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1、主要内容主要内容本章重点：一般的本章重点：一般的GIS应用模型及其构建过程和方法应用模型及其构建过程和方法第1节 GIS应用模型概述第7节 地球科学模拟模型（自学）第2节 土地定级估价模型第4节 发展预测模型（自学）第5节 区位选择模型（自学）第3节 适宜性分析模型 第6节 交通规划模型（自学）第1页/共71页第一节第一节 GIS应用模型概述应用模型概述一、概念一、概念GIS的的应应用用模模型型，就就是是根根据据具具体体的的应应用用目目标标和和问问题题，借借助助于于GIS自自身身的的技技术术优优势势，使使观观念念世世界界中中形形成成的的概概念念模模型型，具具体体化化为为信信息息世世界界中中可可
2、操操作作的的机机理理和和过过程程。这这种种模模型型的的构构建建，不不仅仅是是解解决决实实际际复复杂杂问问题题的的必必要要途途径径，而而且也是且也是GIS取得经济和社会效益的重要保证。取得经济和社会效益的重要保证。第2页/共71页二、作用和特点二、作用和特点 GIS应应用用模模型型是是联联系系GIS应应用用系系统统与与常常规规专专业业研研究究的的纽纽带带 GIS应应用用模模型型是是综综合合利利用用GIS应应用用系系统统中中大大量量数数据据的的工工具具 GIS应用模型是应用模型是GIS应用系统解决各种实际问题的武器应用系统解决各种实际问题的武器 GIS应应用用模模型型是是GIS应应用用系系统统向向
3、更更高高技技术术水水平平发发展展的的基基础础 第3页/共71页三、三、GISGIS应用模型的应用模型的分类分类根据根据所表达的空间对象的不同，可分为：所表达的空间对象的不同，可分为：数数学学模模型型：基基于于理理化化原原理理的的理理论论模模型型，是是应应用用数数学学方方法法建建立立的的数数学学表表达达式式，反反映映地地理理过过程程本本质质的的理理化化规规律律。如如地地表表径径流流模型、海洋和大气环流模型；模型、海洋和大气环流模型；经经验验模模型型：基基于于变变量量之之间间的的统统计计关关系系或或启启发发式式关关系系的的模模型型，是是通通过过理理化化统统计计方方法法和和观观测测实实验验建建立立的
4、的模模型型，如如水水土土流流失失模模型、适宜性分析等；型、适宜性分析等；混混合合模模型型：基基于于原原理理和和经经验验的的混混合合模模型型，它它既既有有基基于于理理论论原原理理的的确确定定性性变变量量，也也有有应应用用经经验验加加以以确确定定的的不不确确定定性性变变量量，如资源分配模型、位置选择模型等。如资源分配模型、位置选择模型等。第4页/共71页按研究对象的时间按研究对象的时间状态和状态和发展过程，可分为：发展过程，可分为：静态模型静态模型：用于分析地理现象及要素相互作用的格局；用于分析地理现象及要素相互作用的格局；半半静态模型：静态模型：用于评价用于评价应用目标的应用目标的变化影响；变化
5、影响；动态模型动态模型：用于预测研究目标的时空动态演变及趋势用于预测研究目标的时空动态演变及趋势。第5页/共71页根据模型的空间特性，可分为根据模型的空间特性，可分为:非非空空间间模模型型：主主要要是是对对系系统统中中的的各各种种属属性性数数据据进进行行运运算算。常常用用的的方方法法有有投投入入产产出出、计计量量经经济济、经经济济控控制制论论及及系系统统动动力力学学等等空空间间模模型型：需需要要同同时时对对系系统统中中的的图图形形和和属属性性两两类类数数据据进进行行运运算，一般要比非空间模型复杂些算，一般要比非空间模型复杂些第6页/共71页二、二、GIS应用模型的构建应用模型的构建目的导向分析
6、目的导向分析以以目标为导向的规划定义目标为导向的规划定义过程：过程：将将要要解解决决的的问问题题与与专专业业知知识识相相结结合合，从从问问题题开开始始，一一步步步步推推导导出出解解决决问问题题所所需需要要的的原原始始数数据据、精精度度标标准准、模模型型的的逻逻辑辑结结构构和和方法步骤。方法步骤。数据导向操作数据导向操作以以数据为导向的的实际操作数据为导向的的实际操作过程：过程：将将已已形形成成的的模模型型逻逻辑辑结结构构与与GIS技技术术相相结结合合，从从各各类类数数据据开开始始，一一步步步步将将数数据据转转换换成成问问题题答答案案，必必要要时时还还需需要要进进行行反反馈馈和和修修改，直到取得
7、满意的结果，最后以图形或图表形式输出最终结果。改，直到取得满意的结果，最后以图形或图表形式输出最终结果。第7页/共71页2023/3/158需要解决的问题需要解决的问题多元数据收集多元数据收集规划定义过程规划定义过程应用操作过程应用操作过程问题的定义问题的定义分析分析/联合联合问题的实质问题的实质证据证据/数据数据/假设假设问题的概念问题的概念概念概念/要素要素/方法方法解决问题的数据解决问题的数据数据源数据源/数据集数据集数据库建立数据库建立数据输入数据输入/格式化格式化问题数据子集问题数据子集提取提取/综合综合问题求解问题求解统计计算统计计算/模型分模型分析析/空间分析空间分析问题答案问题
8、答案验证验证/解释解释/表达表达用用GISGIS求解问题的基本流程（陈述彭）求解问题的基本流程（陈述彭）第8页/共71页（一）应用模型的建模步骤（一）应用模型的建模步骤明确分析的目的和评价准则明确分析的目的和评价准则准备分析数据准备分析数据空间分析操作空间分析操作结果分析结果分析解释、评价结果（如有必要，返回第解释、评价结果（如有必要，返回第步）步）结果输出结果输出第9页/共71页Eg1：道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算道路拓宽改建过程中的拆迁指标计算（1）明确分析的目的和标准）明确分析的目的和标准分分析析目目的的：计计算算由由于于道道路路拓拓宽宽而而需需拆拆迁迁的的建建筑筑物物的的房房产产价
9、价值值道路拓宽改建的标准：道路拓宽改建的标准：道路从原有的道路从原有的20m拓宽至拓宽至60m；拓宽道路应尽量保持直线；拓宽道路应尽量保持直线；部分位于拆迁区内的部分位于拆迁区内的10层以上的建筑不拆除。层以上的建筑不拆除。第10页/共71页（2）准备分析数据）准备分析数据本本例例需需要要涉涉及及两两类类信信息息:一一类类是是道道路路现现状状图图；另另一一类为分析区域内建筑物分布图及相关信息。类为分析区域内建筑物分布图及相关信息。（3）进行空间分析操作）进行空间分析操作选选择择拟拟拓拓宽宽的的道道路路，根根据据拓拓宽宽半半径径，建建立立道道路路的缓冲的缓冲 区，形成缓冲区多边形图层。区，形成缓
10、冲区多边形图层。将将此此缓缓冲冲区区多多边边形形图图层层与与建建筑筑物物分分布布图图层层进进行行拓拓扑扑叠叠加加，产产生生一一幅幅新新图图，此此图图包包括括所所有有部部分分或或全全部部位于拓宽区内的建筑物信息。位于拓宽区内的建筑物信息。第11页/共71页（4）进行结果分析）进行结果分析首首先先对对全全部部或或部部分分位位于于拆拆迁迁区区内内的的建建筑筑物物进进行行选选择择，然然后后将将部部分分落落入入拆拆迁迁区区且且楼楼层层高高于于10层层以以上上的的建建筑筑物物从从选选择择组组中中去去掉掉，并并对对道道路路的的拓拓宽宽边边界界进进行行局局部部调整。最后对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算。调
11、整。最后对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计算。（5）将分析结果以地图和表格的形式打印输出）将分析结果以地图和表格的形式打印输出第12页/共71页Eg2：洪水淹没洪水淹没损失分析损失分析（1）明确分析的目的和标准）明确分析的目的和标准分析目的：分析目的：估计估计住宅用地被住宅用地被洪水淹没而洪水淹没而造成的损失造成的损失；分析标准：分析标准：洪水洪水水位的相对高程为水位的相对高程为500米米；损失损失的大小和居民的财产、地基的稳定性的大小和居民的财产、地基的稳定性有关。有关。第13页/共71页（2）准备分析数据）准备分析数据数字化数字化的地块多边形地图。每个地块均有土地使用、可遭损失的财产状的地
12、块多边形地图。每个地块均有土地使用、可遭损失的财产状况（简称估计财产）、不同地基类型等况（简称估计财产）、不同地基类型等属性。地块属性。地块多边形属性表中有地多边形属性表中有地均财产这一项，地均财产均财产这一项，地均财产=估计财产估计财产/地块面积地块面积。对。对每一类地基，可估计每一类地基，可估计其稳定性，并估计房屋倒坍的可能性，称损失其稳定性，并估计房屋倒坍的可能性，称损失系系数数。数字化数字化的等高线的等高线地形图地形图第14页/共71页（3）进行空间分析操作）进行空间分析操作将地块多边形和高程多边形叠合，产生地块将地块多边形和高程多边形叠合，产生地块高高程多边形图和对应的属性表；程多边
13、形图和对应的属性表；在地块在地块高程属性表中选择高程高程属性表中选择高程500，土地使用，土地使用性为住宅（性为住宅（R1、R2）的记录和地基）的记录和地基损失系统对损失系统对照表连接，获得新的地块照表连接，获得新的地块高程属性表。估计损高程属性表。估计损失失=面积面积地均财产地均财产损失系数；损失系数；从表可知，当洪水淹没了从表可知，当洪水淹没了500米以下的地区时，每米以下的地区时，每个地块财产的大致损失状况；个地块财产的大致损失状况；对地块对地块 高程图按对应属性进行分类，得到洪水高程图按对应属性进行分类，得到洪水淹没损失分布图。淹没损失分布图。第15页/共71页 地块多边形图 地块属性
14、表第16页/共71页 地形等高线及其组成的多边形 地形高程表第17页/共71页地基稳定性损失表第18页/共71页 地块和地形叠合后的多边形 洪水淹没损失估计第19页/共71页损失估计表分析结论表第20页/共71页（二）应用模型建模的途径（二）应用模型建模的途径利利用用GIS系系统统内内部部的的建建模模工工具具：利利用用GIS软软件件的的宏宏语语言言（VBA等等）、应应用用函函数数库库（API）或或功功能能组组件件（COM）等等开开发发所所需需的的空空间间分分析析模模型型。这这种种建建模模方方法法充充分分利利用用GIS软软件件本本身的资源，模型建造和开发的效率比较高；身的资源，模型建造和开发的效
15、率比较高；利利用用GIS系系统统外外部部的的建建模模工工具具：如如利利用用Matlab和和IDL等；等；独立开发实现一个独立开发实现一个GIS应用软件系统应用软件系统第21页/共71页（三）应用模型建模的方法（三）应用模型建模的方法制图建模制图建模通通过过作作用用于于原原始始数数据据和和派派生生数数据据的的一一组组顺顺序序的的、交交互互的的空空间间分分析析操作命令，对一个空间分析过程进行的实现模拟。操作命令，对一个空间分析过程进行的实现模拟。制制图图建建模模的的结结果果是是一一个个应应用用模模型型，它它是是对对空空间间分分析析过过程程及及其其数数据据的的一一种种图图形形或或符符号号表表示示，目
16、目的的是是帮帮助助分分析析人人员员组组织织和和规规划划所所要要完完成成的的分分析析过过程程，并并逐逐步步指指定定完完成成这这一一分分析析过过程程所所需需的的数数据据。制制图图建模也可用于研究说明文档，作为分析研究的参考和素材。建模也可用于研究说明文档，作为分析研究的参考和素材。制制图图建建模模的的实实现现方方法法采采用用空空间间分分析析流流程程的的逆逆过过程程，即即从从空空间间分分析析的的最最终终结结果果开开始始，反反向向一一步步步步分分析析为为得得到到最最终终结结果果，需需要要采采用用哪哪些些空空间间分分析析方方法法？哪哪些些数数据据是是必必需需的的？并并确确定定每每一一步步要要输输入入的的
17、数数据及这些数据是如何派生的？据及这些数据是如何派生的？第22页/共71页公园选址模型：人口密度，现有公园位置ArcGISArcGIS可视化制图建模工具可视化制图建模工具第23页/共71页根根据据城城镇镇土土地地的的经经济济和和自自然然属属性性及及其其在在社社会会经经济济活活动动中中的的地地位位和和作作用用，对对其其使使用用价价值值进进行行综综合合分分析析，揭揭示示土土地地质质量量的的地地域域差差异异，评评定定城城镇镇土土地地级级别别，以以及及以以土土地地级级别别为为基基础础，选选择择适适宜宜的的样样点点资资料料和和估估价价方方法法，分分别别测测算算商商业业、住住宅宅和和工工业业用用地地基基准
18、准地地价价，为为合合理理利利用用城城镇镇土土地地提供依据。提供依据。第二节第二节 土地定级估价模型土地定级估价模型第24页/共71页一、技术路线一、技术路线 第25页/共71页二、土地定级估价模型二、土地定级估价模型土地定级空间单元的生成方法土地定级空间单元的生成方法采采 用用 基基 于于 栅栅 格格 的的 评评 价价 单单 元元，大大 小小 一一 般般 可可 选选 实实 地地 距距 离离 为为10m10m。土地定级空间单元分值的产生方法土地定级空间单元分值的产生方法土土地地定定级级的的影影响响因因素素和和因因子子很很多多，除除部部分分因因子子可可以以根根据据外外业业调调查查资资料料的的区区域
19、域划划分分直直接接赋赋值值外外，大大部部分分因因子子需需要要利利用用GIS空空间间分分析析方方法。法。土地理论级别分级界限的确定方法土地理论级别分级界限的确定方法首首先先依依次次计计算算1100间间各各分分值值的的栅栅格格个个数数和和频频率率数数，形形成成定定级级总总分分值值频频率率直直方方图图；然然后后依依据据其其曲曲线线变变化化趋趋势势，选选用用等等差差、等等比比、标标准准差差、样样本本分分级级、有有序序聚聚类类分分级级等等方方法法，由由计计算算机机自自动动分分级级，最最后输出土地级别图。后输出土地级别图。第26页/共71页第27页/共71页三、应用实例三、应用实例江苏省镇江市土地定级信息
20、系江苏省镇江市土地定级信息系统统第28页/共71页第29页/共71页第三节第三节 适宜性分析模型适宜性分析模型 适适宜宜性性分分析析是是指指土土地地针针对对某某种种特特定定开开发发活活动动的的分分析析，这这些些开开发发活活动动包包括括农农业业应应用用、城城市市化化选选址址、作作物物类类型型布布局局、道道路路选选址址、选选择择重重新新造造林林的的最最适宜的土地等。适宜的土地等。因因此此，建建立立适适宜宜性性分分析析模模型型，首首先先确确定定具具体体的的开开发发活活动动，其其次次选选择择其其影影响响因因子子，然然后后评评价价某某一一地地域域的的各各个个因因子子对对这这种种开开发发活活动动的的适适宜
21、宜程程度度，以以作为土地利用规划决策的依据。作为土地利用规划决策的依据。第30页/共71页设设 有有 某某 项项 评评 价价 目目 标标 或或 开开 发发 活活 动动 T，该该 T对对 应应 一一 组组 影影 响响 因因 素素X1,X2,Xm；每每个个因因素素对对应应一一组组参参评评因因子子x1,x2,xl，每每个个因因子子有一组属性有一组属性v1,v2,vn;因此，每个因素对应一个属性集因此，每个因素对应一个属性集Vi:显显然然，每每个个因因素素的的属属性性集集都都是是一一个个对对指指定定的的T从从优优到到劣劣的的全全序序集，且满足：集，且满足：各各个个参参评评因因子子及及其其属属性性值值的
22、的取取得得由由数数据据库库提提取取或或由由GIS空空间间分分析软件生成。析软件生成。一、一般形式一、一般形式第31页/共71页式式 中中:P为为 Xi对对 T的的 贡贡 献献 函函 数数 值值；W为为 Xi对对 T的的 权权 重重 值值。P值值的的确确定定方方法法为为：将将各各因因子子最最适适宜宜的的指指标标值值定定为为贡贡献献函函数数值值l00，将将各各因因子子最最不不适适宜宜的的指指标标值值定定为为贡贡献献函函数数值值0，在在这这之之间间，指指标值与函数值按线性关系计算和确定。标值与函数值按线性关系计算和确定。各个因素按其属性集的优劣，可用下列矩阵表示各个因素按其属性集的优劣，可用下列矩阵
23、表示:第32页/共71页有了上述矩阵数据和有了上述矩阵数据和GlS功能的支持，可以求取基于栅格单元的功能的支持，可以求取基于栅格单元的评价分值：评价分值：然后，根据使然后，根据使G(Pji)=1-|R(T)-Pji/100|的值为最大时的的值为最大时的P所对所对应的应的j,即为所求的某个即为所求的某个T的适宜级的适宜级Sj。显然，当适宜级为。显然，当适宜级为S2或或S3时，时，必须同时确定其限制性因子。限制性因子的计算公式为：必须同时确定其限制性因子。限制性因子的计算公式为：第33页/共71页二、应用实例二、应用实例某地区的玉米种植用地评价某地区的玉米种植用地评价评价对象评价对象通过评价将研究
24、区分出不同的适宜等级：通过评价将研究区分出不同的适宜等级：S1（最适宜）、（最适宜）、S2（次适宜）、（次适宜）、S3（临界适宜）和（临界适宜）和N(（不适宜）。（不适宜）。评价方法评价方法采用基于采用基于GIS的土地质量评价法，即将玉米作物生长有关主导生的土地质量评价法，即将玉米作物生长有关主导生态条件与土地质量（供水、供肥）相比照，从而评定土地的适宜性态条件与土地质量（供水、供肥）相比照，从而评定土地的适宜性等级。等级。第34页/共71页评价过程评价过程评评价价对对象象生生态态条条件件调调查查。评评价价对对象象玉玉米米属属于于禾禾本本科科，为为一一年年生生草草本本，其其主主导导生生态态条条
25、件件例例如如：性性喜喜高高温温，需需水水量量大大，要要求求土土壤壤肥沃和土层疏松，其根系伸展要求防止土壤侵蚀等。肥沃和土层疏松，其根系伸展要求防止土壤侵蚀等。确确定定评评价价对对象象的的影影响响因因素素和和因因子子。根根据据将将玉玉米米作作物物生生长长有有关关的的生生态态条条件件与与土土地地质质量量相相比比照照，除除了了温温度度可可通通过过季季节节调调节节外外，其其他影响因素和因子如图所示：他影响因素和因子如图所示：评价对象的影响因素和因子体系评价对象的影响因素和因子体系水源水源供水供水Q1供肥供肥Q2土壤侵蚀土壤侵蚀Q4供氧供氧Q3土层厚度土层厚度土壤有机质土壤有机质土壤孔隙度土壤孔隙度土壤
26、质地土壤质地地形坡度地形坡度第35页/共71页利用利用GIS生成影响因素数据。生成影响因素数据。例例如如供供水水有有效效性性，其其影影响响因因子子为为水水源源和和土土层层厚厚度度，它它们们对对供供水水和和保保水水有有效效性性的的属属性性集集如如下下方方左左表表所所示示。根根据据左左表表和和相相应应的的空空间间数数据据，通通过过下下方方右右图图所所示示的的GIS操操作作过过程程，可可以以有有效效生生成成基基于于栅栅格格单单元元的的供供水水条条件件等等级级数数据据文文件件Q1。同同理理，可可以以生生成成供供肥肥条条件件数数据据文文件件Q2、供氧条件等级数据文件、供氧条件等级数据文件Q3和土壤侵蚀等
27、级数据文件和土壤侵蚀等级数据文件Q4。供水级别供水级别距水源距水源/m土层厚度土层厚度/cm1502100-20050-203200-50020-10450010数字化数字化水系图水系图数字化数字化缓冲带操作缓冲带操作栅格化栅格化栅格化栅格化属性分级属性分级土壤图土壤图Q1文件文件供水分级供水分级叠合操作叠合操作供水影响因子及属性分级供水影响因子及属性分级GISGIS生成供水供水因素数据的操作过程生成供水供水因素数据的操作过程第36页/共71页计算各因素的权重和贡献函数值。计算各因素的权重和贡献函数值。权重权重Wi的计算方法为：的计算方法为：首首先先将将各各影影响响因因素素按按其其对对评评价价
28、对对象象重重要要性性的的不不同同，进进行行由由小小到到大大的的排排队队；其其次次确确定定Qi+1对对Qi的的重重要要性性程程度度Vi+1,i用用倍倍数数表表示示，并并令令V1,0 1，其其结结果果如如下下表表所所示示。最最后后按按下下列列公公式式计计算算各各因因素素的的权重：权重：式中，式中，U1=V1,0,U2=V2,1V1,0,，Ui=Vi,i-1Vi-1,i-2 V1,0所以和土地质量影响因素所以和土地质量影响因素Qi对应的权重分别为对应的权重分别为w1=0.67,w2=0.17,w3=0.08,w4=0.08。第37页/共71页贡献函数值可以按照影响因素的级别来确定。贡献函数值可以按照
29、影响因素的级别来确定。例例如如，如如果果将将各各因因子子最最适适宜宜的的指指标标值值定定为为贡贡献献函函数数值值100，将将各各因因子子最最不不适适宜宜的的指指标标值值定定为为贡贡献献函函数数值值0，当当影影响响因因素素分分为为4级级时时，则各因素的则各因素的P值分别为值分别为:P1i=100,P2i=67,P3i=33,P4i=0根根据据各各因因素素的的权权重重与与贡贡献献函函数数值值的的关关系系式式，可可以以建建立立各各因因素素的的评评价价指指标标表表，该该指指标标表表与与不不同同土土地地质质量量的的数数据据文文件件Ri相相结结合合，为为土土地适宜性评价提供依据。地适宜性评价提供依据。第3
30、8页/共71页计算机适宜性评级计算机适宜性评级按按照照上上表表将将栅栅格格各各因因素素级级别别转转换换为为指指标标值值（贡贡献献函函数数值值），求求出出各栅格贡献函数值总和各栅格贡献函数值总和R（T）。）。根根据据使使G(Pji)=1-|R(T)-Pji/100|的的值值为为最最大大时时的的P所所对对应应的的j，即即为为所求的对所求的对T的适宜性等级的适宜性等级Sj。第39页/共71页第40页/共71页第四节第四节 发展预测模型发展预测模型一、一般介绍一、一般介绍概概念念：发发展展预预测测是是指指利利用用已已有有的的存存储储数数据据与与系系统统提提供供的的手手段段，对对事事物物进进行行科科学学
31、的的数数量量分分析析，探探索索某某一一事事物物在在今今后后可可能能的的发发展展趋趋势势，并并做做出出评评价价和和估估计计，以以调调节节、控控制制计计划划或或行行动动。如如人人口口预预测测、资资源源预测、社会经济发展预测等。预测、社会经济发展预测等。预预测测方方法法：分分为为定定性性、定定量量、定定时时和和概概率率预预测测。地地理理信信息息系系统统一一般般采采用用定定量量预预测测。它它利利用用系系统统存存储储的的多多目目标标统统计计数数据据，由由一一个个或或几几个个变变量量的的值值，来来预预测测或或控控制制另另一一个个研研究究变变量量的的取取值值。具具体体的的数数学学方方法法有有：移移动动平平均
32、均数数法法、指指数数平平滑滑法法、趋趋势势分分析析法法、时时间间序序列列分分析析法法、回归分析法、灰色理论预测法等。回归分析法、灰色理论预测法等。第41页/共71页二、应用实例二、应用实例城市人口和劳动力预测城市人口和劳动力预测（一）人口预测模型（一）人口预测模型式式中中：Pt第第t年年人人口口数数；Pt-1第第 t-1年年人人口口数数；人人口口出出生生率率；人口死亡率；人口死亡率；W净迁入人口数。净迁入人口数。设设根根据据研研究究地地区区一一组组人人口口统统计计数数据据的的分分析析，得得12.5%,6.5，将将基基年年定定为为1985年年，并并且且P0=612.7万万人人。设设每每年年净净迁
33、迁入入该该研研究究地地区区的的人口数为人口数为W=5万人。则万人。则 于是可得到规划期的人口预测数。于是可得到规划期的人口预测数。第42页/共71页 同理同理，根据劳动力预测方程，根据劳动力预测方程:式式中中:L(t)为第为第t年劳动力年劳动力状态向量；状态向量；LW(t)为为第第t年劳动力迁移年劳动力迁移向量；向量；LR(t)为劳动力存留系数矩阵，即为劳动力存留系数矩阵，即 式式中中下标表示下标表示劳动力的年龄劳动力的年龄;r代表代表分年龄层的劳动力存留比率。分年龄层的劳动力存留比率。第43页/共71页于是，得到研究地区规划期劳动力的预测数于是，得到研究地区规划期劳动力的预测数将将这这些些结
34、结果果与与表表示示每每个个镇镇、市市中中心心点点的的x、y坐坐标标联联系系起起来来，便便得得到到一一组组点点的的数数据据，这这组组数数据据加加上上研研究究地地区区的的边边界界数数据据，输输入入GIS软软件件，便可输出一幅人口发展预测图。便可输出一幅人口发展预测图。第44页/共71页美国各州美国各州1980,1990,20001980,1990,2000年的人口分布及年的人口分布及20052005年人口预测柱状图年人口预测柱状图第45页/共71页美国各州美国各州1979,1989,20001979,1989,2000年的家庭收入及年的家庭收入及20052005年家庭收入预测柱状图年家庭收入预测柱
35、状图第46页/共71页美国各州美国各州20052005年年龄结构预测柱状图年年龄结构预测柱状图第47页/共71页第五节第五节 区位选择模型区位选择模型一、一般介绍一、一般介绍区区位位选选择择是是指指按按照照规规定定的的标标准准，通通过过空空间间分分析析的的方方法法，确确定定厂厂址址、电电站站、管管线线，或或者者交交通通路路线线等等的的最最佳佳位位址址或路径。或路径。区区位位选选择择考考虑虑的的标标准准一一般般包包括括环环境境、工工程程和和经经济济三三个个方面。方面。一般建立的区位选择模型分为：一般建立的区位选择模型分为：数据准备阶段数据准备阶段因子研究和综合影响的评价阶段因子研究和综合影响的评
36、价阶段选址分析阶段选址分析阶段第48页/共71页第49页/共71页二、一般的区位选择模型二、一般的区位选择模型（一）数据准备阶段（一）数据准备阶段在在数数据据准准备备阶阶段段，要要建建立立专专家家咨咨询询组组，明明确确选选址址的的要要求求，选选择择影影响响因因子子，进进行行区区位位选选择择的的数数据据准准备备。确确定定区区位位分分析析的的格格网网单单元元的的数数据据记记录录如如图图所所示示：V1,V2,Vn分分别别表表示示高高程程、土土壤壤、表表面面地地质质、水域、易泛区、湿地、森林覆盖等水域、易泛区、湿地、森林覆盖等第50页/共71页（二）综合影响评价阶段（二）综合影响评价阶段综综合合评评价
37、价阶阶段段的的任任务务是是按按照照工工程程和和经经济济可可行行性性的的要要求求，建建立立选选址条件、综合评价的标准和算法。如：址条件、综合评价的标准和算法。如：式式中中：S为为坡坡度度0；无无边边连连接接时时，Wij=；当当i=j时时，Wij=0；对于无向图，；对于无向图，Wij=0（ij），），输输入入W，并并设设待待确确定定的的最最短短路路径径的的起起始始节节点点为为K，终终点点为为L，可可根根据据Dijkstra算算法法进进行行最最短短路路径径计计算算，从从而而得得到到最最低低成成本本的的路路径径I-B-K-D-M-F-O-H；通通过过区区域域单单元元的的连连接接，得得到到路路径径位位置
38、置，再再经经过过裁裁直直处处理理，得得到到优优化后路径位置。化后路径位置。第53页/共71页第54页/共71页第55页/共71页第56页/共71页第六节第六节 交通规划模型交通规划模型城城市市交交通通模模型型包包括括城城市市交交通通发发生生量量预预测测，出出行行分分布布预预测测和和交交通通量量最最优优分分配配三三个个部部分分。目目前前，普普通通采采用用的的是是OD（出出行行端端点点）调调查查的的方方式式了了解解城城市市交交通通的的发发生生、分分布布和规划分析。和规划分析。第57页/共71页该模型采用因果分析法，综合考虑影响交通发生量发生的各因该模型采用因果分析法，综合考虑影响交通发生量发生的各
39、因素，用回归分析法建造多因素相关回归方程。素，用回归分析法建造多因素相关回归方程。设有设有n个居民小区，个居民小区，m种出行目的，种出行目的，L个影响因素。个影响因素。rij为区域为区域i居居民第民第j类出行目的的出行发生率，类出行目的的出行发生率，为区域为区域i居民第居民第j类出行目的的类出行目的的第第k个影响因素，则构造回归方程：个影响因素，则构造回归方程：及出行交通发生量：及出行交通发生量：其中，第其中，第j种出行目的的交通发生量：种出行目的的交通发生量：i小区的交通发生量即为：小区的交通发生量即为：式中：式中：a0，ak由回归分析确定；由回归分析确定；可以取平均每户就业率、到可以取平均
40、每户就业率、到出行目的地距离、家庭收入水平等。出行目的地距离、家庭收入水平等。一、交通发生量预测模型一、交通发生量预测模型第58页/共71页出行分布包括出行方向、出行数量以及出行工具的空间分配。以出行分布包括出行方向、出行数量以及出行工具的空间分配。以下主要考虑以居民区为出发点的出行分布情况。下主要考虑以居民区为出发点的出行分布情况。设设 为从为从i居民区到居民区到j出行目的地用出行目的地用k种交通工具的交通量。则一种交通工具的交通量。则一般的出行分布预测模型为：般的出行分布预测模型为：式中：式中：Ai为与为与i居住区有关的比例因子；居住区有关的比例因子；Bj为与为与j居住区有关的比例因子；居
41、住区有关的比例因子；Oi为与为与i居住区的总出行量；居住区的总出行量；Dj为与为与j区域的吸引力测度；区域的吸引力测度；为为i与与j区域间的离散性测定；区域间的离散性测定；二、出行分布预测模型二、出行分布预测模型 第59页/共71页交交通通量量在在交交通通网网络络中中的的最最优优分分配配，对对于于客客流流，往往往往采采用用最最短短路路径径算算法法，以以出出行行距距离离最最小小为为原原则则，求求出出各各居居住住小小区区到到各各出出行行目目的的地地的的出出行行量量。对对于于货货流流，一一般般采采用用线线性规划中的运输模型。性规划中的运输模型。三、交通量最优分配规划三、交通量最优分配规划 第60页/
42、共71页（一）平衡运输模型与不平衡运输模型（一）平衡运输模型与不平衡运输模型以以Xij表表示示待待求求的的从从地地点点i到到j的的最最佳佳运运输输量量并并由由模模型型求求解解得得出出。Dj表表示示地地点点货货物物可可供供数数量量或或生生产产量量，Cij表表示示从从i地地运运到到j地地的的单单位位产品运输成本。给出以下约束：产品运输成本。给出以下约束：生产量约束：生产量约束：消费量约束：消费量约束：目标函数，总运费最省：目标函数，总运费最省：由于假定生产量严格等于消费量，称为平衡运输模型。由于假定生产量严格等于消费量，称为平衡运输模型。如果如果即即要要求求全全部部消消费费量量小小于于生生产产量量
43、；全全部部生生产产量量大大于于消消费费量量，称称为不平衡模型。为不平衡模型。第61页/共71页（二）交通量分配模型（二）交通量分配模型是以引力模型为基础的分配模型，建模时需要考虑以下因素：是以引力模型为基础的分配模型，建模时需要考虑以下因素：道路功能的合理划分道路功能的合理划分交通流对速度的要求交通流对速度的要求道路使用的经济性道路使用的经济性对交叉道路流量的限制对交叉道路流量的限制第62页/共71页城市综合交通规划分城市综合交通规划分析，是以交通工程理论为析，是以交通工程理论为依据，进行现状交通调查依据，进行现状交通调查数据的统计分析和远期交数据的统计分析和远期交通流的模拟预测，为确定通流的
44、模拟预测，为确定城市用地布局和优选规划城市用地布局和优选规划路网提供定量的决策依据。路网提供定量的决策依据。第63页/共71页第七节第七节 地球科学模拟模型地球科学模拟模型一、一般介绍一、一般介绍地地球球科科学学模模拟拟模模型型是是应应用用计计算算机机、数数字字模模拟拟技技术术及及综综合合分分析析方方法法来来模模拟拟地地理理过过程程或或现现象象，如如气气候候变变迁迁，沙沙漠漠化化过过程程、土土地地退退化化过过程程、湖湖泊泊沼沼泽泽化化、河河道道冲冲淤淤、沙沙嘴嘴发发育育，以以及及土土壤壤侵侵蚀蚀等等，使使受受多多个个因因素素共共同同影影响响，且且需需要要经经过过若若干干年年才才能能完完成成的的
45、地地理理过过程程，采采用用计计算算机机模模拟拟模模型型，只只需需几几分分钟钟就就能能得得出出类类似似的的结结果果，为为资资源源开开发发、国国土土整整治治、水水土土保持、工程论证等提供依据。保持、工程论证等提供依据。第64页/共71页二、应用实例二、应用实例土壤侵蚀的模拟模型土壤侵蚀的模拟模型基本步骤：基本步骤：确确定定土土壤壤侵侵蚀蚀的的数数值值分分析析模模型型，根根据据模模型型确确定定影影响响土土壤壤侵侵蚀蚀的的因因子子，这这些些因因子子必必须须能能够够反反映映不不同同的的土土壤壤性性质，不同的坡面形态，以及不同的植被条件等；质，不同的坡面形态，以及不同的植被条件等；选择格网尺寸，建立各个影
46、响因子的栅格数据文件；选择格网尺寸，建立各个影响因子的栅格数据文件；将将多多种种信信息息加加以以复复合合，确确定定研研究究地地区区土土壤壤侵侵蚀蚀量量的的各各种不同等级，为制定区域的水土保持规划提供依据。种不同等级，为制定区域的水土保持规划提供依据。第65页/共71页（一）确定土壤侵蚀的数值分析模型（一）确定土壤侵蚀的数值分析模型 土土壤壤侵侵蚀蚀（soil erusion）指指土土壤壤受受风风力力、降降水水、耕耕作作等等外外力力作作用用而而耗耗损损的的现现象象。土土壤壤侵侵蚀蚀的的数数值值分分析析模模型型随随具具体体区区域域而而不不同同，美美国国普普渡渡大大学学曾曾根根据据30余余个个观观测
47、测站站的的数数以以万万计计的的资资料料，用用电电子计算机加以分析，得出下列通用的土壤流失方程。子计算机加以分析，得出下列通用的土壤流失方程。式式中中：A为为土土壤壤流流失失量量，;R为为降降雨雨侵侵蚀蚀力力;K为为土土壤壤可可蚀蚀性性;L为为坡坡长长;S为为坡坡度度;C为为植植被被覆覆盖盖度度；P为为土土壤侵蚀控制措施。壤侵蚀控制措施。第66页/共71页（二）设计土壤侵蚀数据处理流程（二）设计土壤侵蚀数据处理流程 根根据据模模型型确确定定的的土土壤壤侵侵蚀蚀因因子子，研研究究各各个个因因子子的的计计算算或或提提取取所所根根据据的的数数据据源源和和方方法法，数数据据组组织织和和编编码码方方式式，
48、然然后拟定具体的数据处理流程。后拟定具体的数据处理流程。第67页/共71页（三）土壤侵蚀图的输出（三）土壤侵蚀图的输出 根根据据计计算算土土壤壤侵侵蚀蚀贡贡献献的的公公式式，将将各各网网格格的的土土壤壤侵侵蚀蚀量量换换算算为为土土壤壤侵侵蚀蚀贡贡献献量量。流流域域内内各各网网格格土土壤壤侵侵蚀蚀贡贡献献量量之之和和等等于于流流域域年年均均产沙量，并应等于流域出口断面实测的年均输沙量。产沙量，并应等于流域出口断面实测的年均输沙量。在在求求取取流流域域年年均均产产沙沙量量前前，首首先先要要提提取取流流域域边边界界，然然后后将将流流域域边边界界文文件件与与土土壤壤侵侵蚀蚀量量的的栅栅格格数数据据文文
49、件件进进行行叠叠合合，结结果果流流域域边边界界外外的的栅栅格格值值均均为为零零，流流域域内内的的栅栅格格值值被被保保留留，这这样样计计算算流流域域产产沙沙量量时时不不再再受受流流域域外外数数值值的的影影响响，最最后后将将栅栅格格的的土土壤壤侵侵蚀蚀贡贡献献量量，按按照照拟拟定的分级方法，并且不同等级的贡献量以不同色调的符号表示。定的分级方法，并且不同等级的贡献量以不同色调的符号表示。如如果果根根据据试试验验区区的的土土地地利利用用方方式式、土土层层厚厚度度、土土壤壤性性质质和和降降水水特特点点，确确定定区区域域的的土土壤壤流流失失容容许许量量，例例如如设设T=0.8kg(m2a)，则则根根据据区区域域的的年年平平均均土土壤壤侵侵蚀蚀量量减减去去土土壤壤侵侵蚀蚀容容许许量量，结结果果大大于于零零的的栅栅格格，表表示示其其土土壤壤侵侵蚀蚀已已超超过过容容许许限限度度，便便得得到到土土壤壤侵侵蚀蚀超超限限区区域分布图。域分布图。第68页/共71页第69页/共71页作业：作业：绘制实验五中的绘制实验五中的B、C实验操作流程和算子。实验操作流程和算子。第70页/共71页感谢您的观看。第71页/共71页