第6章1应用分析模型
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⑵ 遥感数字图像处理
变换（Linear、FFT、Cosine、Wavelet、 K-L……）、增强（直方图均衡、滤波、 合成、密度分割、……）、模式识别 （监督分类、非监督分类、数学形态 学……）
第二节 应用模型的种类
⑶ DEM建模分析
建模（数据源：离散点、GPS、RS、多 波束，插值方法）、
例2，辅助建设项目选址
本例说明如何利用空间分析 和查询功能，为一建设项目 选择最佳的建设位置。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
明确分析的目的和标准
分析的目的是确定一些具体地块，作为 一个轻度噪声污染工厂的可能建设位置。 工厂选址的标准为：
地块建设用地面积不小于10000m2； 地块的地价不超过1000元/m2； 地块周围500米不能有幼儿园、学校等公
分析（面积-体积计算、剖面生成、坡度 分析、坡向分析、流域分析、光照阴影 分析、视域分析……）
第二节 应用模型的种类
⑷ 数据统计分析
常规（均值、方差、标准差、变异系 数）、
相关分析、回归分析、时间序列分析、 马尔科夫过程、系统聚类分析、主成分 分析、趋势面分析、地统计分析 （Kriging）、……
面积
比例
//
>20° 面积
？
整个 面积
？
6.1 应用模型建模的步骤和方法
>20°
计算
面积
面积
整个
计算
面积
面积
>20° 区域
？
区域 范围
6.1 应用模型建模的步骤和方法
>20° 区域
坡度 分类
坡度 图
？
6.1 应用模型建模的步骤和方法
坡度 图
坡度 分析
DEM
？
6.1 应用模型建模的步骤和方法
DEM
明确分析的目的和评价标准； 准备分析数据； 进行空间分析操作； 进行结果分析，评价结果（如有必要，
返回第一步）； 结果输出（地图、表格和文档）。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
例1，道路拓宽改建中拆迁指标计算
明确分析的目的和标准
本例的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：
wk.baidu.com
6.1 应用模型建模的步骤和方法
进行查询和统计分析
对全部或部分位于拆迁区内的建筑进行 查询，凡部分落入拆迁区且楼层高于10 层以上的建筑，将其从选择组中去掉； 对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标统 计计算。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
分析结果 以地图和表格的形式打印输出
6.1 应用模型建模的步骤和方法
计算人口密度 人口密度栅格重分类，高密度区分
类评价数值高，低密度区分类评价 数值低
选择空间分析的扩展，设置View的 地图单位和长度单位为meters
中学栅格自然距离
左边选中Scho.shp； 选择Analysis菜单； 选择Find Distance菜单； 栅格范围选Same As
话框里，输出范围选择Same As Parcel.shp； 输出栅格大小选择As Specified Below; 栅格大小输入10,回车； 按OK按钮。
生成人口密度
在Calculate Density对 话框里，人口字段选 择：Popu；
搜索半径输入500米； 密度类型选择：
分类数：4；OK； 在Reclassify Value对话框里
输入新旧数值的对照； OK按钮。
现有中学栅格自然距离数据分类
生成人口密度——人口统计点分布
生成人口密度——人口统计数据
生成人口密度
左边选中Pop_smp.shp； 选择Analysis菜单； 选择Calculate Density菜单； 在Output Grid Specification对
实习12 中学选址规划的土地 适宜性分析问题
要求： 1.用栅格数据分析来实现 2.结果中的栅格数值越大（评价数 值），该栅格越适合选址
已有的数据是：
土地利用类型（矢量多边形数据）
土地利用类型对选址的要求
工业用地和绿地不适合建中学
栅格数据重分类，分类评价数值要最低
商业用地不太适合建中学
例如：根据DEM生成坡度图，可表达成 GIS命令：
SlopeMap = slope ( DEMmap )
6.1 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。
采用空间分析流程的逆过程 即从空间分析的最终结果开始，反向一
步步分析为得到最终结果，需要采取哪 些空间分析方法？哪些数据是必须的？ 并确定每一步要输入的数据以及这些数 据是如何派生而来。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
制图建模方法的实例：
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。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
制图建模是通过作用于原始空间数据和派生 数据的一组顺序的、交互的空间分析操作命令， 对一个空间分析过程进行的实现模拟。 制图建模的结果得到一个应用模型，它是对 空间分析过程及其数据的一种代码或图形符号 的表示。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
制图建模的方法：
地利用是居住用地…… 空间分析：
栅格自然距离（Find Distance） 空间密度计算（Calculate Density） 栅格数据重分类（Reclassify） 地图代数（Map Calculator） 矢量转栅格（Convert to Grid）
操作步骤：…… 结果：数值越大的栅格，越适合选址要求
分类评价数值要低
居住用地适合建中学
分类评价数值要高
现有中学分布（矢量点数据）
现有中学分布对选址的要求
要求新建的中学离开现有的中学比 较远
计算栅格自然距离 对距离进行重分类，距离远则评价
数值高，距离近则评价数值低
人口调查数据（矢量点数据）
人口调查数据对选址的要求
新建的中学应该建在人口较稠密的 地方
共设施，以免受到工厂生产的影响。
6.1 应用模型建模的步骤和方法 准备用于选址的空间数据
为达到选址目的，需准备两种数据：
包括全市所有地块信息的数据； 全市公共设施（包括幼儿园、学校等） 的分布数据。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
进行空间分析
从地块数据中查询所有满足条件 1、2的地块； 对公共设施进行缓冲区分析； 多边形与多边形叠合地块数据和 公共设施缓冲区，选择出满足要 求的地块。
空间 插值
数字 等高线
6.1 应用模型建模的步骤和方法 建模的工具：
利用GIS系统内部的建模工具；
利用GIS软件提供的宏语言、脚本语 言（Avenue, Pathon, …） 应用函数库（API…） 功能组件（COM…）
6.1 应用模型建模的步骤和方法
制图建模的工具：
多数GIS软件提供宏语言或脚本语言， 可将制图模型表示成空间操作命令序 列，自动批处理完成整个分析过程。
矢量转栅格
Theme菜单 Convert To Grid菜单
土地利用类型矢量转成栅格数据
生成土地利用类型评价数值：土地利用 类型栅格重分类
计算总的评价数值：地图代数运算
Analysis菜单 Map Calculator菜单
地图代数的结果
应用分析的总结
目标：中学选址的土地适宜性分析 要求：距离现有中学远、人口密度大、土
Kernel； 面积单位选择：
Square Kilometers； 按OK按钮。
人口调查数据生成人口密度
生成人口密度评价数值：人口密度重分类
用Reclassify菜单对人口 密度重分类； 在Reclassify Value对话框 里，分4级； 输入新旧数值的对照；
人口密度重分类
土地利用类型矢量转成栅格数据
6.1 应用模型建模的步骤和方法
6.1 应用模型建模的步骤和方法
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。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
6.2 应用模型的种类
第二节 应用模型的种类
⑴ GIS基本空间分析
Overlay、Buffering、Voronoi、网络分 析、……
6.1 应用模型建模的步骤和方法
分析结果 将选出的地块及相关信息以地图
和表格形式打印输出
6.1 应用模型建模的步骤和方法
制图建模（Cartographic Modeling）
应用分析建模，由于是建立在对空间 图形数据的操作上的，所以又称为制 图建模。
它是通过组合各种空间分析的操作， 回答有关空间问题的一个过程。
Pacel.shp; 栅格单元大小，输入10，
回车; 按OK按钮。
将现有中学的数据转换成栅格自然距离数据
生成距离评价数值：距离栅格重分类
左边选中Distance To Scho.shp；
选择Analysis菜单； 选择Reclassify菜单，出现
Reclassify Value对话框； 按Classify按钮； 在Classification对话框里输入
第六章 应用分析模型
—— 制图建模
应用分析模型
建立地理信息系统的应用模型，就是 根据具体的应用目标和问题，借助于 地理信息系统的空间分析功能，使观 念世界中形成的概念模型，具体化为 信息世界中可操作的过程。
6.1 应用模型建模的 步骤和方法
6.1 应用模型建模的步骤和方法
建模的步骤：
道路从原有的20m拓宽至60m 部分位于拆迁区内10层以上的建筑不拆除
6.1 应用模型建模的步骤和方法
准备进行分析的数据
本例需要涉及两类数据：
现状道路数据（矢量线数据）； 建筑物分布数据及相关属性数据 （矢量多边形数据）
6.1 应用模型建模的步骤和方法
进行空间分析操作
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叠 合，产生新建筑数据，此数据包括所有部 分或全部位于拓宽区内的建筑物信息。
第二节 应用模型的种类
⑸规划分析
线性规划、多目标规划、非线性规 划……
⑹决策分析
随机决策、AHP决策……
第二节 应用模型的种类
⑺模糊分析
模糊聚类、模糊综合评判、模糊网 络、……
⑻动力学模型
分形、混沌、神经网络、遗传算法、元 胞自动机，……
变换（Linear、FFT、Cosine、Wavelet、 K-L……）、增强（直方图均衡、滤波、 合成、密度分割、……）、模式识别 （监督分类、非监督分类、数学形态 学……）
第二节 应用模型的种类
⑶ DEM建模分析
建模（数据源：离散点、GPS、RS、多 波束，插值方法）、
例2，辅助建设项目选址
本例说明如何利用空间分析 和查询功能，为一建设项目 选择最佳的建设位置。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
明确分析的目的和标准
分析的目的是确定一些具体地块，作为 一个轻度噪声污染工厂的可能建设位置。 工厂选址的标准为：
地块建设用地面积不小于10000m2； 地块的地价不超过1000元/m2； 地块周围500米不能有幼儿园、学校等公
分析（面积-体积计算、剖面生成、坡度 分析、坡向分析、流域分析、光照阴影 分析、视域分析……）
第二节 应用模型的种类
⑷ 数据统计分析
常规（均值、方差、标准差、变异系 数）、
相关分析、回归分析、时间序列分析、 马尔科夫过程、系统聚类分析、主成分 分析、趋势面分析、地统计分析 （Kriging）、……
面积
比例
//
>20° 面积
？
整个 面积
？
6.1 应用模型建模的步骤和方法
>20°
计算
面积
面积
整个
计算
面积
面积
>20° 区域
？
区域 范围
6.1 应用模型建模的步骤和方法
>20° 区域
坡度 分类
坡度 图
？
6.1 应用模型建模的步骤和方法
坡度 图
坡度 分析
DEM
？
6.1 应用模型建模的步骤和方法
DEM
明确分析的目的和评价标准； 准备分析数据； 进行空间分析操作； 进行结果分析，评价结果（如有必要，
返回第一步）； 结果输出（地图、表格和文档）。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
例1，道路拓宽改建中拆迁指标计算
明确分析的目的和标准
本例的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：
wk.baidu.com
6.1 应用模型建模的步骤和方法
进行查询和统计分析
对全部或部分位于拆迁区内的建筑进行 查询，凡部分落入拆迁区且楼层高于10 层以上的建筑，将其从选择组中去掉； 对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标统 计计算。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
分析结果 以地图和表格的形式打印输出
6.1 应用模型建模的步骤和方法
计算人口密度 人口密度栅格重分类，高密度区分
类评价数值高，低密度区分类评价 数值低
选择空间分析的扩展，设置View的 地图单位和长度单位为meters
中学栅格自然距离
左边选中Scho.shp； 选择Analysis菜单； 选择Find Distance菜单； 栅格范围选Same As
话框里，输出范围选择Same As Parcel.shp； 输出栅格大小选择As Specified Below; 栅格大小输入10,回车； 按OK按钮。
生成人口密度
在Calculate Density对 话框里，人口字段选 择：Popu；
搜索半径输入500米； 密度类型选择：
分类数：4；OK； 在Reclassify Value对话框里
输入新旧数值的对照； OK按钮。
现有中学栅格自然距离数据分类
生成人口密度——人口统计点分布
生成人口密度——人口统计数据
生成人口密度
左边选中Pop_smp.shp； 选择Analysis菜单； 选择Calculate Density菜单； 在Output Grid Specification对
实习12 中学选址规划的土地 适宜性分析问题
要求： 1.用栅格数据分析来实现 2.结果中的栅格数值越大（评价数 值），该栅格越适合选址
已有的数据是：
土地利用类型（矢量多边形数据）
土地利用类型对选址的要求
工业用地和绿地不适合建中学
栅格数据重分类，分类评价数值要最低
商业用地不太适合建中学
例如：根据DEM生成坡度图，可表达成 GIS命令：
SlopeMap = slope ( DEMmap )
6.1 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。
采用空间分析流程的逆过程 即从空间分析的最终结果开始，反向一
步步分析为得到最终结果，需要采取哪 些空间分析方法？哪些数据是必须的？ 并确定每一步要输入的数据以及这些数 据是如何派生而来。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
制图建模方法的实例：
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。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
制图建模是通过作用于原始空间数据和派生 数据的一组顺序的、交互的空间分析操作命令， 对一个空间分析过程进行的实现模拟。 制图建模的结果得到一个应用模型，它是对 空间分析过程及其数据的一种代码或图形符号 的表示。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
制图建模的方法：
地利用是居住用地…… 空间分析：
栅格自然距离（Find Distance） 空间密度计算（Calculate Density） 栅格数据重分类（Reclassify） 地图代数（Map Calculator） 矢量转栅格（Convert to Grid）
操作步骤：…… 结果：数值越大的栅格，越适合选址要求
分类评价数值要低
居住用地适合建中学
分类评价数值要高
现有中学分布（矢量点数据）
现有中学分布对选址的要求
要求新建的中学离开现有的中学比 较远
计算栅格自然距离 对距离进行重分类，距离远则评价
数值高，距离近则评价数值低
人口调查数据（矢量点数据）
人口调查数据对选址的要求
新建的中学应该建在人口较稠密的 地方
共设施，以免受到工厂生产的影响。
6.1 应用模型建模的步骤和方法 准备用于选址的空间数据
为达到选址目的，需准备两种数据：
包括全市所有地块信息的数据； 全市公共设施（包括幼儿园、学校等） 的分布数据。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
进行空间分析
从地块数据中查询所有满足条件 1、2的地块； 对公共设施进行缓冲区分析； 多边形与多边形叠合地块数据和 公共设施缓冲区，选择出满足要 求的地块。
空间 插值
数字 等高线
6.1 应用模型建模的步骤和方法 建模的工具：
利用GIS系统内部的建模工具；
利用GIS软件提供的宏语言、脚本语 言（Avenue, Pathon, …） 应用函数库（API…） 功能组件（COM…）
6.1 应用模型建模的步骤和方法
制图建模的工具：
多数GIS软件提供宏语言或脚本语言， 可将制图模型表示成空间操作命令序 列，自动批处理完成整个分析过程。
矢量转栅格
Theme菜单 Convert To Grid菜单
土地利用类型矢量转成栅格数据
生成土地利用类型评价数值：土地利用 类型栅格重分类
计算总的评价数值：地图代数运算
Analysis菜单 Map Calculator菜单
地图代数的结果
应用分析的总结
目标：中学选址的土地适宜性分析 要求：距离现有中学远、人口密度大、土
Kernel； 面积单位选择：
Square Kilometers； 按OK按钮。
人口调查数据生成人口密度
生成人口密度评价数值：人口密度重分类
用Reclassify菜单对人口 密度重分类； 在Reclassify Value对话框 里，分4级； 输入新旧数值的对照；
人口密度重分类
土地利用类型矢量转成栅格数据
6.1 应用模型建模的步骤和方法
6.1 应用模型建模的步骤和方法
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。
6.1 应用模型建模的步骤和方法
6.2 应用模型的种类
第二节 应用模型的种类
⑴ GIS基本空间分析
Overlay、Buffering、Voronoi、网络分 析、……
6.1 应用模型建模的步骤和方法
分析结果 将选出的地块及相关信息以地图
和表格形式打印输出
6.1 应用模型建模的步骤和方法
制图建模（Cartographic Modeling）
应用分析建模，由于是建立在对空间 图形数据的操作上的，所以又称为制 图建模。
它是通过组合各种空间分析的操作， 回答有关空间问题的一个过程。
Pacel.shp; 栅格单元大小，输入10，
回车; 按OK按钮。
将现有中学的数据转换成栅格自然距离数据
生成距离评价数值：距离栅格重分类
左边选中Distance To Scho.shp；
选择Analysis菜单； 选择Reclassify菜单，出现
Reclassify Value对话框； 按Classify按钮； 在Classification对话框里输入
第六章 应用分析模型
—— 制图建模
应用分析模型
建立地理信息系统的应用模型，就是 根据具体的应用目标和问题，借助于 地理信息系统的空间分析功能，使观 念世界中形成的概念模型，具体化为 信息世界中可操作的过程。
6.1 应用模型建模的 步骤和方法
6.1 应用模型建模的步骤和方法
建模的步骤：
道路从原有的20m拓宽至60m 部分位于拆迁区内10层以上的建筑不拆除
6.1 应用模型建模的步骤和方法
准备进行分析的数据
本例需要涉及两类数据：
现状道路数据（矢量线数据）； 建筑物分布数据及相关属性数据 （矢量多边形数据）
6.1 应用模型建模的步骤和方法
进行空间分析操作
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叠 合，产生新建筑数据，此数据包括所有部 分或全部位于拓宽区内的建筑物信息。
第二节 应用模型的种类
⑸规划分析
线性规划、多目标规划、非线性规 划……
⑹决策分析
随机决策、AHP决策……
第二节 应用模型的种类
⑺模糊分析
模糊聚类、模糊综合评判、模糊网 络、……
⑻动力学模型
分形、混沌、神经网络、遗传算法、元 胞自动机，……