4.5.1 概述

通过模型，不仅可以将思维过程简约化，将研究对象更清晰的呈现出来，还可以使复杂的问题一般化，以揭示客观对象的本质。

根据模型建立方式的不同，模型一般有三种类型：一是理论模型，它是一种数学表达式，可以反映事物或现象的理化规律；二是经验模型，它通过大量的观测实验和数理统计方法建立起来的，反映变量之间的统计关系；三是基于原理和经验的混合模型，这类模型中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。

根据模型的表现方式不同，模型还可以分为概念模型、数学模型、图解模型、实物模型等。

空间分析建模是指将空间问题的分析与处理采用模型的方式来表达的过程。空间分析模型可以模拟现实地理世界中各种自然要素、社会经济要素的空间分异特征及其随时间变化的过程，以及它们之间的相互关系，以解决各类型空间问题。从空间分析模型本身的特征来看，它可以分为空间分布模型、空间关系模型、空间相关模型和预测、评价与决策模型。从应用的角度看，空间分析模型包括适宜性分析模型、发展预测模型、位置选择模型、交通规划模型、地学模拟模型（如土壤侵蚀模型、水文模型等）。

4.5.2 空间分析建模的一般过程

空间分析建模一般需要经过以下几个阶段：

1. 明确问题

弄清建立模型的目的，明确需要解决的问题是什么，解决问题的途径和方法有哪些，需要用到什么数据。

2. 分解问题

根据问题的实质，对问题进行分解、简化，找出相关因素，明确模型中需要的参数，并准备好相关的数据。

3. 模型构建

根据各因素之间的关系，运用数学知识，并结合GIS的空间处理工具，构建模型，以描述各变量之间的关系。

4. 模型运行与检验

运行模型，并通过对模型结果的解释或对比来检验模型。若模型结果能够合理解释，或与实际观测结果能够很好的吻合，则表明模型可行；若与此相反，则表明模型存在问题，需要返回问题分解阶段，检查问题的分解是否合理，模型本身、模型参数、模型所用数据等是否正确、是否需要调整，并再次运行模型，直至模型符合要求。

5. 模型结果分析与应用

将模型运行的结果进行分析，了解其中所包含的信息，并将这些信息应用到具体的实践中（如决策支持）。

4.5.3 图解建模

1. 概述

图解建模是指用直观的图形语言将具体的空间处理过程以模型的形式建立起来。在模型中，分别定义不同的图形来代表输入数据、输出数据、空间处理工具，它们以流程图的形式进行组合，从而为复杂的GIS任务建立固定有序的处理过程。

在ArcGIS中，ModelBuilder（模型生成器）是构造地理处理工作流程和脚本的图形化建模工具。它主要由输入数据、空间处理工具、输出数据以及它们之间的连接关系等四个部分组成。输入数据和输出数据可以是矢量数据集，也可以是栅格数据集；空间处理工具主要是ArcToolbox中的工具集，也可以是模型、由脚本定制的工具或其他工具箱中的工具。连接指定了数据与操作之间的关系，只有符合条件的要素才能被连接起来。四者之者的有机组合，即可形成完整的图解模型。

2. 图解模型的分类

（1）按照模型中所包含的过程的数量，可以分为单过程模型和多过程模型。单过程模型只有一个过程，较为简单。而多过程模型包含多个过程，且第一个过程所产生的输出数据往往作为第二过程中的输入数据，依次类推。

（2）按照模型中过程的种类，可以分为单一处理工具模型和复杂处理工具模型。单一处理工具模型的空间处理工具仅为一种；复杂处理工具模型则由多种空间处理工具构成，例如，在为某地建立的地形分析模型中，既可能要用到数据转换工具，也可能要用到数据管理工具；既可能用到空间分析工具，也可能用到三维分析工具。

3. 图解建模的基本过程

在ArcGIS中，图解建模主要包括以下几个步骤：

1）打开Model生成器

2）添加所要输入的数据

3）添加空间处理工具：在ArcToolbox中选择合适的空间处理工具，将其直接拖入Model窗口中，并对输出的路径等进行设置。

4）连接空间处理工具：可以通过工具条的连接图标连接各要素，或者通过双击空间处理工具，在对话框中选择所要处理的数据，从而为数据和工具添加连接

5）设置参数：若希望在打开模型时由用户输入数据、参数或者设置输出文件的路径与名称，则需要在建立模型时设置参数。

6）保存模型

7）运行图解模型

8）将图解模型转换为脚本：建立好的模型可以转换为脚本文件以备它用。

4.5.4 脚本文件

脚本（Script）是指通过记事本程序或其它文本编辑器创建，并保存为特定扩展名（如*.py，*.vbs，*.js等）的文件。脚本通过利用应用程序或工具的规则和语法来表达指令，以控制应用程序中各种元素的反应，也可以由简单的控制结构（如循环语句、If/Then语句）组成。脚本最主要的特点在于脚本语法比较简单，容易掌握。此外，脚本还与应用程序密切相关，可以包含应用程序自身的某些功能。

在GIS中，各类工具往往是针对单一数据、单一进程的空间处理与分析，而实际应用中，空间数据的处理往往复杂而费时，并且常常需要对多个数据作同样的处理，因此，提高数据处理的自动化水平显得尤为必要。脚本是解决这一问题的最有效方式。脚本中可以采用一个或多个工具来处理简单或复杂的数据，并通过循环实现自动批量处理。

ArcGIS可以支持脚本语言Python。ArcGIS中，脚本调用ArcToolbox中的工具进行空间处理，实际上是通过GPDispatch组件类实现的。GPDispatch的作用就是调用和执行各种地理处理工具。

脚本的最大价值在于能够在脚本中加入循环语句实现对数据的自动批量处理。用脚本对数据进行批处理，一种较为有效的方法是：首先生成针对单一数据处理的模型，再将模型生成脚本，其次在脚本文件中加入循环语句，最后在工具箱中添加并运行脚本。

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