Слайд 1
Географические ИНФОРМАЦИОННЫЕ системы/
ГеоИНФОРМАЦИОННЫЕ системы
Доцент
Василий Грама
Слайд 2 TEMA
ПОНЯТИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Слайд 3 СИНТЕЗ ПРЕДЫДУЩЕГО КУРСА
Что такое модель данных и что представляет
собой результат моделирования?
Опишите схему моделирования?
С какой целью и по какой
причине осуществляются упрощения форменных деталей?
Что следует учитывать при создании Геоинформационной модели?
Перечислите примитивные векторные элементы?
Чем характеризуются составляющие слоя данных?
В каком масштабе создаются картографические составляющие в гео-информатике?
Что такое карта и что в ней отображается?
Что такое цифровая модель рельефа (DEM-digital elevation model)?
Что представляют собой метаданные?
Что такое Аэрофотоснимок и как его получают?
Что представляют собой спутниковые данные?, приведите примеры сателлитов.
Перечислите этапы обработки изображения. Выявите преимущества?
Охарактеризуйте систему глобального позиционирования(GPS)?
Назовите три основных поверхности, которые применяются в GIS.
Что такое геодезическая система координат?
Что представляет собой геометрическая сеть?
Что такое система проекций?
Какая система картографических проекций и координат применяется в РМ?
Слайд 4 СОДЕРЖАНИЕ
Геометрические операции
Аналитические операции
Запрос
Смежные функции
Переклассификация (перегреппировка)
Слайд 5 ВВЕДЕНИЕ
Функция географического анализа имеет
важное значение в географических информационных системах, т.к. отличает их от
других систем управления базами данных.
Одним из важных методов анализа являются операции картографическими данными (операции с отдельным слоем, с несколькими тематическими слоями, множественный пространственный анализ).
Анализ Пространственных Данных и Пространственные Привязки – основная цель GIS.
Слайд 6 ВВЕДЕНИЕ
Пространственный Анализ
относится к ряду операций сбора и объединения данных для удовлетворения
информационного запроса и/или для достижения поставленной информационной задачи.
Пространственный Анализ – это ряд техник, проектированных для предоставления данных в пространственной перспективе, результат которых зависит от месторасположения анализируемых предметов и феноменов, и которые нуждаются как в координатах, так и в топологических данных.
Слайд 7 ВВЕДЕНИЕ
Фундаментальные законы пространственного анализа:
Два смежных элемента (данные) взаимодействуют лучше
чем отдалённые. На уровень взаимодействия влияет эффект смещения или размещения
в пространстве или времени.
Объекты и феномены, варьирующие во времени в реальной жизни, варьируют, как правило, и в пространстве, поэтому определённый период времени (свойственные ему показатели) вносит видоизменения объекта и/или феномена под воздействием эффекта смещения.
Слайд 8 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Большинство программ GIS обладают серией функций,
которые обеспечивают реализацию таких операций как:
• скалярное отображение (изменение масштаба);
• исправление ошибок и искажений;
• корректирование полей карт и расстояний между смежными поверхностями;
• изменение проекций;
• переработка координат и др.
Слайд 9 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Изменения масштаба являются практичными при выводе изображения на
экран. Zoom (лупа) может быть активирован как с главной панели
GIS, так и с помощью вспомогательных программ визуализации (действуют быстрее).
Полученные при оцифровке данные часто содержат ошибки и упущения. Легче всего исправить ошибки с помощью мышки или клавиатуры.
Слайд 10 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Способы измерения, применяемые к векторным и растровым моделям.
Любое измерение – это аппроксимация (векторные данные
объединены в виде коротких отрезков прямой, а растровые данные в виде матрицы из графических ячеек).
По этой причине результаты осуществлённых измерений могут быть различными, в зависимости от модели GIS (растровая или векторная) и применяемого метода измерения.
Слайд 11 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Евклидово расстояние, представляющая собой
кратчайшее расстояние и основывается на теореме Пифагора; применяя геометрическое отношение,
определяем длину отрезка АВ.
Расстояние между точками А и В может быть вычисленным несколькими способами, при этом можно получить разные результаты.
Существуют следующие методы вычисления:
Слайд 12 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Расстояние Манхэттен вычисляется при
подсчёте сторон графических ячеек, необходимых для кратчайшего преодоления расстояния от
точки А до точки В.
Название происходит от метода, которым пользуется пешеход для преодоления расстояния от одной точки к другой в одном из американских городов, улицы которого представляют собой сеть кварталов.
Слайд 13 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Проксимальный метод предусматривает создание концентрических равноудалённых
зон вокруг точки отправления.
С помощью этого метода можно
вывести на экран самые кратчайшие расстояния между любыми точками на карте и точкой отправления.
Слайд 14 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Для вычисления периметра в растровых моделях, количество пикселей,
формирующих стороны многоугольника умножаются на разрешение растровых сетей.
Для вычисления площади
подсчитываются количество пикселей, которые занимает многоугольник. Данное количество пикселей умножается на площадь одного пикселя.
Слайд 15 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
В векторной модели расстояния
вычисляются с помощью теоремы Пифагора – Евклидово расстояние.
Периметр вычисляется суммированием
длин сторон, составляющих периметр многоугольника.
Площадь вычисляется суммированием площадей простейших многоугольников, на которые можно разбить исходный многоугольник.
Слайд 16 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Расстояния в векторных моделях
Интерпретация
Слайд 17 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Для вычисления площадей чаще
всего применяется метод трапеций.
Строится комплекс
трапеций, состоящие из одной из сторон многоугольника, её проекции на оси и из перпендикулярных прямых от краёв прямой до оси.
Вычисление площади каждой трапеции осуществляется отношением:
Слайд 18 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Площадь трапеции 1
Слайд 19 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Площадь всего многоугольника состоит из площадей трапеций
Слайд 20 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
В векторной модели длины, периметры и площади сохраняются
в базе данных как атрибуты.
Преимущество: расчёт осуществляются один раз, с
последующим сохранением результата в ассоциированной базе данных, из которой будут считываться сколь угодно раз.
Слайд 21 ЗАПРОС
Запрос базы данных имеет важное значение в большинстве приложений
GIS.
При помощи запроса осуществляется «обеспечение» данных, что является пригодной
функцией на всех этапах разработки проекта GIS.
Запрос может осуществляться как над существующими базами данных, так и над данными, являющимися результатом аналитических операций.
Слайд 22 ЗАПРОС
Существуют два основных типа запроса:
Непространственные – запросы,
относящиеся к атрибутам анализируемых величин, поэтому иногда называются «запросами по
атрибутам».
Например: «какое количество коммерческих площадей находится в зоне Х?». Подобный тип запроса может быть с лёгкостью осуществлён программой управления базой данных.
Как результат, получаем данные в виде списка или таблицы.
Пространственные – запросы типа: «где находятся коммерческие площади зоны Х?», предполагают анализ пространственной составляющей базы данных и осуществляется в рамках GIS.
Как результат (расположение коммерческих площадей), получаем отчёт (список) или графическое отображение на карте.
Слайд 23 ЗАПРОСЫ
Различают 5 методов «обеспечения» данными:
• поиск в базе
данных;
• применение окна отбора;
• применение окна генерирования запросов;
• запрос карт с несколькими листами;
• Булево обеспечение атрибутов величин.
Первые три метода - не предполагают обеспечение непосредственно данных (подготавливающий этап, обнаружение зоны, содержащей интересующие данные).
Последние два метода - являются самыми важными в осуществлении запроса базы данных GIS.
Слайд 24 ЗАПРОСЫ
При помощи логических операций
(Булева функция) осуществляются комплексные запросы, удовлетворяющие нескольким критерием, таких как
сочетание пространственного и непространственного запроса.
Например: « где находятся коммерческие площади зоны Х и какие из них занимаются продажей хлебобулочных изделий?»
Слайд 25 ЗАПРОСЫ
Логические операторы, применяемые в проектах GIS.
Значения: AND (И);
OR (ИЛИ); NOT (ОТРИЦАНИЕ); XOR (ЭКСКЛЮЗИВ-ИЛИ).
Слайд 26 ЗАПРОСЫ
Запросы, как правило, относятся к одному анализируемому слою,
но могут оперировать и несколькими слоями. В таком случае операции
становятся двоичными или «n»-ми.
Слайд 27 ЗАПРОСЫ
В векторных моделях лёгкость реализации запросов зависит
от отношения данных графического типа и данных атрибутного типа.
Преимущество: создание
связи между графическим и атрибутным типами данных приводит к формированию топологии.
Слайд 28 ЗАПРОСЫ
В растровых моделях запросы относятся к определённому
пикселю (каково его содержание или его местонахождение).
Ответ на запрос
будет зависеть от типа структуры использованных данных:
• простой растр;
• кодирование по линиям;
• кодирование по цепям;
• кодирование по блокам;
• иерархическая структура(quadtree).
Определённым считается метод индексирования, использованный для идентификации позиции каждого пикселя в каталоге GIS.
Слайд 29 СМЕЖНЫЕ ФУНКЦИИ
Смежная функции оценивает характеристики площади вокруг места,
указанного на графике.
Как правило, подобные функции нуждаются
в детализации, как минимум, трёх параметров:
• одна или несколько «отметок» (места, представляющего интерес);
• характеристика смежных участков каждой «отметки»;
• операции, осуществляемые над элементами смежных участков.
Слайд 30 СМЕЖНЫЕ ФУНКЦИИ
Самыми известными смежными функциями являются
Buffering и поисковая функция.
Buffering
Предполагает создание зоны
интереса на определённых расстояниях вокруг интересующих объектов (точки, линии, многоугольники).
Для ряда объектов могут создаваться буферные зоны с постоянной или переменной величиной, в зависимости от значения определённый атрибутов географических объектов.
Буферные зоны создаются как многоугольники, так как представляют собой площади вокруг, снаружи или внутри определённых объектов.
Слайд 31 СМЕЖНЫЕ ФУНКЦИИ
Буферная зона основывается на измерении расстояния
от соответствующего объекта.
Например: зона влияния автомагистрали больше чем зона
влияния национальной дороги, а зона влияния последней, в свою очередь, выше чем у муниципальной дороги.
Слайд 32 СМЕЖНЫЕ ФУНКЦИИ
Внешний буфер
Внутренний буфер
Внутренняя часть буфера
Кокон (симметрический буфер)
Слайд 33 СМЕЖНЫЕ ФУНКЦИИ
Функция поиска
Данная функция присваивает значение каждому объекту «отметке»
на основании некоторых атрибутов смежных графических ячеек. Площадь поиска имеет,
как правило, кругообразную, прямоугольную или квадратную форму, принимающую размеры , установленные пользователем.
Существуют два типа поиска:
оперирует как атрибутами числового типа (постоянные значения): сумма, средняя величина, минимум, максимум, так и переменными значениями (среднее квадратическое отклонение, дисперсия и т.д.);
2) Оперирует атрибутами тематического типа.
Слайд 34 ПЕРЕКЛАССИФИКАЦИЯ
Переклассификация
Фильтрация классифицированных данных приводит к переклассификации графических
ячеек.
Переклассификация бывает 2-х типов:
Ассистированная – пользователь контролирует процесс
переклассификации, устанавливая используемые классы, регламентируя изменения определённой графической ячейки (пикселя);
2) Неассистированная – применяется алгоритм сравнения значения выбранной для модификации графической ячейки (отметка) со значениями остальных графических ячеек.
Слайд 35 ПЕРЕКЛАССИФИКАЦИЯ
Переклассификация
Переклассификация может быть использована для изоляции объекта имея
те же значения определённого атрибута.
Например: присвоить всем графическим ячейкам, представляющим
собой коммерческие площади значение 1 и всем остальным значение 0. Такая переклассификация создаст новое изображение булевского типа (со значениями атрибутов равным только 1 или 0). Новое изображение чётко распознает коммерческие площади.
Переклассификация может применятся в векторных моделях.
Слайд 36 ПЕРЕКЛАССИФИКАЦИЯ
Суть:
Качество
решений напрямую зависит от качества привязанных к анализу данных и
от последовательности способов/методов анализа!