GIS设计与实现7.地理模型库设计

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1、地理建模实例——土壤肥料分析模型1、建模准备土壤肥力是衡量土壤生产力的重要指标。土壤肥力的好坏主要取决于土壤中N、P、K、有机质含量的高低。不同的土壤单元，各种营养物质的含量不同，用单一的要素来表征土壤的综合肥力状况，往往会产生与实际不符的结果，如下例，土壤单元B中磷（P）、钾（K）、有机质的含量高于土壤单元A，而氮（N）的含量则较低。N(ppm)P(ppm)K(ppm)有机质%土壤单元A72.919.74174.981.4962土壤单元B70.5610.24190.681.546需要建立一个综合的评价模型（指标）来确定到底哪个土壤肥力高些。返回2、模型假设W=（w1w2

2、w3w4）为判断矩阵最大特征值所对应的特征向量，W的各个分量就是各评价因子对土壤肥力的影响权重。假设一：构造层次分析法的判断矩阵，矩阵各元素取值须有经验专家参与。假设二确定各评价因子对土壤肥力的隶属度函数上面确定的权重只体现了各因子作为一种实体对作物生长及土壤肥力的贡献大小，没有考虑各因子的含量对土壤肥力及作物生长的影响。N、P、K、有机质等因子在土壤中的含量与土壤肥力有很大的相关性，一般来说，含量越高，土壤肥力（作物产量）越大，含量越低，土壤肥力则小。但这种比例关系是有一定的限度的，超出这种限度，则这种比例关系不再成立。根据这种关系及相关专家经验可用指派法来确定各因子的

3、隶属度函数，其计算模型见下页。E1、E2、E3、E4为N、P、K、有机质四个养分因子对土壤肥力的隶属度函数，e1、e2、e3、e4为各土壤采样点N、P、K、有机质的实际含量。3、建立模型土壤肥力指数的计算公式如下：S(i)=WE(i)TS(i)——第i个样点的土壤肥力指数；W——评价因子对土壤肥力的影响权值矩阵，W=（w1w2w3w4）；E（i）T——评价因子隶属度矩阵的转置矩阵，E(i)=（Ei1、Ei2、Ei3、Ei4）；按该方法求出的土壤单元A的肥力指数是0.936，土壤单元B的肥力指数是0.925，说明A的肥力相对于B来说要稍高一些。序号E1E2E3E4肥力指数S

4、i10.9601.00.6740.8040.924620.9531.00.8350.7900.93630.9900.5020.7430.7130.759540.95300.9750.8170.604650.5900.4880.9410.6390.58860.78601.01.00.561570.92000.9530.6650.568380.86800.7660.4940.505190.7750.2600.8960.5720.4900100.94600.2390.5960.4986………………4、模型求解根据上述模型，求出了所有采样点的土壤肥力指数。5、模型分析采用空间数据

5、的内插技术，用GIS软件绘制出实验区土壤肥力空间分布图，该图按土壤肥力指数S（i）把实验区分成五个不同的等级，反映了土壤肥力的空间差异状况。在进行田间管理时，就可以针对不同的肥力区采取不同的管理措施。6、模型检验一般来说，土壤肥力越高，作物的产量越大，下图是实验区的产量分布图，对比产量图和土壤综合肥力分布图，发现：产量高的地区与肥力高的地区相一致，这说明，我们建立的模型是合理的。返回