多準(zhǔn)則決策分析和土地適宜性評(píng)價(jià)課件

1、第六章 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型第一節(jié) GIS應(yīng)用模型概述第二節(jié) 適宜性分析模型第三節(jié) 發(fā)展預(yù)測(cè)模型第四節(jié) 位址選擇模型第五節(jié) 交通規(guī)劃模型第六節(jié) 地學(xué)模擬模型第七節(jié) 專家系統(tǒng)概述第1頁(yè)，共37頁(yè)。需要掌握的內(nèi)容：1）GIS應(yīng)用模型的分類2）GIS應(yīng)用模型的構(gòu)建方法3）GIS應(yīng)用模型的構(gòu)建途徑4）專家系統(tǒng)的概念、原理及基本模塊5）適宜性分析模型的概念，及模型建立的步驟、內(nèi)容第六章 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用模型第2頁(yè)，共37頁(yè)。第一節(jié) GIS應(yīng)用模型概述一、GIS應(yīng)用模型的分類1、根據(jù)所表達(dá)的空間對(duì)象的不同，分為： 理論模型，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，混合模型。模型分類理論依?jù)應(yīng)用領(lǐng)域模型理論物理或化學(xué)原理地表徑流運(yùn)動(dòng)

2、方程經(jīng)驗(yàn)數(shù)理統(tǒng)計(jì)+觀測(cè)實(shí)驗(yàn)水土流失統(tǒng)計(jì)、回歸混合用理論原理確定的確定性變量+用經(jīng)驗(yàn)確定的不確定性變量資源分配運(yùn)輸方程第3頁(yè)，共37頁(yè)。2、按照研究對(duì)象的瞬時(shí)狀態(tài)和發(fā)展過(guò)程，分為： 靜態(tài)、半靜態(tài)、動(dòng)態(tài)模型模型分類應(yīng)用目的靜態(tài)分析地理現(xiàn)象及要素相互作用的格局半靜態(tài)評(píng)價(jià)應(yīng)用目標(biāo)的變化影響動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)研究目標(biāo)的時(shí)間、空間動(dòng)態(tài)演變及趨勢(shì)第一節(jié) GIS應(yīng)用模型概述第4頁(yè)，共37頁(yè)。1.2 GIS應(yīng)用模型的構(gòu)建將要解決的問(wèn)題與專業(yè)知識(shí)相結(jié)合,從問(wèn)題開始，一步步地推導(dǎo)出解決問(wèn)題所需要的原始數(shù)據(jù)、精度標(biāo)準(zhǔn)、模型的邏輯結(jié)構(gòu)和方法步驟。將已經(jīng)形成的模型邏輯結(jié)構(gòu)與GIS技術(shù)相結(jié)合，從各類數(shù)據(jù)開始，一步步地將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為問(wèn)題

3、的答案，必要時(shí)還需要進(jìn)行反饋和修改。構(gòu)建方法從目的出發(fā)：目的導(dǎo)向分析從數(shù)據(jù)出發(fā)：數(shù)據(jù)導(dǎo)向操作1、構(gòu)建方法第一節(jié) GIS應(yīng)用模型概述第5頁(yè)，共37頁(yè)。用宏語(yǔ)言開發(fā)所需的空間分析模型如：ARCINFO 的 AML語(yǔ)言前兩種方法的結(jié)合，即既利用GIS提供的分析功能模塊，同時(shí)根據(jù)需要開發(fā)其它所需的分析功能。構(gòu)建途徑GIS環(huán)境內(nèi)的模型建造混合型的模型建造2、構(gòu)建途徑GIS外部的模型建造用其它應(yīng)用領(lǐng)域的軟件開發(fā)模型，然后與GIS連接第一節(jié) GIS應(yīng)用模型概述第6頁(yè)，共37頁(yè)。 在土地資源開發(fā)時(shí)，對(duì)開發(fā)活動(dòng)的分析，這些開發(fā)活動(dòng)包括農(nóng)業(yè)應(yīng)用、城市化選址、作物類型布局、道路選線、選擇重新造林的最適宜的土地等。（

4、1）確定具體的開發(fā)活動(dòng)一、主要步驟：（2）選擇其影響因子（3）評(píng)判各個(gè)因子對(duì)這種開發(fā)活動(dòng)的適宜程度（4）提供規(guī)劃決策依據(jù)第二節(jié) 適宜性分析模型第7頁(yè)，共37頁(yè)。開發(fā)的目的及意義國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀技術(shù)路線預(yù)期成果第一步：確定具體的開發(fā)活動(dòng)第二節(jié) 適宜性分析模型第8頁(yè)，共37頁(yè)。通過(guò)對(duì)開發(fā)活動(dòng)的分析、論證后，確定：影響因素：項(xiàng)目評(píng)價(jià)目標(biāo)所涉及的因素。參評(píng)因子：影響每個(gè)因素的因子因子屬性：每個(gè)因子所涉及的屬性第二步：選擇主要影響因素及因子第三步：選擇某種評(píng)判方法，對(duì)各個(gè)因子進(jìn)行適宜程度評(píng)價(jià)第二節(jié) 適宜性分析模型第四步：將評(píng)價(jià)結(jié)果（方案）提交用戶，供用戶選擇。第9頁(yè)，共37頁(yè)。每個(gè)因子有一組屬性二、一般形

5、式某項(xiàng)T評(píng)價(jià)目標(biāo)所涉及的影響因素X1 ， X2 ， ， Xmx1 ， x2 ， xlv1 ， v2 ， ， vm每個(gè)因素對(duì)應(yīng)一組參評(píng)因子第二節(jié) 適宜性分析模型第10頁(yè)，共37頁(yè)。根據(jù)以上選擇的因素，可以得到每個(gè)因素 Xi 所對(duì)應(yīng)一個(gè)屬性集：每個(gè)屬性集對(duì)于項(xiàng)目T 都有一個(gè)優(yōu)劣等級(jí)，且滿足：V1l Vjl Vnl向量表示屬性集：第二節(jié) 適宜性分析模型第11頁(yè)，共37頁(yè)。各個(gè)因素按屬性集的優(yōu)劣可用矩陣表示其中：P 為 Xi（每個(gè)因素）對(duì)T 貢獻(xiàn)值 W 為 Xi（每個(gè)因素）對(duì)T 的權(quán)重值P和W的確定：依據(jù)研究對(duì)象，通過(guò)計(jì)算，或者經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定。第二節(jié) 適宜性分析模型第12頁(yè)，共37頁(yè)。由以上矩陣，可求

6、取基于柵格單元的評(píng)價(jià)分值:G(Pji) = 1-R(T) Pji / 100 評(píng)價(jià)分值計(jì)算計(jì)算某個(gè) T 的適宜等級(jí) Sj當(dāng)使得 G 為最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的 j ，即為適宜等級(jí) Sj第二節(jié) 適宜性分析模型第13頁(yè)，共37頁(yè)。適宜等級(jí) Sj評(píng)價(jià)當(dāng)適宜等級(jí)為S1 ：可認(rèn)為最適宜S2 ：可認(rèn)為次適宜S3：可認(rèn)為臨界值S4：不適宜當(dāng)適宜級(jí)為S2或S3時(shí)，必須同時(shí)確定其限制性因子。限制性因子的計(jì)算公式為 第二節(jié) 適宜性分析模型第14頁(yè)，共37頁(yè)。例一、利用GIS進(jìn)行土地適宜性評(píng)價(jià)1、目標(biāo) 對(duì)玉米地進(jìn)行土地適宜性評(píng)價(jià)，通過(guò)評(píng)價(jià)將研究區(qū)分成四種適宜性等級(jí)，S1、S2、S3、S4三、應(yīng)用實(shí)例 S1(最適宜) S2(

7、次適宜) S3(免強(qiáng)適合) S4(不適宜)第二節(jié) 適宜性分析模型第15頁(yè)，共37頁(yè)。2、 評(píng)價(jià)方法及過(guò)程：基于GIS的土地質(zhì)量評(píng)價(jià)法對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的生態(tài)條件進(jìn)行調(diào)查，得出結(jié)論：玉米屬于禾本科，為一年生草本植物；主導(dǎo)生態(tài)條件是：喜高溫、水量大、土壤肥、土層松、根系要防水土流失；(1)評(píng)價(jià)對(duì)象生態(tài)條件的調(diào)查第二節(jié) 適宜性分析模型第16頁(yè)，共37頁(yè)。確定玉米地土地適宜性評(píng)價(jià)的主要因素和因子及等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；其影響因素和因子為： (2)確定評(píng)價(jià)對(duì)象的影響因素和因子F2F1F3F4第二節(jié) 適宜性分析模型第17頁(yè)，共37頁(yè)。(3)利用GIS生成影響因素?cái)?shù)據(jù)通過(guò)GIS操作過(guò)程，可以有效的生成基于柵格單元的供水條件等級(jí)

8、數(shù)據(jù)文件R1例如：供水有效性，其影響因子為水源和土層厚度供水級(jí)別距水源（m）土層厚度（cm）1級(jí)502級(jí)100 - 20050 - 203級(jí)200 - 50020 - 104級(jí)50010因素F1供水因素F2供肥因素F3供氧因素F4土壤侵蝕因素F5溫度主要因素和因子疊置分析供水分級(jí)水系圖土壤圖數(shù)字化數(shù)字化緩沖區(qū)屬性分級(jí) 因子1 因子2第二節(jié) 適宜性分析模型第18頁(yè)，共37頁(yè)。同理，可以生成供肥條件等級(jí)數(shù)據(jù)文件R2、供氧條件等級(jí)數(shù)據(jù)文件R3和土壤侵蝕等級(jí)數(shù)據(jù)文件R4，（溫度反映在季節(jié)上） 。第二節(jié) 適宜性分析模型由于每個(gè)影響因素Fi（i=1，2，3，4）對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的貢獻(xiàn)大小和適宜程度不同，因此，可

9、表述為：不同因素有不同的權(quán)重（wi）不同級(jí)別的因素對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的貢獻(xiàn)函數(shù)值(Pij)也不相同。(4)計(jì)算個(gè)因素的權(quán)重和貢獻(xiàn)函數(shù)值可通過(guò)計(jì)算來(lái)獲得權(quán)重（wi）和貢獻(xiàn)函數(shù)(Pij)值。第19頁(yè)，共37頁(yè)。建立4個(gè)因素的重要性比較表將4個(gè)因素按重要性排隊(duì)，得F4、F3、F2、F1按倍數(shù)關(guān)系比較相互之間的重要性，即： 令F4的重要性為1； F3的重要性同F(xiàn)4，為1 ； F2的重要性是F3重要性的2倍； F1的重要性是F2重要性的4倍求權(quán)重（Wi）：Wi = Ui /mi=1UiW4=1/(1+1+2+2*4)=1/12=0.083 W3 =1/12=0.083 W2=0.083*2=1/6=0.17 W

10、1=0.17*4=2/3=0.67 第二節(jié) 適宜性分析模型第20頁(yè)，共37頁(yè)。P值的確定方法：貢獻(xiàn)函數(shù)值可以按照影響因素的級(jí)別來(lái)確定。一般將各因子最適宜的指標(biāo)值定為貢獻(xiàn)函數(shù)值100，將各因子最不適宜的指標(biāo)值定為貢獻(xiàn)函數(shù)值0，在這之間，指標(biāo)值與函數(shù)值按線性關(guān)系計(jì)算和確定。 例如：對(duì)供水因素，如按上所述分四級(jí)，將最適合的定為貢獻(xiàn)函數(shù)值為100，不適合的定為貢獻(xiàn)函數(shù)值為0。（3）按影響因素的級(jí)別確定貢獻(xiàn)函數(shù)如下：即最適合的指標(biāo)貢獻(xiàn)函數(shù)為 P1i=100 （供水為一級(jí)） 較適合的指標(biāo)貢獻(xiàn)函數(shù)為 P2i=67 （供水為二級(jí)） 免強(qiáng)適合的指標(biāo)貢獻(xiàn)函數(shù)為 P3i=33 （供水為三級(jí)） 不適合的指標(biāo)貢獻(xiàn)函數(shù)為

11、 P4i=0 （供水為四級(jí)）第二節(jié) 適宜性分析模型第21頁(yè)，共37頁(yè)。(4)計(jì)算玉米地土地適宜性評(píng)價(jià)等級(jí)，并輸出分級(jí)圖。 通過(guò)將不同土地質(zhì)量數(shù)據(jù)文件Ri的等級(jí)，切換為與評(píng)價(jià)指標(biāo)表相同等級(jí)對(duì)應(yīng)的指標(biāo)值，便可計(jì)算出基于柵格單元的評(píng)價(jià)分值R（T）： 指標(biāo)等級(jí)因素(權(quán)重*貢獻(xiàn))F水F1肥F1氧F1侵蝕10.67 *100= 67 .00.17*100= 17.00.08*100=8.00.08*100= 8.020.67 *67= 44.80.17*67= 11.40.08*67= 5.40.08*67= 5.430.67 *33= 22.20.17*33= 5.60.08*33= 2.60.08*3

12、3= 2.640.67 *0= 00.17*0= 00.08*0 = 00.08*0 = 0如對(duì)柵格點(diǎn)求出F1指標(biāo)為67，F(xiàn)2指標(biāo)為11.4 ， F3指標(biāo)為2.6 ， F4指標(biāo)為0評(píng)分值67+11.4+2.6+0=81 最后分級(jí)得分級(jí)圖。R(T) = （WiPji）/100，j=1，2，n i=1mm為因素n為因子第二節(jié) 適宜性分析模型第22頁(yè)，共37頁(yè)。第三節(jié) 發(fā)展預(yù)測(cè)模型一、一般介紹(1)研究方向 人口預(yù)測(cè)、資源預(yù)測(cè)、糧食產(chǎn)量預(yù)測(cè)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測(cè)(2)數(shù)學(xué)方法 移動(dòng)平均數(shù)法、指數(shù)平滑法、趨勢(shì)分析法、時(shí)間序列分析法、回歸分析法,以及灰色系統(tǒng)理論模型第23頁(yè)，共37頁(yè)。二、 模型簡(jiǎn)介人口預(yù)

13、測(cè)模型:Pt =P0e（-u）Pt 為 t 年的人口數(shù)P0 為基年的人口數(shù) 為人口出生率 為人口死亡率t 為年份第三節(jié) 發(fā)展預(yù)測(cè)模型第24頁(yè)，共37頁(yè)。勞動(dòng)力預(yù)測(cè)方程:L(t)=LR(t)L(t-1)+LW(t)L(t) 為t 年勞動(dòng)力狀態(tài)向量LW(t) 為t 年勞動(dòng)力遷移向量LR(t) 為勞動(dòng)力存留系數(shù)矩陣第三節(jié) 發(fā)展預(yù)測(cè)模型第25頁(yè)，共37頁(yè)。具體步驟數(shù)據(jù)準(zhǔn)備： 主要依靠空間數(shù)據(jù)庫(kù)，包括屬性數(shù)據(jù)（人口、資源、糧食產(chǎn)量等）和圖形數(shù)據(jù)。模型選擇： 根據(jù)研究?jī)?nèi)容或目標(biāo)，選擇相關(guān)的地理模型，并進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算。成果表達(dá)： 利用GIS輸出功能，以圖、報(bào)表的方式輸出。三、應(yīng)用實(shí)例第三節(jié) 發(fā)展預(yù)測(cè)模型第26

14、頁(yè)，共37頁(yè)。第四節(jié) 位址選擇模型概念:選擇標(biāo)準(zhǔn):指按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)空間分析的方法，確定廠址、電站、管線，或者交通路線等的最佳位址或路徑。環(huán)境：坡度、文化、自然保護(hù)區(qū)等工程：工程實(shí)施的可能性，能否滿足工程標(biāo)準(zhǔn)。如：地形、土壤、氣候條件等經(jīng)濟(jì)：工程造價(jià)第27頁(yè)，共37頁(yè)。建立步驟數(shù)據(jù)準(zhǔn)備綜合影響評(píng)價(jià)位址選擇分析第四節(jié) 位址選擇模型第28頁(yè)，共37頁(yè)。一、交通發(fā)生量預(yù)測(cè)模型方法：回歸分析法回歸方程:第五節(jié) 交通規(guī)劃模型第29頁(yè)，共37頁(yè)。二、出行分布預(yù)測(cè)模型2、出行分布預(yù)測(cè)模型:1、因素:出行方向、出行數(shù)量以及出行工具的空間分配。第五節(jié) 交通規(guī)劃模型第30頁(yè)，共37頁(yè)。三、交通量最優(yōu)分配規(guī)劃1

15、、類型：平衡運(yùn)輸模型與不平衡運(yùn)輸模型2、交通量分配模型的考慮因素: (1)道路功能的合理劃分(2)交通流對(duì)速度的要求(3)道路使用的經(jīng)濟(jì)性(4)對(duì)交叉路口流量的限制第五節(jié) 交通規(guī)劃模型第31頁(yè)，共37頁(yè)。第六節(jié) 地學(xué)模擬模型含義:應(yīng)用計(jì)算機(jī)、數(shù)字模擬技術(shù)及綜合分析的方法來(lái)模擬許多地理過(guò)程或現(xiàn)象。地理現(xiàn)象:氣候變遷、沙漠化過(guò)程、土地退化過(guò)程、湖泊沼澤化、河口沖淤、沙嘴發(fā)育、以及土壤侵蝕等。應(yīng)用領(lǐng)域：資源開發(fā)、國(guó)土整治、水土保持、工程論證第32頁(yè)，共37頁(yè)。一、確定土壤侵蝕的數(shù)值分析模型A=0.224RKLSCP第六節(jié) 地學(xué)模擬模型第33頁(yè)，共37頁(yè)。二、設(shè)計(jì)土壤侵蝕數(shù)據(jù)處理流程三、土壤侵蝕圖的輸出第六節(jié) 地學(xué)模擬模型第34頁(yè)，共37頁(yè)。第七節(jié) 專家系統(tǒng)概述一、概念： 研究模擬人類專家的推理思維過(guò)程，將領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，以知識(shí)庫(kù)的形式存入計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)可以根據(jù)這些知識(shí)，對(duì)輸入的原始事實(shí)進(jìn)行復(fù)雜的推理，并作出判斷和決策，從而起到專門領(lǐng)域?qū)＜业淖饔谩６?、一般原理?對(duì)某一領(lǐng)域具有深入研究和專門知識(shí)的專家,將其知識(shí)變?yōu)榭晒┯?jì)算機(jī)使用的形式，將獲取的知識(shí)轉(zhuǎn)換為一系列辨認(rèn)或描述實(shí)體的規(guī)則，并存入系統(tǒng)存取的知識(shí)庫(kù)中，完成推理和生成結(jié)論，并可根據(jù)用戶的要求給出相應(yīng)的解釋。第35頁(yè)，共37頁(yè)。三、專家系統(tǒng)的主要模塊知識(shí)獲?。?/p>