ARCGIS地理信息系统空间分析实验教程第十二章 空间分析建模（2021年）.docxVIP

第十二章 空间分析建模 空间分析具有对空间信息的提取和传输功能，作为各类综合性地学分析模型的基础， 空间分析为建立复杂的模型提供了基本工具。空间分析模型是指用于GIS 空间分析的数学 模型，空间分析建模是指运用GIS 空间分析建立数学模型的过程，其过程包括：明确问题、 分解问题、组建模型、检验模型结果和应用分析结果。本章主要介绍如下内容： ‹ 空间分析建模的概念和过程 ‹ 图解模型的形成过程 ‹ 模型生成器基本操作 ‹ 脚本文件的编写与运行 ‹ 空间建模操作过程 12.1 空间分析模型与建模 12.1.1 空间分析模型及其分类 模型是对现实世界中的实体或现象的抽象或简化，是对实体或现象中最重要的构成及 其相互关系的表述。建模的过程中，需要用到各种各样的工具。作为各类综合性地学分析 模型的基础，空间分析为人们建立复杂的模型提供了基本工具。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可见信息。空间分析模型是对现实世 界科学体系问题域抽象的空间概念模型，与广义的模型既有联系，又有区别： （1） 空间定位是空间分析模型特有的性质，构成空间分析模型的空间目标(点、弧段、 网 络、面域、复杂地物等)的多样性决定了空间分析模型建立的复杂性。 （2）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、相邻关系以及空间目 标的拓扑关系也决定了空间分析模型建立的特殊性。 （3）包含坐标、高程、属性以及时序特征的空间数据极其庞大，大量的空间数据通常用 图形的方式来表示，这样由空间数据构成的空间分析模型也具有了可视化的图形特 征。 空间分析模型可以分为以下几类： 1. 空间分布分析模型 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，如分布密度和 均值、分布中心、离散度等；空间分布检验，以确定分布类型；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。 1 2. 空间关系分析模型 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、 连通和拓扑等四种空间关系。其中，拓扑关系是研究得较多的关系；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的通视性；方向反映物体的方位。 3. 空间相关分析模型 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， 目前研究得最多的是空间统计学范畴的问题。统计上的空间相关、覆盖分析就是考虑物体 类之间相关关系的分析。 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的未来发展趋势，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。 12.1.2 运用建模思想解决实际问题 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，反映地理过程，来模拟地理现象的形成过 程的模型称为过程模型，也叫处理模型，均是指描述 实际问题 物体或对象之间相互作用的处理过程的模型。过程模 型的类型很多，用于解决各种各样的实际问题。如： 适宜性建模：是指土地针对某种特定开发活动的建模， 抽象、简化、假设、 包括农业应用、城市化选址、道路选择等；水文建模： 确定变量和参数 水的流向；表面建模：城镇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； 这类模型的建立过程主要如下，流程图如图 12.1 所示： 放置模型要素图形并为相应 的变量赋值 1. 明确问题：分析的问题的实际背景，弄清建立模 连接对象 型的目的，掌握所分析的对象的各种信息，即明 确实际问题的实质所在，不仅要明确所要解决的 验证模型 问题是什么，要达到什么样的目标，还要明确实 际问题的具体解决途径和所需要的数据； 2. 分解问题：找出与实际问题有关的因素，通过假 设把所研究的问题进行分解、简化，明确模型中 运行和使用模型 需要考虑的因素以及它们在过程中的作用，并准 备相关的数据集； 图12.1 图解模型的建立流程图 3. 组建模型：运用数学知识和GIS 空间分析工具来描述问题中的变量间的关系； 4. 检验模型结果：运行所得到的模型、解释模型的结果或把运行结果与实际观测进行对 比。如果模型结果的解释与实际状况符合或结果与实际观测基本一致，这表明模型是 2 符合实际问题的。如果模型的结果很难与实际相符或与实际很难一致，则表明模型与 实际不相符，不能将它运用到实际问题。如果图形要素、参数设置没有问题的话，就 需要返回到建模前关于问题的分解。检查对于问题的分