1、第六章第六章 地理信息系統的應用模型地理信息系統的應用模型第一節第一節 GIS應用模型概述應用模型概述第二節第二節 適宜性分析模型適宜性分析模型第三節第三節 發展預測模型發展預測模型第四節第四節 位址選擇模型位址選擇模型第五節第五節 交通規劃模型交通規劃模型第六節第六節 地學模擬模型地學模擬模型第七節第七節 專家系統概述專家系統概述主要內容：主要內容：需要掌握的內容：1）GIS應用模型的分類2）GIS應用模型的構建方法3）GIS應用模型的構建途徑4）專家系統的概念、原理及基本模塊5）適宜性分析模型的概念，及模型建立的步驟、內容第一節第一節 GISGIS應用模型概述應用模型概述一、一、GISGI

2、S應用模型的分類應用模型的分類1 1、根據所表達的空間對象的不同，分為：、根據所表達的空間對象的不同，分為： 理論模型理論模型，經驗模型經驗模型，混合模型。混合模型。2 2、按照研究對象的瞬時狀態和發展過程，分為：、按照研究對象的瞬時狀態和發展過程，分為： 靜態、半靜態、動態模型靜態、半靜態、動態模型二、二、GISGIS應用模型的構建應用模型的構建將要解決的問題與專業知識相結合,從問題開始，一步步地推導出解決問題所需要的原始數據、精度標準、模型的邏輯結構和方法步驟。將已經形成的模型邏輯結構與GIS技術相結合，從各類數據開始，一步步地將數據轉換為問題的答案，必要時還需要進行反饋和修改。構建方法從

3、目的出發：目的導向分析從數據出發：數據導向操作1 1、構建方法、構建方法用宏語言開發所需的空間分析模型，如：ARCINFO 的 AML語言前兩種方法的結合，即既利用GIS提供的分析功能模塊，同時根據需要開發其它所需的分析功能。構建途途徑徑GIS環境內的模型建造混合型的模型建造2、構建途徑、構建途徑GIS外部的模型建造用其它應用領域的軟件開發模型，然后與GIS連接 在土地資源開發時，對開發活動的分析，這些開發活動包括農業應用、城市化選址、作物類型布局、道路選線、選擇重新造林的最適宜的土地等。（1）確定具體的開發活動一、主要步驟：一、主要步驟：（2）選擇其影響因子（3）評判各個因子對這種開發活動的

4、適宜程度（4）提供規劃決策依據第二節第二節 適宜性分析模型適宜性分析模型開發的目的及意義國內外研究現狀技術路線預期成果第一步：確定具體的開發活動第一步：確定具體的開發活動通過對開發活動的分析、論證后，確定：影響因素：因素：項目評價目標所涉及的因素因素參評因子因子：影響每個因素的因子因子屬性屬性：每個因子所涉及的屬性第二步：第二步：選擇主要影響因素及因子第三步：第三步：選擇某種評判方法，對各個因子進行適宜程度 評價第四步：第四步：將評價結果（方案）提交用戶，供用戶選擇。每個每個因子因子有一組屬有一組屬性性二、一般形式二、一般形式某項T T評價目標所涉及的影響因素因素X X1 1 ， X X2 2

5、 ， ， X Xm mx x1 1 ， x x2 2 ， xxl lv v1 1 ， v v2 2 ， ， v vm m每個因素對應一組參評因子因子根據以上選擇的因素，可以得到每個因素 Xi 所對應一個屬性集：每個屬性集屬性集對于項目T 都有一個優劣等級，且滿足：V1l Vjl Vnl向量表示屬性集屬性集：各個因素按屬性集的優劣可用矩陣表示各個因素按屬性集的優劣可用矩陣表示其中：其中：P 為為 Xi（每個因素）對（每個因素）對T 貢獻值貢獻值 W 為為 Xi（每個因素）對（每個因素）對T 的權重值的權重值P和W的確定：依據研究對象，通過計算，或者經驗公式來確定。由以上矩陣，可求取基于柵格單元的

6、評價分值:G(Pji) = 1- R(T) Pji / 100 評價分值計算：評價分值計算：計算某個計算某個 T 的適宜等級的適宜等級 Sj當使得 G 為最大值時所對應的 j ，即為適宜等級 Sj適宜等級適宜等級 S Sj j評價評價當適宜等級為S S1 1 ：可認為最適宜S S2 2 ：可認為次適宜S S3 3：可認為臨界值S S4 4：不適宜 當適宜級為S S2 2或S S3 3時，必須同時確定其限制性因子。限制性因子的計算公式為 例一、利用GIS進行土地適宜性評價1、目標、目標 對玉米地進行土地適宜性評價，通過評價將研究區分成四種適宜性等級，S1、S2、S3、S4三、應用實例三、應用實例

7、 S1(最適宜最適宜) S2(次適宜次適宜) S3(免強適合免強適合) S4(不適宜不適宜)2、 評價方法及過程評價方法及過程：基于：基于GIS的土地質量評價法的土地質量評價法對評價對象的生態條件進行調查，得出結論：玉米屬于禾本科，為一年生草本植物；主導生態條件是：喜高溫、水量大、土壤肥、土層松、根系要防水土流失；(1)評價對象生態條件的調查評價對象生態條件的調查 確定玉米地土地適宜性評價的主要因素和因子及等級標準；其影響因素和因子為： (2)(2)確定評價對象的影響因素和因子確定評價對象的影響因素和因子F2F1F3F4(3)(3)利用利用GISGIS生成影響因素數據生成影響因素數據通過GIS

8、操作過程，可以有效的生成基于柵格單元的供水條件等級數據文件R1例如：供水有效性，其影響因子為水源和土層厚度供水級別距水源（m）土層厚度(cm)1級502級100 - 20050 - 203級200 - 50020 - 104級50010因素因素F1F1供水供水因素因素F2F2供肥供肥因素因素F3F3供氧供氧因素因素F4F4土壤侵蝕土壤侵蝕因素因素F5F5溫度溫度主要因素和因子疊置分析供水分級供水分級水系圖土壤圖數字化數字化緩沖區屬性分級 因子1 因子2同理，可以生成供肥條件等級數據文件R2、供氧條件等級數據文件R3和土壤侵蝕等級數據文件R4，（溫度反映在季節上） 。由于每個影響因素Fi（i=1

9、，2，3，4）對評價對象的貢獻大小和適宜程度不同，因此，可表述為： 不同因素有不同的權重（wi）不同級別的因素對評價對象的貢獻函數值(Pij)也不相同。 (4)計算個因素的權重和貢獻函數值計算個因素的權重和貢獻函數值可通過計算來獲得權重（wi）和貢獻函數(Pij)值。建立建立4個因素的重要性比較表個因素的重要性比較表將4個因素按重要性排隊，得F4、F3、F2、F1按倍數關系比較相互之間的重要性，即： 令F4的重要性為1； F3的重要性同F4，為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倍求權重（Wi）：Wi = Ui /mi=1UiW4=1/(1+1+2+2*4)=

10、1/12=0.083 W3 =1/12=0.083 W2=0.083*2=1/6=0.17 W1=0.17*4=2/3=0.67 P值的確定方法：值的確定方法：貢獻函數值可以按照影響因素的級別來確定。一般將各因子最適宜的指標值定為貢獻函數值100，將各因子最不適宜的指標值定為貢獻函數值0，在這之間，指標值與函數值按線性關系計算和確定。 例如：例如：對供水因素，如按上所述分四級，將最適合的定為貢獻函數值為100，不適合的定為貢獻函數值為0。按影響因素的級別確定貢獻函數如下：按影響因素的級別確定貢獻函數如下：即最適合的指標貢獻函數為 P1i=100 （供水為一級） 較適合的指標貢獻函數為 P2i=

11、67 （供水為二級） 免強適合的指標貢獻函數為 P3i=33 （供水為三級） 不適合的指標貢獻函數為 P4i=0 （供水為四級）(5)計算玉米地土地適宜性評價等級，并輸出分級圖。 通過將不同土地質量數據文件Ri的等級，切換為與評價指標表相同等級對應的指標值，便可計算出基于柵格單元的評價分值R（T）： 如對柵格點求出F1指標為67，F2指標為11.4 ， F3指標為2.6 ， F4指標為0,評分值67+11.4+2.6+0=81 最后分級得分級圖。R(T) = （WiPji）/100，j=1，2，n i=1mm為為因素因素n為為因子因子第三節第三節 發展預測模型發展預測模型一、一般介紹一、一般介

12、紹(1)(1)研究方向研究方向 人口預測、資源預測、糧食產量預測以及社會經濟發展預測(2)(2)數學方法數學方法 移動平均數法、指數平滑法、趨勢分析法、時間序列分析法、回歸分析法,以及灰色系統理論模型二、二、 模型簡介模型簡介人口預測模型人口預測模型:Pt =P0e（-u）Pt 為 t 年的人口數P0 為基年的人口數 為人口出生率 為人口死亡率t 為年份勞動力預測方程勞動力預測方程: :L(t)=LR(t)L(t-1)+LW(t)L(t) 為t 年勞動力狀態向量LW(t) 為t 年勞動力遷移向量LR(t) 為勞動力存留系數矩陣具體步驟具體步驟數據準備：數據準備： 主要依靠空間數據庫，包括屬性數

13、據（人口、資源、糧食產量等）和圖形數據。模型選擇：模型選擇： 根據研究內容或目標，選擇相關的地理模型，并進行預測計算。成果表達：成果表達： 利用GIS輸出功能，以圖、報表的方式輸出。三、應用實例三、應用實例第四節第四節 位址選擇模型位址選擇模型概念概念: :選擇標準選擇標準: :指按照規定的標準，通過空間分析的方法，確定廠址、電站、管線，或者交通路線等的最佳位址或路徑。環境：環境：坡度、文化、自然保護區等工程：工程：工程實施的可能性，能否滿足工程標準。如：地形、土壤、氣候條件等經濟：經濟：工程造價建立步驟建立步驟: :數據準備綜合影響評價位址選擇分析一、交通發生量預測模型一、交通發生量預測模型

14、方法：方法：回歸分析法回歸方程回歸方程: :第五節第五節 交通規劃模型交通規劃模型二、出行分布預測模型二、出行分布預測模型2 2、出行分布預測模型、出行分布預測模型: :1 1、因素、因素: : 出行方向、出行數量以及出行工具的空間分配。三、交通量最優分配規劃三、交通量最優分配規劃1 1、類型：、類型：平衡運輸模型與不平衡運輸模型2 2、交通量分配模型的考慮因素、交通量分配模型的考慮因素: : (1)道路功能的合理劃分(2)交通流對速度的要求(3)道路使用的經濟性(4)對交叉路口流量的限制第六節第六節 地學模擬模型地學模擬模型含義含義: :應用計算機、數字模擬技術及綜合分析的方法來模擬許多地理

15、過程或現象。地理現象地理現象: :氣候變遷、沙漠化過程、土地退化過程、湖泊沼澤化、河口沖淤、沙嘴發育、以及土壤侵蝕等。應用領域：應用領域：資源開發、國土整治、水土保持、工程論證一、確定土壤侵蝕的數值分析模型一、確定土壤侵蝕的數值分析模型A=0.224RKLSCP二、設計土壤侵蝕數據處理流程二、設計土壤侵蝕數據處理流程三、土壤侵蝕圖的輸出三、土壤侵蝕圖的輸出第七節第七節 專家系統概述專家系統概述一、概念：一、概念： 研究模擬人類專家的推理思維過程，將領域專家的知識和經驗，以知識庫的形式存入計算機，系統可以根據這些知識，對輸入的原始事實進行復雜的推理，并作出判斷和決策，從而起到專門領域專家的作用。二、一般原理：二、一般原理： 對某一領域具有深入研究和專門知識的專家,將其知識變為可供計算機使用的形式，將獲取的知識轉換為一系列辨認或描述實體的規則，并存入系統存取的知識庫中，完成推理和生成結論，并可根據用戶的要求給出相應的解釋。三、專家系統的主要模塊三、專家系統的主要模塊v 知識獲取：知識獲取：對某一領域具有深入研究和專門知識的專家，將其知識變為可供計算機使用的形式的過程。v 知識庫：知識庫：將獲取的知識轉換