第六章_地理信息系统的应用模型

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：
（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
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
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。
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
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；
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
算。
将分析结果以地图和表格的形式打印输
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。

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
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
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。
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
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
（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
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）：
（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：
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。
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
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。
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。