Презентация на тему "Геоанализ и моделирование"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Геоанализ и моделирование

• 
  Слайд 2

  Общие аналитические операции и методы моделирования

  выбор объектов по тем или иным условиям; редактирование информации и структуры баз данных; формирование и редактирование пространственных данных; геокодирование; построение буферных зон; оверлейные операции; сетевой анализ; картометрические функции; зонирование и районирование; создание моделей поверхностей.

• 
  Слайд 3

  Геоанализ

  во-первых, выявление закономерностей в размещении объектов, изменений их структуры (строения), а также количественных и качественных характеристик в пространстве; во-вторых, установление взаимосвязей между различными классами объектов и их влияния на пространственное размещение друг друга; и, наконец, в-третьих, выяснение тенденций развития явлений во времени и пространстве.

• 
  Слайд 4

  Выбор объектов.1

  Функция выбора объектов чаще других используется при анализе данных в ГИС. Под выбором понимается отбор из базы данных определенной части объектов, чьи характеристики (качественные или количественные) удовлетворяют заданным критериям или условиям. Набор таких объектов называется выборкой, а процесс ее получения – запросом. Для формализации запросов в большинстве ГИС используется особый язык программирования – SQL (Structured Query Language – структурированный язык запросов), ориентированный на реляционную структуру базы данных.

• 
  Слайд 5

  Выбор объектов.2

  Обычный синтаксис SQL-запроса выглядит следующим образом: SELECT объекты FROM [база данных] WHERE [поле] = условие которое следует читать так: «выбрать объекты из базы данных с условием, что для некоторого поля выполняется условие». При создание запросов можно использовать операторы : отношений («» – больше, «=» – не меньше, «» – не равно и т.д.) арифметические операторы («+» – суммирование, «–» – вычитание, «/» – деление, «*» – умножение, «^» – возведение в степень и т.д.) логические операторы («and» – логическое «И», «or» – логическое «ИЛИ», «not» – логическое «НЕ» и т.д.) простейшие математические функции («sin» – функция синуса, «cos» – функция косинуса, «log» – функция логарифма и т.д.).

• 
  Слайд 6

  Выбор объектов.3

  SQL-запрос: SELECT objFROM [Реки] WHERE [Длина] >100

• 
  Слайд 7

  Выбор объектов.3а

  SQL-запрос: SELECT objFROM [Реки] WHERE [Порядок] = 1 AND [Длина] >= 50

• 
  Слайд 8

  Выбор объектов.4

  Наконец, в некоторых ГИС запросы могут содержать пространственные условия: например, «находится на определенном расстоянии», «касается», «содержит», «пространственно равен», «имеет площадь» и т.д.).

• 
  Слайд 9

  Редактирование информации в базах данных

  Редактирование информации в базах данных предполагает выполнение операций по добавлению, редактированию и удалению записей.

• 
  Слайд 10

  Формирование и редактирование пространственных данных

  Под формированием и редактированием пространственных данных следует понимать средства добавления, редактирования и удаления объектов на информационных слоях. Фактически создание электронных карт сводится к процедурам векторизации растровой картинке, т.е. переводу растрового формата представления исходной информации (например, отсканированной карты или космического снимка) в более удобный для геоанализа и моделирования векторный формат.

• 
  Слайд 11
  

  Векторизацию растра можно выполнять тремя способами: в автоматическом режиме, полуавтоматическом и ручном. Первый вариант для массового создания ГИС не используется. В полуавтоматическом режиме программа по специальным алгоритмам отслеживает пиксели, образующие линии одинакового цвета и толщины, которые задаются пользователем, а затем преобразовывает их по точкам перегиба в полилинии и полигоны. Полуавтоматическая векторизация дает хорошие результаты только при наличии четких контуров. В ручном вводе информации точность выше, т.к. оператор форму объектов передает интуитивно, каждый раз анализируя ситуацию. Обводка же объектов производится с помощью инструментов рисования – точка, линия, полигон для передачи точечных, линейных и площадных объектов. Ручной ввод пространственных данных, сопровождающийся заполнением к каждому создаваемому объекту базы данных, – самый продолжительный этап создания электронной карты.

• 
  Слайд 12
  

  Вне зависимости от способа получения векторной карты все уже созданные объекты можно редактировать – изменять их геометрию. Стандартным средством является коррекция формы: добавление узлов их удаление изменение местоположения. добавление узла удаление узла смещение узла

• 
  Слайд 13
  

  Помимо коррекции формы линейных и площадных объектов весьма распространены операции по их разбиению, слиянию и вычитанию. При выполнении указанных операций можно задать способ вычисления значений каждого поля создаваемых объектов: при разбиении – оба объекта наследуют одинаковые значения, один объект наследует, а у второго – пусто, значения присваиваются пропорционально площади каждого объекта; при слиянии – объект наследует характеристики только одного (например, большего) объекта, объекту присваивается сумма, объекту присваиваются значения пропорционально площади исходных объектов.

• 
  Слайд 14
  

  1 линия разреза 1 2 1 2 1 линия разреза Разбиение линейных и площадных объектов 1 Слияние линейных и площадных объектов 2 1 1 2 1 Вычитание площадных объектов 1 2 1

• 
  Слайд 15
  

  В рамках редактирования пространственных данных предусмотрены операции по автоматизированной генерализации картографического изображения. Следует отметить, что подобного рода процедуры формализуются крайне плохо и хорошие результаты дают лишь при интерактивном участии человека. Разреживание узлов Совмещение узлов Удаление избыточных полигонов

• 
  Слайд 16

  Разреживание узлов

  Самый простой способ автоматизированной генерализации – разреживание узлов. Он строится на том допущении, что чем короче расстояния между соседними узлами и меньше коллинеарное отклонение (стрела прогиба для трех точек), тем больше оснований для удаления узла. Этот прием соотносится с упрощением очертаний как стороной генерализации. A B E F G l1 l2 c DB= l1× l2× c >Dst A B C D E F G l1 l2 c DD= l1× l2× c

• 
  Слайд 17

  Совмещение узлов

  Другой прием связан с совмещением узлов разных объектов при удалении некоторых промежуточных в порядке генерализации. В качестве параметра совмещения устанавливается некоторый максимальный допуск расстояния до совмещаемых узлов объектов. dmax

• 
  Слайд 18

  Удаление избыточных полигонов

  Наконец, третий прием автоматизированной генерализации сводится к удалению избыточных полигонов – таких, площадь которых меньше заданной. Этот прием можно отождествить с отбором и исключением объектов согласно установленных цензов. S

• 
  Слайд 19

  Геокодирование

  Большое внимание в современных ГИС отводится геокодированию– привязке к карте объектов, расположение которых в пространстве задается сведениями из таблиц баз данных. Эта информация может быть представлена различным образом: координатами широты и долготы (φ, λ), адресами объектов в адресной системе урбанизированных территорий расстояниями от начала линейных маршрутов

• 
  Слайд 20
  

  Фактически геокодирование заключается в расстановке точечных объектов на карте по их известным координатам. Частным случаем является нанесение линий (профилей, маршрутов) по известным точкам, равноудаленным друг от друга. Y X X1, Y1 X2, Y2 X3, Y3 X4, Y4 X5, Y5

• 
  Слайд 21

  Буферные зоны

  Буферные зоны -- это полигоны, границы которых отстоят на определенное расстояние от границ исходных объектов (например, санитарно-защитные зоны, располагаемые на расстоянии до 2 км от источника загрязнения, зоны отчуждения вокруг трубопроводов, зоны равных расстояний и т.п.). Буферные зоны могут создаваться для точечных, линейных и площадных объектов. В некоторых ГИС предусмотрено построение сразу нескольких буферных зон разных радиусов. Во многих случаях расстояние от границы объекта до полигона может зависеть от атрибутивных данных.

• 
  Слайд 22

  Оверлейные операции

  Оверлейные операции представляют довольно мощное средство геоанализа множества разноименных и разнотипных по характеру локализации объектов. Суть его состоит в наложении двух и более информационных слоев с генерацией производных объектов, возникающих при их геометрическом наслоении, и наследованием их семантики (атрибутов). Причем в алгоритмах операции наложения могут присутствовать логические операторы типа AND, OR, XOR и NOT. Наиболее практически важен и распространен случай оверлея двух полигональных слоев. Оверлейные операции исключительно ресурсоемкие – главные вычислительные трудности связаны с большими затратами машинного времени на поиск координат всех пересечений линейных сегментов полигонов.

• 
  Слайд 23

  Оверлейные операции.1

  A B C 1 2 A1 B2 C2 B1 C1

• 
  Слайд 24

  Оверлейные операции.2

  A B A and B C C E A or B D C D A xor B C A not B

• 
  Слайд 25

  Сетевой анализ

  Сетевой анализ позволяет решать различные задачи на пространственных сетях связных линейных объектов (реки, дороги, трубопроводы, линии электропередачи и т.п.). В классическом представлении сеть считается набранной из линий, которые могут иметь не более двух общих точек с другими линиями – начала и конца. Точку соединения принято называть узлом

• 
  Слайд 26

  Сетевой анализ

  узел элемент сети

• 
  Слайд 27

  Картометрические функции

  К картометрическим функциям, выполняемым в большинстве ГИС,относятся расчеты длин, периметров, площадей и объемов. Расстояния между двумя точками на плоскости (например, на плане или топокарте) могут быть вычислены по теореме Пифагора: При вычислении того же расстояния между удаленными точками на сфере придется воспользоваться формулами сферической тригонометрии: Для полигона, заданного прямоугольными координатами на плане, площадь может быть вычислена по довольно простой формуле: где сумма вычисляется для всех n вершин полигона, при этом для первого слагаемого Xi-1 – это X-координата последнего n-ного узла, а для последнего слагаемого Xi+1 – это X-координата первой вершины.

• 
  Слайд 28

  Зонирование и районирование

  Основное назначение функций этой группы состоит в выделение зон и районов, т.е. участков, однородных в каком-либо отношении. Границы зон и районов могут совпадать с границами ранее существовавших объектов (например, определение запасов древесины по сетке квартального деления лесных массивов), либо строится в результате различных видов моделирования (например, отыскание зон рекреационной благоприятности с учетом геоморфологических, гидро-климатических и геоботанических данных). Выделение может производится как при работе с векторными, так и с растровыми моделями, как по одной, так и по группе характеристик. Результаты зонирования и районирования могут быть представлены как в аналитической форме, так и в синтетической – обобщенной по заданным критериям.

• 
  Слайд 29
  

  1 2 3 … n I II III IV 1 2 3 1 2 1 2 3 4 II I II III

• 
  Слайд 30

  Создание моделей поверхностей

  Создание моделей поверхностей включает в себя различные методы по двух- и трехмерной визуализации географических полей. Расчет моделей производится по содержащимся в базах данных численным характеристикам точек, характеризующих поле. Сами точки могут располагаться регулярно или нерегулярно. Методы интерполирования позволяют на основе дискретной сети точек рассчитать значение поля в любой произвольной точке.

• 
  Слайд 31
  

  Двухмерная визуализация осуществляется в виде изолинейных карт. В автоматическом режиме для таких изображений можно подбирать наилучшее сечение или шкалу изолиний, послойную окраску. Трехмерная визуализация предполагает в первую очередь построение блок-диаграмм, для которых можно подбирать оптимальное положение точки обзора, соотношение вертикального и горизонтального масштаба, способа отрисовки (отмывка, сетчатая модель, рендеринг, прозрачность и т.п.), имитировать полет над местностью.