多准则决策分析和土地适宜性评价.ppt

第六章地理信息系统的应用模型,第一节GIS应用模型概述第二节适宜性分析模型第三节发展预测模型第四节位址选择模型第五节交通规划模型第六节地学模拟模型第七节专家系统概述,需要掌握的内容：1）GIS应用模型的分类2）GIS应用模型的构建方法3）GIS应用模型的构建途径4）专家系统的概念、原理及基本模块5）适宜性分析模型的概念，及模型建立的步骤、内容,第六章地理信息系统的应用模型,第一节GIS应用模型概述,一、GIS应用模型的分类,1、根据所表达的空间对象的不同，分为：理论模型，经验模型，混合模型。,2、按照研究对象的瞬时状态和发展过程，分为：静态、半静态、动态模型,第一节GIS应用模型概述,1.2GIS应用模型的构建,将要解决的问题与专业知识相结合,从问题开始，一步步地推导出解决问题所需要的原始数据、精度标准、模型的逻辑结构和方法步骤。,将已经形成的模型逻辑结构与GIS技术相结合，从各类数据开始，一步步地将数据转换为问题的答案，必要时还需要进行反馈和修改。,构建方法,从目的出发：目的导向分析,从数据出发：数据导向操作,1、构建方法,第一节GIS应用模型概述,用宏语言开发所需的空间分析模型如：ARCINFO的AML语言,前两种方法的结合，即既利用GIS提供的分析功能模块，同时根据需要开发其它所需的分析功能。,构建途径,GIS环境内的模型建造,混合型的模型建造,2、构建途径,GIS外部的模型建造,用其它应用领域的软件开发模型，然后与GIS连接,第一节GIS应用模型概述,在土地资源开发时，对开发活动的分析，这些开发活动包括农业应用、城市化选址、作物类型布局、道路选线、选择重新造林的最适宜的土地等。,（1）确定具体的开发活动,一、主要步骤：,（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,第二节适宜性分析模型,开发的目的及意义国内外研究现状技术路线预期成果,第一步：确定具体的开发活动,第二节适宜性分析模型,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,第二步：选择主要影响因素及因子,第三步：选择某种评判方法，对各个因子进行适宜程度评价,第二节适宜性分析模型,第四步：将评价结果（方案）提交用户，供用户选择。,每个因子有一组属性,二、一般形式,某项T评价目标所涉及的影响因素,X1，X2，Xm,x1，x2，xl,v1，v2，vm,每个因素对应一组参评因子,第二节适宜性分析模型,根据以上选择的因素，可以得到每个因素Xi所对应一个属性集：,每个属性集对于项目T都有一个优劣等级，且满足：,V1lVjlVnl,向量表示属性集：,第二节适宜性分析模型,各个因素按属性集的优劣可用矩阵表示,P和W的确定：依据研究对象，通过计算，或者经验公式来确定。,第二节适宜性分析模型,由以上矩阵，可求取基于栅格单元的评价分值:,G(Pji)=1-R(T)Pji/100,评价分值计算,计算某个T的适宜等级Sj,当使得G为最大值时所对应的j，即为适宜等级Sj,第二节适宜性分析模型,适宜等级Sj评价,当适宜等级为S1：可认为最适宜S2：可认为次适宜S3：可认为临界值S4：不适宜,当适宜级为S2或S3时，必须同时确定其限制性因子。限制性因子的计算公式为,第二节适宜性分析模型,例一、利用GIS进行土地适宜性评价1、目标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、S4,三、应用实例,S1(最适宜)S2(次适宜)S3(免强适合)S4(不适宜),第二节适宜性分析模型,2、评价方法及过程：基于GIS的土地质量评价法,对评价对象的生态条件进行调查，得出结论：玉米属于禾本科，为一年生草本植物；主导生态条件是：喜高温、水量大、土壤肥、土层松、根系要防水土流失；,(1)评价对象生态条件的调查,第二节适宜性分析模型,确定玉米地土地适宜性评价的主要因素和因子及等级标准；其影响因素和因子为：,(2)确定评价对象的影响因素和因子,第二节适宜性分析模型,(3)利用GIS生成影响因素数据通过GIS操作过程，可以有效的生成基于栅格单元的供水条件等级数据文件R1例如：供水有效性，其影响因子为水源和土层厚度,第二节适宜性分析模型,同理，可以生成供肥条件等级数据文件R2、供氧条件等级数据文件R3和土壤侵蚀等级数据文件R4，（温度反映在季节上）。,第二节适宜性分析模型,由于每个影响因素Fi（i=1，2，3，4）对评价对象的贡献大小和适宜程度不同，因此，可表述为：,不同因素有不同的权重（wi）不同级别的因素对评价对象的贡献函数值(Pij)也不相同。,(4)计算个因素的权重和贡献函数值,可通过计算来获得权重（wi）和贡献函数(Pij)值。,建立4个因素的重要性比较表将4个因素按重要性排队，得F4、F3、F2、F1按倍数关系比较相互之间的重要性，即：令F4的重要性为1；F3的重要性同F4，为1；F2的重要性是F3重要性的2倍；F1的重要性是F2重要性的4倍,W4=1/(1+1+2+2*4)=1/12=0.083W3=1/12=0.083W2=0.083*2=1/6=0.17W1=0.17*4=2/3=0.67,第二节适宜性分析模型,P值的确定方法：贡献函数值可以按照影响因素的级别来确定。一般将各因子最适宜的指标值定为贡献函数值100，将各因子最不适宜的指标值定为贡献函数值0，在这之间，指标值与函数值按线性关系计算和确定。例如：对供水因素，如按上所述分四级，将最适合的定为贡献函数值为100，不适合的定为贡献函数值为0。,（3）按影响因素的级别确定贡献函数如下：,即最适合的指标贡献函数为P1i=100（供水为一级）较适合的指标贡献函数为P2i=67（供水为二级）免强适合的指标贡献函数为P3i=33（供水为三级）不适合的指标贡献函数为P4i=0（供水为四级）,第二节适宜性分析模型,(4)计算玉米地土地适宜性评价等级，并输出分级图。通过将不同土地质量数据文件Ri的等级，切换为与评价指标表相同等级对应的指标值，便可计算出基于栅格单元的评价分值R（T）：,如对栅格点求出F1指标为67，F2指标为11.4，F3指标为2.6，F4指标为0评分值67+11.4+2.6+0=81最后分级得分级图。,第二节适宜性分析模型,第三节发展预测模型,一、一般介绍,(1)研究方向人口预测、资源预测、粮食产量预测以及社会经济发展预测(2)数学方法移动平均数法、指数平滑法、趋势分析法、时间序列分析法、回归分析法,以及灰色系统理论模型,二、模型简介,人口预测模型:,Pt=P0e（-u）,Pt为t年的人口数P0为基年的人口数为人口出生率为人口死亡率t为年份,第三节发展预测模型,劳动力预测方程:,L(t)=LR(t)L(t-1)+LW(t),L(t)为t年劳动力状态向量LW(t)为t年劳动力迁移向量LR(t)为劳动力存留系数矩阵,第三节发展预测模型,具体步骤数据准备：主要依靠空间数据库，包括属性数据（人口、资源、粮食产量等）和图形数据。模型选择：根据研究内容或目标，选择相关的地理模型，并进行预测计算。成果表达：利用GIS输出功能，以图、报表的方式输出。,三、应用实例,第三节发展预测模型,第四节位址选择模型,概念:,选择标准:,指按照规定的标准，通过空间分析的方法，确定厂址、电站、管线，或者交通路线等的最佳位址或路径。,环境：坡度、文化、自然保护区等工程：工程实施的可能性，能否满足工程标准。如：地形、土壤、气候条件等经济：工程造价,建立步骤,数据准备综合影响评价位址选择分析,第四节位址选择模型,一、交通发生量预测模型,方法：回归分析法,回归方程:,第五节交通规划模型,二、出行分布预测模型,2、出行分布预测模型:,1、因素:出行方向、出行数量以及出行工具的空间分配。,第五节交通规划模型,三、交通量最优分配规划,1、类型：平衡运输模型与不平衡运输模型2、交通量分配模型的考虑因素:(1)道路功能的合理划分(2)交通流对速度的要求(3)道路使用的经济性(4)对交叉路口流量的限制,第五节交通规划模型,第六节地学模拟模型,含义:应用计算机、数字模拟技术及综合分析的方法来模拟许多地理过程或现象。地理现象:气候变迁、沙漠化过程、土地退化过程、湖泊沼泽化、河口冲淤、沙嘴发育、以及土壤侵蚀等。应用领域：资源开发、国土整治、水土保持、工程论证,一、确定土壤侵蚀的数值分析模型,A=0.224RKLSCP,第六节地学模拟模型,二、设计土壤侵蚀数据处理流程,三、土壤侵蚀图的输出,第六节地学模拟模型,第七节专家系统概述,一、概念：研究模拟人类专家的推理思维过程，将领域专家的知识和经验，以知识库的形式存入计算机，系统可以根据这些知识，对输入的原始事实进行复杂的推理，并作出判断和决策，从而起到专门领域专家的作用。二、一般原理：对某一领域具有深入研究和专门知识的专家,将其知识变为可供计算机使用的形式，将获取的知识转换为一系列辨认或描述实体的规则，并存入系统存取的知识库中，完成推理和生成结论，并可根据用户的要求给出相应的解释。,三、专家系统的主要模块,知识获取：对某一领域具有深入研究和专门知识的专家，将其知识变为可供计算机使