第六章_地理信息系统的应用模型

二、GIS应用模型的构建
构 建 方 法
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。
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。
2.4

先计算距离，再进行重分类。

重分类后，栅格中的属性值为分类值。
学校因子
多因子叠加分析
复习题

评价需考虑因素和因子，各因子属性所表 示的数值量纲不同，为了使各因子能参与 栅格运算，需对因子属性值做何种处理？
第四节 区位选择模型
概念:
区位选择模型指按照规定的标准，通过空间分析的方法，确定厂址、
出。
2、构建途径
GIS环境内的 模型建造
构 建 途 径 混合型的模型 建造 GIS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。
0.08*100=8.0
0.08*67= 5.4 0.08*33= 2.6 0.08*0 = 0.0
0.08*100= 8.0
0.08*67= 5.4 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。
职工人数 日均就诊人数
0.15 0.15
Σ
1
P为X对评价目标的贡献函数值； W为X对评价目标的权重值。
P值的确定方法为：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。 W值的确定？
三、应用实例
例：利用GIS进行土地种植玉米的适宜性评价
坡度 分析
DEM
DEM
空间 插值
数字 等高线

Model Builder示例
复习题
应用模型建模的步骤？
第三节 适宜性分析模型
适宜性分析是指土地针对某种开发活动的在分析，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
第四步：将评价结果（方案）提交用户，供用户选择。
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
标准化（归一化）
（1）无量纲化：
采用没有单位的相对数来替代各属性指标，通过相对数来反映原来指标的 优劣差异。包括：定性指标的定量化、定量指标的无量纲化。
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。
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。
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
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
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 半静态 动态
应用目的
分析地理现象及要素相互作用的格局 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
1、构建步骤
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
应用模型建模的步骤
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：
（1）特尔菲法 （Delphi法） （2）层次分析法（Analytic Hierarchy Process 简称AHP ） （3）因素成对比较法 权重精度：层次分析法〉特尔菲法〉因素成对比较法 算法复杂度：层次分析法〉特尔菲法〉因素成对比较法
值和为1；(2) 不同因素对评价目标影响程度不一样，应按实际情况 选取相应权重。
第六章
GIS的应用模型
GIS的应用模型，是根据具体的应用目标和问题，借助于GIS自身的
技术优势，使观念世界中形成的概念模型，具体化为信息世界中可 操作的机理和过程。
第一节
GIS应用模型概述
一、GIS应用模型的分类
1、根据所表达的空间对象的不同，分为： 理论模型（数学模型），经验模型，混合模型。
模型分类 理论依据 应用领域 模型
电站、管线，或者交通路线等的最佳区位或路径。
选择标准包括以下三个方面: 环境：坡度、文化、自然保护区等 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：工程造价
建立步骤 ①数据准备：明确要求，选择影响因子；初步甄别环 境敏感区、保护区 ②综合影响评价：按照工程和经济可行性，建立选择 条件、综合影响评价标准和算法
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
m
m为因素 n为因子
F侵蚀
1
2 3 4
0.67 *100= 67.0
0.67 *67= 44.8 0.67 *33= 22.2 0.67 *0= 0.0
0.17*100= 17.0
0.17*67= 11.4 0.17*33= 5.6 0.17*0= 0.0
标准化指数值=100*（ 实体总数-该指标排序数+1）/实体总数
权重计算
定级因素权重定义：定级因素权重反映定级因素对评价目标的影响
程度的大小，权重值与因素对评价目标影响的大小成正比，权重值 越大，说明该因素对评价目标影响程度越大。
定级因素权重特点：(1) 权重值数值在0-1之间，各因子最终的权重 定级因素定权方法：调查方法和多元回归等模型方法

择房分析（分析得到适宜购房的区域）如 何使用栅格分析实现？
回忆矢量空间分析的操作过程、结合课后习题
3，讲解定性到定量的过程，并进行图解建模
结合择房分析的两种不同方法，分析矢量空间
数据的数据特征
对比栅格空间数据的数据特征，摸索栅格空间
分析的思路
矢量缓冲区的建立
建立点状实体的矢量缓冲区只需要以点状实体为圆
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 ； Q2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
②求权重（Wi）：
Wi = U i /
m ∑ Ui i=1
W4=1/(1+1+2+2*4)=1/12=0.083 W2=0.083*2=1/6=0.17
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
勉强适合的指标贡献函数为 不适合的指标贡献函数为
P2i=67
P3i=33 P4i=0
（供水为二级）
（供水为三级） （供水为四级）
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）：
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。
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
wk.baidu.com
算。
将分析结果以地图和表格的形式打印输
W3 =1/12=0.083 W1=0.17*4=2/3=0.67
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。 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。

3、应用模型建模的方法——制图建模
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。 (逆过程p175)
>20° 面积 面积 比例 / / 整个 面积
？
？
>20° 面积
计算 面积
>20° 区域
？
整个 面积
计算 面积
区域 范围
>20° 区域
坡度 分类
坡度 图
？ ？
坡度 图
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) S2(次适宜)
S3(勉强适合)
S4(不适宜)
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；
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
第三步：选择某种评判方法，对各个因子进行适宜程度评价
（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
（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
叠置分析 供水分级
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）计算单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） 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。
实体 医院 病床数 记录 等级 (张)
1
三甲 800
职工人数 （人）
2000
日均就诊人 作用 数（人） 指数
1200
级别
2
3
二甲
三乙
500
120
400
400 2000
600
200 560
…
n
…
三甲
…
1000
定量化
指标
权重
无量纲及标准化（0-100） 各指标量化值加权求和
病床数
0.2
划分级别
等级
0.5
（2）标准化：
将无量纲化后的相对数全部按比例映射变换到设定的数值范围 （ 0— 100）。由极值标准化和位序标准化两种方式。
极值标准化公式：
标准化指数值=（原指标值-同类指标的最大值）/ （同类指标的最大值-同类指标的最小值））×100 标准化指数值=（原指标值/同类指标的最大值）×100
位序标准化公式：
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 数字化 属性分级
供水级 别 1级 2级 3级 4级
因子1
距水源 （m） <100 100 - 200 200 - 500 >500
因子2
土层厚度 （cm） >50 50 - 20 20 - 10 <10
心，以缓冲区距离为半径绘圆即可。
线状实体和面状实体缓冲区的建立也是以线状实体
或面状实体的边线为参考线，作参考线的平行线， 再考虑端点圆弧，即可建立缓冲区。
最后，使用字段计算器将各因子 字段相加得到总分值。
栅格缓冲区的生成可以通过两个步骤来实现。
首先是对需要做缓冲区的栅格单元作距离扩散 ，即计算其他栅格到需要做缓冲区的栅格的距 离。然后按照设定的缓冲区距离提取符合要求 的栅格单元。