【文章內(nèi)容簡介】 絡(luò)是指一組相互連接的線狀地理實(shí)體。在GIS中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型本質(zhì)上是矢量數(shù)據(jù)模型，它把網(wǎng)絡(luò)看成是由結(jié)點(diǎn)和路徑組成，并以結(jié)點(diǎn)和路徑為單位描述網(wǎng)絡(luò)的幾何、拓?fù)浜蛯ｎ}特征。二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示法柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示法以規(guī)則網(wǎng)格描述地理實(shí)體、記錄和表示地理數(shù)據(jù)。柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型視地球表面為平面，將其分割為一定大小、形狀規(guī)則的格網(wǎng)，以網(wǎng)格為單位記錄地理實(shí)體的分布位置和屬性。組成格網(wǎng)的網(wǎng)格通常使用正方形。使用這種柵格數(shù)據(jù)模型，點(diǎn)狀地理實(shí)體表示為單一的網(wǎng)格或表示為單個(gè)像元；線狀地理實(shí)體表示為一串相連的網(wǎng)格或在一定方向上連接成串的相鄰像元的集合；面狀地理實(shí)體則由一組聚集在一起且相互連接的網(wǎng)格或由聚集在一起的相鄰像元的集合表示。每個(gè)地理實(shí)體的形狀特征表現(xiàn)為由構(gòu)成它的網(wǎng)格組成的形狀特征。每個(gè)網(wǎng)格的位置由其所在的行列號表示。柵格數(shù)據(jù)可以是一組數(shù)據(jù)矩陣，每個(gè)數(shù)據(jù)稱為網(wǎng)格值，代表相應(yīng)網(wǎng)格內(nèi)地理實(shí)體的屬性。柵格數(shù)據(jù)不明確地表示地理實(shí)體的拓?fù)涮匦?，但有些特性可以通過計(jì)算獲得。柵格數(shù)據(jù)的精度在很大程度上取決于網(wǎng)格的大小。網(wǎng)格越大，精度越低；反之，網(wǎng)格越小，精度越高。柵格數(shù)據(jù)的精度對地理實(shí)體幾何形狀特征表示的詳細(xì)性和精確性影響很大。一般實(shí)體特征愈復(fù)雜，柵格尺寸越小，分辨率愈高。柵格數(shù)據(jù)量愈大（按分辨率的平方指數(shù)增加），計(jì)算機(jī)成本就越高，處理速度就越慢。不管網(wǎng)格有多小，每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)有關(guān)地理實(shí)體屬性變化的細(xì)節(jié)會(huì)全部丟失，而且柵格數(shù)據(jù)總會(huì)在某種程度上會(huì)歪曲地理實(shí)體的細(xì)部特征。當(dāng)一個(gè)網(wǎng)格包含兩種或兩種以上不同類型的地理實(shí)體時(shí)，只能將它表示為其中一種類型。通常使用的網(wǎng)格賦值規(guī)則包括：①中心點(diǎn)法：選取位于柵格中心的屬性值為該柵格的屬性值。②面積占優(yōu)法：選取占據(jù)柵格單元屬性值為面積最大者賦值。常用于分類較細(xì)、地理類別圖斑較小的情景。③重要性法：定義屬性類型的重要級別，選取重要的屬性值為柵格屬性值，常用于有重要意義而面積較小的要素，特別適用于點(diǎn)、線地理要素的定義。④長度占優(yōu)法：定義每個(gè)柵格單元的值由該柵格中線段最長的實(shí)體的屬性來確定。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，組織中的每個(gè)數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。（1）柵格矩陣：將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行（或逐列）逐個(gè)記錄代碼（也稱直接?xùn)鸥窬幋a）。通常，這個(gè)文件具有一個(gè)文件標(biāo)頭部分，用以存放有關(guān)柵格數(shù)據(jù)模型基本要素方面的數(shù)據(jù)。柵格矩陣要求存儲(chǔ)所有的網(wǎng)格值，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件的大小取決于網(wǎng)格的行數(shù)和列數(shù)（mn）。網(wǎng)格的大小對柵格數(shù)據(jù)量有很大的影響。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)的網(wǎng)格值，冗余度較大?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)導(dǎo)論》復(fù)習(xí)資料（要點(diǎn)）陳詩吉（編）到第i個(gè)觀測點(diǎn)之間的距離，Ai、a、b和c為待定系數(shù)。評價(jià)：①薄板樣條函數(shù)的主要問題是在數(shù)據(jù)點(diǎn)或觀測點(diǎn)稀少的地區(qū)會(huì)產(chǎn)生很大的梯度變化，插值的結(jié)果常比實(shí)際情況偏ing）是一種用于空間插值的地有一定的連續(xù)性，但不能以一個(gè)單一的平滑變化的總體趨勢：即現(xiàn)象成連續(xù)面狀分布為半方差圖的統(tǒng)計(jì)方的大小取決于觀測點(diǎn)之間的距離。大。為了糾正這一問題，人們已提出了幾種改進(jìn)的樣條函數(shù)，包括規(guī)則化樣條函數(shù)和張力薄板樣條函數(shù)。②樣條函數(shù)比較適合于呈連續(xù)、平滑曲面狀分布的面狀實(shí)體。雖由樣條函數(shù)產(chǎn)生的等值線顯得非常平滑，在某些情況下，則可能會(huì)產(chǎn)生不切合實(shí)際的平滑效果?？死铮ń穑└穹ǎ?）克里（金）格法（Krig學(xué)統(tǒng)計(jì)方法。（2）克里格法使用區(qū)域化變量的概念，這種變量的值隨著地點(diǎn)而變化，具數(shù)學(xué)方程來模擬，許多地形表面、土壤質(zhì)量的區(qū)域變化等都具有這種特性。這類現(xiàn)象的空間變化既不是隨機(jī)的，也不是確定的，而是由三個(gè)部分組成：①的總體結(jié)構(gòu)。②空間自相關(guān)變化：即偏離總體變化趨勢的一些小的變化，這些變化雖然是隨機(jī)的，但在空間上是相互關(guān)聯(lián)的。例如，在地形表面出現(xiàn)的一些小峰谷，它們的高程與周圍地點(diǎn)的高程是呈連續(xù)變化的，即相關(guān)的。③隨機(jī)誤差或隨機(jī)噪音：它們既與總體變化趨勢無關(guān)，又沒有空間上的相互關(guān)系。例如地面上突然出現(xiàn)的巨大礫石。（3）模擬和估算：克里格法對區(qū)域化變量的這三個(gè)成分分別采用不同的方法進(jìn)行模擬和估算。總體趨勢以模擬變量區(qū)域性變化的數(shù)學(xué)方程表達(dá)和計(jì)算；空間自相關(guān)變化和隨機(jī)噪音通過使用稱法估算。半方差是衡量觀測點(diǎn)或樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)之間空間依賴性的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，它觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)在距離為h的半方差r（h）定義為所有相距h距離 的觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)的方差除以一半。表達(dá)式：。式中，h為觀測點(diǎn)之間的距離，n為相距h距離的觀測點(diǎn)的個(gè)為觀測點(diǎn)xi的數(shù)據(jù)值，z（xi＋h）為與觀測點(diǎn)xi相距h距離的數(shù)模型、高斯模型、插值結(jié)果的方差達(dá)到最小，并運(yùn)用半方差圖估類，即普通克里格法和廣義克里是根據(jù)點(diǎn)狀實(shí)體的分布估算它們在一個(gè)區(qū)域內(nèi)各地的分布密度。密度估算則針對點(diǎn)狀實(shí)體。上，計(jì)算位于每個(gè)網(wǎng)格的點(diǎn)數(shù)，根據(jù)每個(gè)點(diǎn)所代表的 點(diǎn)狀含的所有 觀測數(shù)，z（xi）另一觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)值。半方差應(yīng)隨著距離的增大而增大。利用此曲線可以估算任何距離的半方差，利用這條擬合曲線可以模擬了區(qū)域變量的自相關(guān)變化。半方差圖中的擬合曲線通常采用以下五種數(shù)學(xué)曲線模型之一：球形曲線模型、圓環(huán)曲線模型、指線性模型?？死锔穹ㄊ褂冒敕讲顖D來估算插值過程中所需要的已知點(diǎn)權(quán)重值，以使算出插值結(jié)果的方差值。根據(jù)對區(qū)域化變量分布特性的假設(shè)不同，克里格法可劃分為好幾類，GIS中常用的有兩格法。密度估算密度估算上述的四種空間插值方法用于估算連續(xù)性面狀實(shí)體在每一點(diǎn)的值，而這里的密度估算產(chǎn)生一個(gè)面，可以柵格數(shù)據(jù)或等值線的形式輸出。（1）簡單密度估算：將一個(gè)格網(wǎng)覆蓋在一個(gè)點(diǎn)狀實(shí)體分布圖實(shí)體的個(gè)數(shù)計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格所包含的點(diǎn)狀實(shí)體的總數(shù)，將這個(gè)總數(shù)除以網(wǎng)格的面積即得一個(gè)網(wǎng)格的密度。（2）采用核函數(shù)計(jì)算：假想將核的中心（底部圓心）移到待計(jì)算點(diǎn)上，以帶寬為搜索半徑，尋找核所包點(diǎn)，根據(jù)各觀測點(diǎn)到待計(jì)算點(diǎn)的距離由核函數(shù)估算它們對待計(jì)算點(diǎn)影響的權(quán)重，然后用公式估算待計(jì)算點(diǎn)的密度：。式中，（x，y）為待計(jì)算測點(diǎn)個(gè)數(shù)，h為帶寬，（點(diǎn)的坐標(biāo)，n為核函數(shù)帶寬范圍內(nèi)觀yi）為帶寬范圍內(nèi)第i個(gè)觀測點(diǎn)的坐標(biāo)，mi為在第i個(gè)觀測點(diǎn)影響大于遠(yuǎn)距離點(diǎn)值的影響。一定 的差用的數(shù)據(jù)模型。i，觀測到的個(gè)體數(shù)目。所有的空間差值技術(shù)都有一個(gè)基本的假設(shè)，即一個(gè)點(diǎn)的值受其附近已知點(diǎn)值的空間插值技術(shù)有很多種，不管使用哪一種方法，通過插值獲取的數(shù)據(jù)都是估算的近似數(shù)據(jù)，它們與實(shí)際值會(huì)有距，任何根據(jù)內(nèi)插數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的結(jié)果都具有某種程度上的不確定性。因此，在使用內(nèi)插數(shù)據(jù)時(shí)必須認(rèn)識到數(shù)據(jù)的局限性?？偨Y(jié)：柵格數(shù)據(jù)模型和矢量數(shù)據(jù)模型是描述地理現(xiàn)象最常見、最通《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》復(fù)習(xí)資料（要點(diǎn)）陳詩吉（編）第六章GIS應(yīng)用模型第一節(jié)GIS應(yīng)用模型概述一、GIS應(yīng)用模型的問題，借助于GIS自身的技術(shù)優(yōu) 勢，類象的不同分概念根據(jù)具體的應(yīng)用目標(biāo)和使觀念世界中形成的概念模型，具體化為信息世界中可操作的機(jī)理和過程。二、GIS應(yīng)用模型的分根據(jù)所表達(dá)空間對根據(jù)研究對象的瞬時(shí)狀態(tài)和發(fā)展過程分格局）半靜態(tài)模型：用于評價(jià)應(yīng)用目標(biāo)的變化影響。趨勢應(yīng)用模型與GIS空間分析般問題的理論和方法；而G間分析模型是聯(lián)系GIS應(yīng)用系統(tǒng)與專業(yè)領(lǐng)域的紐帶，必須數(shù)據(jù)的工具，而數(shù)據(jù)的區(qū)別于 管理模型的構(gòu)建IS求解問題的基本流程。②確定模型就是建立地理信息建模系統(tǒng)（GIMS模型的構(gòu)建方法：①GIS環(huán)境內(nèi)模型建造（嵌入式第二節(jié)常用的應(yīng)用模型從數(shù)理統(tǒng)計(jì)角度來看：描述性模型和規(guī)則性模型。、位置規(guī)劃。動(dòng)→選擇影響因子→確定各影響因問題提出：（1）靜態(tài)模型：用于分析地理現(xiàn)象及要素相互作用的。（2（3）動(dòng)態(tài)模型：用于預(yù)測研究目標(biāo)的時(shí)空動(dòng)態(tài)演變及。三、GISGIS空間分析是基本的，是解決一IS應(yīng)用模型是復(fù)雜的，是為解決專門問題的理論和方法。空以廣泛、深入的專業(yè)研究為基礎(chǔ)?？臻g分析模型是綜合利用GIS中大量綜合分析和應(yīng)用主要又通過應(yīng)用模型來實(shí)現(xiàn)?？臻g分析模型是分析型和輔助決策型GIS，這是型GIS的一個(gè)重要特征，是解決空間分析和輔助決策問題的核心。三、GIS應(yīng)用一般過程：①明確用G的類別、相關(guān)的變量、參數(shù)和算法，構(gòu)建模型邏輯結(jié)構(gòu)框圖。③確定GIS空間操作項(xiàng)目和空間分析方法。④模型運(yùn)行結(jié)果驗(yàn)證、修改和輸出。用GIS求解問題的過程），研究如何根據(jù)給定條件自動(dòng)生成解決問題的整個(gè)操作過程。GIS應(yīng)用）：利用GIS軟件的宏語言發(fā)展各自所需的空間分析模型。②GIS外部的模型建造（松散耦合式）：基于應(yīng)用GIS 的空間數(shù)據(jù)庫和輸出功能，而模型分析功能則主要是利用其它應(yīng)用領(lǐng)域的軟件。③混合型的模型建造：上述兩者的結(jié)合。從應(yīng)用角度來考慮：適宜分析模型、考慮獨(dú)立狀態(tài)模型—分配模型、重力模型、改進(jìn)擴(kuò)散模型。一、適宜分析模型用途：土地利用步驟：確定具體的開發(fā)活子的權(quán)重及度量方法→獲取各因子取值→按適宜性模型計(jì)算各單元適宜程度的分值→劃分適宜性等級。選址應(yīng)用模型（以森林公園候選地址為例）：①森林公園候選地址。②所需數(shù)據(jù)：公路、鐵路分布圖（線狀地物），森林類型分布圖（面狀），城鎮(zhèn)區(qū)劃圖（面狀）。③解決方案：構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫，信息提取并建模。④依據(jù)應(yīng)用模型出圖，供決策者參考。道路拓寬規(guī)劃：①問題提出：道路拓寬改建過程中的拆遷指性評價(jià)模型：建模的關(guān)鍵在于適宜性評價(jià) 過程如區(qū)域農(nóng)業(yè)背景的數(shù)標(biāo)計(jì)算。②明確分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)。③準(zhǔn)備進(jìn)行分析的數(shù)據(jù)：涉及兩類信息，一類是現(xiàn)狀道路圖；另一類是分析區(qū)域內(nèi)建筑物分布圖及相關(guān)的信息。④GIS空間操作：選擇擬拓寬的道路，根據(jù)拓寬半徑，建立道路的緩沖區(qū)；將此緩沖區(qū)與建筑物層數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浏B加，產(chǎn)生一幅新圖，此圖包括所有部分或全部位于緩沖區(qū)內(nèi)的建筑物信息。⑤GIS統(tǒng)計(jì)分析：對全部或部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的建筑物進(jìn)行選擇，凡部分落入拆遷區(qū)且樓層高于10層以上的建筑物，將其從選擇組中去除，并對道路的拓寬邊界進(jìn)行局部調(diào)整；對所有需拆遷的建筑物進(jìn)行拆遷指標(biāo)計(jì)算。⑥將分析結(jié)果以地圖或表格的形式打印輸出。建設(shè)用地適宜中指標(biāo)的選取、標(biāo)準(zhǔn)化和權(quán)重的確定以及如何將GIS和決策過程結(jié)合。以福州為例，根據(jù)各因子中不同影響因素對建設(shè)用地生態(tài)適宜性重要程度的不同，對其賦予不同的等級值。在GIS空間數(shù)據(jù)庫支持下，利用ArcView ，對評價(jià)因子進(jìn)行單因素和綜合生態(tài)適宜性疊加分析，并對其生態(tài)適宜性評價(jià)結(jié)果進(jìn)行分級，即最適宜、比較適宜、勉強(qiáng)適宜、不適宜、很不適等，形成單因子和綜合指標(biāo)的生態(tài)適宜性系列分級圖。亞熱帶農(nóng)作物種植區(qū)劃：①收集數(shù)據(jù)：據(jù)、影響農(nóng)作物生長的生態(tài)因子（積溫、光照、土壤pH值、降水量、年均溫、空氣相對濕度等）。②構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫。③建立指標(biāo)圖層，確定指標(biāo)等級（適宜、較適宜、一般適宜、不適宜）。④進(jìn)行GIS疊加分析適宜性（如下圖）。⑤生成結(jié)果圖，為決策者提供參考意見?！兜乩硇畔⑾到y(tǒng)導(dǎo)論》復(fù)習(xí)資料（要點(diǎn)）陳詩吉（編）二、地學(xué)模擬模型用途：分析多種要素之間的關(guān)系，可模擬或預(yù)測某種地理過程或現(xiàn)象。以土壤侵蝕評價(jià)為例：①確定土壤侵蝕或水土流失的數(shù)值分析模型，即選擇影響土壤流失的主要環(huán)境數(shù)據(jù)，然后建立主要因子圖層，再利用地圖代數(shù)運(yùn)算，構(gòu)建土壤侵蝕地圖模型A＝RKLSCP。②繪制土壤侵蝕或水土流失數(shù)據(jù)處理流程圖，如下圖所示。其中，R為雨量—徑流侵蝕因子；K為土壤侵蝕因子；L為坡長因子；S為坡度因子；C為作物管理因子；P為侵蝕控制措施因子。③輸出土壤侵蝕圖。三、發(fā)展預(yù)測模型用途：運(yùn)用已有的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)提供的手段，對事物進(jìn)行科學(xué)的數(shù)量分析，探索某一事物在今后的可能發(fā)展趨勢，并作出評價(jià)和估計(jì)，以調(diào)節(jié)、控制計(jì)劃或行動(dòng)，如人口預(yù)測，資源預(yù)測、糧食產(chǎn)量預(yù)測以及社會(huì)發(fā)展預(yù)測等。預(yù)測方法：通常分為定性、定量、定時(shí)和概率預(yù)測。這種數(shù)量預(yù)測常用的數(shù)學(xué)方法有移動(dòng)平均數(shù)法、指數(shù)平滑法、趨勢分析法、時(shí)間序列分析法、回歸分析法以及灰色系統(tǒng)理論等模型的應(yīng)用。用GIS模型可以解決區(qū)域時(shí)空歷史變化的布局問題。福建人口規(guī)模、GDP、經(jīng)濟(jì)與人口關(guān)系以及空間聚類相關(guān)分析系列圖：①利用回歸分析方法，選用3個(gè)因子（GDP，第二、第三產(chǎn)業(yè)占GDP的比重，各行政區(qū)的土地面積），并 設(shè)Y＝總?cè)丝?，X1＝GDP，X2＝第二、第三產(chǎn)業(yè)占GDP的比重，X3＝各行政區(qū)的土地面積。建立人口與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)模型。②再選用三個(gè)因子（人均GDP、人口密度、城市化水平），并設(shè)：Y＝人均GDP，X1＝人口密度，X2＝城市化水平，指標(biāo)采用以10為底的對數(shù)進(jìn)行無量綱處理后，建立相關(guān)模型則為Y＝－＋＋。，說明該方程的回歸效果顯著。四、交通規(guī)劃模型用途：確定交通目標(biāo)與設(shè)計(jì)達(dá)到交通目標(biāo)的策略和行動(dòng)的過程，其目的是設(shè)計(jì)一個(gè)交通系統(tǒng)，以便為將來的各種用地模式服務(wù)。特點(diǎn)：①要進(jìn)行快速檢索。②跳躍性的數(shù)據(jù)處理。③構(gòu)建深入應(yīng)用的輔助決策模型。④注意與相關(guān)軟件的綜合集成。需解決的GIS問題主要有：空間布局問題、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算問題、動(dòng)態(tài)設(shè)置問題、區(qū)域分析問題、時(shí)空歷史變化的對照問題。交通規(guī)劃模型：①交通發(fā)生量預(yù)測模型：該模型采用因果分析法，綜合考慮影響交通量發(fā)生的各因素，用回歸分析法建造多因素相關(guān)回歸方程。②出行分布預(yù)測模型：包括出行方向、出行數(shù)量以及出行工具的空間分配，主要考慮以居民區(qū)為出發(fā)點(diǎn)的出行分布情況。③交通量最優(yōu)分配規(guī)劃：交通量在交通網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)分配。對于客流，往往采用最短路徑算法；對于貨流，一般采用線性規(guī)劃中的運(yùn)輸模型。構(gòu)建城市紅綠燈智能化模擬系統(tǒng)：紅綠燈調(diào)度系統(tǒng)有三種模式，即固定控制、實(shí)時(shí)選擇控制、實(shí)時(shí)生成控制。這里討論在單交叉口模擬“實(shí)時(shí)生成控制“交通量模型的實(shí)現(xiàn)。假設(shè)條件：通往交叉路口的車輛是隨機(jī)的，不考慮混車流的情況；交叉口處不發(fā)生交通事故；所有車輛服從紅綠燈調(diào)度控制；車輛在通過交叉路口的速度是相同的，綠燈時(shí)間內(nèi) 的車輛必須順利通過交路口。應(yīng)用模型：第i相位的有效綠燈時(shí)間Ti＝T0＋△，目標(biāo)函數(shù)，其模糊控制流程如圖。《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》復(fù)習(xí)資料（要點(diǎn)）陳詩吉（編）第七章GIS可視化及其產(chǎn)品輸出第一節(jié)地理信息可視