曹妃甸工业园区的开发规划建设日异月殊,瞬息万变,经济高速发展,产业高度集聚,地表景观格局正在发生着翻天覆地的变化,通过GIS平台与景观指数统计分析,对研究区的地表景观格局时空变化进行分析,预测模拟出曹妃甸工业园区未来地表景观格局结构变化趋势,以期对该区域国土空间开发合理提供建议,把握资源分布与利用,实现可持续发展的理念。本文把曹妃甸工业园区的地表景观格局研究从整体上分为了两个方面,一是把握土地覆被的结构特征和空间动态变化;二是计算景观格局指数,进而从数量上的变化体现格局特征趋势,结合两方面的变化特征,定量地揭示该区域地表景观格局的整体变化,主要对以下方面进行了研究分析。(1)通过GIS平台强大的空间分析能力,分别对曹妃甸工业园区2000、2008、2011和2014年的四期地理国情数据空间叠加分析,生成转移矩阵,从地表覆盖转化的角度入手,具体分析2000-2008、2008-2011、2011-2014和2000-2014年时期内各地表景观斑块之间的相互结构转化,进行一定的图表统计分析和绘制相对应的空间分布图,展现格局特征。接着从景观斑块的变化速率着手,用单一景观斑块动态度和综合景观格局的动态度两个指标,定量计算分析曹妃甸工业园区动态度,研究发现,该区域由于填海造地工程的原因,地表斑块间的转化较为复杂,其中,水域景观在此期间变化最明显,面积逐年减少,而区域内综合景观格局的动态度呈逐年增加趋势,在2011-2014年达到最大。(2)适当地选取TA、NP、PD、LPI、LSI、PAFRAC、CONTAG、SPLIT、SHDI和AI这十个景观指数,从类型水平和景观水平两个层面对研究区2000-2014年内四期数据的各类地表景观斑块分别计算分析,绘制指数变化走向图,刻化景观斑块格局从数量上的变化趋势,研究发现,由于受到较大的人工干扰,该区域的景观斑块急剧上升,形状趋于复杂,破碎化现象严重,景观的多样性较为丰富,空间分布的集聚性降低,特别是2000-2008年间,生态环境遭到了不同程度的破坏,较为脆弱,整体上景观格局朝着由单一向复杂的方向发展。(3)结合马尔科夫链和灰色预测模型的原理,利用数据对曹妃甸工业园区2014年地表景观格局进行预测,然后与2014年真实的数据对比,通过相对误差和中误差两个指标对模型预测精度评定,研究发现,灰色预测模型精度更高,最后,用该模型对未来做出预测,并对结果进行一定的分析。(4)借助前文中的分析研究结果,定性的分析曹妃甸工业园区地表景观格局变化的驱动因子,主要分为科技、经济、自然因素、人文因素和政策辅助因素。
7、 请介绍对土地利用变化进行空间模拟和优化的具体步骤和算法？ 元胞自动机
元胞自动机模拟模块包括五个CA模型：多准则判断CA（MCE-CA），逻辑回归CA
（Logistic-CA）， 主成分分析CA（PCA-CA），神经网络CA（ANN-CA）以及决策树CA（Decision Tree-CA）。MCE-CA采用基于层次分析法的多准则判断方法来确定涉及到的空间因子的权重，然后将计算得到的发展适宜性指标转换为元胞发展的概率。
Logistic-CA是对MCE-CA的改进，主要通过逻辑回归方法得到各空间因子的参数。PCA-CA通过主成分分析的方法来降低各空间因子之间的相关关系，得到主成分因子进行分析。ANN-CA使用人工神经网络的方法来定义元胞自动机的转换规则，并且该方法具有模拟多种土地利用类型相互转换的能力。Decision Tree-CA使用了决策树算法，它能够以“IF?THEN?”语句的形式提供清晰的规则定义。相对于使用系数或方程式的形式来讲，能更好的理解对模拟的规则。
多智能体系统
多智能体系统模拟模块目前只包括一个采用基于多智能体建模（Agent-Based Modeling，ABM）方法进行城市地价模拟的演示。该模块设计为基于多智能体系统建模而提供的建模环境，使用户可以通过图形用户界面（GUI），或者是GeoSOS平台的嵌入式语言进行基于多智能体系统的建模。同时该模块还提供集成CA方法和MAS方法的能力。该模块目前还在开发中。 空间优化
空间优化模块包括三个模型：设施点位置选择模型、路径优化模型及土地分配模型。这些模型都基于蚁群优化算法（Ant Colony Optimization，ACO）。设施点位置选择模型能够根据使用最小资源耗费并获得最大收益的原则，得到设施点的最佳分布位置。路径优化的目标是使路径尽可能短的同时路径覆盖的服务范围尽可能大。土地分配模型使用栅格数据格式的土地适宜性地图和给定的土地分配数量来产生土地分配方案，该方案同时考虑土地的适宜性指标和格局的紧凑性。
人工智能方法如何与GIS现结合？请给出具体的例子？
人工智能(Artificial Intelligence)是计算机科学、控制论、信息论、神经生物学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科;是研究解释和模拟人类智能、智能行为及其规律的一门综合性的边缘学科。它借助于计算机建造智能系统,完成诸如模式计算识别、自然语言理解、程序自动设计、定理自动证明、机器人、专家系统等应用活动;其主要任务是建立智能信息 处理理论,进而设计可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统[1]。 当前普遍的GIS系统需要完成管理大量复杂的地理数据的任务,目前, GIS技术主要侧重于解决复杂的空间数据处理与显示问题,其推广应用遇到的最大困难是缺乏足够的专题分析模型,或者说GIS的数据分析能力较弱,而这一能力的提高从根本上依赖于人工智能中的知识工程、问题求解、规划、决策、自动推理技术等的发展与应用。从这一点上讲,在不久的将来, AI在GIS系统中的应用,尤其是其智能化分析功能将大大改善传统GIS应用范围,将GIS应用提高到一个 新的层次。 将AI应用到GIS中,使之能够对结构化或非结构化的知识进行表达与推理。以构成一个完整的智能化地理信息系统。通过增强其在问题求解、自动推理、决策、知识表示与使用等方面的能力,使得GIS的专题分析模型能自动地、智能化 地解决复杂的现实问题,是GIS的重要发展方向之一 实例？
试从遥感的角度，论述可见光、红外线各谱段和微波的光谱特性？ ？
以某个领域生产活动(如农业生产)为例，试分析遥感的具体应用？ ？
GIS空间内插是在什么情形下进行的？请给出有关空间数据内插的方法？ ?
如何进行空间数据挖掘？请介绍有关的方法？ 1. 基于概率论的方法。这是一种通过计算不确定性属性的概率来挖掘空间知识的方法，所发现的知识通常被表示成给定条件下某一假设为真的条件概率。在用误差矩阵描述遥
感分类结果的不确定性时，可以用这种条件概率作为背景知识来表示不确定性的置信度。 2. 空间分析方法。指采用综合属性数据分析、拓扑分析、缓冲区分析、密度分析、距离分析、叠置分析、网络分析、地形分析、趋势面分析、预测分析等在内的分析模型和方法，用以发现目标在空间上的相连、相邻和共生等关联规则，或挖掘出目标之间的最短路径、最优路径等知识。目前常用的空间分析方法包括探测性的数据分析、空间相邻关系挖掘算法、探测性空间分析方法、探测性归纳学习方法、图像分析方法等。
3. 统计分析方法。指利用空间对象的有限信息和/或不确定性信息进行统计分析，进而评估、预测空间对象属性的特征、统计规律等知识的方法。它主要运用空间自协方差结构、变异函数或与其相关的自协变量或局部变量值的相似程度实现包含不确定性的空间数据挖掘。
4. 归纳学习方法。即在一定的知识背景下，对数据进行概括和综合，在空间数据库(数据仓库)中搜索和挖掘一般的规则和模式的方法。归纳学习的算法很多，如由Quinlan提出的著名的C5.0决策树算法、Han Jiawei教授等提出的面向属性的归纳方法、裴健等人提出的基于空间属性的归纳方法等。 5. 空间关联规则挖掘方法。即在空间数据库(数据仓库)中搜索和挖掘空间对象(及其属性)之间的关联关系的算法。最著名的关联规则挖掘算法是Agrawal提出的Apriori算法;此外还有程继华等提出的多层次关联规则的挖掘算法、许龙飞等提出的广义关联规则模型挖掘方法等。
6. 聚类分析方法。即根据实体的特征对其进行聚类或分类，进而发现数据集的整个空间分布规律和典型模式的方法。常用的聚类方法有K-mean, K-medoids方法、Ester等提出的基于R-树的数据聚焦法及发现聚合亲近关系和公共特征的算法、周成虎等提出的基于信息熵的时空数据分割聚类模型等。
7. 神经网络方法。即通过大量神经元构成的网络来实现自适应非线性动态系统，并使其具有分布存储、联想记忆、大规模并行处理、自学习、自组织、自适应等功能的方法;在空间数据挖掘中可用来进行分类和聚类知识以及特征的挖掘。
8. 决策树方法。即根据不同的特征，以树型结构表示分类或决策集合，进而产生规则和发现规律的方法。采用决策树方法进行空间数据挖掘的基本步骤如下:首先利用训练空间实体集生成测试函数;其次根据不同取值建立决策树的分支，并在每个分支子集中重复建立下层结点和分支，形成决策树;然后对决策树进行剪枝处理，把决策树转化为据以对新实体进行分类的规则。 9. 粗集理论。一种由上近似集和下近似集来构成粗集，进而以此为基础来处理不精确、不确定和不完备信息的智能数据决策分析工具，较适于基于属性不确定性的空间数据挖掘。
10. 基于模糊集合论的方法。这是一系列利用模糊集合理论描述带有不确定性的研究对象，对实际问题进行分析和处理的方法。基于模糊集合论的方法在遥感图像的模糊分类、GIS模糊查询、空间数据不确定性表达和处理等方面得到了广泛应用。 11. 空间特征和趋势探侧方法。这是一种基于邻域图和邻域路径概念的空间数据挖掘算法，它通过不同类型属性或对象出现的相对频率的差异来提取空间规则。
12. 基于云理论的方法。云理论是一种分析不确定信息的新理论，由云模型、不确定性推理和云变换三部分构成。基于云理论的空间数据挖掘方法把定性分析和定量计算结合起来，处理空间对象中融随机性和模糊性为一体的不确定性属性;可用于空间关联规则的挖掘、空间数据库的不确定性查询等。
13. 基于证据理论的方法。证据理论是一种通过可信度函数(度量已有证据对假设支持的最低程度)和可能函数(衡量根据已有证据不能否定假设的最高程度)来处理不确定性
信息的理论，可用于具有不确定属性的空间数据挖掘。
14. 遗传算法。这是一种模拟生物进化过程的算法，可对问题的解空间进行高效并行的全局搜索，能在搜索过程中自动获取和积累有关搜索空间的知识，并可通过自适应机制控制搜索过程以求得最优解。空间数据挖掘中的许多问题，如分类、聚类、预测等知识的获取，均可以用遗传算法来求解。这种方法曾被应用于遥感影像数据中的特征发现。 15. 数据可视化方法。这是一种通过可视化技术将空间数据显示出来，帮助人们利用视觉分析来寻找数据中的结构、特征、模式、趋势、异常现象或相关关系等空间知识的方法。为了确保这种方法行之有效，必须构建功能强大的可视化工具和辅助分析工具。 16. 计算几何方法。这是一种利用计算机程序来计算平面点集的Voronoi图，进而发现空间知识的方法。利用Voronoi图可以解决空间拓扑关系、数据的多尺度表达、自动综合、空间聚类、空间目标的势力范围、公共设施的选址、确定最短路径等问题。 17. 空间在线数据挖掘。这是一种基于网络的验证型空间来进行数据挖掘和分析的工具。它以多维视图为基础，强调执行效率和对用户命令的及时响应，一般以空间数据仓库为直接数据源。这种方法通过数据分析与报表模块的查询和分析工具(如OLAP、决策分析、数据挖掘等)完成对信息和知识的提取，以满足决策的需要。 利用GIS进行选址，有什么具体模型？请详细介绍？
简述自然地理学的学科体系、学科任务及其主要研究内容？
自然地理学是研究地理环境的特征、结构及其地域分异规律的形成和演化规律的学科，是地理学两个基本学科中的一个。其研究对象是地球表面的自然地理环境，包括大气对流层、水圈、生物圈和岩石圈上部。
自然地理学的研究内容主要包括以下几方面： （1）．人类赖以生存的的地球表层自然环境的组成、结构及其区域分布规律。 （2）．人类赖以生存的的地球表层自然环境的成因与变化规律。 （3）．人类赖以生存的的地球表层自然环境系统的运行机制（物质循环、能量转换、信息传输）。 （4）．人类与地球表层自然环境的相互作用、相互影响。 （5）．地球表层自然环境的评估、预测、规划、管理、优化、调控。 研究各自然地理要素的特征、形成机制和发展规律
研究各自然地理要素之间的相互关系?彼此之间物质循环和能量转化动态过 程?从整体上阐明它的变化规律?
研究自然地理环境的空间分异规律?进行自然地理分区和土地类型划分?阐 明各级自然区和各种土地类型的特征和开发利用方向? 参与自然条件和自然资源评价?
研究人为环境?受人类干扰、控制的自然地理环境?的变化特点、发展动向 和存在问题?寻求合理利用和改造的途径及整治方法。 简述自然区划的原则，并论述我国三大自然区的主要特征?
自然区划原则，是反映自然地理区域分异的基本法则，是进行自然区划的指导思想，是选取区划指标、建立等级系统、采用不同方法的基本准绳。目前常用的区划原则有发生学原则，综合性原则，主导因素原则，相对一致性原则，区域共轭性原则，生产实践原则等。由于对区划原则的认识不同，因而出现了众多的区划方案
1、综合性原则和主导因素原则 2、发生学原则
3、区域共轭性原则 主要特征
根据我国自然情况的最主要的差异，可将全国划分为东部季风区，西北干旱区和青藏高原区三个大自然区。三大自然区的主要特点为： 1．东部季风区，约占全国面积的46％ ①季风影响显著，风向、降水、温度均随季节变化而有明显更替。夏季风影响明显，湿润程度比较高。 ②新构造运动上升幅度一般不大。海拔超过2000米的山岭不多。在呼玛—北京—郑州—钦州一线以东，新构造运动以沉降为主，其间500米以下的面积很大，有广阔的堆积平原。 ③天然植被以森林为主，少部分为草原。 ④地表外营力主要是常态的风化物质移动。水力侵蚀、堆积和溶蚀作用突出，沿海还有波浪和潮汐的破坏和堆积作用。纬度较高和海拔较高的地方有冻裂作用，部分地域有风沙及风尘的搬运和堆积。地表水的补给以雨水为主要来源，潜水较丰富。 ⑤在第四纪冰期受冰川影响不大，植物种类繁多，分布比较混杂，并且有不少是从中生代末及第三纪保存下来的植物。红色风化壳分布很广，长江以南尤为普遍。 ⑥人类影响广泛而深刻。凡可开垦的地方，几乎全部辟为农田。天然森林大多破坏。本区是我国最主要的农业区域，但有很大面积应该经营林业。 ⑦区内自然界地域分异的主导因素是随纬度而变化的温度，随距海远近而变化的湿润情况也是相当重要的因素。湿润情况南北各地虽相近似，但降水量的绝对值差异很大，低者不足400毫米，高者2000毫米以上，对于自然区的分异也有影响。
2．西北干旱区，约占全国面积的27.3％。 ①在晚近地质时期，有显著的差异上升运动，大部分地区上升幅度不大，一部分上升很大，形成广大的高平原和横亘于高平原中的很显著的山脉。高平原海拔大多在1000米左右，其中也有较低的部分，如准噶尔盆地不少地域在250—5O0米之间。吐鲁番盆地的艾丁湖竟在海平面以下155米。许多山地的高度超过3000米，具有明显的垂直分异。也有不少山地高度较低，景观的垂直分异不明显。 ②地处内陆且四周多山岭。来自海洋的水汽很少，夏季风难以到达。植被大部分为荒漠，一部分为荒漠草原和干草原。在高山的垂直分带中则有森林、山地草原等，以及与之相应的土壤类型。 ③地貌外营力主要是干旱与半干旱气候下的微弱风化、微弱的物质移动、微弱的水力侵蚀和堆积以及广泛的风力侵蚀、搬运和堆积。但暴雨之后，水力侵蚀可产生强烈的破坏作用。风力作用虽然很广泛，但只能对颗粒较细的松散沉积物起作用，并在风力变缓的时候发生堆积。在高大的山岭中，以冰川作用以及冰缘条件下的寒冻风化、物质移动和流水侵蚀为主。全区绝大部分属内陆流域，在平地上产生的地表水几乎全属雨水补给的短暂水流。湖泊较多，大多是咸水湖。山地径流是重要的资源，其补给来源以冰雪融水为主。 ④自中生代末期以来，即断续出现干旱和半干旱气候。植物逐渐旱生化，种属较少。第四纪初曾经有过比较湿润的时期，有些地方古水系较为发育。湖岸阶地的存在，也可以作为地质时期中气候向干旱变化的证据。 ⑤人类对于自然界的影响，远不如东部季风区广泛、深刻。但在与东部季风区接壤的地区，以及有流水可资灌溉的地域等，也可看到人类活动的深刻影响。干草原利用不尽合理，往往造成沙漠化的扩展。 干草原、荒漠草原大部是畜牧地区，水源是农业发展的决定性因素。高大山地则是经营林业与畜牧的场所。本区主要的问题是水源不足。应防风固沙、防治土壤盐渍化、改良草场等。
⑥随距海远近而变化的干湿状况是决定区内自然界地域分异的主要因素。 3．青藏高原区，约占全国面积的26.7％。 ①新第三纪以来全区大幅度上升，形成平均高度4000米以上的大高原。其间还有超出雪线以上，高度在6000米甚至8000米以上的极高山岭。 ②由于海拔高，空气稀薄，气温很低，太阳辐射强，风力强，由区外输入的水汽不多。植被以荒漠、高山草甸灌丛为主，森林很少。由于古冰川的影响以及化学风化作用微弱，