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空间建模与空间决策支持
空间分析模型
空间分析过程
空间分析建模
空间分析模型
概念
模型:是对现实世界中的实体或现象的抽象或简化,是对实体和现象中最重要的构成及其相互关系的表述
空间分析:是基于地理对象的位置和形态特征的数据分析技术,其目的在于提取和传输空间信息
空间分析模型:是指用于GIS空间分析的数学模型
空间分析模型的特点
空间定位是空间分析模型特有的性质,空间实体的多样性决定了空间分析模型建立的复杂性
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、相邻关系和拓扑关系也决定了空间分析模型建立的特殊性
包含坐标、高程、属性以及时序特征的空间数据及其庞大,大量的空间数据通常用图形表示,因此空间数据模型具有可视化图形特征
空间分析模型的类型
空间分布模型
用于研究空间对象的空间分布特征
空间分布参数的描述:分布密度和均值,分布中心,离散度
空间分布检验: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
空间关系模型
用于研究基于空间对象的位置和属性特征的空间实体之间的关系
距离关系、方向关系、连通关系、拓扑关系
空间相关模型
用于研究实体位置和属性集成下的关系,尤其是实体群(类)之间的关系
空间统计学:空间相关、覆盖分析
预测、评价与决策模型
用于研究空间对象的动态发展,根据过去和现在推断未来,根据已知推测未知
预测空间对象的发展趋势,并做出判断和评价,形成决策方案,用以指导行动
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
好的空间分析过程设计将十分有利于问题的解决
一般步骤:
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(如有必要,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的拆迁指标计算
主要内容
利用建立缓冲区、拓扑叠加和特征提取,计算道路拓宽改建的拆迁指标
分析过程
明确分析的目的和标准
目的是计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的建筑面积和房产价值
道路拓宽改建的标准是:
道路从原有的20m拓宽至60m;
拓宽道路应尽量保持直线;
部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。
准备进行分析的数据
需要涉及两类信息:现状道路图;区域内建筑物分布图及相关信息
进行空间操作
选择拟拓宽的道路,根据拓宽半径,建立道路的缓冲区。
将此缓冲区与建筑物层数据进行拓扑叠加,产生一幅新图,此图包括所有部分或全部位于拓宽区内的建筑物信息
进行统计分析
选择全部或部分位于拆迁区内、且楼层在10层以下的的建筑物,并对道路的拓宽边界进行局部调整。
对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算
将分析结果以地图和表格的形式打印输出
例2:辅助建设项目选址
主要内容
利用空间操作和特征提取功能,为一建设项目选择最佳的建设位置
分析过程
建立分析的目的和标准
分析的目的是确定一些具体的地块,作为一个轻度污染工厂的可能建设位置
工厂选址的标准包括:
地块建设用地面积不小于10000m2;
地块的地价不超过1万元/m2;
地块周围不能有幼儿园、学校等公共设施,以免受到工厂生产的影响。
从数据库中提取用于选址的数据
包括全市所有地块信息的数据层
全市公共设施(包括幼儿园、学校等)的分布图
进行特征提取和空间拓扑叠加
从地块图中选择所有满足条件1、2的地块,与公共设施层数据进行拓扑叠加
进行邻域分析
对叠加的结果进行邻域分析和特征提取,选择出满足要求的地块。
将选择的地块及相关信息以地图和表格形式打印输出
面向应用的GIS建模
GIS建模
GIS是一种工具,能综合不同数据源:地图、DEM、GPS、图像、表格
模型可以是基于矢量或基于栅格的,其选择取决于模型的本质、数据源和算法
模型也可以是矢量和栅格数据的综合
建模可以在GIS内进行,或者需要GIS于其他计算机程序的连接
方式
松散集成
紧密集成
完全集成
特点
模型和GIS各成系统,通过文件进行数据交换
模型和GIS共享空间数据库
模型和GIS共享数据与功能,融为一体
优点
实现简单
模型可以直接使用GIS数据
系统运行效率高,开发成本低
缺点
费时耗力,空间数据冗余
较大的开发成本
如果缺少关键的函数,有不能实现的风险
GIS应用模型类型(1)——二值模型
用逻辑表达式从组合地图或多个格网中选择地图要素
输出的结果也是二值格式
1:满足逻辑表达式的地图要素
0:不满足逻辑表达式的地图要素
分析方法
基于矢量:地图叠加,用逻辑表达式把各个属性组合到一个属性表中
基于栅格:多格网属性值的逻辑查询
应用
常用于定点分析,以对应于点位指