第四章GIS空間分析與查詢3-4安全

1、第四章空間數(shù)據(jù)處理、分析及應(yīng)用模型 天津理工大學(xué)主要內(nèi)容 空間數(shù)據(jù)的查詢 空間數(shù)據(jù)分析 空間分析的模型方法 應(yīng)用分析模型與GIS系統(tǒng)工具的集成和GIS應(yīng)用系統(tǒng)的環(huán)境模式 天津理工大學(xué)第三節(jié) 空間分析的模型方法 模型的概念 模型的生成 GIS的空間分析模型天津理工大學(xué)概念 所謂模型，是把一個(gè)域（源域）的組成部分表現(xiàn)在另一個(gè)域（目標(biāo)域）中的一種結(jié)構(gòu)（據(jù)陳述彭教授）。源域中被表現(xiàn)的部分可以是實(shí)體、關(guān)系、過程或其它讓人感興趣的現(xiàn)象。天津理工大學(xué)以供電線網(wǎng)的模型分析來表示建模過程 天津理工大學(xué)模型的生成模型的建立過程可由下式表示：XOYM其中X表示某個(gè)體系，可以看作是地理系統(tǒng)中被主觀選取的一個(gè)局部；Y表

2、示某種介體，具體講就是某種模型化方法；O代表Y對X產(chǎn)生的作用；M是體系X通過介體Y產(chǎn)生的作用O所建立的模型。天津理工大學(xué)GIS的空間分析模型按建立的方法主要有以下三種類型： 概念模型：又稱為邏輯模型，主要指通過觀察、總結(jié)、提煉而得到的文字描述或邏輯表達(dá)式，常由此構(gòu)成專家系統(tǒng)的知識庫；如資源分配模型、位置選擇模型等。數(shù)學(xué)模型：又稱為理論模型，是應(yīng)用數(shù)學(xué)分析方法建立的數(shù)學(xué)表達(dá)式，反映地理過程本質(zhì)的物理規(guī)律；地表徑流模型，海洋和大氣環(huán)流模型；統(tǒng)計(jì)模型：包括經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，是通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和大量觀察實(shí)驗(yàn)得到的定量模型，具有簡單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。水土流失模型天津理工大學(xué)常用的空間分析模型 適宜性分析模型發(fā)展預(yù)測模

3、型 位址選擇模型 交通規(guī)劃模型地學(xué)模擬模型天津理工大學(xué)發(fā)展預(yù)測模型是運(yùn)用已有的存儲數(shù)據(jù)和系統(tǒng)提供的手段，對事物進(jìn)行科學(xué)的數(shù)量分析，探索某一事物在今后的可能發(fā)展趨勢，并作出評價(jià)的估計(jì)，以調(diào)節(jié)、控制計(jì)劃或行動(dòng)。如人口預(yù)測、資源預(yù)測等天津理工大學(xué)應(yīng)用實(shí)例 根據(jù)人口預(yù)測模型：)(0utePP式中：Pt 第t年人口數(shù) P0 基年人口數(shù) 人口出生率 u 人口死亡率 t 時(shí)間（年份）天津理工大學(xué) 假設(shè)已知某地區(qū)的 =12.5% u=6.5% 基年定為1985年,并且P0=612.7萬人。 設(shè)每年凈遷入該研究地區(qū)的人口數(shù)為W=5萬人。 則 可以預(yù)測規(guī)劃期的人口數(shù)WePPu )(01WePPu )(12WePP

4、u )(23天津理工大學(xué)地學(xué)模擬模型 應(yīng)用計(jì)算機(jī)、數(shù)字模擬技術(shù)及綜合分析方法來模擬許多地理過程或現(xiàn)象，如氣候變遷、土地退化過程、湖泊沼澤化以及土壤侵蝕過程。用較短的時(shí)間來模擬較長時(shí)間的地理過程，為資源開發(fā)、國土整治、水土保持、工程論證等提供依據(jù)。天津理工大學(xué)土壤侵蝕過程模擬步驟 確定土壤侵蝕的數(shù)值分析模型 設(shè)計(jì)土壤侵蝕的數(shù)據(jù)處理過程 土壤侵蝕圖的輸出天津理工大學(xué)步驟1 采用美國普渡大學(xué)的土壤流失經(jīng)驗(yàn)方程式中： A為土壤流失量， R為降雨侵蝕力 K土壤可蝕性 L為坡長 S為坡度 C為植被覆蓋度 P為土壤侵蝕控制措施PCSLKRA0224. 0)/(2amkg天津理工大學(xué)步驟2：設(shè)計(jì)土壤侵蝕數(shù)據(jù)處

5、理流程暴雨數(shù)據(jù)土壤數(shù)據(jù)土地利用數(shù)據(jù)數(shù)字地形模型確定R值的計(jì)算方法計(jì)算坡向坡度確定K值的計(jì)算方法確定各類型的C值計(jì)算P值數(shù)字化由離散點(diǎn)柵格化矢量柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換計(jì)算年平均土壤侵蝕量土壤侵蝕量的分級和輸出天津理工大學(xué)步驟3：土壤侵蝕圖的輸出根據(jù)以上公式，將研究區(qū)的各網(wǎng)格的土壤侵蝕量換算為土壤侵蝕貢獻(xiàn)量。 若研究區(qū)為某流域，則流域內(nèi)各網(wǎng)格的土壤侵蝕貢獻(xiàn)量之和等于流域年均產(chǎn)沙量，并應(yīng)該等于流域出口斷面實(shí)測的年均輸沙量。 土壤侵蝕分級圖的輸出（1）提取流域邊界；（2）將流域邊界文件與土壤侵蝕量的柵格文件疊合，流域外的柵格值為零，柵格內(nèi)的值被保留；（3）將柵格的土壤侵蝕貢獻(xiàn)量，按照擬定的分級方法分成不同的等級

6、，并以不同的顏色表示。天津理工大學(xué)第四節(jié)應(yīng)用分析模型與GIS系統(tǒng)工具的集成和GIS應(yīng)用系統(tǒng)的環(huán)境模式GIS應(yīng)用分析模型與GIS系統(tǒng)工具的鑲嵌模式有以下三種 源代碼編程方式應(yīng)用GIS本身帶有的二次開發(fā)語言，編寫空間分析函數(shù) 可執(zhí)行程序方式 組件式應(yīng)用模型的集成方式天津理工大學(xué)GIS應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)境模式GIS功能桌面GIS的應(yīng)用模式WebGIS天津理工大學(xué)WebGIS 基本思想 Web GIS是建立在Web技術(shù)上的一種特殊環(huán)境下的地理信息系統(tǒng)。其本質(zhì)與一般的地理信息系統(tǒng)沒有區(qū)別。但是由于早先的GIS一般在網(wǎng)絡(luò)功能上比較差，因此建立在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的Web GIS一出現(xiàn)就受到了很大重視。天津理工大學(xué) Web

7、 原理原理Web的原理就是用瀏覽器下載服務(wù)器管理的文件并顯示出來。瀏覽器通過統(tǒng)一資源定位符URL（universal resource locator）來訪問服務(wù)器并請求取得文檔。天津理工大學(xué)URL分三部分：分三部分：一是通訊協(xié)議；一是通訊協(xié)議；二是網(wǎng)絡(luò)主機(jī)名（或二是網(wǎng)絡(luò)主機(jī)名（或IP地址）和端口號，默認(rèn)端口號一般省略不寫；地址）和端口號，默認(rèn)端口號一般省略不寫；三是文件在主機(jī)上的絕對路徑名稱。三是文件在主機(jī)上的絕對路徑名稱。絕對絕對URL地址包括完整的三個(gè)部分，相對地址包括完整的三個(gè)部分，相對URL地址只包括文件在主地址只包括文件在主機(jī)上的相對路徑名稱。機(jī)上的相對路徑名稱。天津理工大學(xué) MI

8、ME（Multipurpose Internet Mail Extentions，多用途Internet郵件擴(kuò)展映射）。如*.HTML、*.GIF、*.WAV等都是常見的MIME格式。其中最重要的是超文本標(biāo)記語言HTML(Hypertext Markup Language) 文檔，對應(yīng)的MIME文件名為*.html和*.htm。天津理工大學(xué) WebGIS的實(shí)現(xiàn) Web GIS也是利用上述原理，通過瀏覽器訪問服務(wù)器上的地理信息文件。不過，一方面瀏覽器需要增加解釋和顯示GIS數(shù)據(jù)的功能，另一方面，服務(wù)器需要具備動(dòng)態(tài)產(chǎn)生GIS數(shù)據(jù)文件的功能。天津理工大學(xué) 第一種Web GIS的實(shí)現(xiàn)原理是利用客戶客戶

9、端瀏覽器的擴(kuò)展技術(shù)端瀏覽器的擴(kuò)展技術(shù)。 在微軟環(huán)境下，利用ActiveX技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，其原理與Java/Applet的程序下載執(zhí)行原理一樣，ActiveX程序編寫好后存儲于服務(wù)器上，跟隨HTML下載到用戶端。天津理工大學(xué) 第二種Web GIS的實(shí)現(xiàn)方式是利用利用WWW服務(wù)服務(wù)器端的功能器端的功能。WebServer的產(chǎn)品很多，主要功能是負(fù)責(zé)接收用戶端瀏覽器發(fā)來的請求，然后調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)功能，最后返回結(jié)果。 在實(shí)際中，經(jīng)常把第一種和第二種方式結(jié)合起來應(yīng)用，從客戶和服務(wù)器兩方面著手提高Web GIS的實(shí)用性。當(dāng)WWW服務(wù)器與GIS軟件或GIS數(shù)據(jù)建立聯(lián)系后，能對瀏覽器做出應(yīng)答，把GIS數(shù)據(jù)以某種瀏覽器能識別的形式反饋回去，實(shí)現(xiàn)瀏覽器對遠(yuǎn)程地理信息的訪問時(shí)，這就構(gòu)成了基本的Web-GIS框架。天津理工大學(xué) WebGIS的特點(diǎn) 建立首次遠(yuǎn)程訪問的傳輸協(xié)議采用HTTP，建立聯(lián)系以后也可用其它協(xié)議傳輸信息。 遠(yuǎn)程地理信息的首次訪問或服務(wù)啟動(dòng)，需要利用WWW服務(wù)器上的HTML文檔。 用戶端一般使用能解釋HTML的通用瀏覽器。 遠(yuǎn)程服務(wù)器端提供地理信息服務(wù)時(shí)，把WWW服務(wù)器作為信息進(jìn)出的重要關(guān)口。 WWW使用的通用標(biāo)記語言在瀏覽器與服務(wù)器之間的GIS信息通訊中占有重要地位，即使使用其它數(shù)據(jù)格式或者將來HTML被其它標(biāo)記語