Анализ пространственных данных

Лекция Анализ данных в ГИС

Основные типы анализа пространственных и непространственных данных

Анализ с точки зрения ГИС – расчленение исходных данных на составные части, ее преобразование с целью получения новых данных на базе имеющихся.

Виды анализа:

Применение пространственного анализа в ГИС опирается на свойствах метричности картографической информации.

1.Картометрические операции.

Главные картометрические операции –расчет длин линий, расчет длин ломаных линий, расчет периметров полигонов, площадей, изменение масштаба, генерализация изображения, перевод из одной системы координат в другую, расчет координат центроидов полигонов, определение точности изображения.

Доп. ошибка измерений:

В городе - Fдоп=10см, в сельской местности - fдоп=20см, вне населенного пункта - fдоп=40см

2. Операции пространственной статистики изображениями:

2.1 Расчет среднего центра и стандартного радиуса для множества течек растрового изображения.

2.2 Определение характера размещения течек:

-регулярный характер

-случайный

-кластерезирующийся.

Операция сопровождается расчетом математического ожидания стандартного отклонения и коэффициентов вариации.

3.Ресчет компактности полигона, образованного ячейками растра.

Идеальная фигура - круг.- самая компактная.

4.Генерирование векторного файла на основе растрового изображения, т. е. автоматизация процесса векторизации.

3. Оверлейный анализ (Послойный анализ)

Является наиболее распространенным, наиболее технологически разработанным для всех ГИС.

Основой этого вида анализа составляет наложение двух и более картографических слоев с целью создания новых производных объектов, возникающих при наложении исходных объектов (изображений).

Главное достоинство ГИС состоит в том, что атрибутивная информация связана с пространственными объектами наследуется производными картографическими объектами в автоматическом режиме или по заданным логическим формулам.

Оверлейные операции в ГИС осуществляются на основе использования пространственной логики Буля, основанной на формализации процедуры анализа пространственного перекрытия.(рис1)

Рис1

Рис2

№	Исп 3
	1+3
	1+1
	1+2
	4+6
	6+6

№	З/п
	П
	Паст
	П
	Злб з

№	Реж
	Огр
	Запр
	Неогр

Рис2- при формировании производных объектов в ходе Оверлейного анализа ГИС сохраняет топологию объектов, или наследует топологию исходных объектов.

4.Анализ Географических сетей

Географическая сеть- совокупность линейных объектов природного или антропогенного происхождения, образующих систему.

Системы бывают двух видов – регулярные и нерегулярные.

Элементами географической сети являются узлы и грани (которые соединяют узлы).

Регулярными сетями являются те, в которых пространственное наложение подчиняется строго определенной математической зависимости. Целью сетевого анализа является выявление закономерностей строения географических сетей, закономерности формирования для развития сетей, мониторинг состояния сетей, управление и оптимизация сетей.

Задачи анализа географических сетей

1.представление и хранение в базе данных метрической и топологической информации по структуре сети.

2.Визуализация графических сетей в виде дисплейных карт-схем с возможностью интерактивного запроса к базе атрибутивных данных для получения информации как оп сети в целом, так и по каждому из элементов сети.

3.Анализ структуры сети на основе алгоритмов теории графов (элемент графического изображения) и построения моделей развития сети также на основе теории графов.

Тео́рия гра́фов — раздел дискретной математики, изучающий свойства графов. В наиобщем смысле граф представляется как множество вершин (узлов), соединённых рёбрами. В строгом определении графом называется такая пара множеств G={R, V}, где V есть подмножество любого счётного множества, а R - подмножество V×V.

Теория графов находит применение, например, в геоинформационных системах (ГИС). Существующие или вновь проектируемые дома, сооружения, кварталы и т. п. рассматриваются как вершины, а соединяющие их дороги, инженерные сети, линии электропередач и т. п. — как рёбра. Применение различных вычислений, производимых на таком графе, позволяет, например, найти кратчайший объездной путь или ближайший продуктовый магазин, спланировать оптимальный маршрут.

Целью изучения географических сетей является выявление закономерностей их строения, формирование и развитие, мониторинг (за текущим) и управление с точки зрения оптимизации, функционирования и управления сетей.

ГИС в сетевом анализе обеспечивает возможность компьютерного представления моделирования и анализа сколько угодно больших объектов по числу вершин и ребер.

Сетевой анализ в ГИС сопровождается тематическим картографированием, интерактивным редактированием и многообразными средствами визуализации сетевых моделей.

Основные задачи решаемые с помощью сетевого анализа в ГИС

Анализ географических сетей в ГИС осуществляется на основе использования теории графов.

1. Оптимизация пути между двумя узлами сети предполагает расчет наилучшего варианта сети между заданными начальной и намеченной вершинами графа сети с учетом целевой функции (время, расстояние, топливо, стоимость). Дополнительные возможности при решении этой задачи обеспечиваются путем внесения дополнительных ограничений и условий (указания вершин и ребер по которому обязан пройти искомый путь вершин и ребер, движения через которых запрещено).

2. Типическая задача определения радиуса допустимости фиксированного узла. Находятся и помечаются все вершины графов, расположенные в пределах установленного радиуса допустимости.

3. Поиск кратчайших маршрутов в интерактивном режиме сходно с первой задачей по содержанию, однако, данные о запретах и ограничениях узлов и ребер в сети, а также положение объекта относительно их определяется в режиме реального времени и постоянно изменяется.

4. Сценарный анализ и модификация сети. Содержание задачи – это редактирование исходной сети путем добавления новых ребер и вершин и путем придания специального статуса определенным элементам сети. Вновь образованная сеть ее варианты сохраняются в виде сценария, который может быть использован для последующего анализа, для выбора оптимального варианта сети.

5. Территориальное планирование сферы обслуживания. Суть – определение границ зон обслуживания сети сервисных центров (магазины, больницы, склады). В результате моделирование исходной сети и анализа связей происходит расчленение участков сети на ряд графов с определением центров притяжения каждого графа.

Дата добавления: 2014-01-20