10第十章空间建模与空间决策支持XUEXI

第十章空间建模与空间决策支持内容提纲•1、空间分析过程及其模型•2、空间决策支持模型1、空间分析过程及其模型•1.1空间分析过程•明确分析的目的和评价准则；•准备分析数据•进行空间分析操作•进行结果分析•解释、评价结果•结果输出（地图、表格和文档）1.2空间分析建模1空间分析模型与建模1.1空间建模基础1.2空间分析模型1.3空间分析建模2图解建模工具ModelBuilder2.1ModelBuilder基础2.2图解模型的建立方法2.3实例分析空间分析模型与建模空间建模基础模型是对现实世界中的实体或现象的抽象或简化，是实体或现象中的最重要的构成及其相互关系的表述。空间分析是地理信息系统的主要特征，也是评价一个地理信息系统功能的主要指标之一。它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。在ArcGIS中，模型显示为模型图表，可以将各项处理在模型图表中串在一起，模型运行时各项处理将顺序执行，从而实现工作流的自动化。空间分析模型与建模空间分析模型空间分析模型是指用于GIS空间分析的数学模型。空间分析模型是对现实世界科学体系问题抽象的空间概念模型，与广义的模型既有联系，又有区别。空间分析模型与建模空间分析模型分类1）空间分布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、分布中心、离散度等；空间分布检验，以确定空间分布类型；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。空间分析模型与建模2）空间关系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、连通和拓扑四种空间关系，其中拓扑关系是研究较多的关系；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通视性；方向反映物体的方位。3）空间相关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，目前研究的最多的是空间统计学范畴的问题。空间上的空间相关、覆盖分析就是考虑物体类之间相关关系的分析。空间分析模型与建模4）预测、评价与决策模型用于研究地理对象的动态发展。根据过去和现在推断未来，根据已知推测未知。运用科学知识和手段来估计地理对象未来发展趋势，并做出判断与评价，形成决策方案，用以指导行动，以获得尽可能好的实践效果。空间分析模型与建模空间分析建模空间分析建模是指运用GIS空间分析方法建立数学模型的过程。运用数学分析方法建立表达式，模拟地理现象的形成过程的模型称为过程模型，过程模型的类型很多，用于解决各种各样的实际问题。适宜性建模：农业应用、城市化选址、道路选择等；水文建模：水流的方向；表面建模：城市某个地方的污染程度；距离建模：从出发点到目的地的最佳路径的选择、邮递员的最短路径等；即寻找相关因素，准备相关数据运用数学知识和GIS空间分析工具来描述问题中变量间的关系结果满意，运用模型得到对结果的分析问题背景、建模目的、掌握对象信息、明确问题、实现目标、具体解决途径、所需数据运用所得到的模型、解释模型的结果或把运行结果与实际观测进行对比图解建模图解建模是指用直观的图形语言将一个具体的过程模型表达出来。在这个模型中分别定义不同的图形代表输入数据、输出数据、空间处理工具，它们以流程图的形式进行组合并且可以执行空间分析操作功能。当空间处理涉及到许多步骤时，建立模型可以让用户创建和管理自己的工作流，明确其空间处理任务，为复杂的GIS任务建立一个固定有序的处理过程。ModelBuilder模型生成器（ModelBuilder）是ARCGIS9提供的构造地理处理工作流和脚本的图形化建模工具，可简化复杂地理处理。最初的模型生成器出现在Arcview3的空间分析模块，它为地理处理的工作流和脚本提供图形化的建模工具。ModelBuilder模型生成器的启动在ArcGIS9中可以通过以下方式启动模型生成器：1）打开ArcMap或Arccatalog，启动ArcToolbox。2）右键单击ArcToolbox，选择Newtoolbox命令，生成Toolbox。3）右键单击Toolbox，在New中选择Model命令，生成Model。另外，在ArcGIS9.3中的工具条上增加了Model图标，可以直接点击生成Model。生成Toolbox生成ModelModelBuilder窗口ModelBuilder窗口由一个用来构建模型图表的显示窗口、主菜单和一个用来与模型图表中的元素进行交互的工具条组成。可以从ModelBuilder窗口中或其对话框运行模型。模型生成器的界面保存打印剪切粘贴复制添加数据或工具漫游运行添加链接选择导航连续缩放缩放放大缩小全图自动布局模型生成器的编辑工具一个处理模型元素显示窗口中的模型图表主菜单工具条模型的基本组成图解模型主要由三部分组成：输入数据、输出数据和空间处理工具输入数据和输出数据的类型多种多样，可以是栅格数据集，shapefile、coverage等。不同空间处理工具要求的数据不同，不同的应用目的也会得到不同类型的输出数据。空间处理工具包括ArcToolbox中所有的工具集，也可以是由模型（Model）、脚本（Scripts）定制的工具或者其他工具箱（Toolbox）中的系统工具。只有将以上模型要素有机连接起来，才能组成一个完整的图解模型。模型的每个元素有一个唯一的符号值元素非地理数据参数值。为这些元素设置的值可被用作模型中合适工具的输入。例如，在栅格数据集中用于倍乘象元值的一个常数，或工具使用的簇容限值。项目数据元素代表模型运行前已存在的地理数据。由这些元素引用的数据用作模型工具的输入参数值。工具元素代表对输入数据参数值执行的操作。派生值元素引用运行工具时创建的非地理数据参数值。一个处理的派生值可以作为另一个处理的输入值。连接器是表明处理顺序的线段。数据元素和工具元素是连接在一起的。连接器箭头表明处理的方向。除了基本模型元素，还有文本标注，它是在模型中放置解释文本的图形元素。标注不是处理序列的一部分。可以改变元素的默认文本，在模型图表中标注可以附加在元素上，也可以自由浮动。派生数据元素代表由工具创建的输出数据。由这些工具引用的数据直到工具运行时才存在。一个处理的派生数据可以作为另一个处理的输入数据。图解模型的基本类型一个模型由一个或多个过程组成。每个过程都有一个共同的基本结构：输入→函数→输出，不同模型所包含的输入、函数、输出的数量可以不同，但整体的结构保持不变。在模型运行前，所有的组成部分必须彼此连接。1）按其包含过程的数量可以分为单过程模型和多过程模型。单过程模型多过程模型2）按照模型中过程的种类可以分为单一处理工具模型和复杂处理工具模型。单一处理工具模型复杂处理工具模型图解模型的形成过程模型的形成过程实际上就是解决问题的过程，不论简单的还是复杂的模型，都需要经过右图所示的几个步骤。添加输入数据添加空间处理工具添加链接设置参数运行模型添加输入数据添加输入数据有三种方法：方法1：在ArcMap或ArcCatalog中打开数据，直接把数据拖拽至图解模型即可。方法2：1）在ModelBuilder中点击右键，选择CreateVariable，在变量列表中选择所要的数据类型。此时的图形没有颜色，表示此变量还未赋值。2）双击新建的变量，选择所要添加的数据，或直接输入数据的值。根据数据的类型不同，选择不同的操作。方法3：单击模型生成器工具面板上的AddDataorTool图标，添加数据。创建变量变量类型，ArcGIS9.3提供了116种变量数据类型输入多个变量值（9.3新增）添加空间处理工具添加空间处理工具相对简单，只要将所需的工具拖拽至图解模型界面即可。但是处理的工具是多种多样的，可以是ArcToolbox中任何工具、脚本、模型，也可以是用户在应用程序中的共享工具，比如用模型或由脚本定制的工具或其他工具箱（Toolbox）中的系统工具。由于空间处理工具的功能决定了输出数据的类型，因此输出数据也就随着空间处理工具的添加而自动产生。添加链接只有将一个个的空间模型要素有机的连接起来，才能组成一个完整的图解模型。而对象间的连接是有前提的，若不符合连接的条件，两个图形则无法连接。添加连接后，模型要素便由原来的无颜色填充，变为有颜色填充。添加连接的方法有两种：方法1：单击模型生成器界面工具面板上的Addconnection图标连接目标图形。方法2：双击空间处理工具，在对话框中选择所要处理的数据，单击OK，即为数据和工具添加了连接。12354添加注释为了更好地了解模型的结构和功能、更彻底的理解模型和处理过程，同时也为了更好地组织项目，明确多过程之间的关系，可以给输入、输出、空间处理工具添加注释，还可以对连接添加注释。操作：右键选择CreateLabel命令，双击矩形框添加注释。设置参数若为模型设置了参数，再打开模型时就会出现参数输入对话框，可直接输入数据、常数或者输出文件的路径。设置参数的方法有两种：方法1：右键单击所要设置为参数的图形要素，选择ModelParameter命令，所设置的要素右上角便出现一个“p”表示设置成功。方法2：在Toolbox中右键单击图标或在Model的下拉菜单中，选择properties命令，进入Parameter选项卡，单击图标，增加所要设置为参数的要素。1234名称参数保存和重命名模型一旦建立了自己的模型,应该对其重命名以反映它的内容。可以改变赋给这个模型的缺省名称和标注。标注是模型的显示名称，如果在命令行或脚本中引用这个模型,将会用到这个名称。操作：单击Model下拉菜单中选择ModelProperties命令，进入General选项卡，对模型进行重命名。名称标注描述保存和重命名模型在ModelBuilder的菜单条中单击File下的Save命令，保存当前模型状态；或直接点击Save图标保存。同时在ArcToolbox中保存设置，以便下次打开。方法如下：右键ArcToolbox，选择SaveSettings命令，保存为文件（ToFile），则该设置被保存.xml格式。下次打开时，只要右键单击ArcToolbox，选择LoadSettings命令，以文件形式打开（FromFile），选择所要打开的设置即可。保存ArcToolbox设置打开ArcToolbox设置运行图解模型模型建好后，需要运行模型以检查结果是否满意。方法如下：方法1：在工具条上，点击运行模型。方法2：在菜单条上，单击Model下的Run命令，模型被启动运行。模型运行后，模型运行状态条可以显示出模型是否被成功执行。运行中运行完成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•决策是一个决策者为达到某种目标或目标集合，根据一定的约束条件，在多种候选方案里进行选择的复杂过程。