第五章 GIS系统设计2课件.pptVIP

第五章　GIS系统设计　;在系统定义阶段确定系统建设的目标和任务之后，需要进行系统的总体设计。GIS总体设计阶段的主要任务是将系统需求转换为数据结构和软件体系结构，即数据设计和体系结构设计。数据设计就是把分析阶段所建立的信息域模型变换成软件实现中所需的数据结构。体系结构设计则是把系统的功能需求分配给软件结构，形成软件的模块结构图，并设计模块之间的接口关系。在总体设计阶段，各模块还处于黑盒子状态，模块通过外部特征标识符（如名字）进行输入和输出。使用黑盒子的概念，设计人员可以站在较高的层次上进行思考，从而避免过早地陷入具体的条件逻辑、算法和过程步骤等实现细节，以便更好地确定模块和模块间的结构。;教学提纲;三、GIS应用分析模型设计;GIS空间处理与分析设计主要内容;GIS地理建模（一）;地理建模主要是运用数学语言、地理知识和程序设计工具，对地理信息（如地理现象、地理数据等）加以翻译和归纳。地理模型经过演绎、求解及推断过程，给出数学上和地理上的分析、预报、决策或控制，再经过翻译和解释回到现实世界中，完成实践-理论-实践的循环。如果检验结果是正确或可行的，即可用于GIS分析和操作，否则，就要重新考虑翻译、归纳过程，重新修改地理模型。;1、地理建模过程 2、GIS应用模型库的设计 3、GIS模型库管理;;建模准备 建模准备包括了解地理问题的实际背景、明确地理建模的目的、掌握地理对象的各种信息（如数据资料等）以及搞清对象的特征。为了做好准备，有时建模者需进行深入细致的调查研究，碰到问题要虚心向有关方面的专家请教，按模型的需要有目的地收集所需资料。本阶段的重点是进行模型的因子分析。 ;模型假设 模型假设是根据地理对象的特性和建模的目的，对问题进行必要的简化，并且用精确的语言作出假设。这是地理建模的第二步，也是关键的一步。有时，假设过于详细，试图把复杂的实际现象的各个因素都考虑进去，可能使得建模者很难继续下一步的工作。因此要善于辨别问题的主要和次要方面，尽量将问题均匀化、线性化。;建立模型 建立模型是指根据???做的假设，利用适当的数学工具，确定各因子之间的联系，通过表格、图形或是其它数学结构建立地理模型。这是地理建模的第三步。为了完成这项地理建模的主体工作，建模者需要掌握较为广泛的数学知识，有时还要用到规划论、排队论、图论、对策论等知识，但并不要求建模者对数学的每个分支都精通。事实上，建模的一个原则就是尽量采用简单明了的数学工具，供更多的人了解和使用。 ;模型求解 对以上建立的模型进行数学上的求解，包括解方程、画图形、逻辑推理、稳定性讨论等。模型求解不仅要求建模者掌握相应的数学知识，还要掌握一些常用数据分析软件，如集计算和可视化于一体的Matlab软件及用于统计分析的SPSS软件等。 ;模型分析 对模型求解的结果进行数学和地理上的分析。这一阶段有时需根据地理问题的性质，分析各变量之间的依赖关系；有时要求对结果进行预测、最优决策或控制等。 ; 模型检验 将模型分析的结果“翻译”到地理对象中，用实际现象或数据检验模型的合理性和适用性，即检验模型的正确性。若检验结果正确，模型即可用；若检验结果有误，则需修改或重新建模。经验表明，模型假设是最易导致结果有误的环节。 ;GIS应用模型库的设计 GIS有着强大的空间分析功能，如缓冲区分析、邻近分析、叠加分析等。只有建立与之相应的GIS应用模型，GIS才真正有用武之地。下表反映了GIS应用模型的分类情况。 ; 其中，适宜性分析模型（Suitability）主要通过因子分析、专家打分和判别标准来建模，例如土地适宜性模型，地址选择模型；预测模型（Predictive）主要是根据以往的数据分析事件发生的可能性，建立模型，如洪水预测模型，人口扩散模型；模拟模型（Simulation）主要是根据不同自然条件和人为条件下产生的可能结果进行模拟，如森林的增长模型，地下水沉降模型；最优化模型（Optimization）是从多种可能性中选择一个最佳解决方案，如道路的最佳选线、资源的最优化配置等；影响模型（Influence）是由一个事件而引起的对周围地区的影响模型，如建一个有污染的工厂对周围环境的影响程度，海上油轮泄露对周围渔业的影响等。;GIS应用模型的设计是GIS设计的核心内容之一，其优劣直接影响到系统功能运行效率。好的GIS应用模型，要求设计者具有较为丰富的地理知识（包括GIS知识）、数学知识和专业知识。设计GIS应用模型时，主要考虑要用它来解决什么问题，有哪些数据可用，采用何种建模方法为切入点或有哪些现成模型可供借鉴。由于这些模型大部分都要通过GIS的缓冲区分析、叠置分析等功能体现出来，即模型结果要高度可视化，数字、图形、表格是可视化最基本的表达方式。;另外，要考虑GIS与应用模型的结合方式，可以是直接结合