21. Построение буферов и использование оверлеев при выполнении ГИС-анализа.
Операция построения буферных зон позволяет создавать полигональные области (соответственно новые полигональные объекты) вокруг некоторого географического объекта или набора объектов. Буферная зона - это площадной (полигональный объект), границы которого находятся на равном удалении на заданную величину от выбранного объекта. Буферные зоны строятся автоматически средствами ГИС, причем они могут создаваться вокруг объектов любых типов — точек, полилиний, площадей и т. д. (рис. 4.11); в результате создается новый полигон, включающий исходный объект. Обычно построение буферных зон выполняют для определения различных охранных зон, зоны видимости, дальности действия или расположения и т. д.
Ширина буферной зоны определяется заданным расстоянием, которое для каждого выбранного объекта в слое может быть одинаковым или различным, задаваемым числовым атрибутом. Числовые значения в поле атрибутивной таблицы можно использовать также для создания множества концентрических буферных зон заданной ширины. Если нет необходимости в создании буферов вокруг отдельных объектов, можно обобщить границы между смежными областями; при этом все буферные полигоны будут сгруппированы в один объект, определяемый одной записью в таблице атрибутов.
Операции оверлея слоев являются базовыми операциями пространственного анализа данных, изучения взаимосвязей географических объектов, пространственного моделирования.
Оверлей — это наложение друг на друга двух или более слоев, в результате чего образуется графическая композиция исходных слоев (графический оверлей) или один слой, содержащий композицию пространственных объектов исходных слоев, топологию этой композиции и атрибуты, арифметически или логически производные от значений атрибутов исходных объектов (топологический оверлей в векторном представлении пространственных объектов).
Технологически это наиболее сложная операция в ГИС, особенно векторных. Базируется она на координатной совмещенности данных, которая позволяет накладывать слои в БД ГИС. Предполагается, что слои представлены в одной системе пространственных координат проекции и масштабе.
При этом результат зависит от типа пространственных объектов (точки, линии, полигоны), от того, как перекрываются слои — полностью или частично, используются ли топологические свойства или нет, а также от целей географического анализа. Операции оверлея слоев следует подразделять на процедуры соединения и пересечения слоев.
К оверлейным обычно относят операции: • определения принадлежности точки полигону; • определения принадлежности линии полигону; • определения принадлежности полигона полигону; • наложения двух полигональных слоев; • уничтожения границ одноименных классов полигонального слоя с порождением нового слоя; • определения линий пересечения объектов; • объединения (комбинирования) объектов одного типа; • определения точки касания линейного объекта и т. д.
Для получения новых пространственных данных в разных случаях используют разновидности операции оверлея — соединение и пересечение слоев.
22. Интерполяция и реклассификация растра.
Инструменты интерполяции поверхности создают непрерывную поверхность по значениям, измеренным в опорных точках.
Измерение высоты, величины или концентрации для наблюдаемых объектов и явлений в каждой точке исследуемой территории, как правило, затруднительно или очень дорого. Вместо этого, можно измерить показатели в стратегически правильно распределенных по поверхности опорных точках и спрогнозировать значения, которые могут быть присвоены всем остальным местоположениям.
Непрерывное представление поверхности для набора растровых данных отражает некоторые измерения, например, высоты, концентрации или количества чего-либо (например, высоты поверхности, загрязнения или уровня шума). Инструменты интерполяции поверхности на основании измерений в опорных точках прогнозируют значения для всех местоположений в выходном наборе растровых данных, в независимости от того, выполнялось в этой точке измерение или нет.
Существует целый ряд способов получить для каждой точки прогнозируемое значение; каждый метод рассматривается как модель. Для каждой модели существует целый ряд допущений, которые вытекают из данных; некоторые модели лучше подходят для конкретных типов данных.
Инструменты интерполяции обычно делятся на детерминированные и геостатистические методы. Детерминированные методы интерполяции присваивают значения местоположениям, основываясь на измеренных значениях, попадающих в окрестность интерполируемой точки, и на заданных математических формулах, которые определяют сглаженность результирующей поверхности.
Детерминированные методы включают ОВР (IDW) (обратно взвешенное расстояние), Естественная окрестность (Natural Neighbor), Тренд (Trend) и Сплайн (Spline).
Геостатистические методы основываются на статистических моделях, включающих анализ автокорреляции (статистических отношений между измеренными точками). В результате этого геостатистические методы не только имеют возможность создавать поверхность прогнозируемых значений, а также предоставляют некоторые измерения достоверности или точности прогнозируемых значений.Кригинг (Kriging) - это геостатистический метод интерполяции.Остальные инструменты интерполяции, Topo to Raster и Topo to Raster by File, используют метод интерполяции, разработанный для создания непрерывных поверхностей по горизонталям; эти методы имеют свойства, необходимые для построения поверхностей, по которым может выполняться гидрологический анализ.
Переклассификация предоставляет множество методов, позволяющих переклассифицировать или изменять входные значения ячеек на альтернативные значения. Самые распространенные причины, по которым вам нужно переклассифицировать данные:
1. Замена значений на основании новой информации.
2. Группировка определенных значений.
3. Переклассификация значений в общую шкалу (например, для использования в анализе пригодности либо для создания растра стоимости для использования в инструменте Стоимостное расстояние).
4. Присвоение определенного значения ячейкам NoData (Нет данных) либо присвоение значений ячейкам со значением NoData.
Методы переклассификации и выполняющие их инструменты:
1. Индивидуальные значения. (справочная перекодировка, переклассификация).
2. Диапазоны значений. (переклассификация по ASCII-файлу, переклассификация по таблице, переклассификация).
3. Интервалы. (интервальная перекодировка)
23. Понятие о цифровой модели рельефа. Модели данных для хранения ЦМР. Типы представления ЦМР.
Цифровая модель рельефа - средство цифрового представления 3-мерных пространственных объектов (поверхностей, рельефов) в виде 3-мерных данных как совокупность высотных отметок или отметок глубин и иных значений аппликат в узлах регулярной сети с образованием матрицы высот, нерегулярной треугольной сети (TIN), или как совокупность записей горизонталей (изогипс, изобат) или иных изолиний. Процесс цифрового моделирования рельефа включает создание ЦМР, их обработку и использование. Источниками исходных данных для создания ЦМР суши служат топокарты, аэрофотоснимки, косм снимки и др. ДДЗ, данные альтиметрической съемки, систем спутникового позиционирования, нивелирования и других методов геодезии. Источниками исходных данных для создания ЦМР подводного рельефа акваторий (батиметрии) являются морские навигационные карты, данные промерных работ, эхолотирования, в том числе с использованием гидролокатора бокового обзора; для создания ЦМР рельефа поверхности и ложа ледников - аэросъемка, материалы фототеодолитной и радиолокационной съемки.
ЦМР может храниться как в виде растровой (GRID), так и в виде векторной (TIN) модели данных. Выбор типа представления ЦМР определяется задачами ГИС. Далее на модель может быть наложен космический снимок. Если для отображения рельефа используется регулярная сетка, то описание местности производится с помощью регулярной сетки с равными промежутками между ячейками (растровая ЦМР). При растровом представлении ЦМР для каждой точки растра определяются значения высот. Растровому методу свойственны эффекты усреднения и «размывания», поэтому при работе с крупными масштабами его применение ограничено. Но использование растрово-сетчатого представления местности обеспечивает легкость обработки и хранения данных, применение простых и легко автоматизируемых методов создания уровней детализации, что важно для быстрой визуализации больших объемов данных. Формат GRID - это формат хранения растровых данных, разработанный Esri. Существует два типа гридов: целочисленный и с плавающей точкой. Целочисленный грид используется для отображения дискретных объектов, а с плавающей точкой - для отображения непрерывных данных. TIN дает лучшее представление рельефа в случае сильнопересеченной местности. Но TIN-модель трудно обновлять. Каждое изменение рельефа моделируемой территории обычно влечет за собой необходимость заново развивать всю сеть. Другая отрицательная черта TIN — чрезмерная сложность создания уровней детализации. Вследствие этого, визуализация в режиме реального времени на основе TIN — представления затруднена
Типы цифровых моделей рельефа. Наиболее широко распространенных представлений поверхностей (полей) в ГИС: растровому представлению (модели) и модели TIN.