建立地理模型的步骤与数学方法
第9章-数字地形模型与地形分析-第一讲
▪ DEM数据的高程分层设色显示 ▪ DEM数据与影像数据联结三维场景显示 ▪ 三维静态场景的输出功能 ▪ 三维动态飞行场景的录制与播放功能 ▪ 简单DEM模型分析功能
GIS 电子沙盘 ——高程分层设色
GIS DEM应用举例 ——城市景观
城市景观系统通过运用数字技术构造出某一区域的 虚拟场景来辅助人们进行观测, 是一个可视现实和虚拟 现实集成的系统。
垂直线 典型线
山脊线 谷底线 海岸线 坡度变换线
GIS 3.DEM的表示法
数学方法 整体拟合方法, 即根据区域所有的高程点
数据, 用傅立叶级数和高次多项式拟合统 一的地面高程曲面 局部拟合方法, 将地表复杂表面分成正方 形规则区域或面积大致相等的不规则区 域进行分块搜索, 根据有限个点进行拟合 形成高程曲面
➢DEM的表示方法
➢一个地区的地表 高程的变化可以
采用多种方法表
达
DEM 表示方法
➢用数学定义的表 面或点、线、影 像都可用来表示 DEM
数学方法 图形法
整体 局部 点数据
线数据
傅立叶级数 高次多项式
规则数学分块
不规则数学分块
密度一致
规则
密度不一致
不规则 典型特征 水平线
三角网 邻近网 山峰、洼坑
隘口、边界
点信息
ID
边1 边2 边3
1
E1
E3
E9
2
E2
E3
E4 面
3
E4
E5
E6
信 息
4
E6
E7
E8
5
E7
E9
E10
ID
起点
终点
左多 边形
右多 边形
如何进行地理数据的空间插值与模型构建
如何进行地理数据的空间插值与模型构建地理数据的空间插值与模型构建是地理学、地理信息科学等领域中重要的研究方法与技术。
地理数据插值是指根据已知点的数据，通过数学方法和算法，推算出未知位置上的数值或属性。
而地理数据模型构建则是基于已有数据的统计分析和建模，以预测未来地理事件或现象的发生。
本文将从插值方法与技术以及模型构建的步骤与要点两个方面，介绍地理数据的空间插值与模型构建。
一、地理数据的空间插值1. 插值方法空间插值主要有目标方法（目标插值）和邻近法（邻近插值）两种方法。
目标插值包括反距离加权法（IDW）、克里金法（Kriging）等，它们根据样点之间的距离和空间相似性进行权重计算，得到插值结果。
邻近插值方法则通过找到目标点周围最近的已知点的值，进行简单的距离加权或按照一定规则确定插值结果。
2. 插值技术插值技术包括经验插值法和模型插值法两种。
经验插值法是根据经验关系推算未知点的数值或属性，如基于行政区域的插值、基于地理特征的插值等。
模型插值法则是根据已知点的数值和位置，建立数学或统计模型来推算未知点数值或属性，如回归分析、时间序列分析等。
二、地理数据模型构建1. 数据准备地理数据模型构建的第一步是准备好所需的数据。
包括收集与目标地理事件或现象相关的已有数据，如人口统计数据、土地利用数据等。
此外，还需考虑数据的质量、准确性以及时空分辨率等。
2. 数据清洗与处理在准备好数据后，需要进行数据清洗与处理。
包括数据的归一化、异常值的处理、缺失值的填补等。
这些步骤旨在提高数据的可信度和准确性。
3. 模型选择与建立根据目标地理事件或现象的特征，选择适合的模型进行建立。
常用的模型包括回归分析、时间序列分析、人工神经网络等。
模型的选择应考虑数据的特点、模型的复杂度和拟合度等因素。
4. 模型评估与优化构建好模型后，需要对模型进行评估与优化。
评估模型的有效性和准确性，如误差分析、交叉验证等。
若模型不符合预期，需要进行优化，可能需要调整数据的选择、模型参数的设定等。
地理研究中的定量分析与地理模拟方法
地理研究中的定量分析与地理模拟方法在地理研究中，定量分析和地理模拟方法是两种重要的研究手段。
它们通过利用数理统计学和计算机模拟技术，将现实世界中复杂的地理现象抽象为数学模型，并通过对数据进行分析和模拟，揭示地理现象的内在规律和发展趋势。
本文将分别介绍定量分析和地理模拟方法，并探讨它们在地理研究中的应用。
一、定量分析方法定量分析方法是地理研究中常用的一种方法，它通过运用数理统计学方法，对地理现象进行量化和分析。
定量分析方法可以帮助我们准确地描述地理现象的特征，并提取出其中的规律性。
1. 数据采集与处理定量分析方法的第一步是数据采集与处理。
地理研究通常需要大量的数据作为基础，这些数据可以通过实地调查、遥感技术、地理信息系统等手段获取。
在收集到数据后，需要进行数据的整理、清洗和标准化，以便进行后续的统计分析。
2. 统计分析统计分析是定量分析方法的核心环节。
通过统计学方法，我们可以对地理现象的数据进行分布分析、相关性分析、回归分析等。
例如，通过对气象数据的分析，我们可以揭示地区气候变化的规律；通过对人口数据的统计，我们可以研究人口迁移和城市化的趋势。
3. 空间分析空间分析是地理研究中的重要内容之一。
它通过统计学方法，将地理现象在空间上进行分析和展示。
通过空间分析，我们可以研究地理现象的空间分布、格局和变化趋势。
例如，通过空间插值方法，我们可以推断未测点的地理现象值；通过空间聚类分析，我们可以研究地理现象的分区特征。
二、地理模拟方法地理模拟方法是一种借助计算机模拟技术，对地理现象进行模拟和预测的方法。
它通过建立地理系统的数学模型，并运用数值计算方法进行模拟，以反映地理现象的演化过程和可能的变动。
1. 模型建立地理模拟方法的第一步是建立数学模型。
数学模型是把地理现象抽象为数学语言和方程式的工具。
在建立模型时，需要根据实际情况选择适当的模型类型，并确定模型的参数和变量。
2. 模拟计算模拟计算是地理模拟方法的核心环节。
ZA地理建模517
地理建模第一章1.地理建模的步骤：问题分析：明确研究对象和研究追求，问题所依据的事实和数据资料来源是什么，是否真实，并确定问题的类型，是确定型还是随机型，是需要建模还是模拟？.模型假设：列举并分析模型可能相关的许多因素，并通过假设把所研究的问题进行简化，明确模型中需要考虑的因素及在问题中所起的作用，以变量或参数的形式表达这些模型。
.建立模型：运用数学知识和数学技能技巧来描述问题变量之间的关系，通常可以用数学表达式来描述。
模型求解与分析：对已建立的模型进行数学上的求解，对模型中的参数得出估计值，并对此进行分析，以得到最优决策或控制。
.模型检验：把模型的运行结果与实际观测进行比较，如果与实际相合或基本一致，则说明是符合实际问题的，反之则返回到建模时的假设，检查地理要素的选择是否准确合理，再给出修正，重复过程。
.模型应用：解决实际问题。
2.地理建模方法：地理建模方法主要有两个过程，分别为地理系统分析和地理系统综合。
地理系统分析是地理系统综合的基础和前提，是简化、分解、建立简化数学模型的过程，而地理系统综合是把经过地理系统分析的客观系统，按其要素之间的关系，各级系统连接的规律，彼此逐级连接起来，形成从简单到复杂、从低级到高级的地理系统的过程，事实上也就是一个地理建模的过程。
地理系统综合的过程就是地理系统模拟和建模的过程，两者往往是同义的。
地理系统分析和地理系统这两种地理系统研究和建模方法，通过地理系统的各个地理要素间的数量分析而相互连接起来。
.第二章：一、地理数据的种类：地理数据是用一定的测度标准去衡量地理要素而取得的地理信息，不同的测度标准可以产生不同类型的地理数据，它们分别反映地理要素的不同特征。
.地理数据根据表达方式的不同，分为定量数据和定性数据两类。
定量地理数据包括间隔尺度数据、比例尺度数据。
定性地理数据则包括有序数据、二元数据、名义尺度数据。
.间隔尺度数据是一种定量地理数据（可以用数量表示），它以连续的量来表示地理要素，并根据地理要素不同的性质采用不同度量单位作为标准。
使用测绘技术进行地形建模的步骤与技巧
使用测绘技术进行地形建模的步骤与技巧在现代科技的发展下，地形建模已成为许多领域中必不可少的一项技术。
无论是为了进行城市规划、农业发展还是自然灾害预防，准确的地形模型都起着重要的作用。
本文将介绍使用测绘技术进行地形建模的步骤与技巧，帮助读者了解如何有效地进行地形建模。
地形建模主要依赖于测绘技术和地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）。
首先，我们需要对目标区域进行地形数据的采集。
这可以通过使用测量仪器（如航空摄影、激光测绘仪等）进行高程测量，获取地表形态等基础数据。
在采集数据的过程中，需要考虑数据的分辨率和覆盖范围，以满足地形建模的需求。
在采集到地形数据后，下一步是对数据进行处理与分析。
这一步需要使用地理信息系统软件进行数据的整理、插值和分类等操作。
首先，将采集到的地形数据进行清理，去除可能存在的错误和噪声。
接着，利用插值算法，根据采集到的少量数据点，生成整个区域的高程分布模型。
然后，根据不同的需求，将生成的高程模型进行分类，以方便后续的分析和应用。
在完成地形数据的处理与分析后，接下来是地形模型的建立。
根据地形数据，可以使用三维建模软件进行地形的渲染和建模。
这一步需要根据地形数据的分辨率和精度，进行建模参数的选择和调整。
在建模过程中，可以根据需要添加各种地理要素，如水体、建筑物等，以增加地形模型的真实感和应用价值。
在地形模型建立完成后，还需要进行模型的验证与评估。
可以通过与实地的对比验证，评估地形模型的准确性和可靠性。
如果需要更精确的模型，可以进行多次测量和分析，并对模型进行修正和优化。
通过不断的验证与评估，可以确保地形模型的准确性，并为后续的应用提供可靠的依据。
最后，根据地形模型的使用目的，可以进行各种空间分析和模拟。
例如，在城市规划中，可以利用地形模型进行景观分析、交通规划等；在农业发展中，可以使用地形模型进行土地利用评估、水资源管理等。
在进行空间分析和模拟时，需要结合地形模型和其他相关数据，比如遥感图像、人口数据等，以得到更全面和准确的结果。
地理模型知识点总结
地理模型知识点总结地理模型是地理科学中的重要工具，它通过数学和计算机模拟的方法，对地理系统进行定量模拟和预测，探索地理现象的内在规律。
地理模型在环境管理、资源利用、城市规划等领域得到广泛应用，对于了解地球系统的运行规律和预测未来的地理变化具有重要意义。
本文将对地理模型的基本概念、分类、建模方法及应用进行总结。
一、地理模型的基本概念1.地理模型的定义地理模型是对地理现象、过程和系统进行定量描述、分析、模拟和预测的数学工具。
它是地理学、环境科学、城市规划等领域跨学科研究的重要方法。
地理模型可以用来模拟气候变化、土地利用变化、城市扩张等地理问题，为科学研究、决策支持、资源管理提供技术支持。
2.地理模型的特点（1）定量性：地理模型是基于数学和计算机模拟的方法，可以量化地理现象、过程和系统，定量分析地理问题。
（2）综合性：地理模型融合了地理学、气象学、地质学、生态学、资源环境科学等多个学科的知识，能够综合考虑不同因素对地理系统的影响。
（3）动态性：地理模型可以模拟地理系统随时间和空间的变化，对地理问题的动态演化提供预测和分析。
（4）交互性：地理模型能够模拟地理系统内部和不同地理要素之间的相互作用，分析它们之间的关联性和影响因素。
（5）不确定性：地理模型建立在多源数据、多因素和多变量的基础上，模拟结果受到多种不确定性因素的影响，需要进行灵敏性分析和蒙特卡洛模拟。
二、地理模型的分类地理模型根据研究对象、研究方法等不同，可以分为多种类型。
按研究对象的不同，地理模型可分为自然地理模型和人文地理模型。
自然地理模型主要用于模拟自然环境的变化，如气候模型、水文模型、地貌模型等；人文地理模型主要用于模拟人类活动对地理环境的影响，如城市模型、交通模型、经济模型等。
3.按研究方法的不同，地理模型可分为定量模型和定性模型。
定量模型是以数学和计算机模拟的方法对地理系统进行定量分析和模拟，如数学模型、统计模型、地理信息系统、神经网络模型等；定性模型是通过描述、分类和比较方法对地理问题进行分析，如图像解译、地理分类方法、地理问卷调查等。
制作地理实物模型的步骤与技巧
制作地理实物模型的步骤与技巧地理实物模型是一种直观、生动地展示地理现象和地貌特征的工具。
通过制作地理实物模型，不仅可以加深对地理知识的理解，还可以培养学生的动手能力和创造力。
本文将介绍制作地理实物模型的步骤与技巧，希望对读者有所帮助。
一、选择地理实物模型的主题制作地理实物模型前，首先要确定模型的主题。
可以选择地球的地貌特征，如山脉、河流、湖泊等；也可以选择某个国家或地区的地理特征，如中国的长江、黄河等。
选择主题时，可以根据自己的兴趣和需要进行选择，以保持制作的热情和动力。
二、收集资料和准备材料在制作地理实物模型之前，需要收集相关的资料，了解所选择主题的地理特征和形态。
可以通过图书、互联网等途径获取资料，并做好整理和归纳。
同时，还需要准备制作模型所需的材料，如纸板、泥土、彩纸、颜料等。
根据模型的复杂程度和需要，选择合适的材料和工具。
三、设计模型的结构和比例在制作地理实物模型之前，需要设计模型的结构和比例。
可以根据资料和实地观察，确定模型的比例尺，并绘制出模型的结构图。
结构图可以包括地形的起伏、河流的走向、山脉的分布等。
通过设计模型的结构和比例，可以更好地展示地理特征和形态。
四、制作地形和地貌制作地理实物模型的关键是制作地形和地貌。
可以使用纸板和泥土等材料，按照设计的结构图，逐步搭建地形和地貌。
在制作地形和地貌时，可以根据实际情况进行雕刻、粘贴和上色等处理，使模型更加逼真和生动。
同时，还可以使用一些辅助工具，如刀具、刷子等，帮助完成细节的处理。
五、添加水体和植被地理实物模型中的水体和植被是展示地理特征的重要组成部分。
可以使用蓝色的彩纸或颜料，模拟湖泊、河流和海洋等水体的形态和颜色。
同时，可以使用绿色的彩纸或颜料，模拟森林、草原和农田等植被的分布和形态。
通过添加水体和植被，可以使模型更加丰富和真实。
六、修饰和装饰模型制作地理实物模型后，可以对模型进行修饰和装饰。
可以使用颜料、彩纸、小石子等材料，为模型增添细节和亮点。
地理空间数据分析与模型构建
地理空间数据分析与模型构建地理空间数据分析与模型构建是地理信息科学领域的重要内容，它通过对地理空间数据的整理、分析和建模，为地理问题的决策和规划提供科学依据和工具支持。
本文将从数据分析、模型构建两个方面对地理空间数据分析与模型构建进行探讨。
首先，地理空间数据分析是基于地理空间数据的整理和处理，通过统计分析方法来揭示地理现象和问题的内在规律。
地理空间数据主要包括地理位置、地物特征、地物属性等信息，可以通过传感器、遥感技术、GPS 等手段获得。
比如利用遥感数据获取的地表温度、植被覆盖等数据，通过统计分析可以研究城市热岛效应、生态环境变化等问题。
地理空间数据分析常用的方法包括地理空间统计分析、地理空间插值分析、地理空间聚类分析等。
地理空间数据分析的目的是为了建立地理问题的数学模型，进而实现对地理现象进行模拟和预测。
模型构建是对地理问题进行抽象和建模的过程，将地理现象的复杂性简化为可计算的数学模型。
模型构建可以分为确定性模型和随机模型两种类型。
确定性模型适用于具有明确规律的地理问题，如城市交通流模型、地表水循环模型等；随机模型适用于地理现象的不确定性分析，如自然灾害风险模型、旅游流动模型等。
地理空间数据分析与模型构建的应用领域广泛，例如城市规划、环境保护、资源开发等。
在城市规划方面，可以基于地理空间数据进行交通规划、土地利用规划等，提高城市的可持续发展水平。
在环境保护方面，可以通过地理空间数据分析和模型构建，研究污染源分布、生态系统破坏等问题，为环境保护决策提供科学依据。
在资源开发方面，可以通过地理空间数据分析和模型构建，研究矿产资源分布、水资源利用等问题，提高资源开发的效率和可持续利用能力。
总之，地理空间数据分析与模型构建是地理信息科学领域的重要内容，它通过对地理空间数据进行处理和分析，建立数学模型，为地理问题的决策和规划提供科学依据和工具支持。
通过地理空间数据分析与模型构建，可以研究地理现象和问题的内在规律，为解决实际问题提供科学支撑。
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。
如何进行地理信息数据的空间分析和地理建模
如何进行地理信息数据的空间分析和地理建模地理信息数据的空间分析和地理建模是地理学和地理信息科学领域中重要的研究方法和技术。
它们帮助我们理解和解决与空间相关的问题，包括城市发展规划、资源管理、环境保护等。
本文将探讨如何进行地理信息数据的空间分析和地理建模。
一、地理信息数据的空间分析地理信息数据的空间分析是通过对地理数据的处理和分析，提取出其中蕴含的空间关系和模式。
在进行空间分析之前，首先要选择和准备合适的地理数据。
这些数据可以来自卫星遥感、地理测量、遥感影像等多个来源。
1. 数据预处理地理信息数据通常需要进行预处理，以满足分析的要求。
预处理包括数据清洗、筛选、格式转换等操作。
清洗可以去除错误或缺失的数据，筛选可以选择特定区域或属性的数据，格式转换可以将数据转为适合分析的格式。
预处理后的数据将更加准确和可靠，为后续的分析过程提供基础。
2. 空间查询与空间统计空间查询是指根据特定的空间条件，在地理数据中查询符合条件的数据。
例如，在一个城市地图上查询特定类型的建筑物或设施。
空间统计是指对地理数据进行统计分析，包括点密度分析、核密度分析、空间自相关等。
这些分析可以揭示地理现象的分布规律和空间关系。
3. 空间模拟与交互空间模拟是指利用地理信息数据进行模拟实验，以模拟现实世界中的空间过程和变化。
例如，通过模拟交通流量分布，评估城市道路网络的拥堵情况。
交互则是指将地理信息数据可视化，并与用户进行交互，通过用户的反馈和操作改变数据的展示方式。
这样可以使用户更好地理解和分析地理信息数据。
二、地理建模地理建模是利用地理信息数据和理论模型，对地理现象和过程进行描述和预测的过程。
地理建模可以分为定量建模和定性建模两种类型。
1. 定量建模定量建模是利用数学和统计方法对地理现象进行量化和分析的建模方法。
它通过收集和处理大量的地理信息数据，建立数学模型来描述和预测地理现象的变化。
例如，建立城市土地利用模型，预测城市土地的变化趋势。
GIS分析与建模
GIS分析与建模GIS（地理信息系统）分析与建模是利用GIS技术和方法对地理实体进行分析和建模的过程。
GIS分析和建模可以应用于许多领域，如城市规划、环境保护、土地利用规划、交通规划等。
下面将详细介绍GIS分析与建模的概念、方法和应用。
一、GIS分析与建模的概念1.概念：GIS分析与建模是指利用GIS技术和方法对地理实体进行量化、统计、模拟等分析过程，进而建立地理模型进行预测、规划和决策的过程。
2.目的：GIS分析与建模的目的是通过对地理数据进行分析和模拟，为决策者提供科学的、可靠的信息，帮助他们制定合理的规划和决策。
二、GIS分析与建模的方法1.数据获取：首先需要收集和获取与研究对象相关的地理数据，可以是遥感影像、地图数据、GPS数据等。
这些数据将作为分析和建模的基础。
2.数据预处理：对获取的数据进行预处理，包括数据清洗、数据整合、数据格式转换等操作，以确保数据的质量和适用性。
3.空间分析：利用GIS软件进行空间分析，如空间查询、空间统计、空间插值等，以获取地理实体的分布、关联等信息。
4.空间建模：通过建立数学或统计模型，对地理实体进行模拟和预测。
常用的空间建模方法有回归分析、遗传算法、神经网络等。
5.结果评估：对模型的结果进行评估和验证，以确定模型的合理性和准确性。
6.结果展示：将分析和模拟的结果以可视化的形式展示出来，如地图、图表、报告等。
三、GIS分析与建模的应用1.城市规划：可以通过GIS分析和建模对城市的用地利用、人口分布、交通状况等进行分析，帮助决策者划定城市规划范围、设定发展方向等。
2.环境保护：以GIS为工具，可以对环境资源的分布、环境质量的评估、环境变化的模拟等进行分析和建模，为环境保护和治理提供科学依据。
3.土地利用规划：通过GIS分析和建模，可以对土地的类型、功能进行评估和规划，帮助决策者合理利用土地资源，实现可持续发展。
4.交通规划：通过GIS分析和建模，可以识别交通瓶颈、优化交通网络、预测交通流量等，为交通规划和管理提供科学依据。
地理建模方法
第一章1．模型含义：模型是对现实世界中的实体或现象的抽象或简化，是对实体或现象中的最重要构成及其相互关系的表述。
2．模型的基本特征：结构性，简单性，清晰性，客观性，有效性，可信性，易操作性。
3．模型的分类（了解）：概念模型、物理模型、数学模型（1）概念模型：概念模型是指利用科学归纳方法，以对研究对象的观察、抽象形成的概念为基础，建立起来的关于概念之间的关系和影响方式的模型。
（2）物理模型：物理模型又称实体模型，是现实世界在尺寸缩小或放大后构成的相似体。
（3）数学模型：数学模型是用数学方程（通常是一些代数方程和微分方程的组合）来描述4．从不同的角度模型分为几类（了解）P6（1）根据模型与时间有无关系：静态与动态模型（2）根据模型在时空表达上的连续性：连续与离散模型（3）根据计算机在建模中的作用：解析与模拟模型（4）根据模型使用的数学方法：微分方程、差分方程和矩阵模型（5）根据模型涉及的地理过程和机制的多少：现象、机理和过程模型（6）根据模型的内容：干扰传播模型，复合种群模型，植被动态模型，土地利用变化模型，生物地球化学模型（7）根据模型所涉及的组织参次：种群模型，群落模型，生态系统模型，景观模型，全球模型（8）根据模型包含空间异质性的程度或处理空间信息的方式：非空间模型，准空间模型，空间显示模型，（9）根据模型对空间数据的表达：栅格和矢量模型5.模型用途（了解）：预测工具、理解工具、诊断工具、综合工具、管理与决策工具。
6.建模步骤：建立概念模型，建立定量模型，模型检验，模型的应用P77.地理模型特点：地理模型是地理建模的结果。
其特点为复杂性，空间性，时间性，模糊性。
8.地理建模与地理学和地理信息系统区别：P9 ???第二章1．概念（了解）：又称术语，专业名词，是一组观念，一种结构，是对于问题的普遍的本质特征的反应2．变量分类（了解）：1）定量变量，可以用数值表示2）定性变量，不能用数值表示3）方位变量，用方位角的值表示的特殊变量3．离散与连续数据的定义与转换？？?4．精密性:测量数据彼此接近程度，是随机误差精确性:测量值集中于真值附近的程度。
3.1 地理模型的概念、功能及分类
)
符号模型
符号模型，是将客观对象系统或过程的特性用数
学等专门的符号语言表示的一种模型。模型不一
定是用公式表示的，也可以是用符号、逻辑图形 （图形、表格）表示的。
（一）静态模型与动态模型
静态模型是对静态系统的描述。静态系统， 亦称无记忆系统，即系统在任何一个时刻的输 出只与该时刻的输入有关，而与该时刻之前或 之后的输入无关。 动态模型是对动态系统的描述。动态系统 亦称为记忆系统，这类地理系统，在任何一个 时刻的输出不仅与该时刻的输入有关，而且也 与该时刻以前的输入有关。
综合性是地理学的基本特征之一。地 理学的研究对象，是多个子系统、多要 素相互作用的地球表层系统，这决定了 地理学研究的综合性特点。地理学综合 研究，不仅仅局限于研究其各个要素或 各个子系统，更重要的是把地球表层系 统作为统一的整体，综合地研究其组成 要素、各个子系统及它们的空间组合。
四、地理模型的分类
系统）的模仿物，它可以用实物、逻辑符 号、图形、表格、文字、数学公式、计算 机软件来表示。
广义地理模型包括：
语言模型（文字模型） 图形模型 模拟模型
，
地理模型研究方面的著作
（1）Bunge（1962）的《理论地理学》
（2）Haggett（1965）的《人文地理中的区位分析》）
（3）Chorley和Haggett编著（1967）的《地理学中的模型》 （4） Haggett和Chorley（1969）的《地理学中的网络分析》 （5） Harvey（1969）的《地理学中的解释》
（5）多时空特征
地理建模
地理建模第一章1.地理建模的步骤：问题分析：明确研究对象和研究目的，问题所依据的事实和数据资料来源是什么，是否真实，并确定问题的类型，是确定型还是随机型，是需要建模还是模拟？模型假设：列举并分析模型可能相关的许多因素，并通过假设把所研究的问题进行简化，明确模型中需要考虑的因素及在问题中所起的作用，以变量或参数的形式表达这些模型。
建立模型：运用数学知识和数学技能技巧来描述问题变量之间的关系，通常可以用数学表达式来描述。
模型求解与分析：对已建立的模型进行数学上的求解，对模型中的参数得出估计值，并对此进行分析，以得到最优决策或控制。
模型检验：把模型的运行结果与实际观测进行比较，如果与实际相合或基本一致，则说明是符合实际问题的，反之则返回到建模时的假设，检查地理要素的选择是否准确合理，再给出修正，重复过程。
模型应用：解决实际问题。
2.地理建模方法：地理建模方法主要有两个过程，分别为地理系统分析和地理系统综合。
地理系统分析是地理系统综合的基础和前提，是简化、分解、建立简化数学模型的过程，而地理系统综合是把经过地理系统分析的客观系统，按其要素之间的关系，各级系统连接的规律，彼此逐级连接起来，形成从简单到复杂、从低级到高级的地理系统的过程，事实上也就是一个地理建模的过程。
地理系统综合的过程就是地理系统模拟和建模的过程，两者往往是同义的。
地理系统分析和地理系统这两种地理系统研究和建模方法，通过地理系统的各个地理要素间的数量分析而相互连接起来。
第二章：一、地理数据的种类：地理数据是用一定的测度标准去衡量地理要素而取得的地理信息，不同的测度标准可以产生不同类型的地理数据，它们分别反映地理要素的不同特征。
地理数据根据表达方式的不同，分为定量数据和定性数据两类。
定量地理数据包括间隔尺度数据、比例尺度数据；定性地理数据则包括有序数据、二元数据、名义尺度数据。
间隔尺度数据是一种定量地理数据（可以用数量表示），它以连续的量来表示地理要素，并根据地理要素不同的性质采用不同度量单位作为标准。
地理过程建模
地理过程建模地理过程建模是地理学中的一个重要研究方法，它通过对地理现象和过程进行描述、分析和模拟，帮助人们理解和预测地球上的各种变化和演化。
本文将从地理过程建模的基本概念、方法和应用三个方面进行探讨。
一、地理过程建模的基本概念地理过程建模是指将地理现象和过程抽象为数学模型或计算机模型的过程。
在进行地理过程建模时，需要确定研究对象、建立观测指标、选择合适的模型类型和参数，以及进行模型验证和结果分析等步骤。
地理过程建模的目的是通过模型的构建和模拟，揭示地理现象背后的规律和机制，为地理学研究和应用提供科学依据。
地理过程建模可以采用多种方法，常见的方法包括统计建模、物理模拟、系统动力学建模和细胞自动机等。
统计建模是通过对历史观测数据的统计分析，建立数学模型来描述地理现象的变化规律。
物理模拟是通过模拟实际地理过程的物理规律，构建数学模型来模拟地理现象的演化过程。
系统动力学建模是通过对地理系统的结构和行为进行动态建模，揭示地理过程的非线性特征和反馈机制。
细胞自动机是一种基于简单局部规则的模型，通过模拟个体行为和空间相互作用，模拟复杂的地理过程。
三、地理过程建模的应用地理过程建模在地理学的研究和应用中具有广泛的应用价值。
在自然地理学领域，地理过程建模可用于模拟气候变化、地貌演变、水文循环等自然过程的演化和预测。
在人文地理学领域，地理过程建模可用于模拟城市扩展、交通网络、人口迁移等人文过程的变化和影响。
此外，地理过程建模还可以应用于环境评价、资源管理、规划决策等实际应用中，为决策者提供科学依据。
地理过程建模是地理学研究中的重要方法，通过将地理现象和过程抽象为数学模型或计算机模型，揭示地理过程的规律和机制。
地理过程建模可以采用多种方法，包括统计建模、物理模拟、系统动力学建模和细胞自动机等。
地理过程建模在自然地理学和人文地理学等领域具有广泛的应用价值，可用于模拟和预测各种地理过程的变化和影响。
通过地理过程建模，我们能够更好地理解和解释地球上的各种现象和过程，为地理学的发展和应用提供科学支持。
地理学科中的地理模拟和模型建立
地理学科中的地理模拟和模型建立地理学科中的地理模拟和模型建立是一门综合性学科，它旨在通过对地球上自然环境和人文环境的模拟和建模，更好地理解地球的现象和变化。
地理模拟和模型建立在地理学研究中发挥着重要的作用，它可以帮助我们预测和解释自然和人文系统的复杂性。
一、地理模拟的概念和意义地理模拟是指通过计算机技术和数据处理方法，模拟和重建地球自然和人文环境的过程和特征。
地理模拟可以帮助我们在实验室环境下模拟真实的地理环境，以便更好地理解和解释地理现象。
通过模拟分析，我们可以更好地预测自然和人文环境的变化趋势，为政府决策和资源管理提供科学依据。
二、地理模型的建立和应用领域地理模型是指对自然和人文环境进行抽象和简化，建立数学或逻辑关系来描述其运行和发展的方法。
地理模型的建立需要收集和分析大量的数据，并结合地理理论进行构建。
地理模型在气候模拟、水资源管理、城市规划等领域都有重要的应用。
例如，气候模型可以帮助我们预测未来的气候变化，并制定应对策略。
三、地理模拟与模型建立的案例分析1. 气候模拟与预测：通过建立气候模型，科学家可以模拟地球上的气候系统，了解全球气候变化的规律和趋势，并预测未来的气候变化情况。
这对于应对气候变化和制定相关政策具有重要意义。
2. 城市规划与交通优化：通过建立城市模型和交通模型，可以模拟城市发展和交通拥堵情况，并提出优化方案。
这有助于减少交通拥堵，提高城市规划和交通效率。
3. 生态保护与自然灾害预警：通过建立生态模型和自然灾害模型，可以模拟自然生态系统的演化过程和自然灾害的发生概率，提前预警并采取相应的保护措施，减少灾害损失。
四、地理模拟与模型建立面临的挑战与展望1. 数据获取和处理：地理模拟和模型建立需要大量的数据支持，而数据的获取和处理是一个巨大的挑战。
未来，我们需要更加高效和精确地收集数据，并开发更好的数据处理和分析方法。
2. 模型精度和可靠性：地理模拟和模型建立的精度和可靠性直接影响到结果的准确性。
测绘技术中的三维地形与模型建立方法
测绘技术中的三维地形与模型建立方法近年来，测绘技术在地理信息系统（GIS）领域得到了广泛应用。
而其中最为重要的一项技术，便是三维地形的测绘与模型建立。
三维地形是数字地球研究和各个领域应用的基础，它能够提供精确的地形信息以及视觉效果，对于城市规划、土地利用等方面具有重要意义。
本文将探讨目前常用的三维地形与模型建立方法，以期为相关领域的研究和应用提供一些思路与参考。
1. 三维点云建模方法三维点云建模是一种通过获取区域内的大量三维坐标点来重建地形模型的方法。
常用的三维点云采集技术包括激光雷达、立体摄影测量和结构光扫描等。
在点云建模过程中，需要对采集到的点云数据进行预处理和滤波，消除噪声和误差，然后使用三维点云可视化和重建算法生成地形模型。
该方法具有精度高、方法成熟的优点，尤其适用于大范围的地形建模。
2. 影像处理与立体视觉方法除了点云建模方法外，影像处理与立体视觉方法也是三维地形测绘与模型建立的重要手段。
通过获取不同位置拍摄的影像或视频，并通过图像匹配、视差计算等技术，可以得到地表的三维点云信息。
在此基础上，再进行地形模型的重建与可视化。
影像处理与立体视觉方法具有数据来源广泛、获取成本低的特点，尤其适用于局部地区的地形建模。
3. 遥感影像与数字高程模型方法遥感影像与数字高程模型（DEM）方法是利用遥感技术获取的高分辨率遥感影像数据，通过影像处理与数学模型构建地形模型的方法。
在此方法中，可以通过分析影像的光谱信息，计算不同地物或地貌的高程信息，并结合地面控制点和精确的空间参考信息进行校正和精度验证。
DEM作为地形模型的核心数据，具有数据来源多样、精度高的特点，适用于大规模地形建模。
4. 线性插值与地形数据融合方法根据测量地形点的分布特点，可以运用线性插值方法来建立地形模型。
通过从少数离散的地形点开始，结合地形轮廓、河流、道路等地理特征线，进行插值运算，生成地表地形模型。
同时，还可以结合不同尺度、不同分辨率的地形数据，进行地形数据融合，提高地形模型的精度和视觉效果。
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如果模型与客观地理事实有较大的误差，则需 要返回到以上各个步骤环节通过检查失误对所建立 的模型进行修正。
逐步修正是地理系统建模常用的方法之一。
（五）模型的地理学解释与应用
当一个地理系统模型被建立后，就要对它做 出地理学解释，说明它所阐述的理论思想与观点。
模型的应用与维护也是必不可少的，任何地理 系统模型的建立都是以应用为目的，建模仅仅是地 理系统分析的手段而不是目的。
（二）研究系统机理，找出主要因素、确定主要变量， 为系统模型的建立准备必要的条件
这一步骤的主要任务是研究系统的构成及其内 部各因素之间相互作用、相互联系、相互依赖的各 种机制，并通过各种机制的研究，确定构成系统的 主要因素、建立模型所必需的各种变量。
（三）建立模型
在这一步骤中，首先面临的问题是模型选择， 既要求在上一步骤工作的基础上，结合系统的 研究目标、根据系统要素及有关变量的性质， 确定要建造的系统模型类型。
20世纪90年代，以超级计算机为基础的 一系列高性能计算新方法的实现，使计算与 实验、理论共同构成了人类认知客观世界的 有效工具。随着并行超级计算机硬件的成功 实现，GPS、RS、GIS技术在获取大容量、 整体性地理数据信息中的成功应用，计量地 理已不是传统意义上的利用计算机求解单一 地理模型的计算，它以向量或并行处理器为 基础的超级计算机为工具，对“整体”、“大容 量”资料所表征的地理问题实施高性能计算， 探索构筑新的地理学理论和应用模型（ Fotheringham, 1998）。
高性能计算所依赖的计算方法与理论模 型，除继续应用20世纪80年代中叶以来在地 理学模型研究中成功引入的突变、自组织、 混沌、分形等模型外，在地理计算模型中占 重要地位的是神经网络（Neural Network） 、遗传算法模型（Genetic Algorithm）、元 胞自动模型（Cellar Automata）、模式参数 随机取样模型（Random Sampling of Model Parameter）、模糊逻辑模型(fuzzy logic)、 改进了的地理加权回归（Geographically Weighted Regression）等。
第3节 建立地理模型的步骤与数学方法
➢ 建立地理模型的基本步骤 ➢ 建立地理模型常用的数学方法
一、建立地理模型的基本步骤
（一）根据研究目的，划定系统边界，研究系统与外 界环境之间的关系
在这一步骤中，首先需要明确研究目的，建模 者必须明白建模的意图；然后再根据研究目的，将 与研究问题无关的内容排除于系统之外，明确地确 定出系统的界限范围；最后再研究系统与其外界环 境之间物质、能量、信息的交流关系。
Hale Waihona Puke 地理建模中常用的数学方法地理建模中常用的数学方法
地理建模中常用的数学方法
20世纪90年代以来，随着数学方法、 计算理论和方法及计算机技术发展，传统意 义上的单一的地理模型开始朝模型系统方向 发展（孙九林等，1992；秦耀辰，1994） 。传统的地理计量模型也随之发展为地理计 算(Geo-computation)模型系统（Openshaw, 1994, 1998）。
目的
是 以实际 情况检
验 误差原因
系统边界 对象系统 系统机理 变量选择 模型选择 模型描写
模型检验
是
否 解释与应用
二、建立地理模型常用的数学方法
经过40多年的发展，地理建模方法不断完善 、不断成熟。目前，地理建模中的数学方法，已经 涉及到数学及其相关学科的各个领域。它不但继承 了计量运动（Burton, 1963）的成果，而且还吸收 了40多年以来数学、系统理论、系统分析方法、 计算机科学、现代计算理论及计算方法等领域内的 有关成果，其内容是十分丰富而广泛的。