6-gis的應(yīng)用模型匯總課件

1、聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院肖 燕地理信息系統(tǒng)- 6 GIS應(yīng)用模型空間數(shù)據(jù)SDBMS地理信息系統(tǒng)應(yīng)用人員 GUI應(yīng)用模型系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件1.2 GIS基本構(gòu)成應(yīng)用模型本章節(jié)內(nèi)容1 應(yīng)用模型概述2 土地定級(jí)估價(jià)模型3 適宜性分析模型4 發(fā)展預(yù)測(cè)模型5 區(qū)位選擇模型6 交通規(guī)劃模型7 地球科學(xué)模擬模型1 應(yīng)用模型概述6.1 應(yīng)用模型概述含義、作用含義GIS應(yīng)用模型就是根據(jù)具體的應(yīng)用目標(biāo)和問題，借助于GIS自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使觀念世界中形成的概念模型，具體化為信息世界中可操作的機(jī)理和過程。作用用一定程度的簡(jiǎn)化和抽象，通過邏輯的演繹，去把握地理系統(tǒng)各要素之間的相互關(guān)系、本質(zhì)特征及可視化顯示。 這種模型的構(gòu)建

2、，不但是解決實(shí)際復(fù)雜問題的必要途徑，而且也是GIS取得經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的重要保證。6.1 應(yīng)用模型概述模型分類分類根據(jù)模型所表達(dá)的空間對(duì)象的不同分為三類： 數(shù)學(xué)模型 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?混合模型根據(jù)研究對(duì)象的瞬間狀態(tài)和發(fā)展過程可分為： 靜態(tài)模型 半靜態(tài)模型 動(dòng)態(tài)模型6.1 應(yīng)用模型概述模型構(gòu)建應(yīng)用模型的構(gòu)建GIS問題的求解過程應(yīng)用模型構(gòu)建步驟應(yīng)用模型構(gòu)建的途徑應(yīng)用模型建模的方法制圖建模（cartographic modeling）GIS問題的求解過程需要解決的問題多源數(shù)據(jù)收集問題的定義問題的實(shí)質(zhì)問題的概念解決問題的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)建立問題數(shù)據(jù)子集問題求解問題答案規(guī)劃定義過程應(yīng)用操作過程用GIS求解問題的基本流程

3、圖6.1 應(yīng)用模型概述模型構(gòu)建6.1 應(yīng)用模型概述模型構(gòu)建GIS問題的求解過程目的導(dǎo)向(goal-driven)分析和數(shù)據(jù)導(dǎo)向(data-driven)操作兩個(gè)過程目的導(dǎo)向分析，是將要解決的問題與專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，從問題開始，一步步地推導(dǎo)出解決問題所需要的原始數(shù)據(jù)精度標(biāo)準(zhǔn)模型的邏輯結(jié)構(gòu)和方法步驟；數(shù)據(jù)導(dǎo)向操作，是將已經(jīng)形成的模型邏輯結(jié)構(gòu)與GIS技術(shù)相結(jié)合，從各類數(shù)據(jù)開始，一步步地將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為問題的答案，必要時(shí)還需要進(jìn)行反饋和修改，直到取得滿意的結(jié)果，最后以圖形或圖表的形式輸出最終結(jié)果。6.1 應(yīng)用模型概述模型構(gòu)建1. 明確分析的目的和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則2. 準(zhǔn)備分析數(shù)據(jù)3. 空間分析操作4. 結(jié)果分析5.

4、 解釋、評(píng)價(jià)結(jié)果（如有必要，返回第一步）6. 結(jié)果輸出（地圖、表格和文檔）應(yīng)用模型建模的步驟要進(jìn)行道路拓寬改建中拆遷指標(biāo)的計(jì)算1.明確分析目的和標(biāo)準(zhǔn)： 目的是計(jì)算由于道路拓寬而需拆遷的建筑物的建筑面積和房產(chǎn)價(jià)值； 道路拓寬改建的標(biāo)準(zhǔn)是，道路從原來的20m拓寬至60m，拓寬道路應(yīng)盡量保持直線，部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的10層以上的建筑不拆除等。6.1 應(yīng)用模型概述模型構(gòu)建模型構(gòu)建步驟實(shí)例分析2. 準(zhǔn)備用于分析的數(shù)據(jù)： 一類是現(xiàn)狀道路空間分布數(shù)據(jù)； 另一類為分析區(qū)域內(nèi)建筑物空間分布數(shù)據(jù)及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)。3.空間分析操作： 道路層數(shù)據(jù)(緩沖區(qū)分析)道路的緩沖區(qū)疊合分析(與建筑物層數(shù)據(jù))新的建筑物分布數(shù)據(jù)（包括

5、全部或部分位于拓寬區(qū)內(nèi)的建筑物信息）6.1 應(yīng)用模型概述模型構(gòu)建模型構(gòu)建步驟實(shí)例分析4. 統(tǒng)計(jì)分析： 首先對(duì)全部或部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的建筑進(jìn)行按樓層屬性的選擇，凡部分落入拆遷區(qū)且樓層高于10層以上的建筑，將其從選擇組中去掉，并對(duì)道路的拓寬邊界進(jìn)行局部調(diào)整，然后對(duì)所有需拆遷的建筑物進(jìn)行拆遷指標(biāo)計(jì)算；5.結(jié)果輸出： 將分析結(jié)果以地圖和表格的形式打印輸出。6.1 應(yīng)用模型概述模型構(gòu)建模型構(gòu)建步驟實(shí)例分析模型構(gòu)建的途徑利用GIS系統(tǒng)內(nèi)部的建模工具指應(yīng)用者利用GIS軟件的宏語言(如Arcview的Avenue)、應(yīng)用函數(shù)庫(kù)(API)或功能組件(COM)等，開發(fā)各自所需的空間分析模型利用GIS系統(tǒng)外部的建模

6、工具基于應(yīng)用GIS的空間數(shù)據(jù)庫(kù)和輸出功能，而模型分析功能則主要是利用其他應(yīng)用領(lǐng)域的軟件。獨(dú)立開發(fā)實(shí)現(xiàn)一個(gè)GIS應(yīng)用軟件系統(tǒng)如國(guó)產(chǎn)的MapGIS、SuperMap、GeoStar等軟件就包含了很多自行開發(fā)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用分析模型。6.1 應(yīng)用模型概述模型構(gòu)建制圖建模應(yīng)用分析建模建立在對(duì)圖層數(shù)據(jù)的操作上，通過組合各種空間分析操作，回答有關(guān)空間問題的一個(gè)過程。通過作用于原始數(shù)據(jù)和派生數(shù)據(jù)的一組順序的、交互的空間分析操作命令，對(duì)一個(gè)空間分析過程進(jìn)行的實(shí)現(xiàn)模擬。實(shí)例分析 -為新學(xué)校選址美國(guó)Vermont州stove鎮(zhèn)正處于一個(gè)人口大量增長(zhǎng)的過程之中。人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，增長(zhǎng)的主要原因是大量有孩子的家庭為享受附近

7、大量娛樂設(shè)施而移居本地。當(dāng)?shù)貨Q定新建一所學(xué)校來緩解人口增長(zhǎng)所帶來的學(xué)校緊張狀況。作為一名城市規(guī)劃師，你將負(fù)責(zé)新學(xué)校的選址工作。 軟件演示6.3 適宜性分析模型實(shí)例分析本地區(qū)高程?hào)鸥駭?shù)據(jù)集本地區(qū)土地利用類型柵格數(shù)據(jù)集本地區(qū)現(xiàn)有學(xué)校點(diǎn)位置要素?cái)?shù)據(jù)集本地區(qū)娛樂場(chǎng)所點(diǎn)位置要素?cái)?shù)據(jù)集本地區(qū)線性道路網(wǎng)絡(luò)要素?cái)?shù)據(jù)集實(shí)質(zhì)：找一個(gè)適宜性的范圍，創(chuàng)建一個(gè)適宜性的地圖一般步驟：1、確定你需要哪些數(shù)據(jù)集作為輸入2、需要派生那些數(shù)據(jù)集，從現(xiàn)存的數(shù)據(jù)派生出新數(shù)據(jù)以獲得新信息。3、重新分類各數(shù)據(jù)集。用同一等級(jí)體系對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)集重分類，給適宜性較高的屬性賦較高的值。4、賦權(quán)重給各數(shù)據(jù)集，必要的話給在適宜性模型中影響較大的數(shù)據(jù)集

8、賦較高的權(quán)重，然后合并各數(shù)據(jù)集以尋找適宜位置。6.3 適宜性分析模型實(shí)例分析解題思路或者操作流程與新建立的學(xué)校的相關(guān)因素地表土地狀況距離娛樂場(chǎng)所距離現(xiàn)有的學(xué)校不考慮道路的影響什么土地類型及其地表情況適合學(xué)生活動(dòng)遠(yuǎn)？近？遠(yuǎn)？近？6.3 適宜性分析模型實(shí)例分析ImageElevationRecreationSchoolsLanduseCalculateslopeFind distanceFinddistance土地利用圖坡度分析圖娛樂場(chǎng)所距離圖現(xiàn)有學(xué)校距離圖reclassifyreclassifyreclassifyreclassifyWeight and combine datasetsNew

9、school results6.3 適宜性分析模型實(shí)例分析坡度分類影響度0-5105-10910-15815-20720-25625-30530-40440-50350-60260-901坡度影響度表坡度越低，越適宜建學(xué)校，分值越高6.3 適宜性分析模型實(shí)例分析距娛樂場(chǎng)所的距離分類影響度近1098765432遠(yuǎn)1娛樂場(chǎng)所影響度表距離越近，越適宜建學(xué)校，分值越高6.3 適宜性分析模型實(shí)例分析距現(xiàn)有學(xué)校的距離分類影響度近123456789遠(yuǎn)10現(xiàn)有學(xué)校影響度表距離越遠(yuǎn)，越適宜建學(xué)校，分值越高6.3 適宜性分析模型實(shí)例分析VALUELANDUSE1Brush/transitional2Water3B

10、arren land4Built up5Agriculture6Forest7Wetlands土地利用類型分類影響度農(nóng)業(yè)用地510荒地36灌木叢15林業(yè)用地64建設(shè)用地43水體2Nodata濕地7Nodata土地利用類型影響度表土地利用類型的不同導(dǎo)致建設(shè)學(xué)校的費(fèi)用不同,哪些土地利用類型更有優(yōu)勢(shì)?分值高的表示適合建學(xué)校。6.3 適宜性分析模型實(shí)例分析賦權(quán)重并合并各數(shù)據(jù)集所有的影響因子并不是同等重要。哪些因子更為重要，在新學(xué)校的選址中？專家打分法賦權(quán)重：假設(shè)影響度總共為1，四因子占的比重：因子圖層（重分類后的柵格圖）比重百分比娛樂距離圖1250%學(xué)校距離圖1425%土地利用類型圖1812.5%坡度

11、狀況圖1812.5%6.3 適宜性分析模型實(shí)例分析6.3 適宜性分析模型實(shí)例分析2 土地定級(jí)估價(jià)模型 根據(jù)城鎮(zhèn)土地的經(jīng)濟(jì)和自然屬性及其在社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的地位和作用，對(duì)其使用價(jià)值進(jìn)行綜合分析，揭示土地質(zhì)量的地域差異，評(píng)價(jià)城鎮(zhèn)土地級(jí)別，以及以土地級(jí)別為基礎(chǔ)，選擇適宜的樣點(diǎn)資料和估價(jià)方法，分別測(cè)算商業(yè)、住宅和工業(yè)用地基準(zhǔn)地價(jià)，為合理利用城鎮(zhèn)土地提供依據(jù)。教材：技術(shù)路線 圖6-16.2 土地定級(jí)估價(jià)模型3 適宜性分析模型適宜性分析是指土地針對(duì)某種特定開發(fā)活動(dòng)的分析，這些開發(fā)活動(dòng)包括農(nóng)業(yè)應(yīng)用，城市化選址，作物類型布局，道路選址等步驟：首先確定具體的開發(fā)活動(dòng)；其次選擇其影響因子；然后評(píng)判某一地域的各個(gè)因子

12、對(duì)這種開發(fā)活動(dòng)的適宜程度。6.3 適宜性分析模型設(shè)有某項(xiàng)評(píng)價(jià)目標(biāo)或開發(fā)活動(dòng)T，該T對(duì)應(yīng)一組影響因素X1，X2，X3，.Xn，每個(gè)因素對(duì)應(yīng)一組參評(píng)因子x1,x2,x3.xn；每個(gè)因子有一組屬性v1,v2,v3,.vn，因此，每個(gè)因素對(duì)應(yīng)一個(gè)屬性集vi： viv11,.vjk,.,vnl i=1，2，m；j=1,2,.,n;k=1,2,.l. 顯然,每個(gè)因素的屬性集都是一個(gè)對(duì)指定的T從優(yōu)到劣的全序集,且滿足：v1l vjlvnl。適宜性分析的一般形式6.3 適宜性分析模型-一般形式應(yīng)用實(shí)例-玉米種植用地評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)對(duì)象：米種植用地的土地適宜性評(píng)價(jià)，通過評(píng)價(jià)將研究區(qū)分出不同的適宜性等級(jí)：最適宜、次適宜、

13、臨界適宜和不適宜。評(píng)價(jià)方法：采用基于GIS的土地質(zhì)量評(píng)價(jià)法，即將玉米作物生長(zhǎng)有關(guān)主導(dǎo)生態(tài)條件與土地質(zhì)量(供水、供肥等)相比照，從而評(píng)定土地的適宜性等級(jí)。評(píng)價(jià)過程評(píng)價(jià)對(duì)象生態(tài)條件的調(diào)查確定評(píng)價(jià)對(duì)象的影響因素和因子利用GIS生成影響因素?cái)?shù)據(jù)計(jì)算各因素的權(quán)重和貢獻(xiàn)函數(shù)值計(jì)算機(jī)適宜性評(píng)級(jí)6.3 適宜性分析模型實(shí)例分析4 發(fā)展預(yù)測(cè)模型6.4 發(fā)展預(yù)測(cè)模型含義含義：發(fā)展預(yù)測(cè)是運(yùn)用已有的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)提供的手段，對(duì)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(shì)，并作出評(píng)價(jià)和估計(jì)，以調(diào)節(jié)、控制計(jì)劃或行動(dòng)。 在地理信息系統(tǒng)研究中，如人口預(yù)測(cè)、資源預(yù)測(cè)、糧食產(chǎn)量預(yù)測(cè)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測(cè)等，都是經(jīng)常要解決

14、的問題。6.4 發(fā)展預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)方法：定性、定量、定時(shí)和概率預(yù)測(cè)。 在信息系統(tǒng)研究中，一般采用定量預(yù)測(cè)方法，它利用系統(tǒng)存儲(chǔ)的多目標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，由一個(gè)或幾個(gè)變量的值，來研究或控制另一個(gè)研究變量的取值。應(yīng)用實(shí)例 以人口和勞動(dòng)力的預(yù)測(cè)為例，說明人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如何在定量預(yù)測(cè)模型中的應(yīng)用。根據(jù)人口預(yù)測(cè)模型：Pt=P0e(-u)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）6.4 發(fā)展預(yù)測(cè)模型應(yīng)用實(shí)例5 區(qū)位選擇模型6.5 區(qū)位選擇模型含義含義：區(qū)位選擇是指按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，通過空間分析方法，確定廠址、電站、管線，或者交通路線等的最佳區(qū)位或路徑。區(qū)位選擇考慮的

15、標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)：例如20%以上的坡度，主要的農(nóng)業(yè)土壤分布區(qū)、濕地和湖區(qū)、文化活動(dòng)區(qū)、國(guó)有林區(qū)、資源保護(hù)區(qū)，以及體育場(chǎng)和公園等。工程標(biāo)準(zhǔn)：包括地形條件、土壤的性質(zhì)，氣候因素及區(qū)域生態(tài)特點(diǎn)等。經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)：包括開發(fā)成本、供水條件、鐵路運(yùn)輸、空氣質(zhì)量等。6.5 區(qū)位選擇模型考慮標(biāo)準(zhǔn)一般建立的區(qū)位選擇模型如圖所示，分為：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段影響因子研究階段綜合影響評(píng)價(jià)階段選址分析階段 位址選擇模型1. 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，要建立專家咨詢組，明確選址的要求，選擇影響因子，進(jìn)行位址選擇的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。2. 綜合影響評(píng)價(jià)階段綜合評(píng)價(jià)階段的任務(wù)是按照工程和經(jīng)濟(jì)可行性的要求，建立選址條件、綜合評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和算法。3. 位址

16、選擇分析階段位址選擇分析階段的任務(wù)是實(shí)施位址的選擇，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。 6.5 區(qū)位選擇模型評(píng)價(jià)模型步驟6 交通規(guī)劃模型含義：城市交通模型包括城市交通發(fā)生量預(yù)測(cè)、出行分布預(yù)測(cè)和交通量最優(yōu)分配三個(gè)部分。目前，普通采用的是0-D（起點(diǎn)-終點(diǎn)）調(diào)查的方式了解城市交通的發(fā)生、分布和規(guī)劃分析。交通發(fā)生量預(yù)測(cè)模型該模型采用因果分析法，綜合考慮影響交通量發(fā)生的各因素，用回歸分析法建造多因素相關(guān)回歸方程。出行分布預(yù)測(cè)模型出行分布包括出行方向、出行數(shù)量以及出行工具的空間分配。以居民點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)的出行分布情況。交通量最優(yōu)分配規(guī)劃交通量在交通網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)分配，對(duì)于客流，往往采用最短路經(jīng)算法，以出行距離最小為原則，求出各居住小區(qū)到各出行目的地的出行量。對(duì)于貨流，一般采用線性規(guī)劃中的運(yùn)輸模型。6.6 交通規(guī)劃模型7 地球科學(xué)模擬模型6.7 地球科學(xué)模擬模型-含義含義：地球科學(xué)模擬模型是應(yīng)用計(jì)算機(jī)、數(shù)字模擬技術(shù)及綜合分析的方法來模擬許多地理過程或現(xiàn)象，例如氣候變遷、沙漠化過程、土地退化過程、湖泊沼澤化等，使得受幾個(gè)因素的共同影響，要經(jīng)過若干年才能完成的地理過程，采用計(jì)算機(jī)模擬模型，只需幾分鐘就能得出類似的結(jié)果，為資源開