第十章空間建模與空間決策支持XUEXI

第十章

空間建模與空間決策支持

內(nèi)容提綱1、空間分析過程及其模型2、空間決策支持模型1、空間分析過程及其模型1.1空間分析過程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)果結(jié)果輸出（地圖、表格和文檔）1.2空間分析建模1空間分析模型與建模1.1空間建?；A(chǔ)1.2空間分析模型1.3空間分析建模2圖解建模工具M(jìn)odelBuilder2.1ModelBuilder基礎(chǔ)2.2圖解模型的建立方法2.3實(shí)例分析空間分析模型與建?？臻g建?；A(chǔ)模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體或現(xiàn)象的抽象或簡化，是實(shí)體或現(xiàn)象中的最重要的構(gòu)成及其相互關(guān)系的表述?？臻g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。它是基于地理對(duì)象的位置和形態(tài)特征的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其目的在于提取和傳輸空間信息。在ArcGIS中，模型顯示為模型圖表，可以將各項(xiàng)處理在模型圖表中串在一起，模型運(yùn)行時(shí)各項(xiàng)處理將順序執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)工作流的自動(dòng)化。

空間分析模型與建模空間分析模型

空間分析模型是指用于GIS空間分析的數(shù)學(xué)模型?？臻g分析模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界科學(xué)體系問題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?？臻g分析模型與建?？臻g分析模型分類1）空間分布模型用于研究地理對(duì)象的空間分布特征。主要包括：空間分布參數(shù)的描述，如分布密度、分布中心、離散度等；空間分布檢驗(yàn)，以確定空間分布類型；空間聚類分析，反映分布的多中心特征并確定這些中心；趨勢(shì)面分析，反映現(xiàn)象的空間分布趨勢(shì)；空間聚合與分解，反映空間對(duì)比與趨勢(shì)。

空間分析模型與建模2）空間關(guān)系模型用于研究基于地理對(duì)象的位置和屬性特征的空間物體之間的關(guān)系，包括距離、方向、連通和拓?fù)渌姆N空間關(guān)系，其中拓?fù)潢P(guān)系是研究較多的關(guān)系；距離是內(nèi)容最豐富的一種關(guān)系；連通用于描述基于視線的空間物體之間通視性；方向反映物體的方位。3）空間相關(guān)模型用于研究物體位置和屬性集成下的關(guān)系，尤其是物體群（類）之間的關(guān)系。在這方面，目前研究的最多的是空間統(tǒng)計(jì)學(xué)范疇的問題。空間上的空間相關(guān)、覆蓋分析就是考慮物體類之間相關(guān)關(guān)系的分析?？臻g分析模型與建模4）預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)與決策模型用于研究地理對(duì)象的動(dòng)態(tài)發(fā)展。根據(jù)過去和現(xiàn)在推斷未來，根據(jù)已知推測(cè)未知。運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和手段來估計(jì)地理對(duì)象未來發(fā)展趨勢(shì)，并做出判斷與評(píng)價(jià)，形成決策方案，用以指導(dǎo)行動(dòng)，以獲得盡可能好的實(shí)踐效果?？臻g分析析模型與與建?？臻g分析析建?？臻g分析析建模是是指運(yùn)用用GIS空間分分析方法法建立數(shù)數(shù)學(xué)模型型的過程程。運(yùn)用用數(shù)學(xué)分分析方法法建立表表達(dá)式，，模擬地地理現(xiàn)象象的形成成過程的的模型稱稱為過程程模型，，過程模模型的類類型很多多，用于于解決各各種各樣樣的實(shí)際際問題。。適宜性建建模：農(nóng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用用、城市市化選址址、道路選擇擇等；水文建模模：水流流的方向向；表面建模模：城市市某個(gè)地地方的污污染程度度；距離建模模：從出出發(fā)點(diǎn)到到目的地地的最佳佳路徑的的選擇、郵遞遞員的最最短路徑徑等；即尋找相相關(guān)因素素，準(zhǔn)備備相關(guān)數(shù)數(shù)據(jù)運(yùn)用數(shù)學(xué)知知識(shí)和GIS空間間分析工具具來描述問題中變量量間的關(guān)系系結(jié)果滿意，，運(yùn)用模型型得到對(duì)結(jié)結(jié)果的分析析問題背景、、建模目的的、掌握對(duì)對(duì)象信息、、明確問題題、實(shí)現(xiàn)目目標(biāo)、具體體解決途徑徑、所需數(shù)數(shù)據(jù)運(yùn)用所得到到的模型、、解釋模型的的結(jié)果或把把運(yùn)行結(jié)果果與實(shí)際觀觀測(cè)進(jìn)行對(duì)對(duì)比圖解建模圖解建模是是指用直觀觀的圖形語語言將一個(gè)個(gè)具體的過過程模型表表達(dá)出來。。在這個(gè)模模型中分別別定義不同同的圖形代代表輸入數(shù)數(shù)據(jù)、輸出出數(shù)據(jù)、空空間處理工工具，它們們以流程圖圖的形式進(jìn)進(jìn)行組合并并且可以執(zhí)執(zhí)行空間分分析操作功功能。當(dāng)空空間處理涉涉及到許多多步驟時(shí)，，建立模型型可以讓用用戶創(chuàng)建和和管理自己己的工作流流，明確其其空間處理理任務(wù)，為為復(fù)雜的GIS任務(wù)務(wù)建立一個(gè)個(gè)固定有序序的處理過過程。ModelBuilder模型生成器器（ModelBuilder）是是ARCGIS9提提供的構(gòu)造造地理處理理工作流和和腳本的圖圖形化建模模工具，可可簡化復(fù)雜雜地理處理理。最初的的模型生成成器出現(xiàn)在在Arcview3的空間間分析模塊塊，它為地地理處理的的工作流和和腳本提供供圖形化的的建模工具具。ModelBuilder模型生成器器的啟動(dòng)在ArcGIS9中中可以通過過以下方式式啟動(dòng)模型型生成器：：1）打開ArcMap或Arccatalog，啟動(dòng)ArcToolbox。2）右鍵單單擊ArcToolbox，，選擇Newtoolbox命令，，生成Toolbox。3）右鍵單單擊Toolbox，在New中選擇擇Model命令，，生成Model。。另外，在ArcGIS9.3中的工具具條上增加加了Model圖圖標(biāo)，可可以直接點(diǎn)點(diǎn)擊生成Model。生成Toolbox生成ModelModelBuilder窗口ModelBuilder窗口由由一個(gè)用來來構(gòu)建模型型圖表的顯顯示窗口、、主菜單和和一個(gè)用來來與模型圖圖表中的元元素進(jìn)行交交互的工具具條組成。?？梢詮腗odelBuilder窗口中中或其對(duì)話話框運(yùn)行模模型。模型生成器器的界面保存打印剪切粘貼復(fù)制添加數(shù)據(jù)或或工具漫游運(yùn)行添加鏈接選擇導(dǎo)航連續(xù)縮放縮放放大縮小全圖自動(dòng)布局模型生成器器的編輯工工具一個(gè)處理模型元素顯示窗口中中的模型圖圖表主菜單工具條模型的基本本組成圖解模型主主要由三部部分組成：：輸入數(shù)據(jù)、、輸出數(shù)據(jù)據(jù)和空間處處理工具輸入數(shù)據(jù)和和輸出數(shù)據(jù)據(jù)的類型多多種多樣，，可以是柵柵格數(shù)據(jù)集集，shapefile、coverage等等。不同空空間處理工工具要求的的數(shù)據(jù)不同同，不同的的應(yīng)用目的的也會(huì)得到到不同類型型的輸出數(shù)數(shù)據(jù)。空間處理工工具包括ArcToolbox中所有有的工具集集，也可以以是由模型型（Model）、、腳本（Scripts）定定制的工具具或者其他他工具箱（（Toolbox））中的系統(tǒng)統(tǒng)工具。只有將以上上模型要素素有機(jī)連接接起來，才才能組成一一個(gè)完整的的圖解模型型。模型的每個(gè)個(gè)元素有一一個(gè)唯一的的符號(hào)值元素非地地理數(shù)據(jù)參參數(shù)值。為為這些元素素設(shè)置的值值可被用作作模型中合合適工具的的輸入。例例如，在柵柵格數(shù)據(jù)集集中用于倍倍乘象元值值的一個(gè)常常數(shù)，或工工具使用的的簇容限值值。項(xiàng)目數(shù)據(jù)元元素代表模模型運(yùn)行前前已存在的的地理數(shù)據(jù)據(jù)。由這些些元素引用用的數(shù)據(jù)用用作模型工工具的輸入入?yún)?shù)值。。工具元素代代表對(duì)輸入入數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)值執(zhí)行的的操作。派生值元素素引用運(yùn)行行工具時(shí)創(chuàng)創(chuàng)建的非地地理數(shù)據(jù)參參數(shù)值。一一個(gè)處理的的派生值可可以作為另另一個(gè)處理理的輸入值值。連接器是表表明處理順順序的線段段。數(shù)據(jù)元元素和工具具元素是連連接在一起起的。連接接器箭頭表表明處理的的方向。除了基本模模型元素，，還有文本本標(biāo)注，它它是在模型型中放置解解釋文本的的圖形元素素。標(biāo)注不不是處理序序列的一部部分?？梢砸愿淖?cè)厮氐哪J(rèn)文文本，在模模型圖表中中標(biāo)注可以以附加在元元素上，也也可以自由由浮動(dòng)。派生數(shù)據(jù)元元素代表由由工具創(chuàng)建建的輸出數(shù)數(shù)據(jù)。由這這些工具引引用的數(shù)據(jù)據(jù)直到工具具運(yùn)行時(shí)才才存在。一一個(gè)處理的的派生數(shù)據(jù)據(jù)可以作為為另一個(gè)處處理的輸入入數(shù)據(jù)。圖解模模型的的基本本類型型一個(gè)模模型由由一個(gè)個(gè)或多多個(gè)過過程組組成。。每個(gè)個(gè)過程程都有有一個(gè)個(gè)共同同的基基本結(jié)結(jié)構(gòu)：：輸入入→函函數(shù)→→輸出出，不不同模模型所所包含含的輸輸入、、函數(shù)數(shù)、輸輸出的的數(shù)量量可以以不同同，但但整體體的結(jié)結(jié)構(gòu)保保持不不變。。在模模型運(yùn)運(yùn)行前前，所所有的的組成成部分分必須須彼此此連接接。1）按按其包包含過過程的的數(shù)量量可以以分為為單過過程模模型和和多過過程模模型。。單過程程模型型多過程程模型型2）按按照模模型中中過程程的種種類可可以分分為單單一處處理工工具模模型和和復(fù)雜雜處理理工具具模型型。單一處處理工工具模模型復(fù)雜處處理工工具模模型圖解模模型的的形成成過程程模型的的形成成過程程實(shí)際際上就就是解解決問問題的的過程程，不不論簡簡單的的還是是復(fù)雜雜的模模型，，都需需要經(jīng)經(jīng)過右右圖所所示的的幾個(gè)個(gè)步驟驟。添加輸輸入數(shù)數(shù)據(jù)添加空空間處處理工工具添加鏈鏈接設(shè)置參參數(shù)運(yùn)行模模型添加輸輸入數(shù)數(shù)據(jù)添加輸輸入數(shù)數(shù)據(jù)有有三種種方法法：方法1：在在ArcMap或ArcCatalog中中打開開數(shù)據(jù)據(jù)，直直接把把數(shù)據(jù)據(jù)拖拽拽至圖圖解模模型即即可。。方法2：1）在在ModelBuilder中點(diǎn)點(diǎn)擊右右鍵，，選擇擇CreateVariable，，在變變量列列表中中選擇擇所要要的數(shù)數(shù)據(jù)類類型。。此時(shí)時(shí)的圖圖形沒沒有顏顏色，，表示示此變變量還還未賦賦值。。2）雙雙擊新新建的的變量量，選選擇所所要添添加的的數(shù)據(jù)據(jù)，或或直接接輸入入數(shù)據(jù)據(jù)的值值。根根據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)的的類型型不同同，選選擇不不同的的操作作。方法3：單單擊模模型生生成器器工具具面板板上的的AddDataorTool圖圖標(biāo)標(biāo)，添添加數(shù)數(shù)據(jù)。。創(chuàng)建變變量變量類類型，，ArcGIS9.3提供供了116種變變量數(shù)數(shù)據(jù)類類型輸入多多個(gè)變變量值值（9.3新增增）添加空空間處處理工工具添加空空間處處理工工具相相對(duì)簡簡單，，只要要將所所需的的工具具拖拽拽至圖圖解模模型界界面即即可。。但是是處理理的工工具是是多種種多樣樣的，，可以以是ArcToolbox中中任何何工具具、腳腳本、、模型型，也也可以以是用用戶在在應(yīng)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腳本本定制制的工工具或或其他他工具具箱（（Toolbox））中的的系統(tǒng)統(tǒng)工具具。由于空間間處理工工具的功功能決定定了輸出出數(shù)據(jù)的的類型，，因此輸輸出數(shù)據(jù)據(jù)也就隨隨著空間間處理工工具的添添加而自自動(dòng)產(chǎn)生生。添加鏈接接只有將一一個(gè)個(gè)的的空間模模型要素素有機(jī)的的連接起起來，才才能組成成一個(gè)完完整的圖圖解模型型。而對(duì)對(duì)象間的的連接是是有前提提的，若若不符合合連接的的條件，，兩個(gè)圖圖形則無無法連接接。添加加連接后后，模型型要素便便由原來來的無顏顏色填充充，變?yōu)闉橛蓄伾畛?。。添加連接接的方法法有兩種種：方法1：：單擊模模型生成成器界面面工具面面板上的的Addconnection圖圖標(biāo)連連接接目標(biāo)圖圖形。方法2：：雙擊空空間處理理工具，，在對(duì)話話框中選選擇所要要處理的的數(shù)據(jù)，，單擊OK，即即為數(shù)據(jù)據(jù)和工具具添加了了連接。。12354添加注釋釋為了更好好地了解解模型的的結(jié)構(gòu)和和功能、、更徹底底的理解解模型和和處理過過程，同同時(shí)也為為了更好好地組織織項(xiàng)目，，明確多多過程之之間的關(guān)關(guān)系，可可以給輸輸入、輸輸出、空空間處理理工具添添加注釋釋，還可可以對(duì)連連接添加加注釋。。操作：右右鍵選擇擇CreateLabel命令，，雙擊矩矩形框添添加注釋釋。設(shè)置參數(shù)數(shù)若為模型型設(shè)置了了參數(shù)，，再打開開模型時(shí)時(shí)就會(huì)出出現(xiàn)參數(shù)數(shù)輸入對(duì)對(duì)話框，，可直接接輸入數(shù)數(shù)據(jù)、常常數(shù)或者者輸出文文件的路路徑。設(shè)設(shè)置參數(shù)數(shù)的方法法有兩種種：方法1：：右鍵單單擊所要要設(shè)置為為參數(shù)的的圖形要要素，選選擇ModelParameter命令令，所設(shè)設(shè)置的要要素右上上角便出出現(xiàn)一個(gè)個(gè)“p””表示設(shè)設(shè)置成功功。方法2：：在Toolbox中中右鍵單單擊圖圖標(biāo)或在在Model的的下拉菜菜單中，，選擇properties命令，，進(jìn)入Parameter選選項(xiàng)卡，，單擊圖圖標(biāo)標(biāo)，增加加所要設(shè)設(shè)置為參參數(shù)的要要素。1234名稱參數(shù)保存和重命名名模型一旦建立了自自己的模型,應(yīng)該對(duì)其重重命名以反映映它的內(nèi)容。?？梢愿淖冑x賦給這個(gè)模型型的缺省名稱稱和標(biāo)注。標(biāo)標(biāo)注是模型的的顯示名稱，，如果在命令令行或腳本中中引用這個(gè)模模型,將會(huì)用用到這個(gè)名稱稱。操作：單擊Model下下拉菜單中選選擇ModelProperties命令，，進(jìn)入General選選項(xiàng)卡，對(duì)模模型進(jìn)行重命命名。名稱標(biāo)注描述保存和重命名名模型在ModelBuilder的菜單單條中單擊File下的的Save命命令，保存當(dāng)當(dāng)前模型狀態(tài)態(tài)；或直接點(diǎn)點(diǎn)擊Save圖圖標(biāo)保存。。同時(shí)在ArcTo