空间分析方法、应用模型与GIS的关系0引言近几年来，随着GIS技术的逐渐成熟，其应用领域不断扩大，凡涉及到地理空间信息的领域都已经或开始使用GIS技术，GIS正深刻地改变着人们的思维和日常生活方式在求解某个具体的问题时，人们往往需要功能强大，复杂的应用分析模型以数据的采集、储存、管理和查询检索功能为主的GIS不能满足社会和区域可持续发展在空间分析、预测预报、决策支持等方面的要求，直接影响到GIS的应用效益和生命力但是，在GIS界对空间分析、应用模型并没有一个统一的认识，甚至存在着较大的差异，这种状况不利于GIS理论研究与应用的进一步发展笔者认为要增强GIS的功能，进一步拓宽其应用领域，首先要从概念上澄清几个问题，弄清空间分析和应用模型的关系1空间分析、应用模型与GIS的关系1.1基本概念空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息（郭仁忠，1997）模型是对现实世界中某些事物及其联系的一种抽象或模拟，空间模型是指根据空间信息建立的模型或具有空间分布意义的模型，空间模型具有相当广阔的应用领域，而空间模型的建立具有多学科交叉的特点应用模型是在某一专业领域对解决具体问题所采用的分析方法和操作步骤的抽象，它可用于解决同类问题或为解决相似问题提供参考。
模型的建立都是为了解决具体的问题，即模型是面向应用的一般地说，专业应用模型可分解为若干个或并联或环联或是层次结构的子过程，各个子过程都需要一定的空间分析手段从以上的定义可以看出，空间分析和空间模型是两个层面上的问题空间分析为复杂的空间模型的建立提供基本的分析工具，应用模型是对空间分析的应用和发展从空间信息的角度去界定空间分析的内容，应包括空间位置分析、空间分布分析、空间形态分析、空间关系分析和空间相关分析应用模型在实践经验积累的基础上发展起来，以空间分析的基本方法和算法模型为基础，用以解决一些需要专家知识才能解决的问题1.2空间分析、应用模型与GIS的关系从功能上分类可将地理信息系统分为工具型地理信息系统和应用型地理信息系统，前者如ARC/INFO、GENAMAP、MAPINFO等，后者如CGIS、HGIS等应用型GIS是在工具型GIS的基础上，根据用户的需求和应用目的而设计的一种解决一类或多类实际应用问题的地理信息系统根据这样一种分类方法，如果说空间分析是工具型GIS的核心和必备的功能的话，那么，笔者认为各个应用模型则是应用型GIS的核心模块可以说，空间分析方法与应用模型是GIS的一个最重要的组成部分，这一部第22卷第1期湖南地质2003年3月Vol.22No.1HUNANGEOLOGYMar.2003收稿日期：2002－01－15；修订日期：2002－02－29第一作者简介：马天智，男，副教授。
分的好坏是衡量一个GIS的功能强弱的重要指标随着技术发展的成熟和实际应用的进一步需求，相信一定的专业应用模型会逐渐转变为广为接受的分析工具，作为一种基本的空间分析工具去建立更加专业化、更加复杂的应用模型同样，一定阶段的应用型GIS发展到一定阶段之后，会作为应用开发的基础平台为更加广泛深入的应用提供服务而转变为工具型GIS所以说，它们之间并没有严格的界线地理信息系统与空间分析、应用模型之间的关系可用图1来表示2增强GIS功能的方法随着GIS应用领域向纵深发展，其相对较弱的空间分析功能已不能满足人们进一步应用的需求从以上的分析可看出，要增强GIS的功能，拓展其应用领域，应从两方面着手：一是加强专业应用模型与GIS的结合，二是增强GIS的基本空间分析功能2.1加强应用模型与GIS的结合2.1.1应用模型与GIS结合的必要性GIS是由应用需求的驱动而发展起来的，最初是为数据管理的需要而设计的，其分析功能尚有待加强应该说应用模型与GIS的结合是增强GIS的功能的最有效也是最简洁的途径之一GIS的空间数据和属性数据的紧密结合为空间分析和空间模拟提供了迄今为止最强有力环境GIS可以输入、存储、操作、管理空间数据，并以图形等直观的形式表达输出结果，但它本身缺少专业应用所需的空间分析和空间模拟功能，难以得到直接应用。
空间模拟具有很强的预测分析和空间模拟能力，可对空间数据进行精确的模型运算，但它需要大量的时空数据，这些数据的可得性和准确性直接影响到模拟结果的准确性GIS和空间分析模型在功能上的互补是二者结合的驱动力它们的有效结合可大大增强GIS的空间分析功能，进一步拓宽其应用范围，加深其应用的深度，同时GIS为模型的数据输入和预处理以及模拟结果的直观显示提供了极好的工具2.1.2应用模型与GIS结合的三层次随着GIS应用领域的扩大和深入，必然越来越多地涉及专业应用模型与GIS的集成问题在不同的发展阶段和技术条件下，GIS与空间模型结合的层次有所不同GIS与空间模型的结合可分为3个层次:（1）空间分析模型与GIS的松散结合应用模型与GIS没有程序语言上的直接连接，它的运行基本上是独立的，模型所需的数据从GIS数据库中获取，模型的输出结果可放回GIS的数据库空间查询、显示由GIS的基本功能完成这种结合方式除了开发费用低、风险小、容易实现等特点外，同时保持了空间分析模型的原有专业特色，为分析理解模拟结果带来很大方便，但不足之处是系统的效率低，增加了非专业人员掌握和应用的难度其结合示意图见图2所示2）空间分析模型软件与GIS的紧密结合以一系统为主，加入另一系统的功能，两者具有共同的用户界面，通过共享文件和存储空间实现无缝连接。
这种结合有两种方式：一种是将空间分析模型嵌入GIS中：另一种是对空间分析模型进行功能扩充，使其具有基本的GIS功能其结合示意图见图3所示图2GIS与空间模型的松散结合Fig.2LoosecombinationofGISandspocemodel图3GIS与空间模型的紧密结合Fig.3ClosecombinationofGISandspacemodel空间模型共享文件与存储空间统一的用户界面第1期马天智等：空间分析方法、应用模型与GIS的关系71这种结合方式利用界面程序（Interface）或巨集语言（MacroLanguage）使从属系统能直接运行于系统之中，变成主系统的特有功能之一其特点是用户界面友好，系统稳定3）空间分析过程与GIS完全一体化某一专业应用模型的理论研究与实践应用逐渐成熟，逐渐发展成为广为接受的空间分析工具，通过GIS基础平台技术的发展和完善，有能力将其纳入GIS基础平台，作为基本的空间分析工具，实现完全一体化这是最高的结合层次其结合示意图见图4所示2.2增强GIS的基本空间分析功能GIS的基本空间分析功能是GIS进一步发展的基础，其理论研究应该放在一定的高度，只有加强GIS的基础理论工作的研究，才能从根本上解决GIS应用领域中遇到的各种问题，更好地服务于各个专业领域。
目前国内GIS的开发大都集中在GIS的应用上，关于GIS在各个领域的应用研究进行得比较多，但对如何增强GIS的基本空间分析功能方面的研究则开展得不够，关于这方面的文献更是少得可怜作者认为：增强GIS的基本空间分析功能可从以下2个方面着手：①发展新的空间分析理论和方法，形成GIS新的基本空间分析功能这一点，国外学者有较多的探讨；②改变传统的思维模式，从全新的角度去理解空间分析一定应用领域的空间模型，在其理论和应用发展到一定成熟的阶段时，会转变为一种基本的空间分析方法，作为进一步开发应用模型的工具3结语GIS应用界要增强GIS的空间分析功能的呼声越来越高，许多人都在各个应用领域探求增强其空间分析功能的方法，但是对空间分析概念理解的模糊和巨大差异必然影响到GIS系统功能的设计和改进只有对空间分析做深入细致的剖析，才能有针对性地进行研究和开发。