GIS应用模型的建立
GIS原理
Gis定义由计算机硬件，软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集，管理，处理，分析，建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
GIS的基本构成：系统硬件，系统软件，空间数据，应用人员，应用模型空间数据：具体描述地理现象的空间特征，属性特征和时间特征应用人员：包括系统开发人员和地理信息系统的最终用户基本理论：地理信息系统死传统科学与现代技术相结合而诞生的边缘学科，因此它明显地体现出多学科交叉的特征。
这些交叉学科的基础理论同样构成地理信息系统的基础理论体系。
这些学科包括地理学，地图学，数学，计算机科学以及一切与获取，处理和分析空间数据有关的学科。
地理学：中的空间分析方法历史悠久，而空间分析正是地理信息系统的核心，地理学作为地理信息系统的理论依托，为地理信息系统提供引导空间分析的方法和观点测绘学：及其分支学科，如大地测量学，摄影测量学，地图学等，不但为地理信息系统提供高精度的空间数据，而且其中的误差理论，地图投影理论，图形理论及其相关的算法等，可直接用于地理信息系统空间数据的处理，保证空间数据的精度和质量，以及地理信息系统产品的开发地理信息系统也是地理空间数据与计算机科学相结合的产物，数据结构与数据库的原理为地理信息系统数据的组织，存储，检索和维护提供了信息模型和数据管理的方法论，使得各种形式的空间数据能够在计算机中表示。
计算机图形学原理是地理信息系统图形输出的理论依据。
GIS空间数据分类数据来源：1地图数据2影像数据3文本数据数据结构：1矢量数据2栅格数据数据特征：1空间定位数据2,非空间地位数据发布形式：1数字线画图数据2数字栅格图数据3数字高程模型数据4数字正射影像数据空间数据的基本特征：1空间特征2属性特征3时间特征栅格数据：是将空间分割成有规则的网格，在各个网格给出相应的属性值来表示空间实体的一种数据组织形式。
优缺点：表达地理要素较为直观，容易实现多层数据的叠合操作，便于与遥感图像及扫描输入数据相匹配使用等。
地理信息系统_第6章GIS应用模型
分析目的： 确定植物的适种区域 评价准则： 坡度在15°-- 25°间 碱性土壤
交通线两侧500米范围内
数据源: DEM； 土壤分布图； 交通线图；
具体步骤:
(1)利用DEM生成坡度图，对坡度图进行重分类，将坡度图分为两类（1 为15°-- 25° ，0为其他坡度）
(2)通过赋属性再分类，将土壤分布图分成碱性及非碱性两类（1为碱性， 0为非碱性）； (3)合并土壤分类图中属性相同的相邻多边形的边界 ； (4)合并后的土壤分类图进行矢量转栅格；
实例:
某一单位准备建立一个养殖试验室，请利用 GIS空间分析方法确定适合建立养殖试验室的 侯选区域.需参考的条件是,距离排水管道在 300米之内,是灌木林地(土地利用类型),且是 湿地(土壤类型).
分析目的: 解决养殖试验室的选址问题,即确定合适的区域 评价准则： ①土地利用类型为灌木林地； ②适宜开发的土壤类型为湿地； ③距离排水管道在300米之内。 所需数据：土地利用类型图、土壤类型图、排 水管网
分析目的： 确定建立森林公园的区域 评价准则： 距公路、铁路0.5km以外10km以内 城镇行政区划为非市区
森林分布为有林地
数据源: 公路及铁路分布图； 森林分布图； 城镇行政区划图；
具体步骤:
(1)通过赋属性再分类，将森林分布图分成林地及非林地两 类（1为林地 ，0为非林地 ）； (2)合并森林分类图中属性相同的相邻多边形的边界 ； (3)建立公路和铁路周围0.5km宽的缓冲区；
应用模型建模的方法——制图建模
可视化的GIS建模辅助工具
1)启动ArcToolbox； 2)右键单击Toolbox，选 择New toolbox，生成 Toolbox1 3)右键单击Toolbox1， 在New中选择Model，则 生成model;
基于gis地学应用模型的建模步骤和方法
基于gis地学应用模型的建模步骤和方法
基于GIS地学应用模型的建模步骤和方法主要包括以下几个步骤：
1.收集研究数据和信息。
在建立GIS地学应用模型之前,需要收集和整理相关的研究数据和信息。
这些数据和信息可能包括地形地貌、气候信息、土地利用类型、人口密度、交通网络、水资源分布等等。
2.建立空间数据库。
需要建立空间数据库,包括地理数据和属性数据。
地理数据可以是卫星影像、DEM、河流分布、道路数据等,属性数据可以是人口数据、农业数据、土地利用类型数据等。
3.确定分析对象和分析指标。
在建立GIS地学应用模型之前,需要确定分析对象和评估的指标。
例如,可以分析城市缓和效应和增温程度,可以通过分析NDVI指数来确定城市绿地覆盖率。
4.建立地学应用模型。
在建立地学应用模型时,可以使用各种建模工具和方法,如统计分析、空间分析和马尔可夫模型等。
建立模型至少需要以下几个过程：
- 空间数据预处理：包括数据清理、拓扑关系检查、数据转换、数据重投影、数据加密等。
- 空间数据分析：使用空间分析工具分析地学数据,找出其中的规律和关系。
- 模型建立：根据分析结果,运用统计学、机器学习等方法建立地学应用模型。
- 模型评估：对所建模型进行评估,检验其可靠性和适用性。
5.模型应用和验证。
通过模型应用和验证,可以对建立的地学应用模型进行测试和调整,并得到有效的应用结果。
需要注意的是,在进行GIS地学应用模型建模时,需要遵循科学的方法,选取合适的数据、方法和工具,使得所建立的模型具有可靠性和可解释性。
地理空间分析与建模ppt下载
并非所有的GIS软件都提供回归模型计算
回归模型示例
积雪量模拟
SWE = a + b X Col+ c X Row + d X Height
松鼠生活环境适宜性模型
Y = 0.002*H + 0.228*Slope + 0.685*C1 +0.433*C2 + 0.481*C3 + 0.009*AspectEW
地下水评价污染分析（续）
土地利用
土壤类型
灌溉用地、野生动物栖息地等：50 1类 50
非灌溉用地：20
2类 49
城市与居民区：99（不纳入本模型） 3类 48.8
4类 45.2
评价方程
3 X 土壤得分 + 土地利用得分 + 埋置深度得分
5类 43.8 6类 40.8 7类 38.8
概率分布：p=1/(1+exp(-Y))
灰狼适宜生存环境与空间分布
Logit(p)=-6.5988 + 14.6189*R （R为道路密度） 出现狼的概率: p=1/(1+elogit(p))
过程模型
关于现实世界环境过程的知识综合成一 组用于定量分析该过程的关系或方程
提供判断或内在解释能力 方程可能比较复杂 输出结果可用于进行预测
水的埋置深度 净补给 蓄水层介质 土壤介质 地形 渗流带影响 导水率
每个参数评分，并加权计算
例：地下水评价污染分析
因素：土壤特征、埋置深度、土地利用 评分系统 0 - 50
埋置深度
1 - 25： 50 26 - 50：35 51 - 100：20 101 - 150：10
• 经验模型：通过数理统计方法和观测实验建立的模型； 如适宜性分析模型
基于GIS的资源环境承载力评估指标及模型建立
2018 年 5.22）中的评价指标，并综合考虑了前面根据 P-S-R 模型进行的评估指标，得出了新的评估指标。
由于一些土地利用工程产生的污染因子治理比较 困难，耗费成本较高，且该污染因子量微，对环境污染 较小，所以优先考虑对环境污染较大的因子。选取了相 比较而言对环境影响较大的 14 个污染因子，并通过遥
component analysis method (PCA) was used to screen out the 国生 态 环境 状 态公 报》（中 华 人民 共和 国 生 态 环 境 部
real economic cost indicators of the seven major affected projects, and verified according to different projects to scale for the assumption of cost calculation. Key words: Geographic information system;
引言
感影像以及各种资料搜集了包含大中小型土地利用工
但是在根据这些指标寻找数据时，发现指标的分 类过于精细，导致了在寻找数据时有很大困难，在进行 了很长一段时间的努力下，决定将模型简化，并且通过 一个新的角度来分析但是也包括了上述各个指标，来 进行污染成本评估。新的评估指标见表 2。
在新的模型中，选取了三个一级指标，14 个二级 指标作为新的评估指标，指标的选取是根据《2017 中
的假设。
成本的影响因子较多，所以优先对这方面的影响因子
(GIS)第六章__地理信息系统的应用模型
三、应用实例——XX省XX市土地定级信息 系统
第三节 适宜性分析模型
适宜性分析是指土地针对某种特定开发活动的分析,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 选址、选择重新造林的最适宜的土地等.
因此,建立适宜性分析模型,首先确定具体的开发活动,其 次选择其影响因子,然后评价某一地域的各个因子对这种开发 活动的适宜程度,以作为土地利用规划决策的依据.
➢ 评价过程 ➢ 评价对象生态条件调查.评价对象玉米属于禾本科,为一年
生草本,其主导生态条件例如：性喜高温,需水量大,要求 土壤肥沃和土层疏松,其根系伸展要求防止土壤侵蚀等. ➢ 确定评价对象的影响因素和因子.根据将玉米作物生长有 关的生态条件与土地质量相比照,除了温度可通过季节调 节外,其他影响因评价素对和象因的影子响如因图素和所因示子：体系
第六章 地理信息系统 的应用模型
主要内容
第1节 GIS应用模型概述 第2节 土地定级估价模型 第3节 适宜性分析模型 第4节 发展预测模型（自学） 第5节 区位选择模型（自学） 第6节 交通规划模型（自学） 第7节 地球科学模拟模型（自学） 本章重点：一般的GIS应用模型及其构建过程和方法
第一节 GIS应用模型概述
〔三应用模型建模的方法——制图建模
➢ 通过作用于原始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.
➢ 制图建模的结果是一个应用模型,它是对空间分析过程及其数据的一种 图形或符号表示,目的是帮助分析人员组织和规划所要完成的分析过程, 并逐步指定完成这一分析过程所需的数据.制图建模也可用于研究说明 文档,作为分析研究的参考和素材.
供水Q1
供肥Q2
供氧Q3
土壤侵蚀Q4
GIS应用模型总结
F1供水 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 F2供肥 F3供氧 F4土壤侵蚀 因子1 距水源 （m） <100 因子2 土层厚度 （cm） >50
2级
叠置分析 供水分级 3级 4级
100 - 200
200 - 500 >500
特定开发活动的分析。
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 第四步：将评价结果（方案）提交用户，供用户选择。
1) 准备进行分析的数据
本例需要涉及三类信息： 土地利用图； 土壤类型图； 地下水管道分布图
2) 进行空间操怍
首先对地下水管线建立300M的缓冲区； 对土地利用类型图和土壤类型图进行合并的叠加运算； 然后将对地下水管道建立的缓冲区图层与合并的图层进 行相交叠加运算，产生一幅新图，此图包括所有位于下 水管线300M范围内的土壤类型信息和土地利用类型信 息。 进行空间查询，选择土地利用类型为灌木林地和适宜开 发的土壤类型的地块。
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)
GIS洪水淹没模型建立
GIS洪水淹没模拟及灾害评估中的应用导读：洪水灾害是最频发的自然灾害，严重影响国民经济发展危害人民生命财产安全，破坏生态环境。
近几年来，将GIS技术与RS技术相结合，根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影象数据来预测、模拟显示洪水淹没场景，并进行洪水灾害评估，已成为GIS在洪水方面主要研究领域。
1.前言洪水灾害是最频发的自然灾害，严重影响国民经济发展危害人民生命财产安全，破坏生态环境。
随着现代经济的高速发展和水利工程的增加，洪水灾害对人类的危害仍在加重。
因此，快速、准确、科学地模拟、预测洪水淹没范围，对防洪减灾具有重要意义。
特别是对于一些重点防洪城市和行蓄洪区，如果能够预先获知洪水的淹没范围和水深的分布情况，对于预先转移受灾区的生命财产，减少损失具有非常重要的价值，而且对于洪水造成的灾害损失进行评估也是非常有用的。
近几年来，将GIS技术与RS技术相结合，根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影象数据来预测、模拟显示洪水淹没场景，并进行洪水灾害评估，已成为GIS在洪水方面主要研究领域。
本研究以数字高程模型DEM和RS影象为基础，运用GIS的空间分析功能，研究试验区洪水河流域的洪水淹没情况。
2.研究区域及数据简介2.1 研究区域地理概括红水河是珠江流域西江水系的中上游河段，发源于云南省沾益县马雄山，流经滇、黔、桂三省（区），上游主流称南盘江，流至庶香双江口与北盘江汇合后称红水河，到广西三江口与柳江相汇合后称黔江。
红水河流域位于东经102°20′-109°30′，北纬23°04′-26°50′之间，流域四周为群山环绕，整个地势自西北向东南倾斜，平均海拔高程1450m。
本次实验重点研究范围为红水河流域中的整个龙滩流域及其六个子流域（甲板、平腊、八茂、蔗香、这洞、高车）。
2.2 实验数据本研究采用的基本数据分为空间数据和水文数据以及其他辅助数据。
其中空间数据包括龙滩流域的DEM底图、modis遥感影象底图、省市县行政边界、城市分布图、站点分布图、河网、龙滩流域及其子流域分布图等。
gis应用模型的建立
GIS数据需要定期更新和维护，以确保数据的准确性和时效性，但 实际操作中往往面临数据缺失、不完整或不一致的问题。
数据质量评估与处理
建立完善的数据质量评估体系，对数据进行预处理、清洗和校验， 以提高数据质量。
计算性能问题
1 2 3
大数据处理
GIS涉及大量空间数据的处理和分析，对计算性 能要求高，需要高效、稳定的计算环境和算法。
自20世纪60年代地理信息系统（GIS）诞生以来，GIS应用模 型经历了从二维地图制作到三维建模、从静态分析到动态模 拟的发展过程。随着计算机技术和大数据的不断发展，GIS 应用模型的功能和性能不断提升，应用范围也不断扩大。未 来，随着人工智能和机器学习技术的引入，GIS应用模型将 更加智能化和自动化，能够更好地满足复杂地理空间数据的 处理和分析需求。
详细描述
通过虚拟现实技术，可以构建逼真的地理环 境，实现三维场景的实时渲染和交互操作。 增强现实技术则可以将虚拟信息与真实世界 相结合，提供更丰富、直观的地理信息展示 方式。这些技术的应用有助于提高GIS应用
模型的实用性和用户体验。
THANKS
感谢观看
集成测试
将各个模块集成测试，确 保整体运行正常。
优化调整
根据测试结果对模型进行 优化和调整，提高性能和 准确性。
模型部署与维护
部署环境准备
配置所需的硬件和软件环境。
模型部署
将模型部署到实际应用环境中。
持续维护更新
定期检查和维护模型，确保其持续稳定运行。
03
GIS应用模型的类型与实例
空间分布模型
详细描述
GIS应用模型能够将复杂的地理空间数据简化为易于理解的形式，帮助决策者快速了解地理空间分布和变化情况， 为制定科学合理的决策提供有力支持。通过GIS应用模型，可以更好地理解地理空间数据的内在规律和趋势，提 高决策的准确性和科学性。
地理空间数据的模型构建与管理
地理空间数据的模型构建与管理地理空间数据的模型构建与管理是地理信息系统（GIS）中的核心内容之一。
随着科技的发展和信息时代的到来，地理空间数据的应用范围逐渐扩大，对于不同行业的决策和规划起着重要的作用。
在建立和管理地理空间数据模型时，需要考虑数据的准确性、一致性和可持续性等因素。
一. 地理空间数据模型的分类地理空间数据模型可以分为两大类：矢量数据模型和栅格数据模型。
矢量数据模型使用点、线、面等几何要素来描述地理空间实体，适用于具有明确几何特征的地理现象，如道路、河流等。
而栅格数据模型则是将地理空间划分为一系列的网格，将每个网格单元作为一个地理单位，适用于连续变化的地理现象，如气温、降雨量等。
二. 地理空间数据模型的构建地理空间数据模型的构建过程包括数据收集、数据预处理、数据建模和数据评估等环节。
首先，需要收集相关的地理空间数据，可以通过地面调查、遥感技术等手段获取。
然后，对数据进行预处理，包括数据清洗、数据匹配和数据转换等操作，以确保数据的准确性和一致性。
接下来，根据具体的要求和目标，进行数据建模，选择适当的数据结构和分析方法，构建出合理的地理空间数据模型。
最后，对所建模型进行评估，验证其在实际应用中的有效性和可靠性。
三. 地理空间数据模型的管理地理空间数据模型的管理包括数据输入、数据存储、数据查询和数据更新等方面。
在数据输入方面，需要考虑数据的来源和获取方式，以及数据的质量控制和完整性检查。
数据存储则包括数据的组织和存储结构的选择，可以采用数据库等技术来进行管理。
数据查询则是指按照特定的条件和要求，对地理空间数据进行检索和提取，可以通过地理信息系统的查询功能来实现。
数据更新则是指对已有数据进行更新和维护，以及添加新的数据内容，确保数据的实时性和可靠性。
四. 地理空间数据模型的应用地理空间数据模型的应用广泛涵盖了各个领域，如环境保护、城市规划、交通管理等。
在环境保护方面，可以利用地理空间数据模型来分析土地利用、水资源分布等情况，从而制定合理的保护措施。
ArcGIS三维建模步骤
借助于SketchUp 工具的ArcGIS三维建模(1)使用ArcGIS桌面，即ArcMap，加载矢量数据；(2)在ArcMap环境中，利用插件工具，将所需要建模的区域导入SketchUp中。
(3)在SketchUp创建模型。
(4)在SketchUp中将模型转成ArcGIS的Multipatch模型要素文件并保存于Personal GeoDatabase（后面统称为PGDB）中。
软件环境ArcGIS桌面产品和服务器产品；SketchUP 6专业版三维建模软件（建议安装版本6 pro）；SketchUp ESRI插件；以及图像处理软件Photoshop，用来制作材质文件。
软件安装及配置步骤(1)安装ArcGIS Desktop软件，如ArcInfo。
（过程略）(2)安装草图大师Goolge SketchUp 6 Pro软件。
（过程略）(3)安装SketchUp6 ESRI 插件1.双击“SketchUp6ESRI.exe”，开始安装，2.接受协议，点击“Next”3.第一个组件“GIS Plugin”，使用户能够在SketchUp中将模型以Multipatch要素的形式导入GDB。
第二个组件“3D Analyst SketchUp 3D Symbol Support”，用户可以在ArcMap中将GIS数据导入SketchUp中。
上述两个组件的安装位置尽量不要改变，可能会导致在SketchUp中导出3D模型失败。
4.执行组件安装(4)在ArcGIS环境中激活SketchUp6 ESRI插件1.启动ArcMap界面，在工具栏上右键，单击“Customize”2.点击“Add from file”，找到SketchUp ArcGIS Plugin安装目录下的Features To SKP.dll3．添加插件动态库后，在Toolbars项中可以找到SketchUp6的功能项。
4.选中“SketchUp 6 Tools”组件以后，在桌面上会弹出组件的功能按钮。
建立数字高程模型的基本方法
建立数字高程模型的基本方法建立数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是一种描述地球表面高度信息的数学模型。
它是现代地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）中重要的基础数据，广泛应用于地质勘探、地形分析、水文模拟、土地利用规划等领域。
本文将介绍建立数字高程模型的基本方法。
一、获取高程数据建立数字高程模型的第一步是获取高程数据。
高程数据是描述地表离海平面的垂直距离的数值，可以通过多种方法获取。
常用的方法包括大地水准测量、雷达测高、全球卫星定位系统（Global Positioning System，简称GPS）测高、遥感影像解译等。
二、数据预处理在建立数字高程模型之前，需要对获取的高程数据进行预处理。
预处理的目的是消除噪声、填补缺失值、修正偏差等。
常用的预处理方法包括滤波、插值、平滑等。
滤波是一种消除高程数据中噪声的方法。
常用的滤波算法有中值滤波、均值滤波、高斯滤波等。
其中，中值滤波通过计算邻域内像素值的中值来代替当前像素值，可以有效地去除高程数据中的离群点。
插值是一种填补高程数据缺失值的方法。
常用的插值算法有反距离加权插值、克里金插值、三角网格插值等。
其中，反距离加权插值通过计算未知点与已知点之间的距离倒数的加权平均值来估计未知点的高程值，适用于高程数据稀疏的情况。
平滑是一种减小高程数据波动的方法。
常用的平滑算法有移动平均、加权平均、傅里叶变换等。
其中，移动平均通过计算邻域内像素值的平均值来代替当前像素值，可以有效地平滑高程数据。
三、建立数字高程模型在数据预处理完成后，可以开始建立数字高程模型。
常用的建模方法包括格网模型、三角网模型、点云模型等。
格网模型是一种将地表划分为规则网格并在每个网格单元内赋予一个高程值的方法。
常见的格网模型有等高线模型、等高面模型等。
其中，等高线模型通过将地表上具有相同高程值的点连接起来形成曲线，可以直观地表示地形的起伏变化；等高面模型通过将地表上具有相同高程值的点连接起来形成平面，可以直观地表示地形的坡度和坡向。
地理信息系统知识：GIS在三维建模中的应用
地理信息系统知识：GIS在三维建模中的应用随着城市规划和建筑业的迅速发展，三维建模已成为一种重要的技术手段。
三维建模对于规划和建筑设计的可视化、仿真和分析具有重要作用，而地理信息系统（GIS）则为三维建模提供了丰富的空间数据资源。
本文将探讨GIS在三维建模中的应用，包括三维场景建模、三维可视化、仿真分析和精细化建模等方面。
一、三维场景建模三维场景建模是通过现有的地理信息、道路、地形地貌数据等信息，构建城市三维场景模型，使得在可视化场景中建筑、道路、人行道等都能够呈现出真实且立体的景象。
GIS技术可以通过制作高-低建筑、路网、绿化带和功能区等各类数据图层，进行3D场景的构建和绘制。
组织不同的组件相互联系，可以生成各种建筑、机场、城市公共场所等场景模型。
它能够满足多维数据、多变量数据和高层建筑的数据需求，能够展现三维空间问题，满足决策需求。
二、三维可视化三维可视化是GIS在三维建模中的一项重要应用，它可以合理地展现三维场景模型，使得使用者能够更直观地了解和分析场景的结构和特征，也为决策提供了更为直观和准确的基础。
此外，三维可视化能够通过虚拟现实技术，使使用者在场景模型中更真实地体验和探索。
三、仿真分析仿真分析在三维建模中具有重要的应用价值。
GIS可以通过三维建模技术，将地图、地形、建筑等融合到三维环境中，实现城市规划、工程设计、应急管理等方面的仿真分析。
如城市洪水、灾害应急等情况就可以由此得到贴切生动的模拟。
而仿真分析技术使因素看似不可预测的场景中，我们能够对场景的发展方向做出预判，在实际应对时更加从容。
四、精细化建模精细化建模是三维建模中的重要内容，用于建立高度真实和准确的三维场景模型。
GIS利用各种高清的航空、卫星影像、地面测量、激光雷达和GPS技术，可以获取到非常详细的地理空间信息，建立起高精度的三维模型。
同时，精细化建模可以在三维可视化的基础上，进一步对3D模型进行分析、改进、扩展，使得3D模型更加符合实际情况。
GIS应用模型的建立
可视化技术
地图符号化
01
将地理数据通过符号、颜色等视觉变量进行表达，形成易于理
解的地图。
三维可视化
02
利用计算机图形学技术，将二维地理数据转换为三维立体场景
，提供更直观的空间认知。
虚拟现实技术
03
通过计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户沉浸
知识表示与推理
将专家的知识以某种形式表示出来， 如规则、框架、语义网络等，并通过 推理机制实现知识的运用和问题的解 决。
基于统计学的建模方法
回归分析
通过建立自变量和因变量之间的 回归方程，探究它们之间的相关 关系，并预测因变量的变化趋势 。
时间序列分析
对按时间顺序排列的数据进行观 察和分析，揭示其随时间变化的 结构和规律，并预测未来发展趋 势。
GIS应用模型的数据来源
A
地图数据
通过数字化或扫描纸质地图获取基础地理信息 ，如地形、地貌、水系、交通等。
遥感数据
利用卫星或航空遥感技术获取地球表面的 图像信息，用于提取土地利用、植被覆盖 等空间特征。
B
C
测量数据
通过地面测量或GPS定位技术获取精确的空 间位置信息，如建筑物轮廓、道路走向等。
属性数据
GIS应用模型能够对空间 数据进行清洗、转换、 整合等处理，以满足分 析需求。
利用GIS应用模型可进行 空间数据的统计分析、 叠加分析、缓冲区分析 等，揭示空间数据的内 在规律和联系。
GIS应用模型能够为城市 规划、土地管理、环境 保护等领域的决策提供 科学依据和技术支持。
通过GIS应用模型，可将 空间数据和分析结果以 地图、图表等形式进行 可视化表达，便于理解 和交流。
第六章地理信息系统的应用模型
运动方程 运输方程
经验
启发式或统 水土流失 统计、回归 计关系
GIS应用模型的分类
▪ 按照研究对象的瞬时状态和发展过程，可 将模型分为：
▪
静态
▪
半静态
▪
动态
▪ 目前，GIS技术的应用，已经从数据存储管 理和查询检索，演进到以时空分析为主体， 正在向着支持区域系统空间结构演化的预 测、动态模拟及其空间格局的优化的发展 新阶段。
GIS应用模型的作用
▪ 用一定程度的简化和抽象，通过逻辑的演 绎，去把握地理系统各要素之间的相互关 系、本质特征及可视化显示。
GIS应用模型的分类
▪ GIS应用模型根据所表达的空间对象的不同，可 将模型分为三类(表6-1)：
模型分类 理论依据 应用领域
模型
理论 混合
物理或化学 原理
半经验性
地表径流 资源分配
格单元都获得相应的适宜性等级，得到玉米作物 种植用地的适宜性分级图（图6－3）。
第七章 地理信息系统的 设计与评价
▪ 1 GIS设计概述 ▪ 2 地理信息系统的设计 ▪ 3 地理信息的标准化 ▪ 4 地理信息系统的评价
1 GIS设计概述 1.1 系统设计的目的
▪ 地理信息系统，按其功能和内容，可以分为工具 型地理信息系统和应用型地理信息系统。这里的 系统设计是指应用型地理信息系统的设计，所谓 应用型地理信息系统，是指在工具型或基础型地 理信息系统的基础上，经过二次开发，建成满足 专门用户解决一类或多类实际问题的地理信息系 统。
▪ 该模式采用了管理信息系统和软件工程的 一些设计理论，包括:
(1)目的与任务。
▪ 每个系统都要对目的和任务作详细的说明，指出 该系统的目的，谁是主要的用户，以及如何使用 该系统。关于任务，要说明所要完成的工作，以 及总体评价所采用的方法，目的和任务的说明要 非常详细，以便用户进行评论和评价，而且这种 说明代表着用户和系统设计人员对话的开始，并 且在系统设计的过程中还要继续进行这种对话。
gis应用模型建模步骤和方法
gis应用模型建模步骤和方法GIS（地理信息系统）应用模型建模可有趣啦。
一、明确问题。
这就像是一场冒险的起点。
你得先搞清楚自己要解决啥问题。
比如说，你想研究城市里哪里适合建公园，那这个就是你的大目标。
这时候你得把问题想得特别具体，不能模模糊糊的。
像公园的规模大概多大，要靠近居民区呢还是商业区，这些细节都得在心里有数。
二、数据收集。
这就像为你的冒险找装备。
你要到处搜罗相关的数据。
GIS的数据来源可多啦，有地图数据，像是从测绘部门拿来的地形地图之类的。
还有各种统计数据，像人口密度数据，可能从人口普查那里得到。
要是研究环境相关的，环境监测站的数据也不能少。
这些数据就像一块块拼图，少了哪块可能都会影响最后的结果呢。
三、数据预处理。
拿到数据可不能直接用哦。
就像新衣服要先洗一洗才能穿一样。
数据可能会有错误或者不规范的地方。
比如说有的坐标系统不统一，这时候就得把它们都转化成一样的坐标系统。
还有数据可能有缺失值，你得想办法补上，或者判断这个数据是不是真的重要，如果不重要就可以舍弃。
四、选择合适的建模方法。
这可是个技术活。
有很多建模方法可以选呢。
如果是做预测类的，可能线性回归模型就比较合适；要是想做分类，像决策树模型就很棒。
这就好比做菜，不同的菜（问题）得用不同的烹饪方法（建模方法）。
你得根据自己的问题和数据特点来挑。
五、模型构建与运行。
把数据和建模方法都准备好，就可以开始构建模型啦。
就像搭积木一样，按照选定的方法把数据一块一块地组合进去。
然后让模型跑起来，这个过程可能有点像等待蛋糕出炉，有点小期待又有点小紧张。
六、模型评估与验证。
模型运行完了可不算完事儿。
你得看看这个模型做得好不好。
可以用一些评估指标，比如准确率、召回率之类的。
要是模型表现不好，就得回头看看是哪里出了问题，是数据有问题，还是建模方法选错了，然后再调整。
七、模型应用与优化。
如果模型通过了评估验证，那就可以把它用起来啦。
但是也不能就不管它了，就像汽车要定期保养一样，模型也要不断优化。
GIS名词解释和简答
GIS名词解释和简答始数据集S，并取得尽量大的压缩比【游程编码结构】是栅格数据结构中的一种，游程长度编码是栅格数据压缩的重要编码方法。
基本思路：对于一幅栅格图像，常常有行(或列)方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容。
其编码方案是，只在各行(或列)数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数，从而实现数据的压缩。
【四叉树数据结构】基本方法：将空间区域按照四个象限进行递归分割，直到子象元的数值单调为止。
【数据输入方法】矢量数据的输入与编辑，栅格数据的输入与编辑【空间数据融合】是一个多级、多层面的空间数据处理过程，主要完成对来自多个信息源的空间数据（包括不同的空间数据结构－如矢量与栅格，或相同空间数据结构不同的数据格式和文件组织形式－如不同GIS软件间的数据格式）进行。
方法：基于转换器的数据融合；基于数据标准的数据融合；基于公共接口的数据融合；基于直接访问的数据融合【遥感与GIS数据的融合】遥感数据具有周期性、动态性、数据获取的高效性；GIS具有高效的空间数据管理能力和灵活的数据分析功能。
所以，遥感与GIS空间数据融合是非常自然和合理的，数据的融合有利于增强多重数据的复合能力，改善遥感信息提取的及时性和可靠性；有利于遥感影像辅助GIS空间数据的获取与更新，有效地提高各类数据的使用率。
【遥感影像与数字地图的融合】正射的影像和数字地图可以融合成影像地图，并具有一定的数学基础和丰富的光谱信息和几何信息，以及其它属性信息（如地形和行政边界等），可视化效果好。
【遥感影像与DEM的融合】DEM具有精确的地形信息，可以用来对遥感影像进行几何纠正和配准，以消除栅格的漂移，参加分类。
【遥感影像与扫描图象的融合】地图扫描数据与遥感影像的配准叠合，有助于快速发现已发生变化的区域，并有助于GIS数据库的更新。
【数据库基本概念】是为一定目的服务的，以特定的数据存储形式相关联的数据集合，它是数据管理的高级阶段，是从文件管理系统发展而来的。
使用测量数据建立地形模型的步骤
使用测量数据建立地形模型的步骤地形模型是地理信息系统（GIS）中的一个重要组成部分，能够帮助我们了解地貌特征和地势变化，以及预测地理现象的发展趋势。
使用测量数据建立地形模型的过程，涉及到多个步骤和技术，下面将详细介绍这些步骤。
1. 收集测量数据建立地形模型的第一步是收集测量数据，主要包括地面高程、地表特征、坡度和坡向等信息。
这些数据可以通过测量仪器、卫星遥感和激光测量等方式获取。
其中，激光测量数据（LiDAR）是目前应用最广泛的技术之一，它能够提供高精度的地形数据。
2. 数据预处理在开始建立地形模型之前，我们需要对收集到的测量数据进行预处理。
这包括数据的清洗、去噪和校正等操作。
清洗数据是为了去除野点和异常值，确保数据的准确性和可靠性。
去噪操作可以减少测量误差和干扰，提高数据的质量。
校正操作是为了消除数据收集中的偏移和畸变，使之符合地球表面的实际情况。
3. 数据插值和平滑数据插值是建立地形模型的一个关键步骤，它可以通过已知测点的高程值，推算出未知点的高程值。
常用的插值方法包括反距离加权法、普通克里金法和三角网插值法等。
这些方法可以根据测量点之间的距离和权重，将高程值分配到整个区域。
同时，为了提高地形模型的光滑性和连续性，还可以对插值结果进行平滑处理，使之更符合实际地貌特征。
4. 等值线生成等值线是地形模型中常用的表示方法，它通过连接相同高程值的点而形成的线条，可以直观地显示地形起伏和地势变化。
等值线生成可以通过插值结果计算得到，也可以通过栅格数据的点之间进行插值得到。
在生成等值线的过程中，需要确定等值线的间隔和密度，以及标注等值线上的高程值。
5. 三维可视化为了更直观地展示地形模型，我们可以将其转化为三维形式进行可视化。
常用的三维可视化技术包括等高线图、地形图和三维模型等。
其中，等高线图可以通过绘制等值线和高程点的投影来实现，地形图可以通过着色和纹理来表示地形特征，而三维模型则可以利用三维建模软件对地形进行精细化处理和渲染。
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分析目的： 分析目的： 确定植物的适种区域 评价准则： 评价准则： 坡度在15° 25°间 坡度在15°-- 25°间 碱性土壤 交通线两侧500米范围内 交通线两侧500米范围内 数据源: 数据源: DEM； DEM； 土壤分布图； 土壤分布图； 交通线图； 交通线图；
具体步骤: 具体步骤:
(1)利用DEM生成坡度图，对坡度图进行重分类，将坡度图分为两类（1 (1)利用DEM生成坡度图，对坡度图进行重分类，将坡度图分为两类（1 为15°-- 25° ，0为其他坡度） 15° 25° ） (2)通过赋属性再分类，将土壤分布图分成碱性及非碱性两类（1 碱性， (2)通过赋属性再分类，将土壤分布图分成碱性及非碱性两类（1为碱性， 0为非碱性）； 为非碱性）； (3)合并土壤分类图中属性相同的相邻多边形的边界 ； 3)合并土壤分类图中属性相同的相邻多边形的边界 (4)合并后的土壤分类图进行矢量转栅格； 4)合并后的土壤分类图进行矢量转栅格； (5)建立交通线周围500米宽的缓冲区； (5)建立交通线周围500米宽的缓冲区； (6)交通线缓冲区进行矢量转栅格； 6)交通线缓冲区进行矢量转栅格； (7)将1、4、6进行栅格叠加； 7)将 (8)满足“坡度=1”且“土壤=1”且“缓冲区=99”的区域，即为适合植 8)满足“坡度=1”且“土壤=1”且“缓冲区=99”的区域，即为适合植 物种植的区域. 物种植的区域.
应用模型建模的方法 应用模型建模的方法——制图建模 模型建模的方法 制图建模
可视化的GIS建模辅助工具 可视化的GIS建模辅助工具 GIS
1)启动ArcToolbox； 1)启动ArcToolbox； 2)右键单击Toolbox， 2)右键单击Toolbox，选 择New toolbox，生成 toolbox， Toolbox1 3)右键单击Toolbox1， 3)右键单击Toolbox1， 在New中选择Model，则 New中选择Model， 生成model; 生成model; 可视化的GIS建模辅助工具 可视化的GIS建模辅助工具 GIS
所需数据： 所需数据： 交通图 水系图（带有分级属性的水系图） 水系图（带有分级属性的水系图） 土地利用图
具体步骤： 具体步骤： 1)对交通图中的公路分别建立0.8,0.2公里缓冲区 对交通图中的公路分别建立0 2）将两缓冲区进行空间叠置（擦除分析）得到公园候选区 将两缓冲区进行空间叠置（擦除分析） 域---zones ---zones 3）通过赋属性再分类，将土地利用图分成沼泽地及非沼泽 通过赋属性再分类， 地两类（ 为非沼泽地， 为沼泽地） 地两类（1为非沼泽地，0为沼泽地）； 4）合并土地利用图中属性相同的相邻多边形的边界，得到 合并土地利用图中属性相同的相邻多边形的边界， Marsh层； Marsh层； 5)将 Marsh 层和zones 进行多边形空间叠置分析（ 相交分析 Marsh层和zones进行多边形空间叠置分析（ 或裁剪分析） 得到zones内的土地利用区域Zmarsh； 或裁剪分析），得到zones内的土地利用区域Zmarsh； 6)将Stream层与Zmarsh进行空间叠置（相交分析） Stream层与Zmarsh进行空间叠置（相交分析） 7）查询输出所选中的区域。查询“土地利用类型=‘1’ ” 查询输出所选中的区域。查询“土地利用类型= 且“河流等级=‘2’”的区域，该区域即为公园建立的 河流等级= ’”的区域， 候选地址。 候选地址。
1 GIS应用模型的概述 应用模型的概述
1.2 GIS应用模型分类 应用模型分类
1.2.1 按照表达对象不同，可分为 按照表达对象不同， 1）理论（数学）模型：应用数学分析方法建立的数学表达式， 理论（数学）模型：应用数学分析方法建立的数学表达式， 反映地理过程本质的理化规律。 反映地理过程本质的理化规律。 例如地表径流模型、 例如地表径流模型、海洋和大气环流模型等 2）经验模型：通过数理统计方法和大量观测实验建立的模型。 经验模型：通过数理统计方法和大量观测实验建立的模型。 如水土流失模型、 如水土流失模型、适宜性分析模型等 3）混合模型：既有基于理论原理的确定性变量，也有应用经 混合模型：既有基于理论原理的确定性变量， 验加以确定的不确定性变量。 验加以确定的不确定性变量。 例如位置选择模型
GIS应用模型举例 2 GIS应用模型举例
实例: 实例: 某一单位准备建立一个养殖试验室，请利用 GIS空间分析方法确定适合建立养殖试验室的 GIS空间分析方法确定适合建立养殖试验室的 侯选区域.需参考的条件是, 侯选区域.需参考的条件是,距离排水管道在 300米之内,是灌木林地(土地利用类型),且是 300米之内,是灌木林地(土地利用类型),且是 湿地(土壤类型). 湿地(土壤类型).
具体步骤: 具体步骤: (7)将森林分布图与城镇行政区划图进行叠置分析( (7)将森林分布图与城镇行政区划图进行叠置分析(合并分析 或相置分析结果与(4)中缓冲区进行叠置分析( (8)将(7)中叠置分析结果与(4)中缓冲区进行叠置分析(裁剪 分析); 分析); (9)将(8)中叠置分析与(3)中缓冲区进行叠置分析(擦除分析) (9)将(8)中叠置分析与(3)中缓冲区进行叠置分析(擦除分析) (10)SQL查询满足“森林分布类型=有林地” (10)SQL查询满足“森林分布类型=有林地”且“城镇行政区 划类型=非市区” 划类型=非市区”的区域，所选择的区域即为适合建立森 林公园的候选区域. 林公园的候选区域.
具体步骤： 具体步骤： 1 将土地利用类型图和土壤类型图进行叠置分析(合 将土地利用类型图和土壤类型图进行叠置分析( 并分析或相交分析); 并分析或相交分析); 2 按给定距离建立距离为300米的排水管道缓冲区; 按给定距离建立距离为300米的排水管道缓冲区; 3 利用合并后的图层与排水管道缓冲区进行叠置分析 (裁剪分析); 裁剪分析); 4 SQL查询满足“土地利用类型=灌木林地”且“土壤 SQL查询满足“土地利用类型=灌木林地” 类型=湿地” 类型=湿地”的区域，所选择的区域即为适合建立实 验室的候选区域. 验室的候选区域.
1 应用模型建模的步骤： 1）明确分析目的和评价准则 2）准备分析数据 3）空间分析操作 4）结果分析 5）解译、评价结果 6）结果输出
2 应用模型的构建途径
(1)GIS环境内部的模型建造 (1)GIS环境内部的模型建造
空间数据库 宏语言建立 专业模型
利用GIS软件的宏语言, 利用GIS软件的宏语言, 将 其模型部件进行有机组合
1）建缓冲区
2）空间叠置分析
3）查询 选择Selection菜单下的Select 选择Selection菜单下的Select By Attributes，在弹出 Attributes， 的对话框中输入查询语句如下图
图上显示的即为满足条件的备选地址，即距公路0.2— 0.2— 图上显示的即为满足条件的备选地址，即距公路0.2 0.8km的区域（inside值为 表示）， km的区域 值为2 ），穿过非沼泽地 0.8km的区域（inside值为2表示），穿过非沼泽地 type值为99），分类级别为2的河流（class为 值为99），分类级别为 （type值为99），分类级别为2的河流（class为2）
1 GIS应用模型的概述 应用模型的概述
1.2 GIS应用模型分类 应用模型分类 1.2.2 按照瞬间状态和发展过程，可分为 按照瞬间状态和发展过程， 静态模型 用于分析地理现象及要素相互作用的格局 半静态模型 用于评价应用目标的变化影响 动态模型 用于预测研究目标的时空动态演变及趋势
GIS应用模型的构建 二 GIS应用模型的构建
具体步骤（部分操作）： 具体步骤（部分操作）： 1）建缓冲区 将交通图层添加到新的Map中，点Layers的Properties， 将交通图层添加到新的Map中，点Layers的Properties，在 General栏中的Unit设置为meters General栏中的Unit设置为meters
GIS空间 空间 数据库
数据通讯
高级语言建立 专业模型
(2)GIS环境外部的模型建造 (2)GIS环境外部的模型建造 自行开发或用其它系统的 软件构造, GIS用于空间数 软件构造, GIS用于空间数 据操作( 据操作(I/O)
(3)混合型模型建造 混合型模型建造 结合上述两种方法.尽可能利用GIS提 结合上述两种方法.尽可能利用GIS提 供的功能, 供的功能,又具有外部建模的灵活性
分析目的: 分析目的: 解决养殖试验室的选址问题, 解决养殖试验室的选址问题,即确定合适的区域 评价准则： 评价准则： ①土地利用类型为灌木林地； 土地利用类型为灌木林地； ②适宜开发的土壤类型为湿地； 适宜开发的土壤类型为湿地； ③距离排水管道在300米之内。 距离排水管道在300米之内。 所需数据：土地利用类型图、土壤类型图、 所需数据 ：土地利用类型图、土壤类型图、排 水管网
实例二： 实例二：
某市准备建立一公园，请利用GIS空间分析方 法确定适合建立公园的区域.要求该公园必须相对安 静（离公路0.2公里之外）且交通方便（离公路0.8 公里之内）,公园最好依附在大小适中的天然河流上 （即河流分等级，河流分为1-3等，等级为2的河流 才适合建公园），要避免沼泽地.
分析目的： 分析目的： 确定建立公园的合适区域 评价准则： 评价准则： 1)相对安静（离公路0.2公里之外）且交通方便（离公路 相对安静（离公路0 公里之外）且交通方便（ 0.8公里之内） 公里之内） 2)依附在大小适中的天然河流上，即等级为2的河流才适 依附在大小适中的天然河流上，即等级为2 合建公园。 合建公园。 3)公园选址要避免沼泽地，即土地利用图中非沼泽地的适 3)公园选址要避免沼泽地，即土地利用图中非沼泽地的适 合建公园。
第6章 地理信息系统 的应用模型
主要内容
1 GIS应用模型的概述 1.1 定义 1.2 GIS应用模型分类 1.3 GIS应用模型的构建 2 GIS应用模型举例
1 GIS应用模型的概述 应用模型的概述