《地理信息系统导论》PPT课件

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1、地理信息系统导论第十章空间建模与空间决策支持1．空间分析过程及其模型1．1空间分析过程空间分析的目的是解决某类与地理空间有关的问题，通常涉及多种空间分析操作的组合。一般步骤是：1）明确分析的目的和评价准则；2）准备分析数据；3）进行空间分析操作；4）进行结果分析；5）解释、评价结果（如必要，返回步骤1）；6）结果输出（地图、表格和文档）。例1道路拓宽改建过程中拆迁指标计算这里将举例说明如何利用建立缓冲区、拓扑叠加和特征提取,计算一条道路拓宽改建过程中的拆迁指标。1）明确分析的目的和标准2）准备进行分析的数据3）进行空间操作4）进行统计分析5）将分析结果以地图和表格的形

2、式打印输出。1．空间分析过程及其模型1．2空间分析建模1．2．1地图模型的概念为了解决复杂的空间问题，人们也试图建立一个简化的模型，模拟空间分析过程。空间分析建模，由于是建立在对图层数据的操作上的，又称为“地图建模”。它是通过组合空间分析命令操作以回答有关空间现象问题的过程，更形式化一些的定义是通过作用于原始数据和派生数据的一组顺序的、交互的空间分析操作命令，对一个空间决策过程进行的模拟。1．空间分析过程及其模型反向用图形或符号将有关数据及其操作流程表示出来就得到一个地图模型。本例表示如图10-1：图10-1：提取坡度大于20度的计算流程矩形框为数据，箭头表示操作命令

3、，方向表示操作顺序。1．空间分析过程及其模型1．2．2地图模型实例地图模型有多种表示方法，为了进一步理解制图建模过程，下面给出三个不同领域的地图模型实例，分别采用了三种不同的表示方法。1）食草动物栖息地质量评价模型本例是一个食草动物栖息地质量评价简化模型，模型只考虑了影响食草动物生存的基本因子：水源、食物、和隐藏条件，以及景观单元的面积，连通性和破碎程度的度量指标。模型形式如图10-2所示：1．空间分析过程及其模型图10-2：食草动物栖息地质量评价模型1．空间分析过程及其模型2）国家森林公园选址模型本例是一个为某地建立一国家森林公园确定大致范围，是一个数据源已知，需要

4、进行空间信息提取的模型。数据源包括公路铁路分布图，森林分布图，城镇区划图。地图模型可以用下面的形式表示：表10-1：国家森林公园选址模型1．空间分析过程及其模型3）木材毁坏量回归预测模型根据多年的统计数字和经验方程，本例是一个林场砍伐木材时木材毁坏量回归预测模型。模型的因变量有坡度，树径，树高，蓄积量，树木缺矢量。公式如下：地图模型可以表示成下面的形式（图10-3）：木材毁坏量回归预测模型1．空间分析过程及其模型1．2．3地图模型实现大多数GIS软件提供了宏命令或脚本描述语言，可以将上述建立的各种地图模型表示成GIS的操作命令序列，自动批处理完成整个模型过程。还有一些

5、GIS软件提供了高级的可视化的地图建模辅助工具，用户只需使用其提供的工具在窗口中绘出模型的流程图，指定流程图的意义、所用的参数，矩阵等即可完成地图模型的设计，而无需书写复杂的命令程序。1．空间分析过程及其模型图10-4：通过流程图表现的GIS模型1．空间分析过程及其模型2．空间决策支持模型区域规划、土地利用规划、设施位置选择、环境管理等都是有关空间行为的决策问题，这些问题的解决方案是由决策者或领域专家在专业领域知识和经验的启发下，在分析大量的空间和非空间信息的基础上得到的。空间决策问题大大超过了地理信息系统通常的空间分析功能的要求。2．1空间决策过程的复杂性决策是一个

6、决策者为达到某种目标或目标集合，根据一定的约束条件下在多种侯选方案里进行选择的复杂过程。当采用数学表述形式表达一般化决策问题时，包括以下几个构成部分：2．空间决策支持模型1）方案集合：决策问题的方案集合是指可以选择的行动方案集合，记为A。2）状态集合：任何一个决策问题都面临一定的外界环境，称之为状态。系统各种可能的状态，称为状态集合，记为Q。3）损益函数：这是决策分析中的一个重要概念。在决策问题中，如果采用策略，假定系统状态出现，系统收益。因此定义映射为决策问题的损益函数。在A、Q可数的情况下，可获得损益表如下所示（表10-2）。2．空间决策支持模型表10-2：决策损

7、益表4）目标函数（决策准则）：记为F。损益函数只给出了系统的实际收益情况，但没给出收益的评价标准，即“抉择”时的优化准则。决策准则对于不同的决策者、问题、方法都是不同的，它最终决定了方案的形成。2．空间决策支持模型决策学常规方法用于解决普通决策问题，这类问题满足以下条件：存在决策者希望达到的明确目标；存在可供决策者选择且可以明确组分的侯选方案；存在不受决策者控制的系统状态，系统状态集与侯选方案集相互独立；损益值可以精确数量化，A，Q均为可数集合。2．空间决策支持模型总之，空间决策是一个涉及多目标和多约束条件的复杂过程，通常不能简单地通过描述性知识或程