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1、第六章第六章 地理信息系统的应用模型地理信息系统的应用模型第一节第一节GIS应用模型概述应用模型概述第二节第二节土地定级估价模型土地定级估价模型第三节第三节适宜性分析模型适宜性分析模型第四节第四节发展预测模型发展预测模型第五节第五节位址选择模型位址选择模型第六节第六节交通规划模型交通规划模型第七节第七节地学模拟模型地学模拟模型需要掌握的内容：1）GIS应用模型的分类2）GIS应用模型的构建方法3）GIS应用模型的构建途径4）专家系统的概念、原理及基本模块5）适宜性分析模型的概念，及模型建立的步骤、内容第六章第六章 地理信息系统的应用模型地理信息系统的应用模型第一节第一节 GISGIS应用模型概
2、述应用模型概述一、一、GISGIS应用模型的分类应用模型的分类1 1、根据所表达的空间对象的不同，分为：、根据所表达的空间对象的不同，分为： 数学模型数学模型，经验模型经验模型，混合模型。混合模型。模型分类理论依据应用领域模型数学物理或化学原理地表径流运动方程经验数理统计+观测实验水土流失、适宜性分析统计、回归混合用理论原理确定的确定性变量+用经验确定的不确定性变量资源分配、位置选择运输方程2 2、按照研究对象的瞬时状态和发展过程，分为：、按照研究对象的瞬时状态和发展过程，分为： 静态、半静态、动态模型静态、半静态、动态模型模型分类应用目的静态分析地理现象及要素相互作用的格局半静态评价应用目标
3、的变化影响动态预测研究目标的时间、空间动态演变及趋势第一节第一节 GISGIS应用模型概述应用模型概述1.2 GIS1.2 GIS应用模型的构建应用模型的构建将要解决的问题与专业知识相结合,从问题开始，一步步地推导出解决问题所需要的原始数据、精度标准、模型的逻辑结构和方法步骤。将已经形成的模型逻辑结构与GIS技术相结合，从各类数据开始，一步步地将数据转换为问题的答案，必要时还需要进行反馈和修改。构建方法从目的出发：目的导向分析从数据出发：数据导向操作1 1、构建方法、构建方法第一节第一节 GISGIS应用模型概述应用模型概述第一节第一节 GISGIS应用模型概述应用模型概述明确分析的目的和评价
4、准则GISGIS应用模型的构建步骤应用模型的构建步骤准备分析数据空间分析操作解释评价结果结果输出用宏语言开发所需的空间分析模型如：ARCINFO的AML语言MAPGIS,SUPERMAP等。构建途途径径GIS环境内的模型建造独立开发一个GIS应用软件系统2、构建途径、构建途径GIS外部的模型建造用其它应用领域的软件开发模型，然后与GIS连接，如MATLAB第一节第一节 GISGIS应用模型概述应用模型概述第二节第二节 土地定级估价模型土地定级估价模型根根据据城城镇镇土土地地的的经经济济和和自自然然属属性性及及其其在在社社会会经经济济活活动动中中的的地地位位和和作作用用，对对其其使使用用价价值值
5、进进行行综综合合分分析析，揭揭示示土土地地质质量量的的地地域域差差异异，评评定定城城镇镇土土地地级级别别，以以及及以以土土地地级级别别为为基基础础，选选择择适适宜宜的的样样点点资资料料和和估估价价方方法法，分分别别测测算算商商业业、住住宅宅和和工工业用地基准地价，为合理利用城镇土地提供依据。业用地基准地价，为合理利用城镇土地提供依据。一、技术路线一、技术路线 二、土地定级估价模型二、土地定级估价模型土地定级空间单元的生成方法土地定级空间单元的生成方法采用基于栅格的评价单元，大小一般可选实地距离为采用基于栅格的评价单元，大小一般可选实地距离为10m10m。土地定级空间单元分值的产生方法土地定级空
6、间单元分值的产生方法土土地地定定级级的的影影响响因因素素和和因因子子很很多多，除除部部分分因因子子可可以以根根据据外外业业调调查查资资料料的区域划分直接赋值外，大部分因子需要利用的区域划分直接赋值外，大部分因子需要利用GIS空间分析方法。空间分析方法。土地理论级别分级界限的确定方法土地理论级别分级界限的确定方法首首先先依依次次计计算算1100间间各各分分值值的的栅栅格格个个数数和和频频率率数数，形形成成定定级级总总分分值值频频率率直直方方图图；然然后后依依据据其其曲曲线线变变化化趋趋势势，选选用用等等差差、等等比比、标标准准差差、样样本本分分级级、有有序序聚聚类类分分级级等等方方法法，由由计计
7、算算机机自自动动分分级级，最最后后输输出出土土地地级级别别图。图。三、应用实例三、应用实例江苏省镇江市土地定级信息系统江苏省镇江市土地定级信息系统 在土地资源开发时，对开发活动的分析，这些开发活动包括农业应用、城市化选址、作物类型布局、道路选线、选择重新造林的最适宜的土地等。（1）确定具体的开发活动一、主要步骤：一、主要步骤：（2）选择其影响因子（3）评判各个因子对这种开发活动的适宜程度（4）提供规划决策依据第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型开发的目的及意义国内外研究现状技术路线预期成果第一步：确定具体的开发活动第一步：确定具体的开发活动第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型通过对
8、开发活动的分析、论证后，确定：影响因素：因素：项目评价目标所涉及的因素因素。参评因子因子：影响每个因素的因子因子属性属性：每个因子所涉及的属性第二步：第二步：选择主要影响因素及因子第三步：第三步：选择某种评判方法，对各个因子进行适宜程度评价第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型第四步：第四步：将评价结果（方案）提交用户，供用户选择。每个每个因子因子有有一组属性一组属性二、一般形式二、一般形式某项T T评价目标所涉及的影响因素因素X X1 1 ， X X2 2 ， ， X Xm mx x1 1 ， x x2 2 ， x xl lv v1 1 ， v v2 2 ， ， v vm m每个因素对应
9、一组参评因子因子第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型根据以上选择的因素，可以得到每个因素Xi 所对应一个属性集：每个属性集属性集对于项目T 都有一个优劣等级，且满足：V1l Vjl Vnl向量表示属性集属性集：第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型各个因素按属性集的优劣可用矩阵表示各个因素按属性集的优劣可用矩阵表示其中：其中：P 为为Xi（每个因素）对（每个因素）对T 贡献值贡献值W 为为Xi（每个因素）对（每个因素）对T 的权重值的权重值P和W的确定：依据研究对象，通过计算，或者经验公式来确定。第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型由以上矩阵，可求取基于栅格单元的评价分值:G(
10、Pji)=1- R(T) Pji /100 评价分值计算评价分值计算计算某个计算某个T 的适宜等级的适宜等级Sj当使得G 为最大值时所对应的j ，即为适宜等级Sj第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型适宜等级适宜等级 S Sj j评价评价当适宜等级为S S1 1 ：可认为最适宜S S2 2 ：可认为次适宜S S3 3：可认为临界值S S4 4：不适宜当适宜级为S S2 2或S S3 3时，必须同时确定其限制性因子。限制性因子的计算公式为 第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型例一、利用GIS进行土地适宜性评价1、目标、目标对玉米地进行土地适宜性评价，通过评价将研究区分成四种适宜性等级，
11、S1、S2、S3、S4三、应用实例三、应用实例 S1(最适宜最适宜) S2(次适宜次适宜) S3(免强适合免强适合) S4(不适宜不适宜)第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型2、评价方法及过程评价方法及过程：基于：基于GIS的土地质量评价法的土地质量评价法对评价对象的生态条件进行调查，得出结论：玉米属于禾本科，为一年生草本植物；主导生态条件是：喜高温、水量大、土壤肥、土层松、根系要防水土流失；(1)评价对象生态条件的调查第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型确定玉米地土地适宜性评价的主要因素和因子及等级标准；其影响因素和因子为： (2)(2)确定评价对象的影响因素和因子确定评价对象的
12、影响因素和因子F2F1F3F4第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型(3)(3)利用利用GISGIS生成影响因素数据生成影响因素数据通过GIS操作过程，可以有效的生成基于栅格单元的供水条件等级数据文件R1例如：供水有效性，其影响因子为水源和土层厚度供水级别距水源（m）土层厚度（cm）1级502级100-20050-203级200-50020-104级50010因素因素F1F1供水供水因素因素F2F2供肥供肥因素因素F3F3供氧供氧因素因素F4F4土壤侵蚀土壤侵蚀因素因素F5F5温度温度主要因素和因子叠置分析供水分级供水分级水系图土壤图数字化数字化缓冲区属性分级 因子1 因子2第三节第三节
13、适宜性分析模型适宜性分析模型同理，可以生成供肥条件等级数据文件R2、供氧条件等级数据文件R3和土壤侵蚀等级数据文件R4，（温度反映在季节上） 。第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型由于每个影响因素Fi（i=1，2，3，4）对评价对象的贡献大小和适宜程度不同，因此，可表述为：不同因素有不同的权重（wi）不同级别的因素对评价对象的贡献函数值(Pij)也不相同。(4)计算个因素的权重和贡献函数值计算个因素的权重和贡献函数值可通过计算来获得权重（wi）和贡献函数(Pij)值。建立建立4个因素的重要性比较表个因素的重要性比较表将4个因素按重要性排队，得F4、F3、F2、F1按倍数关系比较相互之间的
14、重要性，即：令F4的重要性为1；F3的重要性同F4，为1；F2的重要性是F3重要性的2倍；F1的重要性是F2重要性的4倍求权重（Wi）：Wi =Ui /mi=1UiW4=1/(1+1+2+2*4)=1/12=0.083W3=1/12=0.083W2=0.083*2=1/6=0.17W1=0.17*4=2/3=0.67第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型P值的确定方法：值的确定方法：贡献函数值可以按照影响因素的级别来确定。一般将各因子最适宜的指标值定为贡献函数值100，将各因子最不适宜的指标值定为贡献函数值0，在这之间，指标值与函数值按线性关系计算和确定。例如：例如：对供水因素，如按上所述
15、分四级，将最适合的定为贡献函数值为100，不适合的定为贡献函数值为0。（3 3）按影响因素的级别确定贡献函数如下：按影响因素的级别确定贡献函数如下：即最适合的指标贡献函数为P1i=100（供水为一级）较适合的指标贡献函数为P2i=67（供水为二级）勉强适合的指标贡献函数为P3i=33（供水为三级）不适合的指标贡献函数为P4i=0（供水为四级）第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型(4)计算玉米地土地适宜性评价等级，并输出分级图。通过将不同土地质量数据文件Ri的等级，切换为与评价指标表相同等级对应的指标值，便可计算出基于栅格单元的评价分值R（T）： 指标等级因素(权重*贡献)F水F1肥F1氧
16、F1侵蚀10.67*100=67.00.17*100=17.00.08*100=8.00.08*100=8.020.67*67=44.80.17*67=11.40.08*67=5.40.08*67=5.430.67*33=22.20.17*33=5.60.08*33=2.60.08*33=2.640.67*0=00.17*0=00.08*0=00.08*0=0如对栅格点求出F1指标为67，F2指标为11.4 ， F3指标为2.6 ， F4指标为0评分值67+11.4+2.6+0=81 最后分级得分级图。R(T)=（WiPji）/100，j=1，2，ni=1mm为为因素因素n为为因子因子第三节第
17、三节 适宜性分析模型适宜性分析模型第四节第四节 发展预测模型发展预测模型一、一般介绍一、一般介绍(1)(1)研究方向研究方向 人口预测、资源预测、粮食产量预测以及社会经济发展预测(2)(2)数学方法数学方法 移动平均数法、指数平滑法、趋势分析法、时间序列分析法、回归分析法,以及灰色系统理论模型二、二、模型简介模型简介人口预测模型人口预测模型:Pt=P0e（-u）Pt为t 年的人口数P0 为基年的人口数为人口出生率为人口死亡率t为年份第四节第四节 发展预测模型发展预测模型劳动力预测方程劳动力预测方程: :L(t)=LR(t)L(t-1)+LW(t)L(t) 为t 年劳动力状态向量LW(t) 为t
18、 年劳动力迁移向量LR(t)为劳动力存留系数矩阵第四节第四节 发展预测模型发展预测模型具体步骤具体步骤数据准备：数据准备： 主要依靠空间数据库，包括属性数据（人口、资源、粮食产量等）和图形数据。模型选择：模型选择： 根据研究内容或目标，选择相关的地理模型，并进行预测计算。成果表达：成果表达： 利用GIS输出功能，以图、报表的方式输出。三、应用实例三、应用实例第四节第四节 发展预测模型发展预测模型第五节第五节 位址选择模型位址选择模型概念概念: :选择标准选择标准: :指按照规定的标准，通过空间分析的方法，确定厂址、电站、管线，或者交通路线等的最佳位址或路径。环境：环境：坡度、文化、自然保护区等
19、工程：工程：工程实施的可能性，能否满足工程标准。如：地形、土壤、气候条件等经济：经济：工程造价建立步骤建立步骤数据准备综合影响评价位址选择分析第五节第五节 位址选择模型位址选择模型一、交通发生量预测模型一、交通发生量预测模型方法：方法：回归分析法回归方程回归方程: :第六节第六节 交通规划模型交通规划模型二、出行分布预测模型二、出行分布预测模型2 2、出行分布预测模型、出行分布预测模型: :1 1、因素、因素: :出行方向、出行数量以及出行工具的空间分配。第六节第六节 交通规划模型交通规划模型三、交通量最优分配规划三、交通量最优分配规划1 1、类型：、类型：平衡运输模型与不平衡运输模型2 2、
20、交通量分配模型的考虑因素、交通量分配模型的考虑因素: : (1)道路功能的合理划分(2)交通流对速度的要求(3)道路使用的经济性(4)对交叉路口流量的限制第六节第六节 交通规划模型交通规划模型第七节第七节 地学模拟模型地学模拟模型含义含义: :应用计算机、数字模拟技术及综合分析的方法来模拟许多地理过程或现象。地理现象地理现象: :气候变迁、沙漠化过程、土地退化过程、湖泊沼泽化、河口冲淤、沙嘴发育、以及土壤侵蚀等。应用领域：应用领域：资源开发、国土整治、水土保持、工程论证一、确定土壤侵蚀的数值分析模型一、确定土壤侵蚀的数值分析模型A=0.224RKLSCP第七节第七节 地学模拟模型地学模拟模型二、设计土壤侵蚀数据处理流程二、设计土壤侵蚀数据处理流程三、土壤侵蚀图的输出三、土壤侵蚀图的输出第七节第七节 地学模拟模型地学模拟模型
