北師大地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用課件第15章 GIS模型與建模

第十五章GIS模型與建模

GIS建模的基本元素

二值模型

指數(shù)模型

回歸模型

過程模型模型——一種現(xiàn)象或一個系統(tǒng)的簡化表示地圖即是一種模型矢量和柵格數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型模型保留了事物的重要特性或關(guān)系，能幫助我們更好地理解一種現(xiàn)象或一個系統(tǒng)第一節(jié)GIS建模的基本元素需要GIS應(yīng)用模型的原因：地理信息系統(tǒng)具有強大的空間數(shù)據(jù)管理能力；豐富空間數(shù)據(jù)處理及分析工具；要充分發(fā)揮GIS的強大功能還要有所要解決問題相適應(yīng)的應(yīng)用模型。GIS空間分析建模是指用于GIS空間分析的數(shù)學(xué)模型，是在GIS空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上建立起來的模型，是通過作用于原始數(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，對一個空間決策過程進(jìn)行的模擬。GIS模型的分類描述模型：描述空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)有情況規(guī)則模型：對將會出現(xiàn)的情況作出預(yù)測確定模型：假設(shè)不存在隨機性隨機模型：考慮一個或更多的參量或變量的隨機性，對誤差或不確定性進(jìn)行測量，常用概率表示靜態(tài)模型：一個特定時間里空間數(shù)據(jù)的狀態(tài)動態(tài)模型：強調(diào)變量之間空間數(shù)據(jù)和相互作用的變化推論模型：結(jié)論來自于特定的前提條件歸納模型：結(jié)論來自實驗數(shù)據(jù)和觀察報告一步一步的過程明確建模的目標(biāo)把模型分解成各種元素，然后定義各種元素的屬性和它們之間的相互作用（流程圖或數(shù)學(xué)方程）模型的應(yīng)用、定標(biāo)及驗證建模過程GIS首先是一個能夠加工、顯示與集成不同數(shù)據(jù)源的工具GIS模型可以基于矢量或柵格基于矢量與柵格的差別并不排除可在建模過程中對兩類數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合GIS建?？梢栽贕IS環(huán)境中進(jìn)行，或者需要GIS與其他計算機程序的鏈接GIS在建模中的作用GIS與其他建模程序的結(jié)合松散耦合—涉及數(shù)據(jù)文件在GIS與其他程序之間的傳送緊密耦合—提供GIS和其他程序的共同用戶界面嵌入式系統(tǒng)—通過共享內(nèi)存和共同界面把GIS與其他程序捆綁在一起二值模型：用邏輯表達(dá)式從一個組合要素圖層或多重柵格中選擇空間要素，輸出結(jié)果也是二值格式，1為滿足條件，0為不滿足。第二節(jié)二值模型應(yīng)用：土地利用變化、區(qū)位選擇基于矢量的二值模型步驟：1、疊置兩個圖層；2、用查詢表達(dá)式Suit=2ANDType=18選擇4號多邊形將其保存在輸出圖層中基于柵格的二值模型步驟：用查詢表達(dá)式[Raster1]=3AND[Raster2]=3選擇3個像元將其保存在輸出柵格中第三節(jié)指數(shù)模型應(yīng)用：適宜性分析、脆弱性分析指數(shù)模型：計算每個像元區(qū)域的指數(shù)值，根據(jù)該值生成一個等級地圖。相似之處：都包含多重指標(biāo)評估和都基于數(shù)據(jù)處理的疊置操作。不同之處：指數(shù)模型為每個像元區(qū)域生成一個指數(shù)值而不是簡單的是或不是。與二值模型相比：加權(quán)線性綜合法——最常見的計算指數(shù)值的方法涉及三個層次：首先每個指標(biāo)或因素的相對重要性是以其他指標(biāo)為評價的每個指標(biāo)的數(shù)據(jù)都是標(biāo)準(zhǔn)化的每個像元區(qū)域的指數(shù)值是通過指標(biāo)值的加權(quán)綜合除以總權(quán)重計算得到的指標(biāo)權(quán)重數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)聚合基于矢量的指數(shù)模型步驟：1、將輸入圖層的Suit和Type值標(biāo)準(zhǔn)化，值域為0.0~1.0；2、疊置圖層；3、將兩圖層分別賦權(quán)重值，如Suit權(quán)重值賦0.4，Type權(quán)重值賦0.6；4、通過對指標(biāo)值加權(quán)求和，計算輸出的每個多邊形的指數(shù)值。如4號多邊形的指數(shù)值為0.26（0.5×0.4+0.1×0.6）基于柵格的指數(shù)模型步驟：1、將每個輸入柵格像元值標(biāo)準(zhǔn)化為0.0~1.0的值域；2、將每個輸入柵格乘以指標(biāo)權(quán)重值；3、對指標(biāo)值加權(quán)求和，計算輸出柵格的指數(shù)值。如指數(shù)值為0.85（0.45+0.20+0.20）第四節(jié)回歸模型回歸模型：用一個方程式建立一個因變量與多個自變量的關(guān)系，可用于預(yù)測和推算。線型回歸模型對數(shù)回歸模型第五節(jié)過程模型過程模型：把現(xiàn)有關(guān)于現(xiàn)實世界環(huán)境過程的知識綜合成一組用于定量分析該過程的關(guān)系式或方程。土壤侵蝕模型——RUSLE環(huán)境模型提供判斷能力和對所提出過程的內(nèi)在解釋預(yù)測和動態(tài)型的模型一般是基于柵格的農(nóng)業(yè)非點源模型——AGNPS土壤和水評價工具