Главная | О компании | Новости | Программы | Техническая поддержка | Данные | Книги | Периодические издания | Обучение | Проекты | Карта сайта

ArcView Spatial Analyst

Модуль Spatial Analyst предоставляет пользователям дополнительные возможности создания, отображения и анализа растровых данных. Растровые данные или грид-данные особенно удобны для отображения географических явлений непрерывных в пространстве, таких как рельеф, осадки, температура, плотность населения и других данных, которые можно представить в виде статистических поверхностей. Грид-данные используются также для анализа различного рода потоков по поверхности, например, поверхностного стока, а также изменений географических явлений во времени.

При подключении этого модуля в ArcView GIS большая палитра функциональных средств становится доступной через дополнительные пункты меню Анализа (Analysis) , некоторые новые кнопки и инструменты, а также через запросы на языке Avenue.
Прежде всего появляется возможность преобразовывать любую из векторных тем ArcView GIS (включая темы в формате CAD) в растровый формат грид-темы, а затем использовать все доступные аналитические возможности грид-тем: создание поверхностей по этим темам, буферизация пространственных объектов, расчет близости точек пространства к тем или иным объектам и др. Грид-темы могут быть также созданы из растровых изображений стандартных форматов, включая TIFF, BIL, Sun raster, USGS DEM , DTED и других.

Функции расстояний, которые включают расчет непосредственно расстояния и близости базируются на значениях отстояния ячеек поверхности от источников-центров. Расстояние подсчитывается как движение по прямой до ближайшего центра, например полет вертолета до ближайшего аэропорта обслуживания. При расчете близости пространство разделяется на отдельные зоны тяготения к тому или иному центру: например зоны обслуживания населения поликлиниками.

Расчет расстояний от одной точки до другой можно осуществить с учетом стоимости передвижения в пространстве. Тогда расчет расстояний базируется на оценке стоимости перемещения от одной ячейки к другой не в географических единицах, а стоимостных: времени, материальных затратах, предпочтительности. Так, например, могут оцениваться грунты, почвы, рельеф - по затратам на прокладку дороги или другого линейного сооружения. Частные стоимостные поверхности могут быть объединены в единую суммарную поверхность оценки стоимости прокладки сооружения и выбора оптимальной (наиболее дешевой) трассы.

Специальные пункты меню позволяют моделировать поверхность по отдельным точечным данным, интерполируя изолинии, рассчитывая уклоны и экспозицию склонов полученной поверхности, а также подсчета плотности явления.

Использование запросов Avenue поможет вам создать собственные приложения, ориентированные на решение конкретных задач. Например, отслеживание движения автомобиля по дорогам с помощью совмещения координат, получаемых с помощью приемника GPS на борту транспортного средства, с картой местности передвижения и их динамической визуализацией в реальном режиме времени и др. Это расширение ArcView GIS предоставляет пользователю многие функции модуля NETWORK профессионального программного пакета ARC/INFO.

Функции построения и анализа поверхностей используют преставление о непрерывности явления . Существуют две группы этих функций: для создания и для анализа поверхностей. Функции первой группы позволяют интерполировать поверхность или строить изолинии (векторная линейная тема) по значениям отдельных точек с использованием одного из четырех предлагаемых в ArcView GIS методов интерполяции: ОВР - обратно взвешенных расстояний( средневзвешенных значений соседних точек по заданному числу соседей или в пределах указанного радиуса) , Сплайн (создание поверхности с минимальной кривизной), Тренд (подбор функции, описывающей все входные точки с полиномом заданного порядка методом наименьших квадратов), Кригинг (многоступенчатый подбор математической функции для заданного числа точек или для точек в пределах заданного радиуса для распространения зависимостей на все точки).

Функции второй группы позволяют проводить вычисления по темам грид: уклоны, экспозицию, отмывку (освещенности при регулируемых азимуте и высоте взгляда) рельефа, кривизну поверхности, а также определять зоны видимости из одной или нескольких точек наблюдения. Spatial Analyst располагает возможностями осуществления различных запросов к растровым темам. Эти запросы могут касаться как одной так и сразу нескольких грид-тем. В нашем примере можно запросить по отдельности районы, где концентрация загрязняющих веществ превышает определенный уровень (например, ПДК), или сформулировать этот запрос в специальном окне построения картографических запросов. Ответом на каждый запрос будет являться новая грид-тема, включающая удовлетворяющие запросу ячейки. Любая из грид-тем может быть представлена в более удобном виде с помощью возможности классификации грид-тем при редактировании легенды. Для растровых слоев возможны два типа классификации: равноинтервальная или по стандартному отклонению от среднего. Количество классов задается пользователем. При необходимости можно прейти на оценочные единицы (например, баллы) с помощью функции переклассификации грид-темы. Используя эту функцию можно присвоить любые новые значения классу или группе ячеек, относящихся к одной классификационной группе. Например, при сопоставлении концентрации загрязнения различными веществами воды или воздуха трудно оперировать абсолютными значениями, так как вещества могут находиться в несопоставимых по порядку значений единицах. Для их сравнения легче перейти к оценочным категориям относительно пороговых значений, с которыми затем можно проводить математические агрегирующие операции - например, вычислить суммарную оценку загрязненности. Для ускорения расчетов могут использоваться маскирующие гриды на те районы, где результаты не имеют смысла ( например, побережье при расчете загрязненности вод) или барьеры, препятствующие распространению явления ( например, река при распространения пожара). Любая из грид-тем может визуально получить объем за счет использования значений другой грид-темы (например, рельефа) в качестве показателя яркости отображения ячейки. Это особенно полезно для наглядного отображения зависимостей между данными двух тем, в приведенном примере, между рельефом и темой другой карты, например, использованием земель.

Особую группу представляют функции статистического анализа грид-тем. Различные статистические справки доступны пользователю как через пункты меню, так и через специальные кнопки. Например, при формировании легенды можно в редакторе легенды получить сведения о максимальном и минимальном значениях, а также о стандартном отклонении, что весьма полезно при выборе типа классификации и количества классов.

Для сравнения нескольких гридов предоставляются функции их сравнения для определения минимума, максимума, среднего значения, преобладающего значения и т.п., например для пяти грид-тем урожайности сельскохозяйственных культур за разные годы. С помощью кнопки гистограммы или отдельных пунктов меню можно также получить гистограммы распределения значений по ячейкам как по всей теме, так и в пределах произвольно обозначенного на карте района. Специальный пункт меню предназначен для построения гистограммы распределения ячеек по определенным зонам другого покрытия. Например, можно подсчитать количество ячеек зоны затопления (или их общую площадь) попадающих в различные виды землепользования (селитебная зона, сельскохозяйственные угодья, транспортные магистрали и т.д.) или проанализировать распределение ячеек разной загрязненности в селитебной или производственной зоне.

Функции математического анализа позволяют производить расчеты значений ячеек по одной или нескольким грид-темам. Математические операторы включают четыре группы: арифметические (сложение, вычитание, умножение, деление значений грид-тем), логические (проверка значений на соответствие ИСТИНА или ЛОЖЬ ), сравнительные ( соответствие условию сравнения), бинарные действия (вычисления бинарных значений). Кроме того доступны логарифмические, специальные математические (абсолютное значение, целочисленная часть и т.п), тригонометрические (синус, косинус, тангенс и т.п) и степенные функции.
С помощью этих функций можно, например, определять наиболее подходящие местоположения для различных объектов по сумме факторов, производить экстраполяцию процессов, изменяющихся по установленным закономерностям (например, в экспоненциальной прогрессии).
На методах статистического расчета базируются также функции анализа соседства. Эти функции позволяют производить анализ окружения каждой ячейки по заданному числу соседей или в пределах определенного радиуса или зоны. С помощью этих функций можно оценить , например, разнообразие значений соседних ячеек, выбрать их максимальное и минимальное значения и т.п.
Другое применение функций соседства - определение направления потока, например, воды, попадающей в ячейку. Последняя функция используется также при построении различных гидрологических моделей. Гидрологические функции позволяют на основе грида поверхности рельефа выделить гидрологические водосборы и построить дренажную сеть разной подробности, оценив порядок притоков, а также установить зоны одинаковой длины водных потоков.
Эти функции полезны, например, при оценке распространения загрязнения вод, оценки запасов вод, опасности наводнений. Построение гидрологических моделей и многие другие исследования требуют безупречных, то есть логически безошибочных данных.
Для проверки данных в составе расширения имеются функции очистки данных от ошибок и пробелов. Ошибочными могут быть, например, отдельные провалы или выступы в значениях ячеек поверхности рельефа или неправильно распознанные мелкие объекты на снимках и др.
Их сравнение с преобладающим фоном, соседними значениями позволяет провести агрегирование данных или восполнение пробелов. Особо полезны для работы со снимками функции геометрической трансформации, предоставляющие возможности как простого смещения и поворота снимка, так и устранения некоторых погрешностей снимка путем полиномиальной трансформации.
С помощью этих функций соседние снимки, например, могут быть подогнаны друг к другу и объединены в единый снимок с учетом зон перекрытия.

Рассмотренные группы функций модуля расширения Spatial Analyst открывают большие возможности анализа грид-тем и их совместного использования с векторными данными. По существу Spatial Analyst предоставляет пользователю ArcView GIS в удобной и простой для использования форме многие функциональные возможности модуля GRID, входящего в состав высокоразвитой профессиональной системы ARC/INFO.



Главная | О компании | Новости | Программы | Техническая поддержка | Данные | Книги | Периодические издания | Обучение | Проекты | Карта сайта
На главную Напишите нам Назад