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应用计算机解决地理信息系统中的资源开发、合理利用及有效控制等实际问题时，需要进行空间分析模型，是十分关键的一步，同时，也是较为困难的一步。
人们认识和研究客观世界一般有三种方法：逻辑推理法，实验法和模型法。模型法是我们了解和探索客观世界的最有力、最方便、最有效的方法。客观世界的实际系统是极其复杂的，它的属性也是多方面的。但是，建立模型决不能企图将所有这些因素和属性都包括进去，只能根据系统的目的和要求，抓住本质属性和因素，准确地描述系统。
模型的表示方法有两种表示形式：一阶谓词逻辑表示形式与关系表示形式。一般采用容易为用户接受的关系表示方法。它将模型看成一个虚关系，它的项由模型的输入项和输出项组成。这个虚关系是模型输入项与输出项的笛卡尔乘积的子集。这样，在创建模型时，就象创建关系数据库中的关系一样。此外，还需定义关系中各项的域值，以及输入项和输出项之间的关系。模型的描述方式和模型的生成关系密切。不同的描述方式有不同的建模步骤，模型生成的一般步骤为：建模准备、模型假设、模型建立：、模型求解、模型分析、模型检验、模型应用与检验。
(一)、GIS空间分析模型的概念与特点
空间分析模型是指用于GIS空间分析的数学模型。GIS空间分析模型是在GIS空间数据基础上建立起来的模型，它是对现实世界科学体系问题域抽象的空间概念模型，构成空间分析模型的空间目标(点、弧段、网络、面域、复杂地物等)的多样性决定了空间分析模型建立的复杂性；空间层次关系、相邻关系以及空间目标的拓扑关系也决定了空间分析模型建立的特殊性；空间数据构成的空间分析模型也具有了可视化的图形特征；GIS要求完全精确地表达地理环境间复杂的空间关系，因而常使用数学模型，此外，仿真模型和符号模型也在GIS中得到了很好的应用。
(二)、空间分析模型的类型
空间分析模型分为以下几种类型：
1、空间分布分析模型
用于研究地理对象的空间分布特征。主要包括：空间分布参数的描述，如分布密度和均值、分布中心、离散度等；空间分布检验，以确定分布类型；空间聚类分析，反映分布的多中心特征并确定这些中心；趋势面分析，反映现象的空间分布趋势；空间聚合与分解，反映空间对比与趋势。
2、空间关系分析模型
用于研究基于地理对象的位置和属性特征的空间物体之间的关系。包括距离、方向、连通和拓扑等四种空间关系。其中，拓扑关系是研究得较多的关系；距离是内容最丰富的一种关系；连通用于描述基于视线的空间物体之间的通视性；方向反映物体的方位。
3、空间相关分析模型
用于研究物体位置和属性集成下的关系，尤其是物体群(类)之间的关系。在这方面，目前研究得最多的是空间统计学范畴的问题。统计上的空间相关、覆盖分析就是考虑物体类之间相关关系的分析。
4、预测、评价与决策模型
用于研究地理对象的动态发展，根据过去和现在推断未来，根据已知推测未知，运用科学知识和手段来估计地理对象的未来发展趋势，并作出判断与评价，形成决策方案，用以指导行动，以获得尽可能好的实践效果。
(一)、相关分析模型：相关分析模型就是用来分析研究各种地理要素数据之间相互关系的一种有效手段。
(二)、趋势面分析模型：用趋势面分析方法将现象的空间分布及其区域变化趋势模拟出来。
(三)、预测模型：判断结果随原因的变化而变化的方向和程度，用于推断地理要素随时间发生变化的大小。
(四)、聚类模型：根据实体间的相似程度，逐步合并若干类别使得类间差异最大，而类内差异最小。
模型库是在计算机中按一定的组织结构形式存储多个模型的集合体，在模型库管理系统下得到有效的管理。同地理数据库与地理数据库管理系统相结合构成地理数据库系统一样，模型库与模型库管理系统相结合构成模型库系统。数学模型的一般表示形式是方程式，它反映了模型中变量之间的关系、约束条件及其目标。在计算机中，模型是以程序形式表示的。
模型库由模型字典库和模型文件库组成。模型字典库的内容包括模型的编号、名称与模型文件等的说明。模型文件是模型的主体，一个模型至少有2～4个模型文件，其中源程序文件和目标程序文件是主要的模型文件，此外还有模型的说明文件和数据描述文件。
模型库管理系统的主要功能包括模型的存储管理(包括模型的表示、模型的存储组织结构和模型的查询与维护)、运行管理(包括模型程序的输入和编译、模型的运行控制、模型的查询与维护、模型对数据的存取)和建模技术(包括模型间的组合及模型间数据的共享和传递两个方面的问题。)等三个方面。