第六章_地理信息系统的应用模型

1、一、一、 GISGIS应用模型的分类应用模型的分类 1.1.根据所表达的空间对象分为：根据所表达的空间对象分为：理论模型理论模型，又称为数学模型：是应用数学分析方法，又称为数学模型：是应用数学分析方法建立的数学表达式，反映地理过程本质的理化规建立的数学表达式，反映地理过程本质的理化规律，如地表径流模型、海洋和大气环流模型等律，如地表径流模型、海洋和大气环流模型等; ;经验模型经验模型：基于变量之间的统计关系或启发式关系：基于变量之间的统计关系或启发式关系的模型，是通过数理统计方法和大量观测实验建的模型，是通过数理统计方法和大量观测实验建立的模型，如水土流失模型、适宜性分析模型等立的模型，如水土

2、流失模型、适宜性分析模型等; ;混合模型混合模型：模型中既有基于理论原理的确定性变量，：模型中既有基于理论原理的确定性变量，也有应用经验加以确定的不确定性变量，如资源也有应用经验加以确定的不确定性变量，如资源分配模型、位置选择模型等。分配模型、位置选择模型等。 2 2、按照研究对象的瞬时状态和发展过程，、按照研究对象的瞬时状态和发展过程，可将模型分为静态、半静态和动态三类。可将模型分为静态、半静态和动态三类。 静态模型静态模型用于分析地理现象及要素相互用于分析地理现象及要素相互作用的格局作用的格局; ; 半静态模型半静态模型用于评价应用目标的变化影响；用于评价应用目标的变化影响； 动态模型动态

3、模型用于预测研究目标的时空动态用于预测研究目标的时空动态演变及趋势。演变及趋势。 根据要进行的空间分析类型的不同，空间分析的步骤会有所不同。通常，所有的空间分析都涉及以下的基本步骤，具体在某个分析中，可以作相应的变化。空间分析的基本步骤: 1.确定问题并建立分析的目标和要满足的条件；2.针对空间问题选择合适的分析工具；3. 准备空间操作中要用到的数据；4.定制一个分析计划然后执行分析操作；5.显示并评价分析结果； 空间分析实际上是一个地理建模过程，它涉及：问题的确定、使用哪些空间分析操作、评价数据、以合适的次序执行一系列的空间分析操作、显示及评价分析结果。 注意：空间分析或者说建模是复杂的过程

4、。这里讨论的只是基本的步骤。 要完成空间分析的第一步就是要明确地定义需要解决的是什么问题。要确定分析计划和明确分析的目标是什么。 需要记住空间分析计划不能完全解决实际问题。定制分析计划的目的是利用数据及其派生数据等得到分析结果。然后，人们可得到新的信息并进行决策。 正确定义问题并不总是一个简单的工作，需要综合考虑各种因素。在确定问题后，可以进一步确定解决问题的条件。比如，在公园选址的问题中，公园的位置必须要符合一定的条件。在高速公路的线路规划问题中，要符合的条件及使用的分析工具又有所不同。 在空间分析中，选择合适的工具是关键的。 到这个阶段你应该对ArcGIS中的分析工具有一定的理解，以便能很

5、好的使用这些工具来解决问题。 解决问题的关键是：“大处入眼，小处着手”。认真全面地分析整个问题，然后将一个大问题逐级分解成一个个的子问题，直到这些子问题可以使用单独的GIS分析工具来解决。 比如，为了缓解交通拥挤的问题，佛山市要把季华路由三车道增加为四车道，同时增加新的转弯车道。为此，规划部门需要扩宽街道路面。在开展这项工程之前，需要提交一个影响评估报告给市政府相关机构，报告中还要陈述由于路面的扩展，沿街的哪些地块需要被征用。 在这个实际例子中，可以使用ArcMap的“通过位置选择”的分析工具来回答这些问题。因为这实际上是一个缓冲区分析的问题，他们只需要知道哪些地块处在距街道中心线一定距离的范

6、围内。 如果规划部门还想进一步知道被影响的地块上的建筑及设施因路面扩宽而遭受的损失有多少，那么，还需要其它的分析工具才能求解。为了选择分析工具，首先要明确子问题及解决的方法。 哪条街道要扩宽？ 路面宽度要扩到多少米，还包括必要的缩进的部分。 每个地块受到影响的部分有多少? 你已经将问题分解成三个子问题，下一步是选择什么样的分析工具来求解这三个子问题1. 在ArcMap中，使用“通过属性选择”工具得到一个街道图层的子集从街道图层中选择需要扩宽的街道，生成一个子集 2. 使用“缓冲区向导” 工具，根据缩进的长度确定街道宽度，沿街道中心线生成缓冲区根据新的路面宽度，沿街道中心线生成缓冲区 3. 执行

7、缓冲区图层与地籍图层的“图层相交”操作。将受到影响的地块分割成两部分：缓冲区内的部分和缓冲区外的部分。图层相交操作后得到一个新图层，是由位于缓冲区内的地块组成的。 4. 查看“图层相交”操作得到的新图层的属性表，可以了解位于缓冲区内的地块（即将被征用的土地）的属性信息。新图层的属性表中已包括了被影响的地块的确切面积及所有权人信息及土地出让估价 一旦空间分析的范畴（问题及条件）确定后，下一步将要考虑要得到分析结果需要什么样的数据。定义问题时，需要满足的条件通常已经给出了需要什么样的数据及数据应该有那些属性。 比如，你需要扩宽街道路面以满足增加车道的需要，你就要提供街道中心线（隔离栏）数据、地籍数

8、据。街道图层的属性要包括每条街道的名称，地籍图层的属性要包括：面积、权属，当然最好还有土地所有人的联系信息（可存储在另外的数据表中）。 你同样需要考虑是否需要对数据进行必要的预处理，比如：进行坐标系统的变换，在进行分析之前这些都是必须要考虑的。通常，你可能要将数据从一种格式转换成合适的数据格式以适应空间分析的需要，这样进行空间分析时就比较方便。 制定空间分析计划的最好方法是图示的方式进行表示。创建工作流程图以确定和计划解决空间问题的必须步骤，提供全部分析过程的工作蓝图。以这种方式进行表示，可以方便地检查逻辑是否正确，工具、数据及希望的结果。在开始的时候花一点时间设计工作流程图，可以使稍后的分析

9、步骤更快进行及减少出错的机率。 在绘制工作流程图时，用到的各种图框和符号要保持一致，这样你的流程图会具有好的可读性，同时也能减少发生错误的机会。 这张图表是基于城市街道路面扩宽的实例的，在其中显示了数据及工具（过程）的关系和处理流程 最终结果的显示方式在很大程度上会影响使用者对信息的理解。如果不能将最终结果以可理解的方式展示给需要它的人，那么使用的分析方法及处理过程就可能是不合要求的。 比如，预测地震灾害在不同区域的损失情况。在分析计划中，使用了大量的为学术界所熟知但对公众而言是鲜为人知的地理统计方法。为了展示分析结果，生成详细的报告及一系列的地图以显示分析过程中涉及到的地质因子、建筑物因子及

10、它们是如何最终确定了某一地区的灾害等级的。 报告及地图对科学家和政府官员来说是非常有用的，他们要依赖分析结果以制定突发事件应对措施，这个报告的内容与提供给普通公众的报告应该不同。 对普通公众而言，只需要制作简单的报告和一幅地图标明如果地震发生后存在潜在危险的区域及其危险的等级。 对分析计划言，需要注意的是你不太可能在第一次就能得到期望的结果，空间分析是一个不断反复的过程，它经常要对过不断的反复才能为断地优化，从而更好地描述和解决实际问题。 土地分等定级的对象是城镇建成区和近郊区范围内的所有土地，土地分等定级工作以城镇整体为单位进行。城镇以外的独立工矿区、开发区、旅游区可以一同参与评定。 多因素

11、综合评定法 级差收益测定法 地价分区定级法 方法类型方法优点不足多因素综合评定法根据一定的目的和原则，以定级单元为样本，选择对定级单元发生作用的因素作为评价指标，并通过适宜的模式予以量化、计算和归并，从而划分土地等级。定性和定量结合，避免人为主观随意性，保证土地级别统一性和科学性。土地的级差收益不能直接反映。级差收益测定法从土地的产出入手，对发挥土地最大效益的商业企业利润进行分析，提出非 土地因素的影响，建立企业利润与影响因素的数学模型，测算土地的级差收益，从而划分土地的等级。较好的反映土地的经济差异，成果比较容易应用。主观随意性较大，级别划分粗放地价分区定级法直接从土地收益还原量-地价出发，

12、根据地价水平高低一致性在城区空间划分地价区块，制定地价区间，确定土地级别。直接联系土地级别与土地价格，测算简便，成果便于应用，更新。土地市场形成且发育良好的情况下进行。确定定级因素确定定级因素提取各因素底图提取各因素底图 数据的录入数据的录入划分定级单元划分定级单元网格点分值计算网格点分值计算划分土地等级划分土地等级 定级方法定级方法（多因素综合评定法）（多因素综合评定法）划分定级单元方法选择划分定级单元方法选择权重方法确定选择权重方法确定选择 图形数据有： dj-lu.dwg； 单元图.dwg 道路通达度分值图.dwg 环境条件作用分值图.dwg 基础设施作用分值图.dwg 人口密度作用分值

13、图.dwg 商服繁华作用分值图.dwg 专业软件准备： ATUOCAD ARCGIS 划分方法： 主导因素判定法 叠置法 动态网格法 固定网格法 方法类型方法对比主导因素判定法用两个以上主要定级因素，沿城镇一定方向选一定数目的特征点作各自作用分之剖面图。要经过多个往复的实地调查和计算，才能得到土地质量相对均一的单元，费时又费力，效果不太理想。叠置法将主要因素作用分叠置，勾画作用分基本一致的区域形成图斑，适当调整得到单元。动态网格法以1/4或1/16 公里网格把城镇划分成若干基本网格，选择包括市中心、市郊在内的几类不同的典型风格，在四等分点检查每类网格内部2个以上主导因素的差异，某类网格内同一因

14、素分值差异大于或等于100/（n+1） 时，此类网格四等分加密，重复检查，加密，满足要求后确定单元大小。固定网格法将整个定级区域划分成统一大小和形状的离散网格（通常为正方形），以其作为基本定级单元。用计算机处理，网格可取得最佳值，定级精度更能满足要求。 CAD格式的文件不可以直接转换为ARCGIS格式的文件，在转换数据的过程中需要有一个中间的文件，这就是DXF文件。 在进行数据转换的同时，要时刻注意可能的数据丢失。如CAD格式文件里面，显示的数字文字都是以标注的方式标注在图层的上面，当进行DXF转换为coverage时就会发现，在显示的coverage 数据里面，并没有发现标注的文字及数据。

15、采取的解决方法是在显示的coverage数据里面，再添加一个图层添加一个图层，就是DXF的annotation图层，以显示标注的数字文字。同时，凡是进行数据转换，都存在着不同程度的数据丢失。注意比较进行数据转换前后的文件差别。 ( 1) 主导性原则。应把对土地质量有重大影响, 对土地质量的空间分布起决定性作用的因素作为必选因素。 ( 2) 差异性原则。所选因素、因子的指标值应具有较大变化范围, 能充分体现土地的区位差异。 ( 3) 易操作性原则。所选因素、因子应含义清晰, 因素指标易于获取或易于量化处理。 ( 4)因地制宜原则。定级因素、因子的选择要根据城镇特点来选择。基本基本因素因素繁华繁华

16、程度程度交通条件交通条件基础设施状况基础设施状况环境状况环境状况人口人口状况状况因因素素商服繁华商服繁华度度对对外外交交通通便便利利度度道路类别道路类别生活生活设施设施便利便利度度公用公用设施设施完备完备度度问题问题设施设施影响影响度度环环境境污污染染状状况况自自然然条条件件人人口口密密度度人人口口流流量量因因子子商业中心商业中心港港口口汽汽车车站站公路公路铁路铁路水路水路供水供水排水排水供电供电银行银行学校学校公园公园体育体育馆剧馆剧院院大大气气污污染染地形地形地质地质洪水洪水几何几何类型类型点点点点线线面面点点点点面面面面在城镇土地分等定级因素资料整理的基础上，采用位序标准化与极值标准化等

17、方法，计算出分等对象的因子分值，因子分值应在0100之间，因子分值越大，则表示分类对象受相应因子的影响效果越佳。分等对象的因子评价指标与其土地质量之间存在正相关和负相关正相关和负相关关系。其中，城镇区位因素中的交通区位，城镇集聚规模因素中的人口规模、人口密度，城镇基础设施中的道路状况、供水情况，区域综合服务能力因素中的金融状况、科技水平等都是与土地质量正相关的因子。 如何把给定的cad格式里面的因子得分值提取出来，并使得单元图中的相应的定级单元获取因子得分值？ 方法：把输出的图形与人口密度因子得分值分布图叠加，并从叠加的效果图中来获取单元图的因子得分值。权重值的大小与该因素对土地质量的影响成正

18、比，将选定的因素按作用大小分别赋值，作用大的权重值高，作用小的权重值低，其排列依靠作用性顺序，从高到低依次排列。各因素的权重值应在0到1之间变化，各选定因素的权重值之和为1。 特尔菲测定法 因素成对比较法 层次分析法 回归分析法 商服繁华：0.18 道路通达度：0.22 基础设施：0.18 环境条件：0.30 人口密度：0.12 P - 单元总分值 N - 定级因素数 -各因素权重 -各因素分值1*niiiPW FiWiF 适宜性分析是指土地针对某种特定开发适宜性分析是指土地针对某种特定开发活动的分析，这些开发活动包括农业应活动的分析，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。选线、选择重新造林的最适宜的土地等。 首先确定具体的开发活动首先确定具体的开发活动 其次选择其影响