Rodzaje analiz w SITGIS Analizy przestrzenne to zbir

Rodzaje analiz w SIT/GIS Analizy przestrzenne to zbiór działań na jednej bądź kilku warstwach informacyjnych GIS, w celu uzyskania nowej informacji w postaci graficznej lub tabelarycznej Rodzaje analiz przestrzennych: 1. Zapytania do bazy danych 2. Algebra map 3. Operatory sąsiedztwa 4. Operatory odległości WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 1

1. ZAPYTANIA DO BAZY DANYCH Przez lokalizację Przez atrybut proste Co znajduje się we wskazanym miejscu? Gdzie znajdują się obiekty o wybranym atrybucie? złożone 1. Gdzie znajdują się obiekty spełniające kilka atrybutów? 2. Gdzie znajdują się obiekty w określonych relacjach? Jakie obiekty spełniają zdefiniowane warunki? Pytania formułujemy za pomocą języka SQL WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 2

1. Zapytania do bazy danych WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 3

1. Zapytania do bazy danych WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 4

1. Zapytania do bazy danych WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 5

1. Zapytania do bazy danych WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 6

1. Zapytania do bazy danych WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 7

1. ZAPYTANIA DO BAZY DANYCH Przez lokalizację Przez atrybut proste Co znajduje się we wskazanym miejscu? Gdzie znajdują się obiekty o wybranym atrybucie? złożone 1. Gdzie znajdują się obiekty spełniające kilka atrybutów? 2. Gdzie znajdują się obiekty w określonych relacjach? Jakie obiekty spełniają zdefiniowane warunki? Pytania formułujemy za pomocą języka SQL WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 8

Relacji przestrzenne WM, BH, TP, KP Wszystkie p 1 mające część wspólną z p 2 Wszystkie p 1 zawierające się w całości w p 2 Wszystkie p 1 w odległości d od p 2 Wszystkie p 1 mające część wspólną z p 2 (bez uwzględnienia krawędzi) Wszystkie p 1 zawierające p 2 Wszystkie p 1 mające wspólny krawędź z p 2 Wszystkie p 1 zawarte w p 2 Wszystkie p 1 o tym samym kształcie i lokalizacji co p 2 materiały pomocnicze do wykładów 9

? WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 10

2. OPERACJE ALGEBRAICZNE I LOGICZNE (algebra map) Działania na warstwach, zwłaszcza rastrowych i obrazach cyfrowych, polegające na ich przekształcaniu w mapy (obrazy) o innej treści w oparciu o znaną lub ustaloną relację pomiędzy nimi. Dotyczy: • przekształcenia pojedynczych map (obrazów) z wykorzystaniem prostych działań algebraicznych (dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie) lub • bardziej złożonych funkcji (wykładniczych, logarytmicznych, trygonometrycznych itp. ) • działań algebraicznych i logicznych nakładania kilku map (typowe operacje: dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie, stosunek znormalizowany, minimum, maksimum, alternatywa, koniunkcja, itp. ) WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 11

2. OPERACJE ALGEBRAICZNE I LOGICZNE (algebra map) Modyfikacja atrybutu (+, -, *, / przez liczbę…) Matematyczne transformacje wartości atrybutu (funkcje trygonometryczne, logarytmiczne itd. . ) Matematyczne operacje na warstwach (+, -, *, /, funkcje trygonometryczne, logarytmiczne itd. Przykład : przekształcenie mapy rzeźby terenu w postaci numerycznego modelu terenu w mapę opadów na podstawie obserwacji w stacjach meteorologicznych oraz relacji pomiędzy wysokością punktu a wielkością opadów T = -0. 005 * H + 27 gdzie: T – temperatura [o. C] H – wysokość [m] WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 12

Warstwa: wysokości (H) WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 13

Warstwa: nachylenie stoków (S) WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 14

Warstwa: tereny zabudowane (Z) WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 15

Z > 350, nach. >15% nach. > 20% Z > 400 m Razem 25% Wynik 1 =obszary spełniające warunek H > 350 i S > 15 Wynik 2 =obszary spełniające warunek S > 20 Wynik 3 =obszary spełniające warunek H > 400 WM, BH, TP, KP Suma= materiały pomocnicze do lub wynik 2 lub wynik 3) obszary spełniające warunek (wynik 1 wykładów 16

3. OPERATORY SĄSIEDZTWA wektorowe • agregacja, łączenie, scalanie, część wspólna rastrowe (gridowe) • filtracje • analizy na DTM: mapy spadków, ekspozycji, mapy widoczności • analizy kosztów • klasyfikacje • analizy statystyczne WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 17

• Agregacja czyli zbieranie obiektów według atrybutu, usunięcie granic rozdzielających powierzchnie o tej samej wartości lub jakości cechy wybranej jako kryterium WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 18

• Łączenie- łączenie treści dwóch lub więcej warstw informacyjnych. WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 19

• Scalanie - sklejanie warstw informacyjnych w jedną całość. WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 20

• Znajdowanie części wspólnej dwóch warstw informacyjnych WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 21

OPERATORY SĄSIEDZTWA – ANALIZY DTM WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 22

Analizy DTM WM, BH, TP, KP przykłady on-line Numeryczny model rzeźby terenu materiały pomocnicze do wykładów 23

Analizy DTM WM, BH, TP, KP przykłady on-line Mapa nachyleń w stopniach materiały pomocnicze do wykładów 24

Analizy DTM WM, BH, TP, KP przykłady on-line Mapa nachyleń w procentach materiały pomocnicze do wykładów 25

4. OPERATORY ODLEGŁOŚCI - generowanie map odległości (r) - generowanie map kosztów (r), - buforowanie (w, r) - analizy sieciowe (w, r) WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 26

Operatory odległości bufor WM, BH, TP, KP mapa odległości materiały pomocnicze do wykładów mapa kosztów 27

Mapy odległości w różnych pakietach rastrowych GIS WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 28

• Buforowanie - tworzenie stref buforowych wokół obiektów (obszarów w których każdy punkt leży nie dalej niż szerokość strefy) WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 29

Złożenie trzech stref buforowych wokół dróg: 500 m, 1000, 2000 m (powstaje strefowa mapa odległości ) Rysunek http: //robert. szczepanek. pl/qgis_tutorial. php#topic 9 WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 30

Bufor wokół rzek WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 31

Analizy sieciowe (network analysis) Sieci składają się z elementów dwu rodzajów: z krawędzi (linie) i z łączników (węzłów). Elementy te są powiązane topologicznie. Wzdłuż krawędzi odbywa się przepływ różnych substancji, towarów, środków transportu, ludzi itp. Łączniki występują na przecięciu dwu lub więcej krawędzi i pozwalają na przepływ pomiędzy różnymi krawędziami. WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 32

• analizy sieciowe mogą być przeprowadzane na danych wektorowych lub rastrowych • węzły odzwierciedlają takie elementy przestrzeni jak skrzyżowania, węzłowe stacje kolejowe, puszki połączeniowe itp. , • krawędzie (linie) są fragmentami dróg, rur, kabli. • linie posiadają atrybuty kierunku oraz „oporu pozornego”, które determinują opór właściwy korygujący „koszt” poruszania się po sieci (np. uliczny korek). WM, BH, TP, KP *) materiały pomocnicze do wykładów 33

Przykładowe zadania: • znalezienie optymalnego połączenia pod względem postawionych warunków, np. najkrótszej lub najszybszej drogi pomiędzy określonymi punktami; • analiza lokalizacji czyli znalezienie najbliżej położonego obiektu (bank, szpital) od wskazanego miejsca; • analiza alokacji czyli znalezienie wszystkich dróg oddalonych (W CZASIE LUB PRZESTRZENI) od punktu początkowego o zadaną wartość; • analiza trasowania czyli wyznaczania optymalnej trasy przebiegającej przez n zadanych punktów. WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 34

Znalezienie najtańszej (optymalnej) drogi • Koszt przebycia drogi zależy od rodzaju „oporu” który wybierze użytkownik – może nim być czas, odległość, lub wrażenia estetyczne CZAS: 8 min Długość: 4, 6 km WM, BH, TP, KP ODLEGŁÓŚĆ: 4, 5 km Czas: 9 min materiały pomocnicze do wykładów 35

Szacowanie dostępności danego obszaru • Bufor odległości od punktu (np. . 5 km od sklepu) – mało rzeczywiste… • + uwzględnienie oporu związanego z poruszaniem się po sieci dróg w promieniu 5 km • ++ badanie przestrzennej zmienności w dostępie do danego obszaru WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 36

Rastrowe analizy sieciowe – linie oraz węzły muszą być przechowywane w oddzielnych warstwach – sieć zbudowana z wykorzystaniem modelu rastrowego zawiera z reguły dużą ilość warstw. – grid jest grafem przedstawiającym sieć, w której połączenia z jednego węzła mogą nastąpić w 8 kierunkach. WM, BH, TP, KP *) materiały pomocnicze do wykładów 37

Znajdowanie najtańszej drogi przy pomocy modelu rastrowego • • • Algorytm znajdowania drogi w modelu rastrowym jest podobny do modelu wektorowego. Aby znaleźć najkrótszą (najtańszą, najszybszą) drogę należy przygotować raster, który przedstawia skumulowany koszt (lub opór) przebycia drogi od jednej komórki do drugiej. Raster kosztów to kombinacja różnych gridów, które opisują różne atrybuty. Jest określany na drodze algebry map. WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 38

Analizy sieciowe na danych wektorowych i rastrowych – Model wektorowy jest właściwszy dla analiz precyzyjnie określających kierunek przepływu między punktami (droga, rzeka, kabel telefoniczny, rura) - dyskretnymi elementami, głownie antropogenicznymi, których atrybuty stanowią kluczową rolę w określaniu całej sieci. – Model rastrowy jest korzystniejszy w przypadku gdy problemem jest znalezienie drogi przez teren, gdzie nie znajdują się określone ścieżki oraz tam gdzie sieć nie składa się z wielu warstw i atrybutowo zdefiniowanych kierunków, co czyni proces modelowania znacznie bardziej złożonym. WM, BH, TP, KP materiały pomocnicze do wykładów 39