地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型

章地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型2021/5/91主要內(nèi)容本章重點(diǎn)：一般的GIS應(yīng)用模型及其構(gòu)建過(guò)程和方法第1節(jié)GIS應(yīng)用模型概述第7節(jié)地球科學(xué)模擬模型（自學(xué)）第2節(jié)土地定級(jí)估價(jià)模型第4節(jié)發(fā)展預(yù)測(cè)模型（自學(xué)）第5節(jié)區(qū)位選擇模型（自學(xué)）第3節(jié)適宜性分析模型第6節(jié)交通規(guī)劃模型（自學(xué)）2021/5/92第一節(jié)GIS應(yīng)用模型概述一、概念GIS的應(yīng)用模型，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。這種模型的構(gòu)建，不僅是解決實(shí)際復(fù)雜問(wèn)題的必要途徑，而且也是GIS取得經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的重要保證。2021/5/93二、作用和特點(diǎn)GIS應(yīng)用模型是聯(lián)系GIS應(yīng)用系統(tǒng)與常規(guī)專(zhuān)業(yè)研究的紐帶GIS應(yīng)用模型是綜合利用GIS應(yīng)用系統(tǒng)中大量數(shù)據(jù)的工具GIS應(yīng)用模型是GIS應(yīng)用系統(tǒng)解決各種實(shí)際問(wèn)題的武器GIS應(yīng)用模型是GIS應(yīng)用系統(tǒng)向更高技術(shù)水平發(fā)展的基礎(chǔ)2021/5/94三、GIS應(yīng)用模型的分類(lèi)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：基于理化原理的理論模型，是應(yīng)用數(shù)學(xué)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。如地表徑流模型、海洋和大氣環(huán)流模型；經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停夯谧兞恐g的統(tǒng)計(jì)關(guān)系或啟發(fā)式關(guān)系的模型，是通過(guò)理化統(tǒng)計(jì)方法和觀測(cè)實(shí)驗(yàn)建立的模型，如水土流失模型、適宜性分析等；混合模型：基于原理和經(jīng)驗(yàn)的混合模型，它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，如資源分配模型、位置選擇模型等。2021/5/95按研究對(duì)象的時(shí)間狀態(tài)和發(fā)展過(guò)程，可分為：靜態(tài)模型：用于分析地理現(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)。2021/5/96根據(jù)模型的空間特性，可分為:非空間模型：主要是對(duì)系統(tǒng)中的各種屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。常用的方法有投入產(chǎn)出、計(jì)量經(jīng)濟(jì)、經(jīng)濟(jì)控制論及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等空間模型：需要同時(shí)對(duì)系統(tǒng)中的圖形和屬性?xún)深?lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，一般要比非空間模型復(fù)雜些2021/5/97二、GIS應(yīng)用模型的構(gòu)建目的導(dǎo)向分析——以目標(biāo)為導(dǎo)向的規(guī)劃定義過(guò)程：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——以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向的的實(shí)際操作過(guò)程：將已形成的模型邏輯結(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)換成問(wèn)題答案，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，最后以圖形或圖表形式輸出最終結(jié)果。2021/5/98需要解決的問(wèn)題多元數(shù)據(jù)收集規(guī)劃定義過(guò)程應(yīng)用操作過(guò)程問(wèn)題的定義分析/聯(lián)合問(wèn)題的實(shí)質(zhì)證據(jù)/數(shù)據(jù)/假設(shè)問(wèn)題的概念概念/要素/方法解決問(wèn)題的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源/數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)庫(kù)建立數(shù)據(jù)輸入/格式化問(wèn)題數(shù)據(jù)子集提取/綜合問(wèn)題求解統(tǒng)計(jì)計(jì)算/模型分析/空間分析問(wèn)題答案驗(yàn)證/解釋/表達(dá)用GIS求解問(wèn)題的基本流程（陳述彭）2021/5/99（一）應(yīng)用模型的建模步驟明確分析的目的和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則準(zhǔn)備分析數(shù)據(jù)空間分析操作結(jié)果分析解釋、評(píng)價(jià)結(jié)果（如有必要，返回第①步）結(jié)果輸出2021/5/910 Eg1：道路拓寬改建過(guò)程中的拆遷指標(biāo)計(jì)算（1）明確分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)分析目的：計(jì)算由于道路拓寬而需拆遷的建筑物的房產(chǎn)價(jià)值道路拓寬改建的標(biāo)準(zhǔn)：

①道路從原有的20m拓寬至60m；

②拓寬道路應(yīng)盡量保持直線；

③部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的10層以上的建筑不拆除。2021/5/911（2）準(zhǔn)備分析數(shù)據(jù)

本例需要涉及兩類(lèi)信息:一類(lèi)是道路現(xiàn)狀圖；另一類(lèi)為分析區(qū)域內(nèi)建筑物分布圖及相關(guān)信息。（3）進(jìn)行空間分析操作

①選擇擬拓寬的道路，根據(jù)拓寬半徑，建立道路的緩沖區(qū)，形成緩沖區(qū)多邊形圖層。

②將此緩沖區(qū)多邊形圖層與建筑物分布圖層進(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。2021/5/912（4）進(jìn)行結(jié)果分析

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，然后將部分落入拆遷區(qū)且樓層高于10層以上的建筑物從選擇組中去掉，并對(duì)道路的拓寬邊界進(jìn)行局部調(diào)整。最后對(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2021/5/913Eg2：洪水淹沒(méi)損失分析（1）明確分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)分析目的：估計(jì)住宅用地被洪水淹沒(méi)而造成的損失；分析標(biāo)準(zhǔn)：洪水水位的相對(duì)高程為500米；損失的大小和居民的財(cái)產(chǎn)、地基的穩(wěn)定性有關(guān)。2021/5/914（2）準(zhǔn)備分析數(shù)據(jù)數(shù)字化的地塊多邊形地圖。每個(gè)地塊均有土地使用、可遭損失的財(cái)產(chǎn)狀況（簡(jiǎn)稱(chēng)估計(jì)財(cái)產(chǎn)）、不同地基類(lèi)型等屬性。地塊多邊形屬性表中有地均財(cái)產(chǎn)這一項(xiàng)，地均財(cái)產(chǎn)=估計(jì)財(cái)產(chǎn)/地塊面積。對(duì)每一類(lèi)地基，可估計(jì)其穩(wěn)定性，并估計(jì)房屋倒坍的可能性，稱(chēng)損失系數(shù)。數(shù)字化的等高線地形圖2021/5/915（3）進(jìn)行空間分析操作將地塊多邊形和高程多邊形疊合，產(chǎn)生地塊—高程多邊形圖和對(duì)應(yīng)的屬性表；在地塊—高程屬性表中選擇高程≤500，土地使用性為住宅（R1、R2）的記錄和地基—損失系統(tǒng)對(duì)照表連接，獲得新的地塊—高程屬性表。估計(jì)損失=面積×地均財(cái)產(chǎn)×損失系數(shù)；從表可知，當(dāng)洪水淹沒(méi)了500米以下的地區(qū)時(shí)，每個(gè)地塊財(cái)產(chǎn)的大致?lián)p失狀況；對(duì)地塊—高程圖按對(duì)應(yīng)屬性進(jìn)行分類(lèi)，得到洪水淹沒(méi)損失分布圖。2021/5/916

地塊多邊形圖地塊屬性表2021/5/917

地形等高線及其組成的多邊形地形高程表2021/5/918地基穩(wěn)定性損失表2021/5/919

地塊和地形疊合后的多邊形洪水淹沒(méi)損失估計(jì)2021/5/920損失估計(jì)表分析結(jié)論表2021/5/921（二）應(yīng)用模型建模的途徑利用GIS系統(tǒng)內(nèi)部的建模工具：利用GIS軟件的宏語(yǔ)言（VBA等）、應(yīng)用函數(shù)庫(kù)（API）或功能組件（COM）等開(kāi)發(fā)所需的空間分析模型。這種建模方法充分利用GIS軟件本身的資源，模型建造和開(kāi)發(fā)的效率比較高；利用GIS系統(tǒng)外部的建模工具：如利用Matlab和IDL等；獨(dú)立開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)一個(gè)GIS應(yīng)用軟件系統(tǒng)2021/5/922（三）應(yīng)用模型建模的方法——制圖建模通過(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)空間分析過(guò)程進(jìn)行的實(shí)現(xiàn)模擬。制圖建模的結(jié)果是一個(gè)應(yīng)用模型，它是對(duì)空間分析過(guò)程及其數(shù)據(jù)的一種圖形或符號(hào)表示，目的是幫助分析人員組織和規(guī)劃所要完成的分析過(guò)程，并逐步指定完成這一分析過(guò)程所需的數(shù)據(jù)。制圖建模也可用于研究說(shuō)明文檔，作為分析研究的參考和素材。制圖建模的實(shí)現(xiàn)方法采用空間分析流程的逆過(guò)程，即從空間分析的最終結(jié)果開(kāi)始，反向一步步分析為得到最終結(jié)果，需要采用哪些空間分析方法？哪些數(shù)據(jù)是必需的？并確定每一步要輸入的數(shù)據(jù)及這些數(shù)據(jù)是如何派生的？2021/5/923

公園選址模型：人口密度，現(xiàn)有公園位置ArcGIS可視化制圖建模工具2021/5/924根據(jù)城鎮(zhèn)土地的經(jīng)濟(jì)和自然屬性及其在社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的地位和作用，對(duì)其使用價(jià)值進(jìn)行綜合分析，揭示土地質(zhì)量的地域差異，評(píng)定城鎮(zhèn)土地級(jí)別，以及以土地級(jí)別為基礎(chǔ)，選擇適宜的樣點(diǎn)資料和估價(jià)方法，分別測(cè)算商業(yè)、住宅和工業(yè)用地基準(zhǔn)地價(jià)，為合理利用城鎮(zhèn)土地提供依據(jù)。第二節(jié)土地定級(jí)估價(jià)模型2021/5/925一、技術(shù)路線

2021/5/926二、土地定級(jí)估價(jià)模型土地定級(jí)空間單元的生成方法采用基于柵格的評(píng)價(jià)單元，大小一般可選實(shí)地距離為10m×10m。土地定級(jí)空間單元分值的產(chǎn)生方法土地定級(jí)的影響因素和因子很多，除部分因子可以根據(jù)外業(yè)調(diào)查資料的區(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。土地理論級(jí)別分級(jí)界限的確定方法首先依次計(jì)算1~100間各分值的柵格個(gè)數(shù)和頻率數(shù)，形成定級(jí)總分值頻率直方圖；然后依據(jù)其曲線變化趨勢(shì)，選用等差、等比、標(biāo)準(zhǔn)差、樣本分級(jí)、有序聚類(lèi)分級(jí)等方法，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)分級(jí)，最后輸出土地級(jí)別圖。2021/5/9272021/5/928三、應(yīng)用實(shí)例——江蘇省鎮(zhèn)江市土地定級(jí)信息系統(tǒng)2021/5/9292021/5/930第三節(jié)適宜性分析模型

適宜性分析是指土地針對(duì)某種特定開(kāi)發(fā)活動(dòng)的分析，這些開(kāi)發(fā)活動(dòng)包括農(nóng)業(yè)應(yīng)用、城市化選址、作物類(lèi)型布局、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(kāi)發(fā)活動(dòng)，其次選擇其影響因子，然后評(píng)價(jià)某一地域的各個(gè)因子對(duì)這種開(kāi)發(fā)活動(dòng)的適宜程度，以作為土地利用規(guī)劃決策的依據(jù)。2021/5/931設(shè)有某項(xiàng)評(píng)價(jià)目標(biāo)或開(kāi)發(fā)活動(dòng)T，該T對(duì)應(yīng)一組影響因素X1,X2,…,Xm；每個(gè)因素對(duì)應(yīng)一組參評(píng)因子x1,x2,…,xl，每個(gè)因子有一組屬性v1,v2,…,vn;因此，每個(gè)因素對(duì)應(yīng)一個(gè)屬性集Vi:

顯然，每個(gè)因素的屬性集都是一個(gè)對(duì)指定的T從優(yōu)到劣的全序集，且滿(mǎn)足：各個(gè)參評(píng)因子及其屬性值的取得由數(shù)據(jù)庫(kù)提取或由GIS空間分析軟件生成。一、一般形式2021/5/932式中:P為Xi對(duì)T的貢獻(xiàn)函數(shù)值；W為Xi對(duì)T的權(quán)重值。

P值的確定方法為：將各因子最適宜的指標(biāo)值定為貢獻(xiàn)函數(shù)值l00，將各因子最不適宜的指標(biāo)值定為貢獻(xiàn)函數(shù)值0，在這之間，指標(biāo)值與函數(shù)值按線性關(guān)系計(jì)算和確定。各個(gè)因素按其屬性集的優(yōu)劣，可用下列矩陣表示:2021/5/933有了上述矩陣數(shù)據(jù)和GlS功能的支持，可以求取基于柵格單元的評(píng)價(jià)分值：

然后，根據(jù)使G(Pji)=1-|R(T)-Pji/100|的值為最大時(shí)的P所對(duì)應(yīng)的j,即為所求的某個(gè)T的適宜級(jí)Sj。顯然，當(dāng)適宜級(jí)為S2或S3時(shí)，必須同時(shí)確定其限制性因子。限制性因子的計(jì)算公式為：

2021/5/934二、應(yīng)用實(shí)例——某地區(qū)的玉米種植用地評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)對(duì)象通過(guò)評(píng)價(jià)將研究區(qū)分出不同的適宜等級(jí)：S1（最適宜）、S2（次適宜）、S3（臨界適宜）和N(（不適宜）。評(píng)價(jià)方法采用基于GIS的土地質(zhì)量評(píng)價(jià)法，即將玉米作物生長(zhǎng)有關(guān)主導(dǎo)生態(tài)條件與土地質(zhì)量（供水、供肥）相比照，從而評(píng)定土地的適宜性等級(jí)。2021/5/935評(píng)價(jià)過(guò)程評(píng)價(jià)對(duì)象生態(tài)條件調(diào)查。評(píng)價(jià)對(duì)象玉米屬于禾本科，為一年生草本，其主導(dǎo)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。確定評(píng)價(jià)對(duì)象的影響因素和因子。根據(jù)將玉米作物生長(zhǎng)有關(guān)的生態(tài)條件與土地質(zhì)量相比照，除了溫度可通過(guò)季節(jié)調(diào)節(jié)外，其他影響因素和因子如圖所示：評(píng)價(jià)對(duì)象的影響因素和因子體系水源供水Q1供肥Q2土壤侵蝕Q4供氧Q3土層厚度土壤有機(jī)質(zhì)土壤孔隙度土壤質(zhì)地地形坡度2021/5/936利用GIS生成影響因素?cái)?shù)據(jù)。例如供水有效性，其影響因子為水源和土層厚度，它們對(duì)供水和保水有效性的屬性集如下方左表所示。根據(jù)左表和相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)，通過(guò)下方右圖所示的GIS操作過(guò)程，可以有效生成基于柵格單元的供水條件等級(jí)數(shù)據(jù)文件Q1。同理，可以生成供肥條件數(shù)據(jù)文件Q2、供氧條件等級(jí)數(shù)據(jù)文件Q3和土壤侵蝕等級(jí)數(shù)據(jù)文件Q4。供水級(jí)別距水源/m土層厚度/cm1<100>502100-20050-203200-50020-104>500<10數(shù)字化水系圖數(shù)字化緩沖帶操作柵格化柵格化屬性分級(jí)土壤圖Q1文件供水分級(jí)疊合操作供水影響因子及屬性分級(jí)GIS生成供水供水因素?cái)?shù)據(jù)的操作過(guò)程2021/5/937計(jì)算各因素的權(quán)重和貢獻(xiàn)函數(shù)值。權(quán)重Wi的計(jì)算方法為：首先將各影響因素按其對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象重要性的不同，進(jìn)行由小到大的排隊(duì)；其次確定Qi+1對(duì)Qi的重要性程度Vi+1,i用倍數(shù)表示，并令V1,0

＝1，其結(jié)果如下表所示。最后按下列公式計(jì)算各因素的權(quán)重：

式中，U1=V1,0,U2=V2,1×V1,0,…，Ui=Vi,i-1×Vi-1,i-2…×V1,0所以和土地質(zhì)量影響因素Qi對(duì)應(yīng)的權(quán)重分別為w1=0.67,w2=0.17,w3=0.08,w4=0.08。

2021/5/938貢獻(xiàn)函數(shù)值可以按照影響因素的級(jí)別來(lái)確定。例如，如果將各因子最適宜的指標(biāo)值定為貢獻(xiàn)函數(shù)值100，將各因子最不適宜的指標(biāo)值定為貢獻(xiàn)函數(shù)值0，當(dāng)影響因素分為4級(jí)時(shí)，則各因素的P值分別為:P1i=100,P2i=67,P3i=33,P4i=0根據(jù)各因素的權(quán)重與貢獻(xiàn)函數(shù)值的關(guān)系式，可以建立各因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)表，該指標(biāo)表與不同土地質(zhì)量的數(shù)據(jù)文件Ri相結(jié)合，為土地適宜性評(píng)價(jià)提供依據(jù)。2021/5/939計(jì)算機(jī)適宜性評(píng)級(jí)按照上表將柵格各因素級(jí)別轉(zhuǎn)換為指標(biāo)值（貢獻(xiàn)函數(shù)值），求出各柵格貢獻(xiàn)函數(shù)值總和R（T）。根據(jù)使G(Pji)=1-|R(T)-Pji/100|的值為最大時(shí)的P所對(duì)應(yīng)的j，即為所求的對(duì)T的適宜性等級(jí)Sj。2021/5/9402021/5/941第四節(jié)發(fā)展預(yù)測(cè)模型一、一般介紹概念：發(fā)展預(yù)測(cè)是指利用已有的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)與系統(tǒng)提供的手段，對(duì)事物進(jìn)行科學(xué)的數(shù)量分析，探索某一事物在今后可能的發(fā)展趨勢(shì)，并做出評(píng)價(jià)和估計(jì)，以調(diào)節(jié)、控制計(jì)劃或行動(dòng)。如人口預(yù)測(cè)、資源預(yù)測(cè)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測(cè)等。預(yù)測(cè)方法：分為定性、定量、定時(shí)和概率預(yù)測(cè)。地理信息系統(tǒng)一般采用定量預(yù)測(cè)。它利用系統(tǒng)存儲(chǔ)的多目標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，由一個(gè)或幾個(gè)變量的值，來(lái)預(yù)測(cè)或控制另一個(gè)研究變量的取值。具體的數(shù)學(xué)方法有：移動(dòng)平均數(shù)法、指數(shù)平滑法、趨勢(shì)分析法、時(shí)間序列分析法、回歸分析法、灰色理論預(yù)測(cè)法等。2021/5/942二、應(yīng)用實(shí)例——城市人口和勞動(dòng)力預(yù)測(cè)（一）人口預(yù)測(cè)模型式中：Pt—第t年人口數(shù)；Pt-1—第t-1年人口數(shù)；λ—人口出生率；μ—人口死亡率；W—凈遷入人口數(shù)。設(shè)根據(jù)研究地區(qū)一組人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析，得λ＝12.5%,μ＝6.5％，將基年定為1985年，并且P0=612.7萬(wàn)人。設(shè)每年凈遷入該研究地區(qū)的人口數(shù)為W=5萬(wàn)人。則于是可得到規(guī)劃期的人口預(yù)測(cè)數(shù)。2021/5/943

同理，根據(jù)勞動(dòng)力預(yù)測(cè)方程:

式中:L(t)為第t年勞動(dòng)力狀態(tài)向量；LW(t)為第t年勞動(dòng)力遷移向量；LR(t)為勞動(dòng)力存留系數(shù)矩陣，即

式中下標(biāo)表示勞動(dòng)力的年齡;

r’代表分年齡層的勞動(dòng)力存留比率。

2021/5/944于是，得到研究地區(qū)規(guī)劃期勞動(dòng)力的預(yù)測(cè)數(shù)將這些結(jié)果與表示每個(gè)鎮(zhèn)、市中心點(diǎn)的x、y坐標(biāo)聯(lián)系起來(lái)，便得到一組點(diǎn)的數(shù)據(jù)，這組數(shù)據(jù)加上研究地區(qū)的邊界數(shù)據(jù)，輸入GIS軟件，便可輸出一幅人口發(fā)展預(yù)測(cè)圖。2021/5/945美國(guó)各州1980,1990,2000年的人口分布及2005年人口預(yù)測(cè)柱狀圖2021/5/946美國(guó)各州1979,1989,2000年的家庭收入及2005年家庭收入預(yù)測(cè)柱狀圖2021/5/947美國(guó)各州2005年年齡結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)柱狀圖2021/5/948第五節(jié)區(qū)位選擇模型一、一般介紹區(qū)位選擇是指按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)空間分析的方法，確定廠址、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(biāo)準(zhǔn)一般包括環(huán)境、工程和經(jīng)濟(jì)三個(gè)方面。一般建立的區(qū)位選擇模型分為：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段因子研究和綜合影響的評(píng)價(jià)階段選址分析階段2021/5/9492021/5/950二、一般的區(qū)位選擇模型（一）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，要建立專(zhuān)家咨詢(xún)組，明確選址的要求，選擇影響因子，進(jìn)行區(qū)位選擇的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。確定區(qū)位分析的格網(wǎng)單元的數(shù)據(jù)記錄如圖所示：V1,V2,…,Vn分別表示高程、土壤、表面地質(zhì)、水域、易泛區(qū)、濕地、森林覆蓋等2021/5/951（二）綜合影響評(píng)價(jià)階段綜合評(píng)價(jià)階段的任務(wù)是按照工程和經(jīng)濟(jì)可行性的要求，建立選址條件、綜合評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和算法。如：式中：S為坡度<5%；C為開(kāi)發(fā)成本適宜；F為離開(kāi)居民區(qū)遠(yuǎn)近；L為地耐力堅(jiān)固；E為環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)良。于是，根據(jù)各個(gè)影響因子可以進(jìn)行綜合影響評(píng)價(jià)。2021/5/952開(kāi)發(fā)成本的計(jì)算根據(jù)區(qū)域單元的影響因子和選址路線的距離進(jìn)行。如：CA到CB的成本，可按下式計(jì)算:成本=DA·A區(qū)因子+DB·B區(qū)因子2021/5/953（三）區(qū)位選擇分析階段任務(wù)：實(shí)施區(qū)位的選擇，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。運(yùn)行過(guò)程：根據(jù)綜合影響的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)建立相鄰單元關(guān)系圖，由相鄰單元關(guān)系圖，通過(guò)交點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的比較，建立頂點(diǎn)連接圖；由頂點(diǎn)連接圖可以算出各邊的權(quán)值，由此可以建立對(duì)應(yīng)于頂點(diǎn)連接圖的權(quán)矩陣W=[Wij]，其中：元素Wij為圖中邊eij的權(quán)，當(dāng)i，j間有邊連接時(shí)，Wij>0；無(wú)邊連接時(shí)，Wij=∞；當(dāng)i=j時(shí)，Wij=0；對(duì)于無(wú)向圖，Wij=0（i≠j），輸入W，并設(shè)待確定的最短路徑的起始節(jié)點(diǎn)為K，終點(diǎn)為L(zhǎng)，可根據(jù)Dijkstra算法進(jìn)行最短路徑計(jì)算，從而得到最低成本的路徑I-B-K-D-M-F-O-H；通過(guò)區(qū)域單元的連接，得到路徑位置，再經(jīng)過(guò)裁直處理，得到優(yōu)化后路徑位置。2021/5/9542021/5/9552021/5/9562021/5/957第六節(jié)交通規(guī)劃模型城市交通模型包括城市交通發(fā)生量預(yù)測(cè)，出行分布預(yù)測(cè)和交通量最優(yōu)分配三個(gè)部分。目前，普通采用的是OD（出行端點(diǎn)）調(diào)查的方式了解城市交通的發(fā)生、分布和規(guī)劃分析。2021/5/958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(guān)回歸方程。設(shè)有n個(gè)居民小區(qū)，m種出行目的，L個(gè)影響因素。rij為區(qū)域i居民第j類(lèi)出行目的的出行發(fā)生率，為區(qū)域i居民第j類(lèi)出行目的的第k個(gè)影響因素，則構(gòu)造回歸方程：及出行交通發(fā)生量：其中，第j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：式中：a0，ak由回歸分析確定；

可以取平均每戶(hù)就業(yè)率、到出行目的地距離、家庭收入水平等。一、交通發(fā)生量預(yù)測(cè)模型2021/5/959出行分布包括出行方向、出行數(shù)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(diǎn)的出行分布情況。設(shè)為從i居民區(qū)到j(luò)出行目的地用k種交通工具的交通量。則一般的出行分布預(yù)測(cè)模型為：式中：Ai為與i居住區(qū)有關(guān)的比例因子；

Bj為與j居住區(qū)有關(guān)的比例因子；Oi為與i居住區(qū)的總出行量；

Dj為與j區(qū)域的吸引力測(cè)度；為i與j區(qū)域間的離散性測(cè)定；二、出行分布預(yù)測(cè)模型2021/5/960交通量在交通網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)分配，對(duì)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)到各出行目的地的出行量。對(duì)于貨流，一般采用線性規(guī)劃中的運(yùn)輸模型。三、交通量最優(yōu)分配規(guī)劃2021/5/961（一）平衡運(yùn)輸模型與不平衡運(yùn)輸模型以Xij表示待求的從地點(diǎn)i到j(luò)的最佳運(yùn)輸量并由模型求解得出。Dj表示地點(diǎn)貨物可供數(shù)量或生產(chǎn)量，Cij表示從i地運(yùn)到j(luò)地的單位產(chǎn)品運(yùn)輸成本。給出以下約束：

生產(chǎn)量約束：

消費(fèi)量約束：

目標(biāo)函數(shù)，總運(yùn)費(fèi)最?。?/p>

由于假定生產(chǎn)量嚴(yán)格等于消費(fèi)量，稱(chēng)為平衡運(yùn)輸模型。

如果即要求全部消費(fèi)量小于生產(chǎn)量；全部生產(chǎn)量大于消費(fèi)量，稱(chēng)為不平衡模型。2021/5/962（二）交通量分配模型是以引力模型為基礎(chǔ)的分配模型，建模時(shí)需要考慮以下因素：道路功能的合理劃分交通流對(duì)速度的要求道路使用的經(jīng)濟(jì)性對(duì)交叉道路流量的限制2021/5/963城市綜合交通規(guī)劃分析，是以交通工程理論為依據(jù)，進(jìn)行現(xiàn)狀交通調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和遠(yuǎn)期交通流的模擬預(yù)測(cè)，為確定城市用地布局和優(yōu)選規(guī)劃路網(wǎng)提供定量的決策依據(jù)。2021/5/964第七節(jié)地球科學(xué)模擬模型一、一般介紹地球科學(xué)模擬模型是應(yīng)用計(jì)算機(jī)、數(shù)字模擬技術(shù)及綜合分析方法來(lái)模擬地理過(guò)程或現(xiàn)象，如氣候變遷，沙漠化過(guò)程、土地退化過(guò)程、湖泊沼澤化、河道沖淤、沙嘴發(fā)育，以及土壤侵蝕等，使受多個(gè)因素共同影響，且需要經(jīng)過(guò)若干年才能完成的地理過(guò)程，采用計(jì)算機(jī)模擬模型，只