第八章应用模型new

, , , , , , ,*,无忧,PPT,整理发布, , , , , , ,*,第八章,GIS,的应用模型,主要内容,一、,GIS,应用模型概述,二、适宜性分析模型,三、发展预测模型,四、区位选择模型,五、交通规划模型,六、地学模拟模型,需要掌握的内容：,GIS,应用模型的分类,GIS,应用模型的构建方法,GIS,应用模型的构建途径,适宜性分析模型的概念、模型建立的步骤、内容,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,模型分类,理论依据,应用领域,模型,理论,物理或化学原理,地表径流,运动方程,经验,数理统计,+,观测试验,水土流失,统计、回归,混合,用理论原理确定的确定性变量,+,用经验确定的不确定性变量,资源分配,运输方程,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,模型分类,应用目的,静态,分析地理现象及要素相互作用的格局,半静态,评价应用目标的变化影响,动态,预测研究目标的时间、空间动态演变及趋势,二、,GIS,应用模型的构建,1,、构建过程：,目的导向,、,数据导向,目的导向：是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用的原始数据、精度标准、模型的逻辑结构和方法步骤。,数据导向：是将已形成的模型逻辑结构与,GIS,及时相结合，从各类数据开始，一步步地将数据转换成问题的答案，必要时还需要进行反馈和修改，直到取得满意的结果，最后以图形或图表的形式输出最终结果。,2,、具体操作步骤：,明确分析的目的和评价准则,准备分析数据,空间分析操作,结果分析,解释、评价结果,结果输出,3,、构建途径,构建途径,利用,GIS,系统内部的建模工具,利用宏语言开发所需的空间分析模型,利用,GIS,系统外部的建模工具,用其他应用领域的软件开发模型，然后与,GIS,连接,前两种方法的结合，既利用,GIS,提供的分析功能模块，同时根据需要开发其他所需的分析功能。,混合型的模型建造,第二节 适宜性分析模型,通过对土地的自然属性和社会经济属性的综合鉴定，评定土地对特定农业利用类型（如水稻、小麦、玉米等）的适宜性、限制性及其程度的差异。,即：适合或不适合，适合程度怎样？,一、主要步骤,确定具体的开发活动,选择影响因素,评判各个因子对该开发活动的适宜程度,提供决策规划依据,第一步 确定具体的开发活动,开发的目的及意义,国内外研究现状,技术路线,预期成果,第二步，选择主要影响因素及参评因子,通过对开发活动的分析、论证后，确定：,（,1,）影响因素：项目评价目标所涉及的因素；,（,2,）参评因子：影响每个因素的因子；,（,3,）因子属性：每个因子所涉及的属性。,第三步，选择某种评判方法，对各个因子进行适宜程度评价；,第四步：将评价结果（方案）提交用户，供用户选择。,设有某评价目标,T,，该目标对应一组影响因素,X,1,，,X,2,X,m,；,每个因素对目标的重要性不同，定为,w,每个因素对应一组评价因子,x,1,x,2,x,i,每个因子都有一组属性集,V,i,按属性值赋予不同的适宜度指标,P.,二、一般形式,各个因素按属性集的优劣可用矩阵表示,由以上矩阵，可以求基于栅格单元的评价分值：,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,应用实例,1,1.,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,、,S4,2.,评价方法及过程,（,1,）评价对象生态条件的调查,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、需水量大、土壤肥、土层松、根系要防水土流失；,（,2,）确定评价对象的影响因素和因子,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：,评价对象的影响因素和因子,供水,F1,供氧,F3,供肥,F2,土壤侵蚀,F4,水源,土层厚度,土壤有机质,土壤孔隙度,土壤质地,地形,（,3,）利用,GIS,生产影响因素数据,通过,GIS,操作，可以有效地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。,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,R3,和土壤侵蚀等级数据文件,R4,。,（,4,）计算各个因素的权重和贡献函数值,由于每个影响因素,F,i,（,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：,不同的因素有不同的权重（,w,i,）,不同级别的因素对评价对象的贡献函数值（,P,ij,）也不相同。,可以通过计算来获得权重（,w,i,）和贡献函数值（,P,ij,） 。,建立,4,个因素的重要性比较表,(,建立判断矩阵,),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,的重要性的,2,倍；,F1,的重要性是,F2,重要性的,4,倍,求权重,按影响因素的级别确定贡献函数值,P,：,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为,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，按如上所述分四级，,即最适合的指标贡献函数值为,P,1i,=100,（供水为一级）,较适合的指标贡献函数值为,P,2i,=67,（供水为二级）,勉强适合的指标贡献函数值为,P,3i,=33,（供水为三级）,不适合的指标贡献函数值为,P,4i,=0,（供水为四级）,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相对应的指标值，可计算出基于栅格单元的评价分值,R,（,T,）,m,为因素，,n,为因子,如，对栅格点求出,F,1,指标为,67,，,F,2,指标为,11.4,，,F,3,指标为,2.6,，,F,4,指标为,0,，则评分值,=67+11.4+2.6+0=80,，最后分级得分级图。,例,2,1.,目标,对某县耕地适宜性进行评价：通过评价将研究区分成四种适宜性等级,S1,、,S2,、,S3,、,S4,2.,评价方法及过程,确定评价对象的影响因素和因子,确定耕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：,高程、地貌类型、坡向、坡度,耕地适宜性等级划分,（,3,）利用,GIS,生产影响因素数据,把各因子的图形变成统一的栅格图，分辨率如均为,50m*50m,（,4,）计算各个因素的贡献函数值和权重,(5),计算土地适宜性评价等级，并输出分级图。,计算出基于栅格单元的评价分值,R,（,T,）,制图输出,Arcmap,中的评价过程,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,y=a+bx,二、模型简介,人口预测模型,为,t,年的人口数,为基年的人口数,为人口出生率,为人口死亡率,劳动力预测方程,为,t,年劳动力状态向量,为,t,年劳动力迁移向量,为劳动力存留系数矩阵,三、步骤,（,1,）数据准备,空间数据库、属性数据库（人口、资源、粮食产量等）,（,2,）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。,（,3,）成果表达,利用,GIS,输出功能，以图、报表的方式输出。,第四节 区位选择模型,概念：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置或路径。,选择标准：,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,区位选择分析,工业区位选择,鞍钢的区位,宝钢的区位,影响工业的主要区位因素,原料、动力（能源）、劳动力,市场、交通运输、土地、水源、政府,理想的工业区位,充足的原料、动力；,质高价廉的劳动力；,前景广阔的市场,工业区位因素的发展变化,、原料地对工厂区位的影响逐渐减弱,、沿海沿江港口、铁路枢纽、高速公路沿线地区，对工业具有很大的吸引力,、信息网络的通达性作为工业区位因素的重要性越来越突出,、劳动力素质对工业区位的影响力在逐渐增强,社会环境需要对工业区位选择的影响,1.,社会需要对工业区位的影响,20,世纪,50,年代,国防需要,20,世纪,80,年代,沿海地区,个,人偏好,20,世纪末,西部大开发,社会,效益,巩固国防需要,缩小地区差距,解决就业问题,发展家乡经济,工业惯性,搬迁费用太高,政府的影响,出于对当地经济的考虑,环境保护需要对工业区位的影响,农业的区位选择,第五节 交通规划模型,一、交通发生量预测模型,方法：回归分析法,二、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,2,、出行分布预测模型,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,、交通量分配模型考虑的因素：,（,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,交通模拟,交通事故分析,第六节 地学模拟模型,含义：应用计算机、数学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、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,土壤侵蚀模型分析,一、确定土壤侵蚀的数值分析模型,美国普渡大学：通用土壤侵蚀模型,A=0.224,R,K,L,S,C,P,二、设计土壤侵蚀数据处理流程,三、土壤侵蚀图的输出,第七节在,ArcGIS,中产生一个,model,在,arcatalog,，右击，,new toolbox,进一步右击，,new-model,Run,执行,