)目選擇最佳的建設(shè)位置,作為一個(gè)輕度污染工廠(chǎng)的可能建設(shè)位置。工廠(chǎng)選址的標(biāo)準(zhǔn)包括：地塊建設(shè)用地面積不小于10000m2；地塊的地價(jià)不超過(guò)1萬(wàn)元/m2；地塊周?chē)荒苡杏變簣@、學(xué)校等公共設(shè)施，以免受到工廠(chǎng)生產(chǎn)的影響。例2：10（1）建立分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)分析的目的是確定一些具體的地塊，作為一個(gè)輕度污染工廠(chǎng)的可能建設(shè)位置。工廠(chǎng)選址的標(biāo)準(zhǔn)包括：地塊建設(shè)用地面積不小于10000m2；地塊的地價(jià)不超過(guò)1萬(wàn)元/m2；地塊周?chē)荒苡杏變簣@、學(xué)校等公共設(shè)施，以免受到工廠(chǎng)生產(chǎn)的影響。（2）選址的數(shù)據(jù)為達(dá)到選址的目的，需準(zhǔn)備兩種數(shù)據(jù)，一種為包括全市所有地塊信息的數(shù)據(jù)層；另一類(lèi)為全市公共設(shè)施（包括幼兒園、學(xué)校等）的分布圖。（1）建立分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)11（3）進(jìn)行特征提取和空間拓?fù)浏B加從地塊圖中選擇所有滿(mǎn)足條件1、2的地塊，并與公共設(shè)施層數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浏B加。（4）進(jìn)行鄰域分析對(duì)疊加的結(jié)果進(jìn)行鄰域分析和特征提取，選擇出滿(mǎn)足要求的地塊。（5）將選擇的地塊及相關(guān)信息以地圖和表格形式打印輸出。

（3）進(jìn)行特征提取和空間拓?fù)浏B加122）、空間分析建模模型是人類(lèi)對(duì)事物的一種抽象，人們?cè)谡浇ㄔ鞂?shí)物前，往往首先建立一個(gè)簡(jiǎn)化的模型，以便抓住問(wèn)題的要害，剔除與問(wèn)題無(wú)關(guān)的非本質(zhì)的東西，從而使模型比實(shí)物更簡(jiǎn)單明了，易于把握。同樣為了解決復(fù)雜的空間問(wèn)題，人們也試圖建立一個(gè)簡(jiǎn)化的模型，模擬空間分析過(guò)程?？臻g分析建模，由于是建立在對(duì)圖層數(shù)據(jù)的操作上的，又稱(chēng)為“地圖建?！保–artographicModeling）。2）、空間分析建模13空間分析是地理信息系統(tǒng)的主要特征，也是評(píng)價(jià)一個(gè)地理信息系統(tǒng)功能的主要指標(biāo)之一?？臻g分析模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界科學(xué)體系問(wèn)題域抽象的空間概念模型，與廣義的模型既有聯(lián)系，又有區(qū)別：（1）空間定位是空間分析模型特有的性質(zhì)，構(gòu)成空間分析模型的空間目標(biāo)(點(diǎn)、弧段、網(wǎng)絡(luò)、面域、復(fù)雜地物等)的多樣性決定了空間分析模型建立的復(fù)雜性。（2）空間關(guān)系也是空間分析模型的一個(gè)重要特征，空間層次關(guān)系、相鄰關(guān)系以及空間目標(biāo)的拓?fù)潢P(guān)系也決定了空間分析模型建立的特殊性。（3）包含坐標(biāo)、高程、屬性以及時(shí)序特征的空間數(shù)據(jù)極其龐大，大量的空間數(shù)據(jù)通常用圖形的方式來(lái)表示，這樣由空間數(shù)據(jù)構(gòu)成的空間分析模型也具有了可視化的圖形特征?？臻g分析是地理信息系統(tǒng)的主要特征，也是評(píng)價(jià)14空間分析建模是指運(yùn)用GIS空間分析方法建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程。運(yùn)用數(shù)學(xué)分析方法建立表達(dá)式，反映地理過(guò)程，來(lái)模擬地理現(xiàn)象的形成過(guò)程的模型稱(chēng)為過(guò)程模型，也叫處理模型，均是指描述物體或?qū)ο笾g相互作用的處理過(guò)程的模型?？臻g分析建模是指運(yùn)用GIS空間分析方法建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程。運(yùn)15過(guò)程模型的類(lèi)型很多，用于解決各種各樣的實(shí)際問(wèn)題。如：適宜性建模：是指土地針對(duì)某種特定開(kāi)發(fā)活動(dòng)的建模，包括農(nóng)業(yè)應(yīng)用、城市化選址、道路選擇等；水文建模：水的流向；表面建模：城鎮(zhèn)某個(gè)地方的污染程度；距離建模：從出發(fā)點(diǎn)到目的地的最佳路徑的選擇、郵遞員的最短路徑等過(guò)程模型的類(lèi)型很多，用于解決各種各樣的實(shí)際問(wèn)題。如：16地圖建?？梢允且粋€(gè)空間分析流程的逆過(guò)程，即從分析的最終結(jié)果開(kāi)始，反向一步步分析為得到最終結(jié)果，哪些數(shù)據(jù)是必須的，并確定每一步要輸入的數(shù)據(jù)以及這些數(shù)據(jù)是如何派生而來(lái)。地圖建?？梢允且粋€(gè)空間分析流程的逆過(guò)程，即從分析的最終結(jié)果開(kāi)17假定需要獲得這樣一個(gè)結(jié)果，即要顯示出所有坡度大于20度的地區(qū)。如要生成一幅坡度大于20度的圖像，需要一幅反映所有坡度的圖像;如要生成一幅所有坡度的圖像，需要什么樣的數(shù)據(jù)？。一幅高程數(shù)據(jù)圖像可用于生成坡度圖像。生成該圖像需要何種數(shù)據(jù)？這一過(guò)程一直持續(xù)，直至找出所有必備數(shù)據(jù)為止反向用圖形或符號(hào)將有關(guān)數(shù)據(jù)及其操作流程表示出來(lái)就得到一個(gè)地圖模型。

假定需要獲得這樣一個(gè)結(jié)果，即要顯示出所有坡度大于20度的地區(qū)18第8章空間建模與空間決策支持課件19一個(gè)最基本的空間分析操作是將兩個(gè)柵格數(shù)據(jù)相加：一個(gè)最基本的空間分析操作是將兩個(gè)柵格數(shù)據(jù)相加：20邏輯運(yùn)算使復(fù)雜度增加：例如，如果某個(gè)位置的土壤為沙質(zhì)且干燥，則該位置滿(mǎn)足條件（真[T]）邏輯運(yùn)算使復(fù)雜度增加：21特定的函數(shù)使復(fù)雜度增加更多：特定的函數(shù)使復(fù)雜度增加更多：22過(guò)程模型應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單地抓住事物本質(zhì)來(lái)解決問(wèn)題。有時(shí)可能只需要單個(gè)的操作或函數(shù)，但有時(shí)也可能需要成百上千的操作和函數(shù)。過(guò)程模型應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單地抓住事物本質(zhì)來(lái)解決問(wèn)題。有時(shí)可能只需23

適宜性建模舉例

第一步：明確問(wèn)題為一所新學(xué)校查找一個(gè)最適宜的地址。查找的結(jié)果將會(huì)是一幅地圖，顯示了適合建立一所新學(xué)校的可能的地址（級(jí)別由好到壞）。這張圖就叫做適宜性等級(jí)圖，因?yàn)樗@示了一個(gè)相對(duì)范圍的值，這些值是在為模型輸入條件后得到的，能夠表明圖上每個(gè)位置建立新學(xué)校的適宜程度。

適宜性建模舉例

第一步：明確問(wèn)題24第二步：分解問(wèn)題明確問(wèn)題之后，就可以將它分解為更小的部分，直到知道了解決這個(gè)問(wèn)題需要哪些步驟。這些步驟就是要實(shí)現(xiàn)的具體目標(biāo)。在定義具體目標(biāo)時(shí)，需要考慮如何來(lái)衡量用戶(hù)的目標(biāo)。在什么樣的地區(qū)建新學(xué)校才是最適宜的呢？該如何衡量呢？由于很多搬遷到該城鎮(zhèn)的家庭都有小孩，而小孩子喜歡在有娛樂(lè)設(shè)施的地方玩耍，因此在為學(xué)校選址時(shí)，選擇一個(gè)靠近娛樂(lè)設(shè)施的地方會(huì)更可取。另外，與現(xiàn)有的學(xué)校保持適當(dāng)距離也是很重要的，以便使學(xué)校在城鎮(zhèn)范圍內(nèi)分散開(kāi)來(lái)。此外，學(xué)校還必須建在一個(gè)相對(duì)平坦的適宜地面上。第二步：分解問(wèn)題25用戶(hù)需要了解以下內(nèi)容：“哪里有相對(duì)平坦的土地？這些位置上的土地利用類(lèi)型合適嗎？這些地方是否離娛樂(lè)場(chǎng)地足夠近？它們與現(xiàn)有學(xué)校的距離是否足夠遠(yuǎn)？”，以便使學(xué)校在城鎮(zhèn)范圍內(nèi)分散開(kāi)來(lái)。此外，學(xué)校還必須建在一個(gè)相對(duì)平坦的適宜地面上。用戶(hù)需要了解以下內(nèi)容：“哪里有相對(duì)平坦的土地？這些位置上的土26這些地方距娛樂(lè)場(chǎng)地足夠近嗎？現(xiàn)在已經(jīng)知道，人們更愿意讓學(xué)校建在娛樂(lè)設(shè)施的附近，所以需要?jiǎng)?chuàng)建一幅顯示學(xué)校到娛樂(lè)場(chǎng)地距離的地圖，以確保學(xué)校位于娛樂(lè)場(chǎng)地的附近。這就需要用到過(guò)程模型來(lái)計(jì)算學(xué)校到娛樂(lè)場(chǎng)地的距離。需要的輸入數(shù)據(jù)集：娛樂(lè)設(shè)施的位置。這些地方距娛樂(lè)場(chǎng)地足夠近嗎？27這些地方離現(xiàn)有學(xué)校足夠遠(yuǎn)嗎？需要使新學(xué)校遠(yuǎn)離現(xiàn)有學(xué)校，以避免彼此輻射區(qū)的重疊。所以需要制作一幅顯示與現(xiàn)有學(xué)校距離的地圖。這里，需要過(guò)程模型來(lái)計(jì)算到現(xiàn)有學(xué)校的距離。需要的輸入數(shù)據(jù)集：現(xiàn)有學(xué)校的位置。這些地方離現(xiàn)有學(xué)校足夠遠(yuǎn)嗎？28相對(duì)平坦的土地分布在哪里？為了找到相對(duì)平坦的地區(qū)，需要?jiǎng)?chuàng)建一幅土地坡度圖。這里需要用到過(guò)程模型來(lái)計(jì)算土地坡度。需要的輸入數(shù)據(jù)集：高程。相對(duì)平坦的土地分布在哪里？29這些位置上的土地利用類(lèi)型是否合適？需要判斷什么是適宜建造新學(xué)校的土地利用類(lèi)型。這是一個(gè)主觀的判斷過(guò)程，視用戶(hù)提出的問(wèn)題而定。這里，農(nóng)業(yè)用地被認(rèn)為是建設(shè)成本最小的，所以也是最可取的。其次是荒地，然后是灌叢過(guò)渡地、林地和現(xiàn)有建筑用地。這里沒(méi)有用到過(guò)程模型，僅僅是確定輸入土地利用數(shù)據(jù)集，并判定哪種土地利用類(lèi)型最適合建新學(xué)校。需要的輸入數(shù)據(jù)集：土地利用類(lèi)型。這些位置上的土地利用類(lèi)型是否合適？30第8章空間建模與空間決策支持課件31第三步：分析輸入數(shù)據(jù)確定了需要哪些數(shù)據(jù)集，就對(duì)輸入數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析，以了解數(shù)據(jù)集的內(nèi)容。這包括了解在數(shù)據(jù)集內(nèi)部及數(shù)據(jù)集之間，哪些屬性對(duì)于解決問(wèn)題最為重要，同時(shí)，還要探求數(shù)據(jù)中存在的趨勢(shì)。通過(guò)分析數(shù)據(jù)，通常能夠加深對(duì)所要建造學(xué)校的地區(qū)的了解，判定輸入屬性數(shù)據(jù)的權(quán)重，決定如何對(duì)建模過(guò)程進(jìn)行修改。第三步：分析輸入數(shù)據(jù)32第四步：執(zhí)行分析到目前為止，已經(jīng)確定了具體目標(biāo)、各要素以及它們之間的相互作用、過(guò)程模型，并且知道需要輸入哪些數(shù)據(jù)集，現(xiàn)在就應(yīng)該進(jìn)行分析了。當(dāng)為一所新學(xué)校尋找最佳位置時(shí)，有兩種執(zhí)行分析的途徑。可以創(chuàng)建一幅適宜性地圖，找出地圖上每個(gè)位置的適宜性，或者可以簡(jiǎn)單地查詢(xún)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)集來(lái)獲取真或假運(yùn)算的布爾結(jié)果。第四步：執(zhí)行分析33創(chuàng)建一幅適宜性地圖生成適宜性等級(jí)對(duì)距離娛樂(lè)場(chǎng)地遠(yuǎn)近程度的分級(jí)對(duì)距離現(xiàn)有學(xué)校遠(yuǎn)近程度的分級(jí)對(duì)土地的相對(duì)平坦程度分級(jí)對(duì)土地利用類(lèi)型的適宜性分級(jí)合成適宜性地圖創(chuàng)建一幅適宜性地圖34第8章空間建模與空間決策支持課件35適宜性因素影響力的百分比標(biāo)準(zhǔn)化的百分比到休閑娛樂(lè)場(chǎng)所的距離50%(0.5)到現(xiàn)有學(xué)校的距離25%(0.25)坡度12.5%(0.125)土地利用類(lèi)型12.5%(0.125)適宜性因素影響力的百分比標(biāo)準(zhǔn)化的百分比到休閑娛樂(lè)場(chǎng)所的距離536適宜性地圖適宜性地圖37適宜性地圖適宜性地圖38步驟5：驗(yàn)證結(jié)果通過(guò)任意空間分析得出結(jié)果后，應(yīng)驗(yàn)證結(jié)果是否準(zhǔn)確。如有條件，應(yīng)通過(guò)實(shí)地調(diào)查來(lái)驗(yàn)證候選地點(diǎn)是否符合要求。步驟6：實(shí)施結(jié)果步驟5：驗(yàn)證結(jié)果39食草動(dòng)物棲息地質(zhì)量評(píng)價(jià)模型一個(gè)食草動(dòng)物棲息地質(zhì)量評(píng)價(jià)簡(jiǎn)化模型，模型只考慮了影響食草動(dòng)物生存的基本因子：水源、食物、和隱藏條件，以及景觀單元的面積，連通性和破碎程度的度量指標(biāo)。食草動(dòng)物棲息地質(zhì)量評(píng)價(jià)模型40第8章空間建模與空間決策支持課件41國(guó)家森林公園選址模型為某地建立一國(guó)家森林公園確定大致范圍，是一個(gè)數(shù)據(jù)源已知，需要進(jìn)行空間信息提取的模型。數(shù)據(jù)源包括公路鐵路分布圖（線(xiàn)狀地物），森林分布圖（面狀地物），城鎮(zhèn)區(qū)劃圖（面狀地物）。國(guó)家森林公園選址模型42地圖模型可以用下面的形式表示：1、空間分析過(guò)程及其模型步驟操作命令找出所有森林地區(qū)1為林地，0為非林地再分類(lèi)合并森林分類(lèi)圖屬性相同的相鄰多邊形的邊界歸組找出距公路或鐵路0.5公里的地區(qū)緩沖區(qū)分析找出距公路或鐵路1公里的地區(qū)緩沖區(qū)分析找出非城市區(qū)用地

1為非市區(qū)，0為市區(qū)再分類(lèi)找出森林地區(qū)、非市區(qū)、且距公路或鐵路0.5至1公里范圍內(nèi)的地區(qū)拓?fù)浏B加分析合并相同屬性的多邊形歸組地圖模型可以用下面的形式表示：1、空間分析過(guò)程及其模型步驟操43木材毀壞量回歸預(yù)測(cè)模型

根據(jù)多年的統(tǒng)計(jì)數(shù)字和經(jīng)驗(yàn)方程，本例是一個(gè)林場(chǎng)砍伐木材時(shí)木材毀壞量回歸預(yù)測(cè)模型。

模型的因變量有坡度，樹(shù)徑，樹(shù)高，蓄積量，樹(shù)木缺矢量。公式如下：木材毀壞量回歸預(yù)測(cè)模型44第8章空間建模與空間決策支持課件45有一些GIS軟件提供了高級(jí)的可視化的地圖建模輔助工具，用戶(hù)只需使用其提供的工具在窗口中繪出模型的流程圖，指定流程圖的意義、所用的參數(shù)，矩陣等即可完成地圖模型的設(shè)計(jì)，而無(wú)需書(shū)寫(xiě)復(fù)雜的命令程序。ArcGis?有一些GIS軟件提供了高級(jí)的可視化的地圖建模輔助工具，用戶(hù)只46模型構(gòu)建器是一個(gè)用來(lái)創(chuàng)建、編輯和管理模型的應(yīng)用程序。模型是將一系列地理處理工具串聯(lián)在一起的工作流，它將其中一個(gè)工具的輸出作為另一個(gè)工具的輸入。也可以將模型構(gòu)建器看成是用于構(gòu)建工作流的可視化編程語(yǔ)言模型構(gòu)建器是一個(gè)用來(lái)創(chuàng)建、編輯和管理模型的應(yīng)用程序。模型是將47第8章空間建模與空間決策支持課件48第八章空間建模與空間決策支持

第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模型

第2節(jié)空間決策支持模型

第3節(jié)專(zhuān)家系統(tǒng)

第4節(jié)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)挖掘

第5節(jié)GIS空間分析與空間動(dòng)態(tài)建模

第6節(jié)空間相互作用與位置--分配模型第八章空間建模與空間決策支持第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模區(qū)域規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、設(shè)施位置選擇、環(huán)境管理等都是有關(guān)空間行為的決策問(wèn)題，這些問(wèn)題的解決方案是由決策者或領(lǐng)域?qū)＜以趯?zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的啟發(fā)下，在分析大量的空間和非空間信息的基礎(chǔ)上得到的。空間決策問(wèn)題大大超過(guò)了地理信息系統(tǒng)通常的空間分析功能的要求。

區(qū)域規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、設(shè)施位置選擇、環(huán)境管理等都是有關(guān)空間501、空間決策過(guò)程的復(fù)雜性決策是一個(gè)決策者為達(dá)到某種目標(biāo)或目標(biāo)集合，根據(jù)一定的約束條件下在多種侯選方案里進(jìn)行選擇的復(fù)雜過(guò)程。當(dāng)采用數(shù)學(xué)表述形式表達(dá)一般化決策問(wèn)題時(shí)，包括以下幾個(gè)構(gòu)成部分：

1）方案集合。

2）狀態(tài)集合。

3）損益函數(shù)。4）目標(biāo)函數(shù)（決策準(zhǔn)則）。1、空間決策過(guò)程的復(fù)雜性512、空間決策分析的理論和方法A）效用理論效用理論是決策分析的基礎(chǔ)。事物的不確定性可看作是許多簡(jiǎn)單隨機(jī)事件的復(fù)合。每一個(gè)簡(jiǎn)單隨機(jī)事件是由兩個(gè)互斥事件Z1

和Z2組成的。事件Z1發(fā)生的概率為P，事件Z2發(fā)生的概率為1—P，則隨機(jī)事件記為L(zhǎng)（Z1，P，Z2）。在簡(jiǎn)單隨機(jī)事件內(nèi)引進(jìn)“優(yōu)先”或“偏好”的概念，并在隨機(jī)事件集合的基礎(chǔ)上建立公理體系，2、空間決策分析的理論和方法52B）決策樹(shù)決策分析中最常用的方法之一是決策樹(shù)方法。B）決策樹(shù)53C)貝葉斯決策由于決策總是在事件發(fā)生之前做出，而事件是否發(fā)生又不是確定的，因此常采用統(tǒng)計(jì)學(xué)中貝葉斯公式對(duì)事件發(fā)生的概率作先驗(yàn)估計(jì)，這就是貝葉斯方法。

C)貝葉斯決策54第八章空間建模與空間決策支持

第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模型

第2節(jié)空間決策支持模型

第3節(jié)專(zhuān)家系統(tǒng)

第4節(jié)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)挖掘

第5節(jié)GIS空間分析與空間動(dòng)態(tài)建模

第6節(jié)空間相互作用與位置--分配模型第八章空間建模與空間決策支持第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模專(zhuān)家系統(tǒng)是人工智能在信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，它是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部具有大量專(zhuān)家水平的某個(gè)領(lǐng)域知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，能夠利用人類(lèi)專(zhuān)家的知識(shí)和解決問(wèn)題的方法來(lái)解決該領(lǐng)域的問(wèn)題。專(zhuān)家系統(tǒng)的主要功能取決于大量的知識(shí)。設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)的關(guān)鍵是知識(shí)表達(dá)和知識(shí)運(yùn)用。專(zhuān)家系統(tǒng)與一般計(jì)算機(jī)程序最本質(zhì)的區(qū)別在于：專(zhuān)家系統(tǒng)所解決的問(wèn)題一般沒(méi)有算法解，并且往往是要在不完全、不精確或不確定的信息基礎(chǔ)上做出結(jié)論。一般的專(zhuān)家系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)，知識(shí)庫(kù)，推理機(jī)，解釋器及知識(shí)獲取五個(gè)部分組成

專(zhuān)家系統(tǒng)是人工智能在信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，它是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序56空間分類(lèi)專(zhuān)家系統(tǒng)實(shí)例——土地類(lèi)型分類(lèi)空間分類(lèi)是GIS和遙感信息系統(tǒng)最常用的功能，將空間單元?dú)w組分類(lèi)是智能GIS的基本功能。傳統(tǒng)的分類(lèi)基于二值邏輯，認(rèn)為區(qū)域分類(lèi)界限是明顯的，基本空間單元（矢量或柵格結(jié)構(gòu)）屬于且只屬于一個(gè)空間類(lèi)別。然而，事實(shí)上空間類(lèi)別之間的界限通常是模糊的，是漸變的而不是突變的，所以在空間分類(lèi)中引入模糊邏輯會(huì)提高分類(lèi)的精度。另外空間分類(lèi)也是一個(gè)基于人們對(duì)空間現(xiàn)象的認(rèn)知和知識(shí)的心理判斷過(guò)程，開(kāi)發(fā)一個(gè)帶有GIS的專(zhuān)家系統(tǒng)是很有必要的?？臻g分類(lèi)專(zhuān)家系統(tǒng)實(shí)例——土地類(lèi)型分類(lèi)57下面是一個(gè)基于遙感影象的土地類(lèi)型專(zhuān)家分類(lèi)系統(tǒng)實(shí)例。數(shù)據(jù)采用4波段LANDSATMSS影象數(shù)據(jù)，分類(lèi)系統(tǒng)所采用的分類(lèi)依據(jù)如圖所示：由于分類(lèi)問(wèn)題是一個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的過(guò)程，采用了正向推理方式。下面是一個(gè)基于遙感影象的土地類(lèi)型專(zhuān)家分類(lèi)系統(tǒng)實(shí)例。58第八章空間建模與空間決策支持

第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模型

第2節(jié)空間決策支持模型

第3節(jié)專(zhuān)家系統(tǒng)

第4節(jié)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)挖掘

第5節(jié)GIS空間分析與空間動(dòng)態(tài)建模

第6節(jié)空間相互作用與位置--分配模型第八章空間建模與空間決策支持第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模世界第一個(gè)將數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)理論與技術(shù)引入GIS領(lǐng)域，應(yīng)該是美國(guó)的Edwards教授及ESRI公司，早在1996年，ESRI公司發(fā)表了關(guān)于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的第一篇白皮書(shū)（Mappingforthedatawarehouse),1997、1998又發(fā)表了第二篇和第三篇白皮書(shū)。在我國(guó)大概是20世紀(jì)90年代末，北京大學(xué)在遙感及地理信息系統(tǒng)在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)學(xué)術(shù)方面做了不少工作。世界第一個(gè)將數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)理論與技術(shù)引入GIS領(lǐng)域，應(yīng)該是美國(guó)的E60數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（DataWarehouse）數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)挖掘（DataMining）知識(shí)挖掘過(guò)程數(shù)據(jù)挖掘（DataMining）知識(shí)挖掘過(guò)程第八章空間建模與空間決策支持

第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模型

第2節(jié)空間決策支持模型

第3節(jié)專(zhuān)家系統(tǒng)

第4節(jié)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)挖掘

第5節(jié)GIS空間分析與空間動(dòng)態(tài)建模

第6節(jié)空間相互作用與位置--分配模型第八章空間建模與空間決策支持第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模目前大多數(shù)GIS軟件不能支持多學(xué)科領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)過(guò)程計(jì)算模型。集成GIS空間分析與空間動(dòng)態(tài)建模困難的原因在于：存在著重要的概念差異，導(dǎo)致他們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界抽象方式、如何用計(jì)算機(jī)組織和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的方式存在很大差異。GIS記錄、存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可能不是模型最適合的數(shù)據(jù)格式。編寫(xiě)一個(gè)空間過(guò)程的動(dòng)態(tài)模型是一個(gè)困難的很花費(fèi)時(shí)間的過(guò)程。許多GIS軟件的可視化方法并不支持對(duì)模型結(jié)果的交互式空間——時(shí)間表現(xiàn)。滿(mǎn)足許多科學(xué)家要求的、快速有效的模擬動(dòng)態(tài)模型的開(kāi)放系統(tǒng)模擬方法（如元胞自動(dòng)機(jī)），在GIS實(shí)現(xiàn)的很少。目前大多數(shù)GIS軟件不能支持多學(xué)科領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)過(guò)程計(jì)算模型。集64所謂空間動(dòng)態(tài)模型是指現(xiàn)實(shí)世界中地球表面特定位置上的某些屬性或狀態(tài)因其驅(qū)動(dòng)力隨時(shí)間變化而發(fā)生改變的一種數(shù)學(xué)模擬。從計(jì)算的角度考慮，空間動(dòng)態(tài)模型就是要計(jì)算各空間單元隨其時(shí)間序列信息或驅(qū)動(dòng)力的變化而產(chǎn)生新?tīng)顟B(tài)或?qū)傩灾怠８鲿r(shí)刻的狀態(tài)或?qū)傩钥梢杂糜?jì)算機(jī)以動(dòng)畫(huà)的形式進(jìn)行顯示，其實(shí)質(zhì)仍然是圖形代數(shù)和地圖模型的自然延伸。所以目前很多模型都是在GIS支持下，經(jīng)過(guò)擴(kuò)展或修改，采取與GIS相互結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)的。所謂空間動(dòng)態(tài)模型是指現(xiàn)實(shí)世界中地球表面特定位置上的某些屬性或651)、GIS與空間動(dòng)態(tài)模型的結(jié)合方式GIS與空間動(dòng)態(tài)模型的結(jié)合主要有三種方式：松散結(jié)合交互界面鑲嵌結(jié)合1)、GIS與空間動(dòng)態(tài)模型的結(jié)合方式66第八章空間建模與空間決策支持

第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模型

第2節(jié)空間決策支持模型

第3節(jié)專(zhuān)家系統(tǒng)

第4節(jié)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)挖掘

第5節(jié)GIS空間分析與空間動(dòng)態(tài)建模

第6節(jié)空間相互作用與位置--分配模型第八章空間建模與空間決策支持第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模有A、B、C三個(gè)產(chǎn)地，產(chǎn)量分別為50、30、20，對(duì)應(yīng)銷(xiāo)地I、II、III，需要量分別為40、40、20。首先通過(guò)最短路徑分析，得到如表描述的運(yùn)費(fèi)。資源分配的運(yùn)費(fèi)表（∞表示不連通）問(wèn)題是：如何確定其供應(yīng)關(guān)系，使得總運(yùn)費(fèi)最少？IIIIIIA235B∞1.58C24∞有A、B、C三個(gè)產(chǎn)地，產(chǎn)量分別為50、30、20，對(duì)應(yīng)銷(xiāo)地I68IIIIIIA201020B0300C2000IIIIIIA201020B0300C200069第八章空間建模與空間決策支持

總結(jié)

第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模型

第2節(jié)空間決策支持模型

第3節(jié)專(zhuān)家系統(tǒng)

第4節(jié)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)挖掘

第5節(jié)GIS空間分析與空間動(dòng)態(tài)建模

第6節(jié)空間相互作用與位置--分配模型第八章空間建模與空間決策支持

作業(yè)題與思考題訪(fǎng)問(wèn)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)/eolenv/homepage/common/opencourse/?作業(yè)題與思考題?演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！地理信息系統(tǒng)原理王增武Tel/p>

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WangZengwu@QQ:cuitgis@(1810989625)地理信息系統(tǒng)原理王增武第一章地理信息系統(tǒng)概論第二章空間數(shù)據(jù)模型第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第四章空間數(shù)據(jù)組織與管理第五章空間數(shù)據(jù)采集與處理第六章空間數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析第七章數(shù)字地形模型與地形分析第八章空間建模與空間決策支持第九章3S集成技術(shù)及應(yīng)用章節(jié)目錄第一章地理信息系統(tǒng)概論章節(jié)目錄第八章空間建模與空間決策支持

第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模型

第2節(jié)空間決策支持模型

第3節(jié)專(zhuān)家系統(tǒng)

第4節(jié)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)挖掘

第5節(jié)GIS空間分析與空間動(dòng)態(tài)建模

第6節(jié)空間相互作用與位置--分配模型第八章空間建模與空間決策支持第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模1）、空間分析過(guò)程空間分析的目的是解決某類(lèi)與地理空間有關(guān)的問(wèn)題，通常涉及多種空間分析操作的組合。好的空間分析過(guò)程設(shè)計(jì)將十分有利于問(wèn)題的解決。1、空間分析過(guò)程及其模型

1）、空間分析過(guò)程1、空間分析過(guò)程及其模型76一般步驟是：明確分析的目的和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則；準(zhǔn)備分析數(shù)據(jù)；進(jìn)行空間分析操作；進(jìn)行結(jié)果分析；解釋、評(píng)價(jià)結(jié)果（如有必要，返回步驟1）；結(jié)果輸出（地圖、表格和文檔）。

一般步驟是：77第8章空間建模與空間決策支持課件78例1：由于道路拓寬而需拆遷的建筑物的建筑面積和房產(chǎn)價(jià)值，道路拓寬改建的標(biāo)準(zhǔn)是：道路從原有的20m拓寬至60m；拓寬道路應(yīng)盡量保持直線(xiàn)；部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的10層以上的建筑不拆除。如何利用建立緩沖區(qū)、拓?fù)浏B加和特征提取,計(jì)算一條道路拓寬改建過(guò)程中的拆遷指標(biāo)？例1：79（1）明確分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)目的是計(jì)算由于道路拓寬而需拆遷的建筑物的建筑面積和房產(chǎn)價(jià)值，道路拓寬改建的標(biāo)準(zhǔn)是：道路從原有的20m拓寬至60m；拓寬道路應(yīng)盡量保持直線(xiàn)；部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的10層以上的建筑不拆除。（2）準(zhǔn)備進(jìn)行分析的數(shù)據(jù)需要涉及兩類(lèi)信息，一類(lèi)是現(xiàn)狀道路圖；另一類(lèi)為分析區(qū)域內(nèi)建筑物分布圖及相關(guān)信息。（1）明確分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)80（3）進(jìn)行空間操作首先選擇擬拓寬的道路，根據(jù)拓寬半徑，建立道路的緩沖區(qū)。然后將此緩沖區(qū)與建筑物層數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浏B加，產(chǎn)生一幅新圖，此圖包括所有部分或全部位于拓寬區(qū)內(nèi)的建筑物信息。（4）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析首先對(duì)全部或部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的建筑物進(jìn)行選擇，凡部分落入拆遷區(qū)且樓層高于10層以上的建筑物，將其從選擇組中去掉，并對(duì)道路的拓寬邊界進(jìn)行局部調(diào)整。然后對(duì)所有需拆遷的建筑物進(jìn)行拆遷指標(biāo)計(jì)算。（5）將分析結(jié)果以地圖和表格的形式打印輸出。（3）進(jìn)行空間操作81例2：為一建設(shè)項(xiàng)目選擇最佳的建設(shè)位置,作為一個(gè)輕度污染工廠(chǎng)的可能建設(shè)位置。工廠(chǎng)選址的標(biāo)準(zhǔn)包括：地塊建設(shè)用地面積不小于10000m2；地塊的地價(jià)不超過(guò)1萬(wàn)元/m2；地塊周?chē)荒苡杏變簣@、學(xué)校等公共設(shè)施，以免受到工廠(chǎng)生產(chǎn)的影響。例2：82（1）建立分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)分析的目的是確定一些具體的地塊，作為一個(gè)輕度污染工廠(chǎng)的可能建設(shè)位置。工廠(chǎng)選址的標(biāo)準(zhǔn)包括：地塊建設(shè)用地面積不小于10000m2；地塊的地價(jià)不超過(guò)1萬(wàn)元/m2；地塊周?chē)荒苡杏變簣@、學(xué)校等公共設(shè)施，以免受到工廠(chǎng)生產(chǎn)的影響。（2）選址的數(shù)據(jù)為達(dá)到選址的目的，需準(zhǔn)備兩種數(shù)據(jù)，一種為包括全市所有地塊信息的數(shù)據(jù)層；另一類(lèi)為全市公共設(shè)施（包括幼兒園、學(xué)校等）的分布圖。（1）建立分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)83（3）進(jìn)行特征提取和空間拓?fù)浏B加從地塊圖中選擇所有滿(mǎn)足條件1、2的地塊，并與公共設(shè)施層數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浏B加。（4）進(jìn)行鄰域分析對(duì)疊加的結(jié)果進(jìn)行鄰域分析和特征提取，選擇出滿(mǎn)足要求的地塊。（5）將選擇的地塊及相關(guān)信息以地圖和表格形式打印輸出。

（3）進(jìn)行特征提取和空間拓?fù)浏B加842）、空間分析建模模型是人類(lèi)對(duì)事物的一種抽象，人們?cè)谡浇ㄔ鞂?shí)物前，往往首先建立一個(gè)簡(jiǎn)化的模型，以便抓住問(wèn)題的要害，剔除與問(wèn)題無(wú)關(guān)的非本質(zhì)的東西，從而使模型比實(shí)物更簡(jiǎn)單明了，易于把握。同樣為了解決復(fù)雜的空間問(wèn)題，人們也試圖建立一個(gè)簡(jiǎn)化的模型，模擬空間分析過(guò)程?？臻g分析建模，由于是建立在對(duì)圖層數(shù)據(jù)的操作上的，又稱(chēng)為“地圖建?！保–artographicModeling）。2）、空間分析建模85空間分析是地理信息系統(tǒng)的主要特征，也是評(píng)價(jià)一個(gè)地理信息系統(tǒng)功能的主要指標(biāo)之一?？臻g分析模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界科學(xué)體系問(wèn)題域抽象的空間概念模型，與廣義的模型既有聯(lián)系，又有區(qū)別：（1）空間定位是空間分析模型特有的性質(zhì)，構(gòu)成空間分析模型的空間目標(biāo)(點(diǎn)、弧段、網(wǎng)絡(luò)、面域、復(fù)雜地物等)的多樣性決定了空間分析模型建立的復(fù)雜性。（2）空間關(guān)系也是空間分析模型的一個(gè)重要特征，空間層次關(guān)系、相鄰關(guān)系以及空間目標(biāo)的拓?fù)潢P(guān)系也決定了空間分析模型建立的特殊性。（3）包含坐標(biāo)、高程、屬性以及時(shí)序特征的空間數(shù)據(jù)極其龐大，大量的空間數(shù)據(jù)通常用圖形的方式來(lái)表示，這樣由空間數(shù)據(jù)構(gòu)成的空間分析模型也具有了可視化的圖形特征。空間分析是地理信息系統(tǒng)的主要特征，也是評(píng)價(jià)86空間分析建模是指運(yùn)用GIS空間分析方法建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程。運(yùn)用數(shù)學(xué)分析方法建立表達(dá)式，反映地理過(guò)程，來(lái)模擬地理現(xiàn)象的形成過(guò)程的模型稱(chēng)為過(guò)程模型，也叫處理模型，均是指描述物體或?qū)ο笾g相互作用的處理過(guò)程的模型?？臻g分析建模是指運(yùn)用GIS空間分析方法建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程。運(yùn)87過(guò)程模型的類(lèi)型很多，用于解決各種各樣的實(shí)際問(wèn)題。如：適宜性建模：是指土地針對(duì)某種特定開(kāi)發(fā)活動(dòng)的建模，包括農(nóng)業(yè)應(yīng)用、城市化選址、道路選擇等；水文建模：水的流向；表面建模：城鎮(zhèn)某個(gè)地方的污染程度；距離建模：從出發(fā)點(diǎn)到目的地的最佳路徑的選擇、郵遞員的最短路徑等過(guò)程模型的類(lèi)型很多，用于解決各種各樣的實(shí)際問(wèn)題。如：88地圖建模可以是一個(gè)空間分析流程的逆過(guò)程，即從分析的最終結(jié)果開(kāi)始，反向一步步分析為得到最終結(jié)果，哪些數(shù)據(jù)是必須的，并確定每一步要輸入的數(shù)據(jù)以及這些數(shù)據(jù)是如何派生而來(lái)。地圖建?？梢允且粋€(gè)空間分析流程的逆過(guò)程，即從分析的最終結(jié)果開(kāi)89假定需要獲得這樣一個(gè)結(jié)果，即要顯示出所有坡度大于20度的地區(qū)。如要生成一幅坡度大于20度的圖像，需要一幅反映所有坡度的圖像;如要生成一幅所有坡度的圖像，需要什么樣的數(shù)據(jù)？。一幅高程數(shù)據(jù)圖像可用于生成坡度圖像。生成該圖像需要何種數(shù)據(jù)？這一過(guò)程一直持續(xù)，直至找出所有必備數(shù)據(jù)為止反向用圖形或符號(hào)將有關(guān)數(shù)據(jù)及其操作流程表示出來(lái)就得到一個(gè)地圖模型。

假定需要獲得這樣一個(gè)結(jié)果，即要顯示出所有坡度大于20度的地區(qū)90第8章空間建模與空間決策支持課件91一個(gè)最基本的空間分析操作是將兩個(gè)柵格數(shù)據(jù)相加：一個(gè)最基本的空間分析操作是將兩個(gè)柵格數(shù)據(jù)相加：92邏輯運(yùn)算使復(fù)雜度增加：例如，如果某個(gè)位置的土壤為沙質(zhì)且干燥，則該位置滿(mǎn)足條件（真[T]）邏輯運(yùn)算使復(fù)雜度增加：93特定的函數(shù)使復(fù)雜度增加更多：特定的函數(shù)使復(fù)雜度增加更多：94過(guò)程模型應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單地抓住事物本質(zhì)來(lái)解決問(wèn)題。有時(shí)可能只需要單個(gè)的操作或函數(shù)，但有時(shí)也可能需要成百上千的操作和函數(shù)。過(guò)程模型應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單地抓住事物本質(zhì)來(lái)解決問(wèn)題。有時(shí)可能只需95

適宜性建模舉例

第一步：明確問(wèn)題為一所新學(xué)校查找一個(gè)最適宜的地址。查找的結(jié)果將會(huì)是一幅地圖，顯示了適合建立一所新學(xué)校的可能的地址（級(jí)別由好到壞）。這張圖就叫做適宜性等級(jí)圖，因?yàn)樗@示了一個(gè)相對(duì)范圍的值，這些值是在為模型輸入條件后得到的，能夠表明圖上每個(gè)位置建立新學(xué)校的適宜程度。

適宜性建模舉例

第一步：明確問(wèn)題96第二步：分解問(wèn)題明確問(wèn)題之后，就可以將它分解為更小的部分，直到知道了解決這個(gè)問(wèn)題需要哪些步驟。這些步驟就是要實(shí)現(xiàn)的具體目標(biāo)。在定義具體目標(biāo)時(shí)，需要考慮如何來(lái)衡量用戶(hù)的目標(biāo)。在什么樣的地區(qū)建新學(xué)校才是最適宜的呢？該如何衡量呢？由于很多搬遷到該城鎮(zhèn)的家庭都有小孩，而小孩子喜歡在有娛樂(lè)設(shè)施的地方玩耍，因此在為學(xué)校選址時(shí)，選擇一個(gè)靠近娛樂(lè)設(shè)施的地方會(huì)更可取。另外，與現(xiàn)有的學(xué)校保持適當(dāng)距離也是很重要的，以便使學(xué)校在城鎮(zhèn)范圍內(nèi)分散開(kāi)來(lái)。此外，學(xué)校還必須建在一個(gè)相對(duì)平坦的適宜地面上。第二步：分解問(wèn)題97用戶(hù)需要了解以下內(nèi)容：“哪里有相對(duì)平坦的土地？這些位置上的土地利用類(lèi)型合適嗎？這些地方是否離娛樂(lè)場(chǎng)地足夠近？它們與現(xiàn)有學(xué)校的距離是否足夠遠(yuǎn)？”，以便使學(xué)校在城鎮(zhèn)范圍內(nèi)分散開(kāi)來(lái)。此外，學(xué)校還必須建在一個(gè)相對(duì)平坦的適宜地面上。用戶(hù)需要了解以下內(nèi)容：“哪里有相對(duì)平坦的土地？這些位置上的土98這些地方距娛樂(lè)場(chǎng)地足夠近嗎？現(xiàn)在已經(jīng)知道，人們更愿意讓學(xué)校建在娛樂(lè)設(shè)施的附近，所以需要?jiǎng)?chuàng)建一幅顯示學(xué)校到娛樂(lè)場(chǎng)地距離的地圖，以確保學(xué)校位于娛樂(lè)場(chǎng)地的附近。這就需要用到過(guò)程模型來(lái)計(jì)算學(xué)校到娛樂(lè)場(chǎng)地的距離。需要的輸入數(shù)據(jù)集：娛樂(lè)設(shè)施的位置。這些地方距娛樂(lè)場(chǎng)地足夠近嗎？99這些地方離現(xiàn)有學(xué)校足夠遠(yuǎn)嗎？需要使新學(xué)校遠(yuǎn)離現(xiàn)有學(xué)校，以避免彼此輻射區(qū)的重疊。所以需要制作一幅顯示與現(xiàn)有學(xué)校距離的地圖。這里，需要過(guò)程模型來(lái)計(jì)算到現(xiàn)有學(xué)校的距離。需要的輸入數(shù)據(jù)集：現(xiàn)有學(xué)校的位置。這些地方離現(xiàn)有學(xué)校足夠遠(yuǎn)嗎？100相對(duì)平坦的土地分布在哪里？為了找到相對(duì)平坦的地區(qū)，需要?jiǎng)?chuàng)建一幅土地坡度圖。這里需要用到過(guò)程模型來(lái)計(jì)算土地坡度。需要的輸入數(shù)據(jù)集：高程。相對(duì)平坦的土地分布在哪里？101這些位置上的土地利用類(lèi)型是否合適？需要判斷什么是適宜建造新學(xué)校的土地利用類(lèi)型。這是一個(gè)主觀的判斷過(guò)程，視用戶(hù)提出的問(wèn)題而定。這里，農(nóng)業(yè)用地被認(rèn)為是建設(shè)成本最小的，所以也是最可取的。其次是荒地，然后是灌叢過(guò)渡地、林地和現(xiàn)有建筑用地。這里沒(méi)有用到過(guò)程模型，僅僅是確定輸入土地利用數(shù)據(jù)集，并判定哪種土地利用類(lèi)型最適合建新學(xué)校。需要的輸入數(shù)據(jù)集：土地利用類(lèi)型。這些位置上的土地利用類(lèi)型是否合適？102第8章空間建模與空間決策支持課件103第三步：分析輸入數(shù)據(jù)確定了需要哪些數(shù)據(jù)集，就對(duì)輸入數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析，以了解數(shù)據(jù)集的內(nèi)容。這包括了解在數(shù)據(jù)集內(nèi)部及數(shù)據(jù)集之間，哪些屬性對(duì)于解決問(wèn)題最為重要，同時(shí)，還要探求數(shù)據(jù)中存在的趨勢(shì)。通過(guò)分析數(shù)據(jù)，通常能夠加深對(duì)所要建造學(xué)校的地區(qū)的了解，判定輸入屬性數(shù)據(jù)的權(quán)重，決定如何對(duì)建模過(guò)程進(jìn)行修改。第三步：分析輸入數(shù)據(jù)104第四步：執(zhí)行分析到目前為止，已經(jīng)確定了具體目標(biāo)、各要素以及它們之間的相互作用、過(guò)程模型，并且知道需要輸入哪些數(shù)據(jù)集，現(xiàn)在就應(yīng)該進(jìn)行分析了。當(dāng)為一所新學(xué)校尋找最佳位置時(shí)，有兩種執(zhí)行分析的途徑?？梢詣?chuàng)建一幅適宜性地圖，找出地圖上每個(gè)位置的適宜性，或者可以簡(jiǎn)單地查詢(xún)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)集來(lái)獲取真或假運(yùn)算的布爾結(jié)果。第四步：執(zhí)行分析105創(chuàng)建一幅適宜性地圖生成適宜性等級(jí)對(duì)距離娛樂(lè)場(chǎng)地遠(yuǎn)近程度的分級(jí)對(duì)距離現(xiàn)有學(xué)校遠(yuǎn)近程度的分級(jí)對(duì)土地的相對(duì)平坦程度分級(jí)對(duì)土地利用類(lèi)型的適宜性分級(jí)合成適宜性地圖創(chuàng)建一幅適宜性地圖106第8章空間建模與空間決策支持課件107適宜性因素影響力的百分比標(biāo)準(zhǔn)化的百分比到休閑娛樂(lè)場(chǎng)所的距離50%(0.5)到現(xiàn)有學(xué)校的距離25%(0.25)坡度12.5%(0.125)土地利用類(lèi)型12.5%(0.125)適宜性因素影響力的百分比標(biāo)準(zhǔn)化的百分比到休閑娛樂(lè)場(chǎng)所的距離5108適宜性地圖適宜性地圖109適宜性地圖適宜性地圖110步驟5：驗(yàn)證結(jié)果通過(guò)任意空間分析得出結(jié)果后，應(yīng)驗(yàn)證結(jié)果是否準(zhǔn)確。如有條件，應(yīng)通過(guò)實(shí)地調(diào)查來(lái)驗(yàn)證候選地點(diǎn)是否符合要求。步驟6：實(shí)施結(jié)果步驟5：驗(yàn)證結(jié)果111食草動(dòng)物棲息地質(zhì)量評(píng)價(jià)模型一個(gè)食草動(dòng)物棲息地質(zhì)量評(píng)價(jià)簡(jiǎn)化模型，模型只考慮了影響食草動(dòng)物生存的基本因子：水源、食物、和隱藏條件，以及景觀單元的面積，連通性和破碎程度的度量指標(biāo)。食草動(dòng)物棲息地質(zhì)量評(píng)價(jià)模型112第8章空間建模與空間決策支持課件113國(guó)家森林公園選址模型為某地建立一國(guó)家森林公園確定大致范圍，是一個(gè)數(shù)據(jù)源已知，需要進(jìn)行空間信息提取的模型。數(shù)據(jù)源包括公路鐵路分布圖（線(xiàn)狀地物），森林分布圖（面狀地物），城鎮(zhèn)區(qū)劃圖（面狀地物）。國(guó)家森林公園選址模型114地圖模型可以用下面的形式表示：1、空間分析過(guò)程及其模型步驟操作命令找出所有森林地區(qū)1為林地，0為非林地再分類(lèi)合并森林分類(lèi)圖屬性相同的相鄰多邊形的邊界歸組找出距公路或鐵路0.5公里的地區(qū)緩沖區(qū)分析找出距公路或鐵路1公里的地區(qū)緩沖區(qū)分析找出非城市區(qū)用地

1為非市區(qū)，0為市區(qū)再分類(lèi)找出森林地區(qū)、非市區(qū)、且距公路或鐵路0.5至1公里范圍內(nèi)的地區(qū)拓?fù)浏B加分析合并相同屬性的多邊形歸組地圖模型可以用下面的形式表示：1、空間分析過(guò)程及其模型步驟操115木材毀壞量回歸預(yù)測(cè)模型

根據(jù)多年的統(tǒng)計(jì)數(shù)字和經(jīng)驗(yàn)方程，本例是一個(gè)林場(chǎng)砍伐木材時(shí)木材毀壞量回歸預(yù)測(cè)模型。

模型的因變量有坡度，樹(shù)徑，樹(shù)高，蓄積量，樹(shù)木缺矢量。公式如下：木材毀壞量回歸預(yù)測(cè)模型116第8章空間建模與空間決策支持課件117有一些GIS軟件提供了高級(jí)的可視化的地圖建模輔助工具，用戶(hù)只需使用其提供的工具在窗口中繪出模型的流程圖，指定流程圖的意義、所用的參數(shù)，矩陣等即可完成地圖模型的設(shè)計(jì)，而無(wú)需書(shū)寫(xiě)復(fù)雜的命令程序。ArcGis?有一些GIS軟件提供了高級(jí)的可視化的地圖建模輔助工具，用戶(hù)只118模型構(gòu)建器是一個(gè)用來(lái)創(chuàng)建、編輯和管理模型的應(yīng)用程序。模型是將一系列地理處理工具串聯(lián)在一起的工作流，它將其中一個(gè)工具的輸出作為另一個(gè)工具的輸入。也可以將模型構(gòu)建器看成是用于構(gòu)建工作流的可視化編程語(yǔ)言模型構(gòu)建器是一個(gè)用來(lái)創(chuàng)建、編輯和管理模型的應(yīng)用程序。模型是將119第8章空間建模與空間決策支持課件120第八章空間建模與空間決策支持

第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模型

第2節(jié)空間決策支持模型

第3節(jié)專(zhuān)家系統(tǒng)

第4節(jié)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)挖掘

第5節(jié)GIS空間分析與空間動(dòng)態(tài)建模

第6節(jié)空間相互作用與位置--分配模型第八章空間建模與空間決策支持第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模區(qū)域規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、設(shè)施位置選擇、環(huán)境管理等都是有關(guān)空間行為的決策問(wèn)題，這些問(wèn)題的解決方案是由決策者或領(lǐng)域?qū)＜以趯?zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的啟發(fā)下，在分析大量的空間和非空間信息的基礎(chǔ)上得到的?？臻g決策問(wèn)題大大超過(guò)了地理信息系統(tǒng)通常的空間分析功能的要求。

區(qū)域規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、設(shè)施位置選擇、環(huán)境管理等都是有關(guān)空間1221、空間決策過(guò)程的復(fù)雜性決策是一個(gè)決策者為達(dá)到某種目標(biāo)或目標(biāo)集合，根據(jù)一定的約束條件下在多種侯選方案里進(jìn)行選擇的復(fù)雜過(guò)程。當(dāng)采用數(shù)學(xué)表述形式表達(dá)一般化決策問(wèn)題時(shí)，包括以下幾個(gè)構(gòu)成部分：

1）方案集合。

2）狀態(tài)集合。

3）損益函數(shù)。4）目標(biāo)函數(shù)（決策準(zhǔn)則）。1、空間決策過(guò)程的復(fù)雜性1232、空間決策分析的理論和方法A）效用理論效用理論是決策分析的基礎(chǔ)。事物的不確定性可看作是許多簡(jiǎn)單隨機(jī)事件的復(fù)合。每一個(gè)簡(jiǎn)單隨機(jī)事件是由兩個(gè)互斥事件Z1

和Z2組成的。事件Z1發(fā)生的概率為P，事件Z2發(fā)生的概率為1—P，則隨機(jī)事件記為L(zhǎng)（Z1，P，Z2）。在簡(jiǎn)單隨機(jī)事件內(nèi)引進(jìn)“優(yōu)先”或“偏好”的概念，并在隨機(jī)事件集合的基礎(chǔ)上建立公理體系，2、空間決策分析的理論和方法124B）決策樹(shù)決策分析中最常用的方法之一是決策樹(shù)方法。B）決策樹(shù)125C)貝葉斯決策由于決策總是在事件發(fā)生之前做出，而事件是否發(fā)生又不是確定的，因此常采用統(tǒng)計(jì)學(xué)中貝葉斯公式對(duì)事件發(fā)生的概率作先驗(yàn)估計(jì)，這就是貝葉斯方法。

C)貝葉斯決策126第八章空間建模與空間決策支持

第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模型

第2節(jié)空間決策支持模型

第3節(jié)專(zhuān)家系統(tǒng)

第4節(jié)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)挖掘

第5節(jié)GIS空間分析與空間動(dòng)態(tài)建模

第6節(jié)空間相互作用與位置--分配模型第八章空間建模與空間決策支持第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模專(zhuān)家系統(tǒng)是人工智能在信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，它是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部具有大量專(zhuān)家水平的某個(gè)領(lǐng)域知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，能夠利用人類(lèi)專(zhuān)家的知識(shí)和解決問(wèn)題的方法來(lái)解決該領(lǐng)域的問(wèn)題。專(zhuān)家系統(tǒng)的主要功能取決于大量的知識(shí)。設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)的關(guān)鍵是知識(shí)表達(dá)和知識(shí)運(yùn)用。專(zhuān)家系統(tǒng)與一般計(jì)算機(jī)程序最本質(zhì)的區(qū)別在于：專(zhuān)家系統(tǒng)所解決的問(wèn)題一般沒(méi)有算法解，并且往往是要在不完全、不精確或不確定的信息基礎(chǔ)上做出結(jié)論。一般的專(zhuān)家系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)，知識(shí)庫(kù)，推理機(jī)，解釋器及知識(shí)獲取五個(gè)部分組成

專(zhuān)家系統(tǒng)是人工智能在信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，它是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序128空間分類(lèi)專(zhuān)家系統(tǒng)實(shí)例——土地類(lèi)型分類(lèi)空間分類(lèi)是GIS和遙感信息系統(tǒng)最常用的功能，將空間單元?dú)w組分類(lèi)是智能GIS的基本功能。傳統(tǒng)的分類(lèi)基于二值邏輯，認(rèn)為區(qū)域分類(lèi)界限是明顯的，基本空間單元（矢量或柵格結(jié)構(gòu)）屬于且只屬于一個(gè)空間類(lèi)別。然而，事實(shí)上空間類(lèi)別之間的界限通常是模糊的，是漸變的而不是突變的，所以在空間分類(lèi)中引入模糊邏輯會(huì)提高分類(lèi)的精度。另外空間分類(lèi)也是一個(gè)基于人們對(duì)空間現(xiàn)象的認(rèn)知和知識(shí)的心理判斷過(guò)程，開(kāi)發(fā)一個(gè)帶有GIS的專(zhuān)家系統(tǒng)是很有必要的?？臻g分類(lèi)專(zhuān)家系統(tǒng)實(shí)例——土地類(lèi)型分類(lèi)129下面是一個(gè)基于遙感影象的土地類(lèi)型專(zhuān)家分類(lèi)系統(tǒng)實(shí)例。數(shù)據(jù)采用4波段LANDSATMSS影象數(shù)據(jù)，分類(lèi)系統(tǒng)所采用的分類(lèi)依據(jù)如圖所示：由于分類(lèi)問(wèn)題是一個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的過(guò)程，采用了正向推理方式。下面是一個(gè)基于遙感影象的土地類(lèi)型專(zhuān)家分類(lèi)系統(tǒng)實(shí)例。130第八章空間建模與空間決策支持

第1節(jié)空間分析過(guò)程及其模型

第2節(jié)空間決策支持模型

第3節(jié)專(zhuān)家系統(tǒng)

第4節(jié)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)挖掘

第5節(jié)GIS