GIS原理与应用电子教案13.ppt

1、第十三章 空间信息分析模型,第一节 关于模型的一般知识,一、模型的概念 模型将系统的各个要素，通过适当的筛选，用一定的表现规则所描述出来的简明映象，是对客观地理世界的某一客观事物的抽象和概括。 人们认识和研究客观世界一般有三种方法：逻辑推理法，实验法和模型法。模型法是我们了解和探索客观世界的最有力、最方便、最有效的方法。,第一节 关于模型的一般知识,二、模型的特点 模型具有以下特点： 模型在系统内的主要存储方式可以是程序式或非程序式的。基于数据的模型表示和基于知识的模型表示都可以作为模型的基本形态。 在生成模型的过程中，采用定量建模和推理分析相结合的技术。其中定量建模用于确定模型的数学形态和有

2、关参数。 模型生成在人机交互中完成。在传统建模过程中，人的作用和机器的作用是界限分明的，而在模型生成技术中这种分界线是模糊的。 模型生成应该是一个动态过程。模型的生成环境发生变化时，所生成的模型也不会完全相同。,第一节 关于模型的一般知识,三、模型的表示方法 模型的表示方法有两种表示形式：一阶谓词逻辑表示形式与关系表示形式。一般采用容易为用户接受的关系表示方法。它将模型看成一个虚关系，它的项由模型的输入项和输出项组成。这个虚关系是模型输入项与输出项的笛卡尔乘积的子集。这样，在创建模型时，就象创建关系数据库中的关系一样。此外，还需定义关系中各项的域值，以及输入项和输出项之间的关系。,第一节 关于

3、模型的一般知识,四、模型的分类 模型可以分为两类，即形象模型和抽象模型。前者包括直观模型、物理模型等，后者包括思维模型、符号模型、数学模型和仿真模型等。但这些模型之间是互相联系的，一个系统中往往需要多种类型的模型。 直观模型，只供展览用的实物模型以及照片等。通常是把原型的尺寸放大或缩小。 物理模型，主要是直观模型的进一步改进，它不仅可以显示原形的外形和特征，而且可以用来进行模拟实验，间接地研究原形的外形的某些规律。 思维模型，指通过人们对原型的反复认识，将获取的知识以经验形式直接存储于大脑中，从而可以根据思维或直觉作出相应的决策。专家系统中的专家知识就是一种思维模型。,第一节 关于模型的一般知

4、识,符号模型，是在一些约定或假设下借助于专门的符号、线条等，按一定形式组合起来描述原型。地图就是一种典型的符号模型。 仿真模型，这是通过计算机上运行的程序表达的模型。物理模型和数学模型一般可以转化为仿真模型，常见的有三维仿真模型。 数学模型，是用的最多、最广的一种模型。它是用字母、数字和其它数学符号构成的等式或不等式，或用图表、图象、框图、数理逻辑来描述事物的，它是真实系统的一种抽象，是研究和掌握系统运动规律的有利工具，是分析、设计、预报、控制实际系统的基础。,第一节 关于模型的一般知识,五、模型生成的一般步骤 1、建模准备：了解所分析的问题的实际背景，弄清建立模型的目的，掌握所分析的对象的各

5、种信息。 2、模型假设：对所研究的问题进行必要的简化，并用明确的语言对模型作出假设，即用语言对模型予以描述。 3、模型建立：利用适当的数学工具建立各种量之间的关系，给出具体的数学结构。 4、模型求解：求解数学方程参数，绘制图形，证明定理，进行逻辑运算等，一般利用计算机完成。 5、模型分析：对上述结果进行数学上的分析，给出预测或给出最优决策或控制。 6、模型检验：用实际现象、数据等检验模型的合理性和适用性。 7、模型应用：如果检验结果符合要求，就可实际应用；若检验结果不符合实际情况，还需对模型进行修改、补充、假设、重新建模。,第二节 GIS 的空间分析模型,一、GIS 空间分析模型的概念 GIS

6、 空间分析模型是在 GIS 空间数据基础上建立起来的模型，它是对现实世界科学体系问题域抽象的空间概念模型，和广义的模型概念既有区别，又相互联系。GIS空间分析模型主要是数学模型。特点表现在： 1、空间定位是空间分析模型特有的特性，构成空间分析模型的空间目标(点、弧段、网络、面域、复杂地物等)的多样性决定了空间分析模型建立的复杂性。 2、空间关系也是空间分析模型的一个重要特征，空间层次关系、相邻关系以及空间目标的拓扑关系也决定了空间分析模型建立的特殊性。 3、包括坐标、高程、属性以及时序特征的空间数据极其庞大，大量的空间数据通常用图形的方式来表示，这样，由空间数据构成的空间分析模型也具有了可视化

7、的图形特征。 4、空间分析模型不是一个独立的模型实体，它和广义模型中抽象模型的定义是交叉的。GIS 要求完全精确地表达地理环境间复杂的空间关系，因而常使用数学模型，此外，仿真模型和符号模型也在 GIS 中得到了很好的应用。,第二节 GIS 的空间分析模型,二、GIS 空间分析模型的作用 1、空间分析模型是联系 GIS应用系统与专业领域的纽带，必须以广泛、深入的专业研究为基础； 2、空间分析模型是综合利用 GIS 中大量数据的工具，数据的综合分析和应用主要通过模型来实现； 3、空间分析模型是分析型和辅助决策型 GIS 区别于管理型 GIS 的一个重要特征，是解决空间分析和辅助决策问题的核心。,第

8、二节 GIS 的空间分析模型,三、空间分析模型的类型 1、空间分布分析模型 用于研究地理对象的空间分布特征。主要包括：空间分布参数的描述，如分布密度和均值、分布中心、离散度等；空间分布检验，以确定分布类型；空间聚类分析，反映分布的多中心特征并确定这些中心；趋势面分析，反映现象的空间分布趋势；空间聚合与分解，反映空间对比与趋势。 2、空间关系分析模型 用于研究基于地理对象的位置和属性特征的空间物体之间的关系。包括距离、方向、连通和拓扑等四种空间关系。 其中，拓扑关系是研究得较多的关系；距离是内容最丰富的一种关系；连通用于描述基于视线的空间物体之间的通视性；方向反映物体的方位。,第二节 GIS 的空间分析模型,3、空间相关分析模型 用于研究物体位置和属性集成下的关系，尤其是物体群(类)之间的关系。在这方面，目前研究得最多的是空间统计学范畴的问题。统计上的空间相关、覆