GIS应用模型概述

所谓GIS应用模型，就是根据应用目标，具体化为信息世界中可操作的机理和过程。或是用一定程度的简化和抽象，通过逻辑的演绎，去把握地理系统各要素之间的相互关系、本质特征及可视化显示。在第5章介绍的栅格数据模型和矢量数据模型是描述地理现象最常见、最通用的数据模型（详见表5.4）。经典的GIS都认为在矢量、栅格数据模型的应用对比中，叠置及三维分析方面栅格具有优势，缓冲分析方面矢量、栅格差不多，网络分析方面以传统以矢量为主，现在栅格也在尝试深入应用。总之，GIS基本模型结合实际，还可派生出众多的应用模型。

一、GIS应用模型的分类

根据所表达空间对象的不同，GIS应用模型可分为数学（理论）模型、经验模型和混合模型，陈述彭先生提出来的地学模型就是属于此种分类，见表6.1。根据研究对象的瞬时状态和发展过程，可分为静态、半静态和动态模型。

表6.1  地学模型类型

                               

类型	理论依据	应用领域	模型表达
理论模型	物理或化学原理	如：地表径流等	应用数学分析方法建立的数学表达式，反映地理过程本质的理化规律，如运动方程等
经验模型	l  启发式或统计关系   l  通过数理统计方法和大量观测实验的数据构建模型	如：水土流失、适宜性分析模型等	是基于变量之间的统计关系或启发式关系的模型，如统计、回归方程等
混合模型	基于原理和经验的模型，也称半经验性模型	如：资源分配、位置选择模型等	既有基于理论原理的确定性变量，也有应用经验加以确定的不确定性变量，如运输方程等

 

二、GIS应用模型与GIS空间分析

GIS应用模型与GIS空间分析关系密切，但有所区别。主要表现以下几个方面。

（1）GIS空间分析是基本的，是解决一般问题的理论和方法；而GIS应用模型是复杂的，往往是两种或多种GIS空间分析方法的复合，是为解决专门问题的理论和方法。

（2）空间分析模型是联系GIS应用系统与专业领域的纽带，必须以广泛、深入的专业研究为基础。

（3）空间分析模型是综合利用GIS中大量数据的工具，而数据的综合分析和应用主要又通过模型来实现。

（4）空间分析模型是分析型和辅助决策型GIS，这是区别于管理型GIS的一个重要特征，是解决空间分析和辅助决策问题的核心。

三、GIS 应用模型的构建

构建GIS应用模型，首先必须明确用GIS求解问题的基本流程；其次根据模型的研究对象和应用目的，确定模型的类别、相关的变量、参数和算法，构建模型逻辑结构框图；然后确定GIS空间操作项目和空间分析方法；最后是模型运行结果验证、修改和输出。显然，应用模型是GIS与相关专业连接的纽带，它的建立并不是纯数学技术性问题，而必须以坚实而广泛的专业知识和经验为基础，对相关问题的机理和过程进行深入的研究，并从各种因素中找出其因果关系和内在规律，有时还需要采用从从定性到定量的综合集成法，这样才能构建出真正有效的GIS应用模型。

用GIS求解问题的过程就是建立地理信息建模系统（Geographic Information Modeling System，简称GIMS）,研究如何根据给定条件（如已知数据和约束条件）自动生成解决问题（如确定候选地址）的整个操作过程。它能支持面向用户的空间分析模型的定义、生成和检验的环境，支持与用户交互式地基于GIS的分析、建模和决策。GIMS是目前GIS研究的重要方向和热点问题之一。

通用GIS空间分析功能与各种领域专用模型的结合主要有三种途径。

（1）GIS环境内模型建造（嵌入式）：利用GIS软件的宏语言发展各自所需的空间分析模型。此方法能充分利用GIS软件本身所具有的资源，模型建造和开发的效率比较高。

（2）GIS外部的模型建造（松散耦合式）：基于应用GIS的空间数据库和输出功能，而模型分析功能则主要是利用其它应用领域的软件。此方法运行比较慢，但实现软件嫁接，无需在GIS环境中再编分析软件，具有广泛的适用性。

（3）混合型的模型建造：上述两者的结合。此方法既利用GIS提供的功能，又具有一定灵活的效果。