空间分析建模
《空间分析与建模》本科课程教学大纲
教学内容：
第1章 导论
1.1空间分析与建模
1.1.1发展概况
1.1.2相关学科
1.1.3国内的专业领域
1.2空间分析
1.2.1空间分析的定义
1.2.2空间分析的研究内容
1.2.3空间分析的功能和分类
1.3地理模型
1.3.1地理模型的相关概念
1.3.2地理模型的构建原则
1.3.3地理模型的功能与分类
2.4.1地图投影的产生和定义
2.4.2地图投影的变形
2.4.3地图投影的分类
2.4.4常见的地图投影
2.5坐标系统和时间系统
2.5.1坐标系统
2.5.2常用坐标系
2.5.3时间系统
教学重点和难点：
空间实体及空间关系
地图投影
第3章地形可视化分析
教学要点：数字模型可视化的基本方式、手段、实现途径和具体操作流程和方法，重点突出使用数字地形模型、地形分析、三维可视化进行相关能力培养和实际软件操作应用能力。
《GIS工程师训练营：SuperMap GIS二三维一体化开发实战》，SuperMap图书编委会，2013年出版。
《道路交通网络三维GIS数据组织与可视化》，测绘出版社，左小清著，2011年出版。
《地理信息系统原理、方法和应用》，科学出版社，邬伦等著，2010年出版。
《计算机地图制图》，艾自兴，龙毅，武汉大学出版社，2006年出版。
（五）课程教学基本要求：本课程阐述了三维地理数据建模的理论、技术与实现方法，涉及三维模型结构、空间建模、空间分析和可视化表达等多个方面，并以3D Max、sketchup软件为主要建模进行学习，进行GIS三维模型的构建与录入。
（六）教学内容、学时数、学分数及学时数具体分配
空间分析建模
12.3.3 创建脚本文件
1．单数据处理 2. 批处理
1．单数据处理
(1) 概念 所谓单数据处理，是指处理过程中只涉及到单个数据集的处理，数据可以是栅格数据集、ArcView的shapefile也可以是Arc/Info的coverage等
（2）实现 第一步：编写脚本 第二步：在ArcToolbox中添加script 第三步：设置script属性 第四步：运行脚本
输入2
输出３
复杂处理工具模型
图12.5 复杂处理工具模型处理过程
12.2.2 模型生成器组成
1. 模型构造器界面 2. 模型构造器菜单 3. 模型构造器工具图标 4. 实例分析
1.模型构造器界面
图12.6 模型构ห้องสมุดไป่ตู้器的初始界面
2.模型构造器菜单
利用DEM来提取水系：对于与地表水文情况有关的许多领域如区域规划、农业、林业等有十分重要意义
1．建立概念模型 分析： １）问题的抽象和简化：模拟地表径流在地表的流动来产生水系。 ２）前提、假设：此处DEM的洼地均为可填充型洼地。 ３）涉及的参数和变量：填充后的无洼地DEM、DEM每个栅格单元的水流方向、每个栅格上游汇水面积、确定水系的阈值大小。 4)数据类型的转换：由于基于DEM的计算都是栅格数据，故需要将水系栅格数据转换为矢量数据。
２．批处理
（1）概念 所谓批处理是指一次操作多个同样格式数据的过程。 脚本提供了一种便捷的方式用于批处理，数据转换以及任何空间处理工具的使用。 要进行批处理，只要在脚本中加入循环语句即可。
（2）实现 第一步：编写脚本 第二步：在ArcToolbox中添加script 第三步：运行脚本
4.运行结果
(b) 汇流累计大于1000的河网
使用GIS软件进行空间数据分析与建模
使用GIS软件进行空间数据分析与建模在信息时代的今天，大量的空间数据的产生使得空间数据分析与建模变得日益重要。
地理信息系统（GIS）软件作为一种强大的工具，被广泛应用于空间数据分析与建模领域。
本文将探讨使用GIS软件进行空间数据分析与建模的意义、方法及应用。
一、GIS软件在空间数据分析与建模中的意义GIS软件以其强大的数据处理能力和灵活的操作方式，为空间数据分析与建模提供了较好的支持。
首先，GIS软件能够对现有的空间数据进行整合和处理，提供多种分析工具和模型，实现对空间数据的挖掘和分析。
其次，GIS软件能够可视化地呈现空间数据，通过地图、图表等形式直观地展示分析结果，帮助用户更好地理解和利用数据。
此外，GIS软件还具备数据模型构建和预测分析的功能，可用于建立空间数据的模型和模拟，为决策提供参考。
二、使用GIS软件进行空间数据分析与建模的方法使用GIS软件进行空间数据分析与建模主要包括数据准备、数据处理和结果展示。
首先，需要获取和整理相关的空间数据，包括地理要素数据、属性数据、卫星遥感数据等。
其次，对原始数据进行清洗和预处理，包括去除噪声、填充缺失值等，以减少数据误差和提高数据质量。
然后，使用GIS软件的分析工具和算法，对数据进行处理和分析，例如空间插值、空间统计分析等。
最后，通过地图和图表等形式展示分析结果，以直观地呈现分析结论。
三、GIS软件在城市规划中的应用实例城市规划是空间数据分析与建模的重要应用领域之一。
通过使用GIS软件，可以对城市空间数据进行深入的分析和建模，为城市规划提供科学依据。
例如，通过对交通数据、用地数据和人口数据等进行整合和分析，可以评估城市交通拥堵情况，提出交通优化方案。
又如，通过对土地利用数据、环境数据和经济数据等进行分析，可以评估城市可持续发展水平，提出合理的土地利用规划。
这些分析结果可以通过GIS软件进行可视化展示，为城市规划决策提供参考。
四、GIS软件在环境保护中的应用实例环境保护是另一个重要的空间数据分析与建模应用领域。
地理信息系统中的空间分析与建模研究
地理信息系统中的空间分析与建模研究地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种科技工具，它通过数字化的方式对空间数据进行采集、存储、管理、分析和展示，使得人们能够更加全面、深入、准确地了解、描述和利用地球上的自然、社会和经济现象。
而空间分析与建模则是GIS技术中的重要组成部分，它们通过对地理数据的空间关系、空间特征和空间变化进行定量分析和描述，为城市规划、环境保护、自然资源管理、灾害风险评估等领域的决策和规划提供重要支持。
一、空间分析的基本概念空间分析（Spatial Analysis）是指根据所研究对象在空间中的位置、范围、方向、关系等特征，通过对空间数据进行处理和分析，寻找隐含规律、发现异常现象、预测未来趋势等目的的空间信息处理技术。
空间分析包括空间查询、空间统计、空间插值、空间叠加、空间交互分析等方法，它们可以用来分析地形地貌、地表覆盖、城市规划、农业生产、自然灾害等方面的空间数据，提取有用的信息和知识。
二、空间建模的应用领域空间建模（Spatial Modeling）是指通过对地理数据的属性、特征和关系进行分析和抽象，建立空间现象的理论模型、概念模型、数学模型、模拟模型等，并通过模型验证和应用来揭示反映地理现象的本质规律和内在机制的技术手段。
空间建模包括数据建模、模型建模、规划建模、优化建模等方法，在城市规划、远程遥感、交通运输、地质资源、环境评价等领域都有广泛的应用。
三、空间分析与建模的技术方法空间分析和建模的技术方法不断发展和完善，目前主要采用的方法包括：1、基于栅格和矢量数据的空间分析方法。
栅格数据分析方法适用于数据量大、空间分辨率低、对地形地貌等连续性变量的分析，如高程、坡度、坡向、植被覆盖度的变化等；矢量数据分析方法适用于精度要求高、空间分辨率细、对地物分布的拓扑关系、属性关系、空间距离等有较高要求的分析，如城市规划、车辆路线优化、农业区划等。
如何进行地理数据的空间分析与建模
如何进行地理数据的空间分析与建模地理数据的空间分析与建模是一项重要的技术，它提供了对地理信息的深入理解和应用。
通过空间分析与建模，我们可以更好地了解地理现象、预测未来趋势，并为决策提供支持。
一、地理数据的收集与整理地理数据的收集是进行空间分析与建模的第一步。
现在，我们可以通过各种方式获取地理数据，如传感器、遥感、GPS等技术。
然而，收集到的数据往往包含了大量的噪声和冗余信息。
因此，在进行空间分析和建模之前，我们需要对数据进行整理和清洗。
这可以通过数据清理和数据集成等方法来实现。
二、地理数据的空间分析在进行地理数据的空间分析时，我们可以运用多种方法和技术。
其中，地理信息系统（GIS）是最常用的工具，它能够处理、存储和分析地理数据。
通过GIS，我们可以进行空间查询、空间模式识别、空间插值等操作。
这些操作可以帮助我们找出地理数据的规律和模式。
除了GIS，还有其他一些方法和技术可以用来进行地理数据的空间分析。
例如，空间统计分析可以帮助我们理解地理现象的统计特征和空间关系。
地理数据挖掘可以帮助我们发现隐藏在数据中的模式和规律。
机器学习算法可以帮助我们构建预测模型和分类模型等。
这些方法和技术的选择取决于具体问题和需求。
三、地理数据的建模在进行地理数据的建模时，我们可以利用收集到的地理数据来创建模型。
地理数据的建模可以用于模拟和预测地理现象的发展趋势。
例如，可以通过地理数据的建模来预测人口分布、自然灾害发生的概率等。
建模过程涉及到对数据进行拟合和参数估计，以及对模型的验证和评估。
建模过程一般分为几个步骤。
首先，需要选择合适的模型类型和算法。
其次，需要对数据进行预处理和特征选择。
然后，根据选择的模型和算法，进行参数估计和模型的训练。
最后，对模型进行验证和评估，并进行模型的修正和改进。
四、地理数据的可视化展示地理数据的可视化展示是地理数据分析与建模的重要环节。
通过可视化展示，我们可以更直观地了解地理现象和模型的结果。
地理信息系统中的空间数据分析与建模
地理信息系统中的空间数据分析与建模地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种利用计算机软硬件系统对地理空间数据进行采集、储存、管理、分析和展示的技术。
在当今信息技术快速发展的背景下，GIS在各个领域都得到了广泛的应用。
其中，空间数据分析与建模是GIS的核心功能之一。
空间数据分析是GIS的基础，它利用地理信息系统的技术和工具，对地理空间数据进行处理和分析，揭示地理对象以及地理对象之间的关系和规律。
空间数据分析可以包括多方面的内容，比如地理特征提取、空间模式分析、路径分析等。
通过对空间数据进行分析，可以帮助我们深入了解地理现象的内在规律，从而为决策提供科学依据。
空间数据建模是GIS中的另一个重要环节，它是将现实世界中的地理对象抽象为计算机可识别的模型，以便进行数据管理、分析和可视化等操作。
在地理信息系统中，空间数据建模可以包括三维建模、地图建模、空间关系建模等。
通过空间数据建模，我们可以将复杂的地理现象转化为简洁的模型，使得地理数据的存储和处理更加高效和准确。
在GIS中，空间数据分析与建模的应用广泛涉及到各个领域。
在城市规划中，利用GIS技术可以对城市的用地分布、道路网络、人口密度等进行分析，优化城市规划方案。
在环境保护方面，GIS可以帮助监测和评估环境污染程度，为环境治理和保护提供可靠的数据支持。
在交通管理中，GIS可以进行交通流量分析、路线规划等，优化交通系统的布局和调控。
随着技术的不断进步，GIS的应用正在朝着更加复杂和智能化的方向发展。
例如，结合人工智能技术，可以对大规模的遥感影像数据进行自动分类和分析，实现高精度的土地利用和覆盖监测。
同时，与物联网技术结合，可以将传感器数据与空间数据进行融合，实现对现实世界的实时感知和分析。
然而，空间数据分析与建模中也存在一些挑战和难点。
首先，地理空间数据的处理和分析需要大量的计算资源和存储空间，尤其是针对海量和高分辨率的遥感影像数据，需要建立高效的算法和平台进行处理。
如何进行空间数据分析和建模
如何进行空间数据分析和建模引言:空间数据分析和建模是一项重要的技术，在许多领域中都具有广泛的应用。
通过对空间数据的分析和建模，可以帮助我们更好地理解和解决各种问题。
本文将简要介绍如何进行空间数据分析和建模的基本方法和步骤。
一、数据准备与预处理:进行空间数据分析和建模之前，首先需要准备好相关的数据。
这些数据可以来自各种渠道，如卫星遥感、地理信息系统（GIS）、测量仪器等。
对于空间数据的准备，主要包括数据收集、数据清洗和数据预处理。
数据收集是获取空间数据的第一步，可以通过传感器的记录、采样、GPS定位等方式进行。
在数据收集过程中，需要注意数据的时空分辨率以及数据的精确性和可靠性。
数据清洗是指对收集到的原始数据进行删除、过滤、修正等操作，去除错误、重复、不完整或无效的数据。
数据清洗的目的是提高数据的质量和准确性，为后续的分析和建模工作做好准备。
数据预处理是对数据进行转换、标准化和规范化等处理，以便更好地适应分析和建模的需求。
数据预处理的步骤包括数据格式转换、数据集成、特征选择和特征变换等。
二、空间数据分析方法:空间数据分析是对空间数据进行处理和统计，以获得有关空间分布和空间关系的信息。
常用的空间数据分析方法包括地理插值、空间聚类、空间关联和空间回归等。
地理插值是一种用于估计和预测未知位置的空间数据的方法。
它利用已知位置的数据点的值，推断未知位置的数据值。
常用的地理插值方法包括反距离加权插值、克里金插值和样条插值等。
空间聚类是将空间数据划分为不同的类别或簇的过程。
它根据空间数据的相似性来确定数据点之间的关系。
常用的空间聚类方法包括层次聚类、K均值聚类和DBSCAN等。
空间关联分析是研究空间数据之间的关系的方法。
它可以用来发现空间数据之间的相关性、相似性和依赖性。
常用的空间关联分析方法包括空间自相关、Hotspot分析和空间回归等。
空间回归是利用空间数据进行回归分析的方法。
它考虑了空间数据之间的空间依赖性和空间异质性。
地理信息系统原理第五章 空间分析与建模5.2
（2）所有区域单元LISA的总和与全局的空间联系指 标成比例。
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LISA包括局部Moran指数（local Moran index） 和局部Geary指数（local Geary index），下面重 点介绍和讨论局部Moran指数。
i
j
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✓对统计量的检验与局部Moran指数相似，其检验值为
Z
Gi ) VAR(Gi )
✓显著的正值表示在该区域单元周围，高观测值的区域单元趋 于空间集聚，而显著的负值表示低观测值的区域单元趋于空 间集聚，与Moran指数只能发现相似值(正关联)或非相似性 观测值(负关联)的空间集聚模式相比，具有能够探测出区域 单元属于高值集聚还是低值集聚的空间分布模式。
为什么要用空间统计分析？
✓空间统计分析，其核心就是认识与地理位置相关的数据间的空间 依赖、空间关联或空间自相关，通过空间位置建立数据间的统计 关系。
✓空间统计分析的任务，就是运用有关统计方法，建立空间统计模 型，从凌乱的数据中挖掘空间自相关与空间变异规律。
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为什么要用空间统计分析？
空间数据分析与传统统计分析主要有两大差异：
Tobler， W. R. (1970). "A computer movie simulating urban growth in the Detroit region". Economic Geography， 46(2): 234-240.
Waldo Tobler（born in 1930） receiving a plaque for his contributions to geography. On the event of his November 2000 birthday.
地理信息系统中的空间分析与建模技术研究
地理信息系统中的空间分析与建模技术研究地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是一种将地理空间信息与数据管理、分析和展示技术相结合的工具系统。
在地理信息系统中，空间分析与建模技术起着重要的作用，它们能够帮助我们更好地理解地理现象，提供科学的决策支持。
空间分析是指在GIS中对空间数据进行处理、分析和计算的过程。
它利用地理数据的空间关系，通过空间统计、空间查询、空间插值等方法，获取地理数据之间的联系和规律。
空间分析可以帮助我们识别地理特征和模式，探索地理问题的背后原因，并提供解决问题的方案。
在地理信息系统中，空间建模是指将地理现象抽象成数学模型，通过模型进行地理现象的模拟、预测和优化。
空间建模可以帮助我们理解地理过程的本质，揭示隐藏在地理现象背后的规律，并为决策制定提供依据。
常用的空间建模方法包括空间回归模型、地理加权回归模型、神经网络模型等。
空间分析与建模技术在地理信息系统中有着广泛的应用。
例如，在城市规划领域，可以利用GIS中的空间分析与建模技术，模拟城市扩张过程，评估不同规划方案对城市发展的影响，优化城市布局。
在环境保护领域，可以利用GIS中的空间分析与建模技术，分析环境污染的扩散范围和影响，预测未来的环境变化趋势，制定相应的环保政策。
除此之外，空间分析与建模技术还可以应用于交通规划、资源管理、灾害防治等领域。
例如，在交通规划领域，可以利用GIS中的空间分析与建模技术，评估交通网络的畅通度，优化交通流分布，提高交通效率。
在资源管理领域，可以利用GIS中的空间分析与建模技术，评估资源开发利用的可行性，制定合理的资源管理策略。
在灾害防治领域，可以利用GIS中的空间分析与建模技术，模拟灾害发生的概率和影响范围，制定相应的防灾预案。
然而，空间分析与建模技术也面临着一些挑战和问题。
首先，地理信息的质量和准确性对于空间分析与建模的结果具有重要影响，因此需要采取合适的质量控制措施。
如何进行地理信息系统的空间分析与建模
如何进行地理信息系统的空间分析与建模地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将空间数据与属性数据相结合来进行空间分析与建模的工具。
通过GIS，我们可以对地理空间环境进行深入的研究和分析，为决策提供科学依据。
本文将探讨如何进行地理信息系统的空间分析与建模，以期帮助读者更好地利用GIS进行研究和决策支持。
地理信息系统的空间分析是指通过对空间数据进行统计、计算、模拟等方法，从而提取空间特征，揭示地理现象背后的规律和机制。
而建模则是将空间数据进行抽象和整理，构建数学模型，用以描述和预测地理现象的发展趋势和变化规律。
首先，进行地理信息系统的空间分析与建模，我们需要选择合适的数据。
地理信息数据包括矢量数据、栅格数据和影像数据等。
矢量数据适用于描述点、线、面等离散对象，如道路、河流等；栅格数据适用于描述连续的区域现象，如土地利用、气候等；影像数据则可以提供详细的地表信息，如遥感影像、卫星图像等。
根据具体的研究目的与需求，选择合适的数据类型是进行空间分析与建模的基础。
其次，进行地理信息系统的空间分析与建模，我们需要对数据进行预处理。
预处理包括数据采集、数据清理、数据转换和数据融合等环节。
数据采集是指获取原始空间数据的过程，可以通过现场调查、测量和遥感技术等手段完成。
数据清理是指对采集到的数据进行验证、纠错和填补缺失值等操作，以确保数据的可靠性和一致性。
数据转换是指将原始数据按照统一的编码和格式进行转换，以便进行后续的分析和建模。
数据融合是指将不同来源、不同类型的数据进行整合，以获得更全面、更准确的地理信息数据。
进入正式的空间分析阶段，我们可以运用一系列的空间分析方法和技术。
其中，最基础的方法包括空间查询、空间叠加和空间关联等。
空间查询通过选择空间数据中符合特定条件的对象，以实现对地理现象的提取和挖掘。
空间叠加是指将不同的空间数据进行层叠和组合，以获得更丰富的地理信息和新的空间关系。
如何进行地理信息系统的空间数据分析与建模
如何进行地理信息系统的空间数据分析与建模地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地图、空间数据和统计分析相结合的技术工具，它能够对地理空间数据进行存储、管理、分析和展示。
随着社会的不断发展，GIS在各行各业得到了广泛的应用，而空间数据分析与建模则成为地理信息系统中至关重要的一环。
本文将介绍如何进行地理信息系统的空间数据分析与建模，以期让读者对这一领域有更深入的了解。
首先，要进行空间数据分析与建模，我们需要明确数据源的获取方式。
现如今，数据的获取渠道多种多样，例如卫星遥感、无人机摄影、GPS定位等。
在确定数据源后，我们可以进一步对所需数据进行采集和预处理。
数据的采集工作包括数据领域的选择、采样点的设置以及数据质量的评估等。
数据的预处理工作包括数据的清洗、筛选以及配准等。
只有经过合理的数据获取和预处理，才能确保后续的分析和建模工作的准确性和可靠性。
其次，对于空间数据分析与建模来说，空间分析工具是不可或缺的。
空间分析工具包括空间统计、空间插值、空间关联等，它们能够帮助我们对地理空间数据进行量化分析和模拟建模。
例如，当我们想要分析某个地区的犯罪热点时，可以利用空间统计工具对犯罪案件的分布进行分析，找出犯罪事件高发区域。
又如，当我们想要生成某个区域的数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）时，可以利用空间插值工具对采集到的高程点进行插值计算，从而生成高程模型。
因此，在进行空间数据分析与建模时，熟练掌握各种空间分析工具是非常重要的。
然而，要进行地理信息系统的空间数据分析与建模，并不仅仅是工具的选择和使用。
空间数据的分析与建模还需要结合实际的问题和背景进行。
无论是城市规划、交通管理还是环境保护，我们都需要将空间数据与相关领域的实际需求相结合，运用分析和建模的方法解决具体问题。
例如，当我们想要分析某个城市的通勤流向时，可以利用空间数据分析工具对居民的通勤数据进行分析，在地图上展示出通勤流向的热力图。
空间建模的步骤和方法
空间建模是一种基于地理信息系统（GIS）和空间分析技术的建模方法，用于研究和解决空间问题。
空间建模的步骤和方法如下：
1. 确定研究目标：明确空间建模的目的和需求，了解要解决的问题和研究的具体内容。
2. 数据收集：收集与研究主题相关的地理数据和信息，包括空间数据（如遥感影像、地形地貌数据等）以及非空间数据（如人口、经济、社会等统计数据）。
3. 数据预处理：对收集到的数据进行整理、清洗和预处理，以便在后续建模过程中更好地使用。
4. 空间分析：利用GIS 工具和空间分析方法，对数据进行空间关系挖掘、空间特征分析和空间统计分析等。
5. 模型构建：根据研究目标和空间分析结果，选择合适的数学模型或统计模型，构建空间模型。
常见的空间模型包括地理回归模型、空间聚类模型、空间插值模型等。
6. 模型参数优化：通过调整模型参数，优化模型性能，使模型能够更好地拟合实际数据和解决研究问题。
7. 模型验证：利用已知数据或实际观测数据，对构建好的空间模型进行验证，评估模型的准确性和可靠性。
8. 模型应用与评估：将构建好的空间模型应用于实际问题，评估模型的实际效果，为决策提供支持。
9. 结果可视化：将模型结果进行可视化展示，便于理解和分析空间模型的输出结果。
10. 模型优化与更新：根据实际应用情况和对模型的反馈，不断优化和更新模型，以提高模型的性能和实用性。
空间建模的方法因具体研究领域和问题而异，常见的空间建模方法包括：空间统计方法、地理信息系统（GIS）方法、人工智能（AI）方法、遥感技术等。
在实际应用中，可以根据研究需求和数据特点，选择合适的建模方法和工具。
如何进行测绘数据的空间分析与建模
如何进行测绘数据的空间分析与建模随着科技的发展，测绘数据的应用领域越来越广泛。
同时，科学家们也在不断探索如何对测绘数据进行空间分析与建模，以揭示地理信息的潜力。
本文将介绍如何进行测绘数据的空间分析与建模的方法和步骤。
一、测绘数据的获取与处理首先，测绘数据的获取至关重要。
测绘数据可以通过各种测量手段获得，例如：全球定位系统（GPS）、航空摄影测量、卫星遥感等。
获取到的测绘数据需要进行预处理，包括数据清洗、格式转换等。
清洗数据可以去除噪声和异常数据，以提高数据的质量和准确性。
二、空间分析的基本原理与方法空间分析是指对测绘数据进行空间上的操作和分析，以获取地理信息并发现地理现象之间的空间关系。
常见的空间分析方法包括：空间插值、空间统计、空间聚类、空间关联等。
空间插值可以根据已知的测量数据点，通过插值算法估计出未知区域的值。
空间统计可以研究地理现象的分布规律和相关性，例如：点密度、标准差等。
空间聚类可以将具有相似特征的地理现象划分为一组，以便进行进一步分析。
空间关联可以研究不同地理现象之间的相关性，例如：犯罪率与社会经济因素之间的关系。
三、测绘数据的空间建模测绘数据的空间建模是指对测绘数据进行拟合和模拟，以便进行可视化和预测。
常见的空间建模方法包括：地理信息系统（GIS）、三维地球模型（DEM）、地图投影等。
地理信息系统是将地理数据进行数字化处理和分析的工具，可以进行地图制作、空间查询等操作。
三维地球模型可以将测绘数据以三维的形式呈现，以便进行视觉分析和观察。
地图投影可以将三维的地理数据投影到二维平面上，以便进行大规模地理数据的展示和分析。
四、测绘数据的应用领域测绘数据的空间分析与建模在各个领域都有广泛的应用。
其中，城市规划是一个重要的应用领域。
通过对测绘数据的空间分析和建模，可以对城市的地形、水系、绿化等地理信息进行可视化和分析，以指导城市的规划和发展。
另外，环境保护和资源管理也是测绘数据应用的重要领域。
地理信息系统中的空间数据分析与建模方法
地理信息系统中的空间数据分析与建模方法地理信息系统(GIS)是一种通过采集、存储、管理、处理和分析地理空间数据来支持决策和解决问题的工具。
在GIS中，空间数据分析和建模是其中最重要的功能之一。
本文将详细介绍地理信息系统中的空间数据分析和建模方法。
一、空间数据分析方法：1. 空间查询：空间查询是GIS中最基本的分析方法之一，通过确定地理空间中特定区域的位置、形状和属性来回答特定的查询问题。
常见的空间查询操作包括点查询、线查询、面查询和相交查询。
2. 空间关系分析：空间关系分析通过检查空间数据集之间的拓扑关系来分析它们之间的相互关系。
常见的空间关系包括相邻关系、包含关系、相交关系等。
空间关系分析可以帮助我们了解地理要素之间的相互作用和联系。
3. 空间插值：空间插值是通过已知点的观测值来推断未知地理位置上的值的方法。
常见的空间插值方法有反距离加权插值(IDW)、克里金插值、样条插值等。
空间插值可以用于根据有限的观测数据来估计整个地理空间范围内的属性值。
4. 空间统计分析：空间统计分析是将统计方法应用到地理空间数据分析中的一种方法。
空间统计分析可以用来检测地理空间数据的空间自相关性、聚集性和分布模式等特性。
常见的空间统计分析方法包括Moran's I指数、G指数、K函数分析等。
二、空间数据建模方法：1. 矢量数据建模：矢量数据建模是将地理空间数据抽象为点、线、面等矢量要素，并通过空间关系和属性进行建模的方法。
矢量数据建模可以用于描述地理空间要素的几何形状、位置和属性等信息。
2. 栅格数据建模：栅格数据建模是将地理空间数据表达为均匀分布的格栅单元，并通过像元值表示地理属性的方法。
栅格数据建模可以用于模拟地理空间数据的连续变化和空间分布。
3. 三维数据建模：三维数据建模是将地理空间数据扩展到第三个维度，即高度维度。
三维数据建模可以用于描述地理空间要素的形状、位置和属性在垂直方向上的变化。
4. 分布式数据建模：分布式数据建模是将地理空间数据存储、管理和处理分布在多个计算机节点上，通过网络进行数据传输和协同计算的方法。
如何进行地理信息的空间分析与建模
如何进行地理信息的空间分析与建模地理信息的空间分析与建模是现代地理学和信息技术相结合的产物，其应用广泛而深远。
本文将以该主题为中心，通过多个角度对地理信息的空间分析与建模进行探讨。
一、地理信息的空间分析与建模的概念和意义地理信息的空间分析与建模是指运用地理学、地理信息系统(GIS)和数据挖掘等技术，对地理现象和空间模式进行定性和定量分析，以及建立相应的模型来描述和预测地理现象的过程。
其意义在于帮助我们更好地理解地理现象的内在规律，支持决策制定和规划设计。
二、空间分析与建模的方法与工具1. 空间数据的收集与处理：地理信息的空间分析与建模依赖于大量的空间数据，包括地图数据、遥感数据以及人工采集的地理数据。
这些数据需要经过清理、转换和融合等处理，以保证数据的可靠性和一致性。
2. 空间统计与插值分析：通过统计分析地理现象的空间分布特征，可以揭示出地理现象的规律和趋势。
而插值分析则可以通过已知空间数据点来推测未知点的数值，通过空间插值分析，可以帮助我们获取完整的地理数据。
3. 空间模式与模型构建：在地理信息的空间分析与建模中，模式识别和模型构建是核心任务之一。
通过分析地理现象的空间关系和趋势，可以构建各种模式和模型来解释和预测地理现象的变化。
三、地理信息的空间分析与建模的应用领域1. 城市规划与土地利用：在城市规划和土地利用方面，地理信息的空间分析与建模可以提供关于人口、交通、土地利用等因素的空间关系和变化趋势，为城市规划和土地利用决策提供科学依据。
2. 自然资源管理与环境保护：通过对水资源、森林资源、气候变化等自然资源和环境变化的空间分析和建模，可以帮助我们更好地管理和保护自然资源，减少环境影响。
3. 灾害风险评估与应急管理：地理信息的空间分析与建模在灾害风险评估和应急管理中发挥着重要作用。
通过对地质灾害、气象灾害等风险因素的分析，可以预测和评估灾害风险，并提供相应的应急措施和决策支持。
4. 市场分析与商业决策：地理信息的空间分析与建模可以帮助企业进行市场分析和商业决策。
空间分析建模
通过脚本调用ArcToolbox进行空间处理,实际上是通过
GPDispatch组件类来实现. 所谓的批处理:成批处理文件或操作,是一次操作多个相同 格式数据的过程,脚本提供了一种便捷的方式用于批处理, 只要在脚本中加入循环语句即可.
实验
1.空间分析模型:是对现实世界科学体系问题抽 象的空间概念模型。包括空间分布模型、 空间 关系模型、 空间相关模型预测、评价与决策模 型等类型 。 2.空间分析建模:是指运用GIS空间分析建立数 学模型的过程，运用数学分析方法建立表达式， 模拟地理现象的形成过程的模型称为过程模型。 模型的建立过程：明确问题--分解问题--组建 模型--检验模型结果--应用分析结果
空间分析建模
Arcgis空间处理框架
支持：工具、命令、模型、脚本
在ArcGIS环境多种途径实现空间处理：
在Arctoolbox中运行具有GUI的工具 以命令行的形式运行一个分析工具 生成并运行一个模型，执行一系列的空 间处理操作. 编写并运行脚本程序调用空间处理工具 （支持Javascrip、VBScript，Python等 脚本语言）
ModelBuilder：唯一输入数据的模型
Area Within 100 meters of Streams?
ModeBuilder:多个输入数据的模型:
Parcels Wir：多个输出数据的模型
4. 脚本文件
任何可以支持COM的脚本语言都可以执行ArcGIS9的地 理处理工具，如Python，Jscript和VBScript等 脚本可以通过一个工具或多个工具实现一个简单或则复杂 的处理,也可以通过循环操作来输入数据进行批处理.
ArcToolbox，选择New toolbox命令，生
成Toolboxl；2）右键单击ArcToolbox，
空间分析建模_Arcgis实验操作文档
实验七空间分析建模实验内容与学时】（2 学时）[1] 图解建模的基本概念及类型[2] 图解模型的形成过程[3] 实例分析与应用【实验目的】模型生成器（Model Builder）为设计和实现空间处理模型提供了一个图形化的建模环境。
模型是以流程图的形式表示，它通过工具将数据串起来以创建高级的功能和流程。
你可以将工具和数据集拖动到一个模型中，然后按照有序的步骤把它们连接起来以实现复杂的GIS 任务。
通过对本次练习，我们可以认识如何在Model Builder 环境下通过绘制数据处理流程图的方式实现空间分析过程的自动化，加深对地理建模过程的认识，对各种GIS 分析工具的用途有深入的理解。
【实验要求】按照相关要求上交实验报告。
【实验步骤与过程】一、空间分析建模与图解建模基本概念1．空间分析模型及其分类模型是对现实世界中的实体或现象的抽象或简化，是对实体或现象中最重要的构成及其相互关系的表述。
建模的过程中，需要用到各种各样的工具。
作为各类综合性地学分析模型的基础，空间分析为人们建立复杂的模型提供了基本工具。
空间分析是地理信息系统的主要特征，也是评价一个地理信息系统功能的主要指标之一。
它是基于地理对象的位置和形态特征的数据分析技术，其目的在于提取和传输可见信息。
空间分析模型是对现实世界科学体系问题域抽象的空间概念模型，与广义的模型既有联系，又有区别：①空间定位是空间分析模型特有的性质，构成空间分析模型的空间目标（点、弧段、网络、面域、复杂地物等）的多样性决定了空间分析模型建立的复杂性。
②空间关系也是空间分析模型的一个重要特征，空间层次关系、相邻关系以及空间目标的拓扑关系也决定了空间分析模型建立的特殊性。
③包含坐标、高程、属性以及时序特征的空间数据极其庞大，大量的空间数据通常用图形的方式来表示，这样由空间数据构成的空间分析模型也具有了可视化的图形特征。
空间分析模型可以分为以下几类：①空间分布模型：用于研究地理对象的空间分布特征。
空间分析与建模 第3章 空间物体的量算
第三章 空间物体的量算
1、线状对象的长度量算 2、多边形量算 3、形状量算 4、距离量算
1、线状对象的长度量算
A、在矢量GIS中，线状对象的长度量算 B、在栅格GIS中，线状对象的长度量算
1、线状对象的长度量算
A、在矢量GIS中，线状对象的长度量算 a、计算公式： 二维空间
多边形量算
b、栅格GIS中
2、多边形量算
b、栅格GIS中
3、形状量算
A、线状物体的形状量算 B、面状物体的形状量算
3、形状量算
A、线状物体的形状量算 a、曲率 设曲线为 y f ( x) 则曲线上任意一点的曲率为 设曲线为 x x(t ), y y(t ) 则曲线上任意一点的曲率为
B、计算多边形长度
2、多边形量算
长轴L：设面状物体A的重心为C，A中相距直线 距离最远的两点间连线记为L’，沿L’垂直方向 平移L’至C得L； 短轴W：以L为长边方向作A的外接矩形，W为 过C并垂直于L且长度等于矩形短边的直线段； 大地距离Gd和大地长度Ga：设为A中任意相异 两点，其间的大地距离为包含于A中的两点间 通道的最短者；大地长度为A中任意点对间大 地距离的最长者， 即Ga=sup(Gd(x1,x2)| x1ЄA, x1ЄA)
3、形状量算
B、面状物体的形状量算 a、欧拉数：空间完整性空洞区域内空洞数 量的度量，通常用欧拉数来表示 欧拉数＝空洞数－（碎片数－1）
3、形状量算
b、凸度指数：根据多边形轮廓 在矢量GIS中
CI＝ kP A
在矢量GIS中
P CI # Cells
4、距离量算
A、点状物体与线状物体间距离 B、点状物体与面状物体间距离 C、线状物体与线状物体间距离 D、线状物体与面状物体间距离 E、面状物体与面状物体间距离 F、球面上两点间的距离
空间分析和建模
第五章空间分析与建模空间分析（概述）概念：空间分析是指基于空间对象的属性、分布、形态及其空间关系特征的空间数据分析技术，它以地学原理为依托，通过空间分析算法和模型，从空间数据中获取有关地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间形成和空间演变等。
目的:提取、传输空间信息，回答用户问题，是对地理数据的深加工。
*空间分析功能是GIS的主要特征和评价GIS软件的主要指标之一。
常用的空间分析方法：基于空间关系的查询、空间量算、缓冲区分析、叠置分析、网络分析、空间统计分类分析。
（对应于下列大标题）一、空间统计分析主要用于空间和非空间数据的分类、统计、分析和综合评价。
内容包括：统计图表分析、描述统计分析、空间自相关分析、回归分析、趋势分析、空间信息分类。
空间信息分类：（主成分分析、层次分析法、系统聚类分析）1、主成分分析：主成分分析是通过数理统计方法，将众多要素的信息压缩表达为若干具有代表性的合成变量（这就克服了变量选择时的冗余和相关），然后选择信息最丰富的少数因子进行各种聚类分析，构造应用模型。
2、层次分析法：AHP方法常用来解决多目标决策问题。
把相互关联的要素按隶属关系分为若干层次，请有经验的专家对各层次各因素的相对重要性给出定量指标，利用数学方法综合专家意见给出各层次各要素的相对重要性权值，作为综合分析的基础。
3、聚类分析：亦称群分析或点群分析，它是研究多要素事物分类问题的数量方法。
其基本原理是，根据样本自身的属性，用数学方法按照某种相似性或差异性指标，定量地确定样本之间的亲疏关系，并按这种亲疏关系程度对样本进行聚类。
（是一门多元统计分类法，根据多种地学要素对地理实体进行划分类别的方法。
对不同的要素划分类别往往反映不同目标的等级序列，如土地分等定级、水土流失强度分级等。
）二、空间查询分析概念：按一定的要求对GIS所描述的空间实体及其空间信息进行访问，从众多的空间实体中挑选出满足用户需求的空间实体及其相应属性。
如何进行地理数据的空间分析与建模
如何进行地理数据的空间分析与建模地理数据的空间分析与建模是一项重要的任务，可以帮助人们更好地理解和判断地球上的各种现象和问题。
在本文中，我将介绍地理数据的空间分析与建模的基本概念、方法和应用，并探讨其在不同领域中的重要性和局限性。
一、地理数据的空间分析与建模概述地理数据的空间分析与建模是将地理现象和数据以空间的方式进行分析、建模和表示的一种方法。
它可以帮助我们理解地理现象的空间分布、相互关系和变化规律，以及预测未来的趋势和可能性。
在地理数据的空间分析与建模中，我们首先需要获取和整理地理数据，这可以通过卫星遥感、GPS定位、测量和问卷调查等方式实现。
然后，我们需要对这些数据进行处理和解析，提取有关地理现象的特征和信息。
接下来，我们可以根据具体的研究目的和问题，选择适当的空间分析和建模方法，来揭示地理现象的内在规律和特征。
二、地理数据的空间分析方法地理数据的空间分析方法有很多，其中包括：空间统计分析、地理信息系统（GIS）、遥感技术和空间插值等。
这些方法可以帮助我们通过统计、计算和可视化等方式，来探索地理现象的分布、集聚和相关性。
空间统计分析是一种常用的方法，它可以帮助我们发现地理现象的变异模式和空间关联关系。
例如，我们可以利用聚类分析来发现城市的空间集聚现象，或者利用回归分析来探索人口增长与经济发展之间的关系。
地理信息系统（GIS）是一种用于存储、管理、分析和可视化地理数据的工具。
通过GIS，我们可以将不同类型的地理数据集成在一起，进行空间查询、叠加分析和空间模拟等操作。
例如，我们可以在GIS中将不同的地理图层叠加在一起，来分析土地利用和环境质量之间的关系。
遥感技术是一种利用卫星图像和遥感数据来获取地理信息的方法。
通过遥感技术，我们可以获取全球范围内的地理数据，例如地表温度、植被覆盖和土地利用等。
这些数据可以用于研究气候变化、环境保护和灾害监测等问题。
空间插值是一种通过已知点的空间分布来估计未知点的值的方法。
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（2）实现
第一步：编写脚本 第二步：在ArcToolbox中添加script 第三步：运行脚本
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水源地 植被类型 植被类型 景观单元 景观单元 景观单元
再分类 饮水难易度
再分类 觅食难易度
再分类 隐藏难易度
平均
景 观 各 点 叠加（和） 总体质量
栖息质量
再分类 面积
再分类 凸度指数
单击此处编辑母版文本样式 第二级
空间分第第析三四与级级建模
第五级
空间分析建模
1 空间分析模 空间分析模型及其分类，建模思路 型与建模
.2 图解建模
基本概念、arcgis中模型的生成方法
3 实例分析
以学校选址为例，讲解如何进行建模
空间分析建模
❖ 空间分析具有对空间信息的提取和传输功能，作 为各类综合性地学分析模型的基础，空间分析为 建立复杂的模型提供了基本工具。空间分析模型 是指用于GIS空间分析的数学模型，空间分析建 模是指运用GIS空间分析建立数学模型的过程， 其过程包括：明确问题、分解问题、组建模型、 检验模型结果和应用分析结果。
Accumulation
图7.9 图解建模流程图
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例：利用DEM提取水系的图解模型
图7.10 DEM提取水系图解模型
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3．实现模型
图7.11 整个建模过程的完成实现
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❖4.运行结果
(a) 汇流累计大于200的河
(b) 汇流累计大于1000的河
网 图7.7 得到的不同阈值的河网结果网比较
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❖7. 运行图形模型
❖模型建好后，必须要运行以检查结果是否 满意。
❖8.转换程序模型
学校选址分析
❖数据 ❖Landuse:土地利用数据 ❖Dem：地面高程数据 ❖Rec_sites：娱乐场所分布数据 ❖School：现有学校分布数据
❖ 要求
▪ 1 新学校选址要注意以下几点：
• 地势平坦处 • 新学校的建立应结合现有土地利用类型综合考虑，选址成本
个栅格单元的水流方向、每个栅格上游汇水面积、 确定水系的阈值大小。 4)数据类型的转换：由于基于DEM的计算都是栅格数据， 故需要将水系栅格数据转换为矢量数据。
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2．形成图解模型
DEM
Filled DEM
Flow Direction
格式转换
设置阈值
Stream
Stream
Flow
Line
Grid
找出森林地区、非市区、且距公路或铁 路0.5至1公里范围内的地区 合并相同属性的多边形
操作命令 再分类 归组 缓冲区分析 缓冲区分析 再分类 拓扑叠加分析 归组
国家森林公园选址模型
输入图层
命令1
❖ 3. 组建模型：
▪ 运用数学知识和GIS空间分析工具来描述问题中的变量间的关系；
8.1 空间分析模型与建模
❖4. 检验模型结果：
▪ 运行所得到的模型、解释模型的结果或把运行结果与 实际观测进行对比。如果模型结果的解释与实际状况 符合或结果与实际观测基本一致，这表明模型是符合 实际问题的。如果模型的结果很难与实际相符或与实 际很难一致，则表明模型与实际不相符，不能将它运 用到实际问题。如果图形要素、参数设置没有问题的 话，就需要返回到建模前关于问题的分解。检查对于 问题的分解、假设是否正确，参数的选择是否合适， 是否忽略了必要的参数或保留了不该保留的参数，对 假设做出必要的修正，重复前面的建模过程，直到模 型的结果满意为止。
准 备 数 据
派 生 数 据
重 分 类
权 重
最 终 结 果
水文分析
利用DEM来提取水系：对于与地表水文情 况有关的许多领域如区域规划、农业、林 业等有十分重要意义
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1．建立概念模型
分析： １）问题的抽象和简化：模拟地表径流在地表的流动
来产生水系。 ２）前提、假设：此处DEM的洼地均为可填充型洼地。 ３）涉及的参数和变量：填充后的无洼地DEM、DEM每
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（2）实现
第一步：编写脚本 第二步：在ArcToolbox中添加script 第三步：设置script属性 第四步：运行脚本
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２．批处理
（1）概念 所谓批处理是指一次操作多个同样格式数
据的过程。 脚本提供了一种便捷的方式用于批处理，
数据转换以及任何空间处理工具的使用。 要进行批处理，只要在脚本中加入循环语
❖ 1. 添加输入数据 ❖ 方法一：
▪ 在ArcMap或ArcCatalog中打开数据，直接把数据拖拽致图解模 型界面即可。
பைடு நூலகம்❖ 方法二：
▪ （1） 在模型生成器中点击右键，选择create variable ，在变量 列表中选择所要的数据类型。此时的图形并无颜色填充，因为此 变量还未赋值；
▪ （2） 双击新建的变量，选择所要添加的输入数据，或直接输入 数据的值。根据数据的类型不同，选择不同的操作。由于变量已 赋值，此时的图形便有颜色填充。
❖2. 空间关系分析模型
▪ 用于研究基于地理对象的位置和属性特征的空间物体之 间的关系。包括距离、方向、连通和拓扑等四种空间关 系。其中，拓扑关系是研究得较多的关系；距离是内容 最丰富的一种关系；连通用于描述基于视线的空间物体 之间的通视性；方向反映物体的方位。
❖3. 空间相关分析模型
▪ 用于研究物体位置和属性集成下的关系，尤其是物体群 (类)之间的关系。在这方面，目前研究得最多的是空间 统计学范畴的问题。统计上的空间相关、覆盖分析就是 考虑物体类之间相关关系的分析。
❖ 本章主要介绍空间分析建模的概念和过程、图解 模型的形成过程等
8.1 空间分析模型与建模
❖空间分析模型是对现实世界科学体系问题 域抽象的空间概念模型
❖一、空间分析模型可以分为以下几类：
▪ 1. 空间分布分析模型
• 用于研究地理对象的空间分布特征。主要包括：空 间分布参数的描述，如分布密度和均值、分布中心、 离散度等；空间分布检验，以确定分布类型；空间 聚类分析，反映分布的多中心特征并确定这些中心； 趋势面分析，反映现象的空间分布趋势；空间聚合 与分解，反映空间对比与趋势。
8.2 图解建模
❖（2）模型生成器
▪模型生成器（Model Builder）是ArcGIS9所提供的 构造地理处理工作流和脚本的图形化建模工具，加 速复杂地理处理模型的设计和实施
❖（3） 模型的基本组成
图解模型基本由三部分组成：输入数据、输出数 据和空间处理工具。
▪ 输入数据和输出数据的类型多种多样，可以是栅格数 据集、ArcView的shapefile，也可以是Arc/Info的 coverage等，它随着不同空间处理工具要求的数据不 同而不同，并且不同的应用目的也产生不同的输出数 据类型。
❖在vbs脚本中通过以上语句创建一个 GPDispatch对象。
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7.3.3 创建脚本文件
❖1．单数据处理 ❖2. 批处理
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1．单数据处理
(1) 概念
所谓单数据处理，是指处理过程中只涉及到单个 数据集的处理，数据可以是栅格数据集、 ArcView的shapefile也可以是Arc/Info的 coverage等
❖ 二、空间分析建模流程 ❖ 1. 明确问题：
▪ 分析问题的实际背景，弄清建立模型的目的，掌握所分析的对象 的各种信息，即明确实际问题的实质所在，不仅要明确所要解决 的问题是什么，要达到什么样的目标，还要明确实际问题的具体 解决途径和所需要的数据；
❖ 2. 分解问题：
▪ 找出与实际问题有关的因素，通过假设把所研究的问题进行分解、 简化，明确模型中需要考虑的因素以及它们在过程中的作用，并 准备相关的数据集；
7.3 脚本文件
❖7.3.1 脚本简介 ❖7.3.2 脚本编写基础 ❖7.3.3 创建脚本文件
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7.3.1 ArcGIS9脚本简介
❖任何可以支持COM的脚本语言都可以执行 ArcGIS9的地理处理工具，如Python、 Jscript和VBScript等
❖模型生成器是构建脚本的方便工具，只要 先构建一个模型再输出成脚本即可。
再分类 欧拉数
再分类 相对大小
再分类 相对连通性
再分类 相对一致性
平均 景 观 单 元 栖息质量
定级
复合栖 息质量
景观单元
食草动物栖息地质量评价模型
步骤
找出所有森林地区 1为林地 ，0为非林地 合并森林分类图属性相同的相邻 多边 形的边界
找出距公路或铁路0.5公里的地区
找出距公路或铁路1公里的地区 找出非城市区用地 1为非市区，0为市区
❖5. 应用分析结果：
▪ 在对模型的结果满意的前提下，可以运用模型来得到 对结果的分析。
8.2 图解建模
❖一、基本概念
❖（1）图解建模
▪ 图解建模是指用直观的图形语言将一个具体的 过程模型表达出来。在这个模型中，分别定义 不同的图形代表输入数据、输出数据、空间处 理工具，它们以流程图的形式进行组合并且可 以执行空间分析操作功能。当空间处理涉及到 许多步骤时，建立模型可以让用户创建和管理 自己的工作流，明晰其空间处理任务，为复杂 的GIS任务建立一个固定有序的处理过程。
8.2 图解建模
❖4. 保存模型 ❖5.添加注释
▪ 为了更好地理解模型和处理过程，在图解模型 中加入注释。同时也为了更好地组织项目，明 确多过程之间的关系，可以给输入、输出、空 间处理工具添加注释，还可以对连接添加注释。
8.2 图解建模
❖ 6. 设置参数 ❖ 为模型设置参数，就可以再打开模型的时候直接输入数据
(a) 单过程模型
(b) 多过程模型
8.2 图解建模
❖（2） 按照模型中过程的种类可以分为单 一处理工具模型和复杂处理工具模型
(a) 单一处理工具模型