第九章_GIS应用模型

m为因素 n为因子
F侵蚀
1 2
0.67 *100= 67.0 0.67 *67= 44.8
0.17*100= 17.0 0.17*67= 11.4
0.08*100=8.0 0.08*67= 5.4
0.08*100= 8.0 0.08*67= 5.4
3
4
0.67 *33= 22.2
0.67 *0= 0.0
第三节 适宜性分析模型
第一步：确定具体的开发活动
开发的目的及意义 国内外研究现状
技术路线
预期成果
第三节 适宜性分析模型
第二步：选择主要影响因素及因子
通过对开发活动的分析、论证后，确定： 影响因素：项目评价目标所涉及的因素。
参评因子：影响每个因素的因子
因子属性：每个因子所涉及的属性
例如：对供水因素，如按上所述分四级，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。
即 最适合的指标贡献函数为 较适合的指标贡献函数为 免强适合的指标贡献函数为 不适合的指标贡献函数为
P1i=100 P2i=67 P3i=33 P4i=0
（供水为一级） （供水为二级） （供水为三级） （供水为四级）
应用模型建模的步骤和方法 – 进行统计分析
• 首先对全部或部分位于拆迁区内的建筑物进 行选择，凡部分落入拆迁区且楼层高于10层 以上的建筑物，将其从选择组中去掉，并对 道路的拓宽边界进行局部调整。
• 然后对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计 算。
应用模型建模的步骤和方法
– 将分析结果以地图和表格的形式打印输 出。
纳入系统的好处： 减少人工量、提高评估精度质量、便于动态管理更新
第二节 土地定级估价模型
定级估价模型： 1）土地定级空间单元的生成方法 ——统一栅格数据格式和单元大小 2）土地定级空间单元分值的产生方法， ——缓冲区、叠加分析等：基础设施、交通、自然环境、商贸 3）土地理论级别分级界限的确定方法 ——定级总分值频率直方图
半静态
动态
评价应用目标的变化影响
预测研究目标的时间、空间动态演变及趋势
地学模型模拟
• • • • • • • 气候变迁 沙漠化过程 土地退化过程 湖泊沼泽化 河道冲淤 沙嘴发育 土壤侵蚀
第一节
1.2 GIS应用模型的构建
1、构建方法
GIS应用模型概述
构 建 方
从目的出发： 目的导向分析
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。
②求权重（Wi）：
Wi = Ui /
m ∑Ui i=1
W4=1/(1+1+2+2*4)=1/12=0.083 W2=0.083*2=1/6=0.17
W3 =1/12=0.083 W1=0.17*4=2/3=0.67
第三节 适宜性分析模型
（3）按影响因素的级别确定贡献函数如下：
P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。
第九章
地理信息系统的应用模型
第一节 GIS应用模型概述 第二节 土地定级估价模型 第三节 适宜性分析模型 第四节 发展预测模型 第五节 区位选择模型 第六节 交通规划模型
第七节 地球科学模拟模型
第一节
一、GIS应用模型的分类
GIS应用模型概述
1、根据所表达的空间对象的不同，分为： 理论模型，经验模型，混合模型。
– 准备进行分析的数据
• 本例需要涉及两类信息，一类是现状道路图； 另一类为分析区域内建筑物分布图及相关信
息。
应用模型建模的步骤和方法 – 进行空间操作
• 首先选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建 立道路的缓冲区。
• 然后将此缓冲区与建筑物层数据进行拓扑叠 加，产生一幅新图，此图包括所有部分或全 部位于拓宽区内的建筑物信息。
第二节 土地定级估价模型
对土地的使用价值进行综合分析，揭示土地质量的地域差异，评价 城镇土地级别，以及以土地级别为基础，选择适宜的样点资料和估 价方法，分别测算商业、住宅和工业用地基准地价，为合理利用城 镇土地提供依据。
技术路线： a) 定级估价因子数据的获取 b) 因素因子的定量化处理 c) 定级估价单元的确定 d) 分值和参数计算 e) 土地级别评定 f) 级差收益测算 g) 面积量算和成果图输出
第三节 适宜性分析模型
(2)确定评价对象的影响因素和因子
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：
评价对象的影响因素和因子体系
供水Q1
供肥Q2
供氧Q3
侵蚀Q4
水源
土层厚度
土有机肥
土孔隙率
土壤质地
坡向坡度
第三节 适宜性分析模型
(3)利用GIS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
径
混合型的模型 建造
应用模型建模的步骤和方法
–还有一些GIS软件提供了可视化的地图建模辅助工 具，用户只需使用其提供的工具在窗口中绘出模 型的流程图，指定流程图的意义、所用的参数， 矩阵等即可完成制图模型的设计，而无需书写复 杂的命令程序。 –可视化制图建模工具为用户提供了高层次的设计 工具和手段，可使用户将更多的精力集中于专业 领域的研究。
不同级别的因素对评价对象的贡献函数值(Pij)也不相同。
可通过计算来获得权重（wi）和贡献函数(Pij)值。
第三节 适宜性分析模型
①建立4个因素的重要性比较表
将4个因素按重要性排队，得Q4、Q3、Q2、Q1按倍数关系比较相互之间的重
要性，即： 令Q4的重要性为1；
Q3的重要性同Q4，为1 ；
QF2的重要性是Q3重要性的2倍； Q1的重要性是Q2重要性的4倍
S2(次适宜)
S3(免强适合) S4(不适宜)
第三节 适宜性分析模型
2、 评价方法及过程：基于GIS的土地质量评价法 (1)评价对象生态条件的调查
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；
实例：江苏镇江土地评估
商贸、道路、公交、车站码头 给排水、供气、电信 医院学校、文化设施 地形、地基承载力、污染
第三节 适宜性分析模型
定义：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。
一、主要步骤： （1）确定具体的开发活动 （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
主要因素和因子
因素F1供水 因素F2供肥 因素F3供氧 因素F4土壤侵蚀 因素F5温度
水系图 数字化 缓冲区
土壤图 因子1 数字化 属性分级
供水级 别 1级 2级 3级 距水源 （m） <100 100 - 200 200 - 500 >500
因子2
土层厚度 （cm） >50 50 - 20 20 - 10 <10
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 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:
评价分值计算
计算某个 T 的适宜等级 Sj
G(Pji) = 1- | R(T) – Pji / 100 |
当使得 G 为最大值时所对应的 j ，即为适宜等级 Sj
第三节 适宜性分析模型
第三步：选择某种评判方法，对各个因子进行适宜程度评价
第四步：将评价结果（方案）提交用户，供用户选择。
第三节 适宜性分析模型
二、一般形式
某项T评价目 标所涉及的 影响因素 每个因素对 应一组参评 因子 每个因子有 一组属性
X1 ， X2 ， … ， Xm
x1 ， x2 ， …xl
v1 ， v2 ， … ， vm
第一节
3、构建途径
GIS应用模型概述
GIS系统内部 的模型建造 构 建 途 GIS系统外部 的模型建造
用宏语言开发所需的空间分析模型 如：ARCINFO 的 AML语言 用其它应用领域的软件开发模型，然 后与GIS连接 前两种方法的结合，即既利用GIS提 供的分析功能模块，同时根据需要开 发其它所需的分析功能。
模型分类 理论依据 应用领域 模型
理论
经验 混合
物理或化学原理
数理统计+观测实验 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
地表径流
水土流失 资源分配
运动方程
统计、回归 运输方程
第一节
GIS应用模型概述
2、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
模型分类 静态 应用目的 分析地理现象及要素相互作用的格局
0.17*33= 5.6
0.17*0= 0.0
0.08*33= 2.6
0.08*0 = 0.0
0.08*33= 2.6
0.08*0 = 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。
第四节 发展预测模型
应用模型建模的步骤和方法
• 例：道路拓宽改建中的拆迁指标计算
– 明确分析的目的和标准
• 目的是计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的 建筑面积和房产价值，道路拓宽改建的标准是：
–道路从原有的20m拓宽至60m；
–拓宽道路应尽量保持直线；
–部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。
应用模型建模的步骤和方法
第三节 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）：
m
R(T) = （∑WiPji）/100，j=1，2，…，n
i=1
指标 等级 因素(权重*贡献) F水 F肥 F氧
第一节 应用模型建模的步骤和方法
应用模型建模的步骤和方法
应用模型建模的步骤和方法
应用模型建模的步骤和方法
遥感图像处理软件： Erdas
应用模型建模的步骤和方法
遥感图像处理软件： Erdas
应用模型建模的步骤和方法
• 制图建模的实例：
– 制图建模的目标：获得某研究区坡度大于20度 的区域占整个区域面积的比例。
法
从数据出发： 数据导向操作
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。
第一节
2、构建步骤
GIS应用模型概述
1. 明确分析的目标和评价准则 2. 准备分析数据
3. 空间分析操作（叠加、缓冲区、网络。。。）
4. 结果分析 5. 解释、评价结果 6. 制图输出
适宜等级Sj评价
当适宜等级为
S1 ：可认为最适宜
S2 ：可认为次适宜 S3：可认为临界值 S4：不适宜
当适宜级为S2或S3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 适宜性分析模型
三、应用实例 例：利用GIS进行土地种植玉米的适宜性评价 1、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， S1、S2、S3、S4 S1(最适宜)
叠置分析 供水分级
4级
第三节 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） 。
(4)计算个因素的权重和贡献函数值
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）
一、一般介绍
定义：运用已有的存储数据和系统提供的手段，对事物进行科学的数量 分析，探索某一事物在今后的可能发展趋势，并作出评价和估计，以调 节、控制计划或行动。 (1)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)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
>20° 面积 面积 比例
/ /
？
？
整个 面积
应用模型建模的步骤和方法
>20° 面积
计算 面积
>20° 区域
？
整个 面积
计算 面积
区域 范围
应用模型建模的步骤和方法
>20° 区域
坡度 分类
坡度 图
？
应用模型建模的步骤和方法
坡度 图
坡度 分析
DEM
？
应用模型建模的步骤和方法
DEM
空间 插值
数字 等高线
第三节 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：
向量表示属性集：
每个因素的属性集对于项目T 都有一个优劣等级，且满足： V1l > Vjl >
…>
Vnl
第三节 适宜性分析模型
各个因素按属性集的优劣可用矩阵表示
其中：P 为 Xi（每个因素）对T 贡献值
W 为 Xi（每个因素）对T 的权重值