北師大地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用課件第15章 GIS模型與建模

第十五章GIS模型與建模

GIS建模的基本元素

二值模型

指數(shù)模型

回歸模型

過(guò)程模型模型——一種現(xiàn)象或一個(gè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化表示地圖即是一種模型矢量和柵格數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型模型保留了事物的重要特性或關(guān)系，能幫助我們更好地理解一種現(xiàn)象或一個(gè)系統(tǒng)第一節(jié)GIS建模的基本元素需要GIS應(yīng)用模型的原因：地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理能力；豐富空間數(shù)據(jù)處理及分析工具；要充分發(fā)揮GIS的強(qiáng)大功能還要有所要解決問(wèn)題相適應(yīng)的應(yīng)用模型。GIS空間分析建模是指用于GIS空間分析的數(shù)學(xué)模型，是在GIS空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上建立起來(lái)的模型，是通過(guò)作用于原始數(shù)據(jù)和派生數(shù)據(jù)的一組順序的、交互的空間分析操作命令，對(duì)一個(gè)空間決策過(guò)程進(jìn)行的模擬。GIS模型的分類描述模型：描述空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)有情況規(guī)則模型：對(duì)將會(huì)出現(xiàn)的情況作出預(yù)測(cè)確定模型：假設(shè)不存在隨機(jī)性隨機(jī)模型：考慮一個(gè)或更多的參量或變量的隨機(jī)性，對(duì)誤差或不確定性進(jìn)行測(cè)量，常用概率表示靜態(tài)模型：一個(gè)特定時(shí)間里空間數(shù)據(jù)的狀態(tài)動(dòng)態(tài)模型：強(qiáng)調(diào)變量之間空間數(shù)據(jù)和相互作用的變化推論模型：結(jié)論來(lái)自于特定的前提條件歸納模型：結(jié)論來(lái)自實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和觀察報(bào)告一步一步的過(guò)程明確建模的目標(biāo)把模型分解成各種元素，然后定義各種元素的屬性和它們之間的相互作用（流程圖或數(shù)學(xué)方程）模型的應(yīng)用、定標(biāo)及驗(yàn)證建模過(guò)程GIS首先是一個(gè)能夠加工、顯示與集成不同數(shù)據(jù)源的工具GIS模型可以基于矢量或柵格基于矢量與柵格的差別并不排除可在建模過(guò)程中對(duì)兩類數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合GIS建模可以在GIS環(huán)境中進(jìn)行，或者需要GIS與其他計(jì)算機(jī)程序的鏈接GIS在建模中的作用GIS與其他建模程序的結(jié)合松散耦合—涉及數(shù)據(jù)文件在GIS與其他程序之間的傳送緊密耦合—提供GIS和其他程序的共同用戶界面嵌入式系統(tǒng)—通過(guò)共享內(nèi)存和共同界面把GIS與其他程序捆綁在一起二值模型：用邏輯表達(dá)式從一個(gè)組合要素圖層或多重柵格中選擇空間要素，輸出結(jié)果也是二值格式，1為滿足條件，0為不滿足。第二節(jié)二值模型應(yīng)用：土地利用變化、區(qū)位選擇基于矢量的二值模型步驟：1、疊置兩個(gè)圖層；2、用查詢表達(dá)式Suit=2ANDType=18選擇4號(hào)多邊形將其保存在輸出圖層中基于柵格的二值模型步驟：用查詢表達(dá)式[Raster1]=3AND[Raster2]=3選擇3個(gè)像元將其保存在輸出柵格中第三節(jié)指數(shù)模型應(yīng)用：適宜性分析、脆弱性分析指數(shù)模型：計(jì)算每個(gè)像元區(qū)域的指數(shù)值，根據(jù)該值生成一個(gè)等級(jí)地圖。相似之處：都包含多重指標(biāo)評(píng)估和都基于數(shù)據(jù)處理的疊置操作。不同之處：指數(shù)模型為每個(gè)像元區(qū)域生成一個(gè)指數(shù)值而不是簡(jiǎn)單的是或不是。與二值模型相比：加權(quán)線性綜合法——最常見(jiàn)的計(jì)算指數(shù)值的方法涉及三個(gè)層次：首先每個(gè)指標(biāo)或因素的相對(duì)重要性是以其他指標(biāo)為評(píng)價(jià)的每個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)都是標(biāo)準(zhǔn)化的每個(gè)像元區(qū)域的指數(shù)值是通過(guò)指標(biāo)值的加權(quán)綜合除以總權(quán)重計(jì)算得到的指標(biāo)權(quán)重?cái)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)聚合基于矢量的指數(shù)模型步驟：1、將輸入圖層的Suit和Type值標(biāo)準(zhǔn)化，值域?yàn)?.0~1.0；2、疊置圖層；3、將兩圖層分別賦權(quán)重值，如Suit權(quán)重值賦0.4，Type權(quán)重值賦0.6；4、通過(guò)對(duì)指標(biāo)值加權(quán)求和，計(jì)算輸出的每個(gè)多邊形的指數(shù)值。如4號(hào)多邊形的指數(shù)值為0.26（0.5×0.4+0.1×0.6）基于柵格的指數(shù)模型步驟：1、將每個(gè)輸入柵格像元值標(biāo)準(zhǔn)化為0.0~1.0的值域；2、將每個(gè)輸入柵格乘以指標(biāo)權(quán)重值；3、對(duì)指標(biāo)值加權(quán)求和，計(jì)算輸出柵格的指數(shù)值。如指數(shù)值為0.85（0.45+0.20+0.20）第四節(jié)回歸模型回歸模型：用一個(gè)方程式建立一個(gè)因變量與多個(gè)自變量的關(guān)系，可用于預(yù)測(cè)和推算。線型回歸模型對(duì)數(shù)回歸模型第五節(jié)過(guò)程模型過(guò)程模型：把現(xiàn)有關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境過(guò)程的知識(shí)綜合成一組用于定量分析該過(guò)程的關(guān)系式或方程。土壤侵蝕模型——RUSLE環(huán)境模型提供判斷能力和對(duì)所提出過(guò)程的內(nèi)在解釋預(yù)測(cè)和動(dòng)態(tài)型的模型一般是基于柵格的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源模型——AGNPS土壤和水評(píng)價(jià)工具