第7章-地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型課件

第一節(jié)GIS應(yīng)用模型概述GIS應(yīng)用模型的定義及分類(lèi)GIS在建模中的作用空間分析與GIS應(yīng)用模型的關(guān)系目前，GIS的應(yīng)用，已經(jīng)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索查詢(xún)，推進(jìn)到以時(shí)空分析為主，正走向支持區(qū)域空間演化預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)模擬及其空間布局的優(yōu)化發(fā)展。一GIS應(yīng)用模型的定義和分類(lèi)1就是根據(jù)具體的應(yīng)用目標(biāo)和問(wèn)題，借助于GIS自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，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(jī)理和過(guò)程。2作用：用一定程度的演化和抽象，通過(guò)邏輯演繹，把握各地理要素間的本質(zhì)特征、相互關(guān)系及可視化顯示。一GIS應(yīng)用模型的定義和分類(lèi)3分類(lèi)（1）：根據(jù)研究對(duì)象的瞬時(shí)狀態(tài)和發(fā)展過(guò)程，可分為靜態(tài)、半靜態(tài)和動(dòng)態(tài)靜態(tài)模型——分析地理現(xiàn)象及要素相互作用的格局；半靜態(tài)模型——用于評(píng)價(jià)應(yīng)用目標(biāo)的變化影響；動(dòng)態(tài)模型——用于預(yù)測(cè)研究目標(biāo)的時(shí)空動(dòng)態(tài)演變及趨勢(shì)。一GIS應(yīng)用模型的定義和分類(lèi)3分類(lèi)（2）根據(jù)所表達(dá)的空間對(duì)象的不同，可分為數(shù)學(xué)模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃突旌夏Ｐ汀?shù)學(xué)模型——基于理化原理的理論模型，應(yīng)用數(shù)學(xué)分析方法建立的數(shù)學(xué)表達(dá)式，反映地理過(guò)程本質(zhì)的理化規(guī)律；經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀谧兞恐g的統(tǒng)計(jì)關(guān)系或啟發(fā)式關(guān)系的模型，大部分通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和大量觀測(cè)實(shí)驗(yàn)建立的模型；混合模型——基于原理和經(jīng)驗(yàn)的混合模型，既有基于理論原理的確定性變量，也有應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)加以確定的不確定性變量。二GIS在建模中的作用GIS是可加工顯示與集成不同數(shù)據(jù)源的工具；用GIS建立的模型可以基于矢量數(shù)據(jù)、也可是柵格數(shù)據(jù)甚至是對(duì)兩類(lèi)數(shù)據(jù)的綜合?；跂鸥窈突谑噶康哪Ｐ偷牟顒e并不排除建模者在建模過(guò)程中對(duì)兩類(lèi)數(shù)據(jù)的綜合。GIS建?？稍贕IS環(huán)境以及其他建模程序結(jié)合：松散連接、緊密連接三GIS與其他建模程序的結(jié)合松散連接緊密連接嵌入四建模過(guò)程明確建模目的把模型分解成各種原色，定義各種元素的屬性和它們之間的相互作用。流程圖模型的應(yīng)用與校準(zhǔn)五、空間分析與GIS應(yīng)用模型的關(guān)系空間分析是基本的，解決一般問(wèn)題的理論和方法，而一般應(yīng)用模型是很多的，是復(fù)合、復(fù)雜的；解決專(zhuān)門(mén)問(wèn)題的理論和方法，它的解決應(yīng)以空間分析的基本方法和算法模型為基礎(chǔ)。GIS空間分析和應(yīng)用模型可以看成是整體與局部的關(guān)系

第二節(jié)二值模型定義步驟舉例一、定義及步驟1、用邏輯表達(dá)式從組合要素圖層或多重柵格中選擇感興趣的或符合條件的地圖要素與分布范圍。。可當(dāng)做數(shù)據(jù)查詢(xún)的擴(kuò)展2、輸出結(jié)果也為二值模型（1為真，0為假）3、方法

矢量：地圖疊加運(yùn)算、屬性組合柵格：格網(wǎng)查詢(xún)（一）矢量二值模型建立123123IDPH132534IDType1232453181354267IDPH132335Type2323454454642345187518Ph=4ANDType=234問(wèn)題：植物潛在生存環(huán)境

在高度帶2之內(nèi)，據(jù)河流不超過(guò)200米數(shù)據(jù)高度帶地圖、河流地圖方法

確立河流緩沖區(qū)河流緩沖區(qū)與高度帶地圖疊加在疊加地圖上選擇高度帶為2的區(qū)域二值輸出（二）矢量二值模型應(yīng)用（三）柵格二值模型建立11143244334444441113322333444444Cov1Cov2Cov1=3ANDCov2=3（三）柵格二值模型應(yīng)用示例問(wèn)題：植物潛在生存環(huán)境：在高度帶2之內(nèi)，據(jù)河流不超過(guò)200米數(shù)據(jù)高度帶地圖（grid）、河流地圖（grid）方法距離量測(cè):FindDistanceMapquery

二值輸出一加權(quán)線(xiàn)性綜合法

第三節(jié)

指數(shù)模型1、由組合地圖和多個(gè)格網(wǎng)計(jì)算的指數(shù)值產(chǎn)生的等級(jí)地圖。2、過(guò)程（1）評(píng)估變量的相對(duì)重要性，確定權(quán)重（2）每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；(視情況而做，有單位的值轉(zhuǎn)為無(wú)單位的值)（3）觀測(cè)值進(jìn)行分類(lèi)并打分（打分的依據(jù)要統(tǒng)一，可規(guī)定為1-10的范圍，從高到低或從低到高對(duì)應(yīng)的情況要統(tǒng)一）；（4）指標(biāo)值加權(quán)總和除以總權(quán)重并輸出：注：第二、三個(gè)步驟不一定同時(shí)出現(xiàn)，具體情況具體分析。

一加權(quán)線(xiàn)性綜合法（一）基于矢量的指數(shù)模型建立過(guò)程123123IDPH132534IDType1232453181354267IDPH132331Type221425262313713PH*2+Type*313分值312分值213（二）基于柵格的指數(shù)模型建立過(guò)程721324913450.61.82.43.0*0.6134213420.20.60.80.4*0.24557633134520.60.81.00.4*0.21.43.24.23.8二其它方法加權(quán)線(xiàn)性合成不能處理兩個(gè)要素間的相互依賴(lài)性權(quán)重的確定？三指數(shù)模型應(yīng)用:適宜性分析和脆弱性分析四GIS求解適宜性問(wèn)題的一般過(guò)程包括目的導(dǎo)向分析和數(shù)據(jù)導(dǎo)向操作兩個(gè)過(guò)程。目的導(dǎo)向分析，是將要解決的問(wèn)題與專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合，從問(wèn)題開(kāi)始，一步步推導(dǎo)出解決問(wèn)題所需要的原始數(shù)據(jù)、精度標(biāo)準(zhǔn)、模型的邏輯結(jié)構(gòu)和方法步驟。數(shù)據(jù)導(dǎo)向操作，是將已經(jīng)形成的模型邏輯結(jié)構(gòu)與GIS技術(shù)相結(jié)合，從各類(lèi)數(shù)據(jù)開(kāi)始，一步步將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為問(wèn)題的答案，必要時(shí)還需要進(jìn)行反饋和修改，直到取得滿(mǎn)意的結(jié)果，最后以圖形或圖表的形式輸出結(jié)果。四GIS求解適宜性問(wèn)題的一般過(guò)程1.確定分析目的和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則2.收集、輸入空間、屬性數(shù)據(jù)3.作空間位置的處理、分析作屬性信息的處理、分析4.獲得簡(jiǎn)要分析結(jié)果（圖、表）5.解釋、評(píng)價(jià)結(jié)果，若不滿(mǎn)意返回1、2、3任一處重做6.專(zhuān)題地圖、文字報(bào)表的修飾形成正式結(jié)果，供決策者使用1通常創(chuàng)建適宜性地圖需要的步驟：輸入數(shù)據(jù)：確定需要哪些數(shù)據(jù)集作為輸入派生數(shù)據(jù)：從現(xiàn)存數(shù)據(jù)派生出新數(shù)據(jù)以獲得新信息重分類(lèi)各數(shù)據(jù)集：用同一等級(jí)體系（例如，1-10）對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)集重分類(lèi)，給適宜性較高的屬性賦較高的值賦權(quán)重各數(shù)據(jù)集。必要的話(huà)給在適宜性模型中影響較大的數(shù)據(jù)集賦較高權(quán)重，然后合并各數(shù)據(jù)集以尋找適宜位置作業(yè)：設(shè)某項(xiàng)應(yīng)用為核電站選址，要求核電站臨近海灣，交通便捷，地形坡度小于5度，地質(zhì)條件安全，并避開(kāi)居民區(qū)。第四節(jié)回歸模型建立因變量和多個(gè)變量之間的關(guān)系，可用于預(yù)測(cè)和評(píng)估通過(guò)地圖疊加運(yùn)算進(jìn)行實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性回歸：通過(guò)xi的值預(yù)測(cè)y的值；對(duì)數(shù)回歸：因變量是類(lèi)別數(shù)據(jù)和自變量是類(lèi)別數(shù)據(jù)或數(shù)值變量指數(shù)回歸：因變量為二值而自變量為類(lèi)別或數(shù)值類(lèi)型數(shù)據(jù)并非所有的GIS軟件都提供回歸模型計(jì)算第四節(jié)回歸模型示例積雪量模擬SWE=a+bXCol+cXRow+dXHeight松鼠生活環(huán)境適宜性模型Y=0.002*H+0.228*Slope+0.685*C1+0.433*C2+0.481*C3+0.009*AspectEW

概率分布：p=1/(1+exp(-Y))灰狼適宜生存環(huán)境與空間分布Logit(p)=-6.5988+14.6189*R（R為道路密度）出現(xiàn)狼的概率:p=1/(1+elogit