GIS模型与建模

摘 要：地理信息系统（GIS）是用于存储、管理和显示空间要素位置和属性（如地理空间数据）的计算机系统.自20世纪70年代以来,GIS的重要性体现在自然资源管理领域.而GIS在模型建立方面起到了至关重要的作用,本文主要对GIS建模的基本元素进行介绍,并对GIS模型的分类、建模过程、GIS在建模中的作用、GIS与其他建模程序的组合进行了分析.为GIS模型与建模提供了基础研究资料.

关 键 词：GIS；GIS模型；GIS建模；

引言：GIS是地理信息系统（GeographicInformationSystem）的简称,是一种在计算机软硬件支持下的空间数据输入、存储、检索、运算、显示、更新和综合分析的应用技术系统[1].经过三代软件的改进,形成了图像处理功能强大、支持大型数据库的信息系统平台.而GIS模型与建模作为其中的重要组成部分已经成为了现在学者主要研究的方向,本文主要针对GIS模型与建模提出了一些基本元素的使用方法和介绍,为后续研究提供基础资料.

一、GIS建模的分类

GIS用户所用的许多模型是很难进行分类的.例如,于海龙等根据目的、方法论和逻辑学对模型进行分类.但其界限在他们的分类标准之间并不总是那么明确.本文不是提出一个详细的分类,而主要的目的对模型进行大致归类[2].

模型可以是描述的或者规则的.描述模型描述空间数据的现有情况,而规则模型则对将会出现的情况提供预测.

模型可以是确定的或者随机的.确定模型和随机模型都是用参数和变量的方程式来表示的数学模型.随机模型考虑一个或更多的参量或者变量的随机性,而确定模型则不然.作为随即过程的结果,随机模型的预测有可能出现错误或不确定的测量,通常用概率表示.

模型可以是静态的或者动态的.动态模型强调变量之间空间数据和相互作用的变化,而静态模型则涉及特定时间里空间数据的状态.在动态数据里,时间对于显示变化过程是很重要的[3].

模型可以是推论的或者归纳的.推论模型展示的结论是来自于特定的前提条件.这些前提条件通常是以科学理论或自然规律为基础的.归纳模型展示的结论是来自于实验数据和观察报告.

二、建模过程

模型的建立要遵循一系列的步骤.

第一步,明确建模目的.这类似于一个研究问题进行定义.模型想模拟什么现状,为什么必须建立这个模型以及合适的时空尺度.

第二步,把模型分解成各种元素,然后用概念定义各种元素的属性和他们之间的相互作用框图.

第三步,模型的应用与校准.建模者需要用数据去运行并校准模型.模型校准是一个重复的过程,不断地比较模型输出的数据与观察结果之间的差异,调整各参数的数值,然后再运行模拟.

经过校准的模型可以用做预测,但一个模型在被广泛接受之前必须经过验证过程.模型验证过程就是评价模型的稳定性,即对不同于校准条件下的预测结果作出评估.

三、GIS在建模中的作用

GIS在建模过程中有如下几个方面的内容.

第一,GIS是一个能够加工、显示和集成不同数据源的工具,这些数据源包括地图、数字高程模型、全球定位系统数据、影响和表格等.

第二,用GIS建立的模型可以是基于矢量或基于栅格的.其选择取决于模型的本质、数据源和算法.

第三,基于栅格和基于矢量的模型的差别并不排除建模者在建模过程中对两类数据的综合.

第四,GIS建模可以在GIS环境中进行,或者需要GIS与其他计算机程序的链接.许多GIS软件包,如ArcGIS、GRASS、IDRISI、ILWIS、MFworks和PCRoster,都有用于建模的广泛的分析功能.

四、GIS与其他建模程序的结合

把GIS连接到其他计算机程序,有三种情况[4].建模者在建模过程中可能三种都会遇到,这取决于所要完成的任务.

松散联结涉及数据文件在GIS与其他程序之间的传送.例如,你可以从GIS导出数据到统计分析软件包中运行,也可以把来自统计分析的结果导入GIS实现可视化或显示.在这种情形下,建模者必须创建和调整要导出或导入的数据文件,除非在GIS和目标计算机程序之间已经建立了接口.紧密联结提供了GIS和其他程序的共同用户接口.例如,GIS有一个菜单选项用来运行一个土壤侵蚀程序.嵌入系统是通过共享存储器和共同接口把GIS与其他程序捆绑在一起的.ArcGIS的地理数据分析扩展功能就是一个把地理数据分析功能与GIS环境捆绑在一起的例子.