Геофизические информационные системы. Пространственный анализ

Содержание

Слайд 2

ТЕМА №6. Пространственный анализ

ТЕМА №6.

Пространственный
анализ

Слайд 3

Анализ наложений (оверлейные операции)

Анализ наложений
(оверлейные операции)

Слайд 4

Некомпьютерный метод наложения Параметр 1 Параметр 2 Параметр 3 Пример использования

Некомпьютерный метод наложения

Параметр 1

Параметр 2

Параметр 3

Пример использования прозрачных пленок при ручном

выполнении процесса наложения. Более темные тона указывают на большую чувствительность среды к негативным факторам. При сложении (наложении) пленок чувствительность среды повышается с ростом числа перекрывающихся категорий.

Прозрачные пленки Ян МакХарга (Ian McHarg)

Слайд 5

Растровое наложение Алгоритмы сопоставления ячеек основаны на матричной алгебре и обычно

Растровое наложение

Алгоритмы сопоставления ячеек основаны на матричной алгебре и обычно

называются картографической алгеброй или алгеброй карт (map algebra).

Растровое наложение подразумевает сравнение (сопоставление) кодов ячеек двух или более растров, пространственное положение которых совпадает.

Экстент и пространственное разрешение всех входных растров должны быть одинаковыми.

Слайд 6

В ArcGIS растровое наложение реализовано с помощью наборов инструментов дополнительного модуля

В ArcGIS растровое наложение реализовано с помощью наборов инструментов дополнительного

модуля Spatial Analyst:
Алгебра карт;
Зональные;
Локальные;
Наложение.
Слайд 7

Калькулятор растра В калькуляторе растров имеется три группы математических операторов: Арифметические, Булевы и операторы отношений.

Калькулятор растра

В калькуляторе растров имеется три группы математических операторов: Арифметические,

Булевы и операторы отношений.
Слайд 8

Арифметические операторы выполняют сложение, вычитание, умножение и деление двух или более

Арифметические операторы выполняют сложение, вычитание, умножение и деление двух или более

растров

Арифметические операторы : *, /, -, +.

-

=

Кровля
ассельского яруса

Поверхность фундамента

Палеоструктурная карта фундамента на конец ассельского века

Слайд 9

Давление в 2004 году Операторы отношений: =, >, , >=, Давление

Давление в 2004 году

Операторы отношений: =, >, <, <>, >=, <=

Давление

в 2002 году

>

=

P, атм

Слайд 10

Булевы операторы применяют Булеву логику TRUE (ИСТИННО) или FALSE (ЛОЖНО) поячеечно

Булевы операторы применяют Булеву логику TRUE (ИСТИННО) или FALSE (ЛОЖНО) поячеечно

к входным растрам.

Выходной растр
[Inlayer1<> 0] & [Inlayer2<>0]

And (&): находит ячейки, значение которых в обоих входных растрах не «0».
На выходе значению TRUE соответствует 1, FALSE - 0.

Булевы операторы: And, Or, Xor, Not

Входной растр
[Inlayer1]

Входной растр
[Inlayer2]

1. Номинальная шкала данных

2. Количественная шкала данных

Слайд 11

Пример растрового наложения: вычислено разнообразие типов землепользования для каждой ячейки за

Пример растрового наложения: вычислено разнообразие типов землепользования для каждой ячейки

за несколько лет. Зона, где разнообразие больше единицы (серый цвет) показывают районы, тип землепользования которых изменился за указанный период времени. В данном случае карты отражают рост застройки прилегающих к городу территорий.

Функция Статистика по ячейкам - это локальная функция, где значение каждой ячейки выходного растра является функцией от значений ячеек с тем же местоположением из входных растров.

Можно вычислить следующие статисти-ческие характеристики: большинство, максимум, среднее, медиана, минимум, меньшинство, диапазон, стандартное отклонение, сумма, разнообразие.

Статистика по ячейкам

Разнообразие >1

Застройка

Слайд 12

Слой зон: Определяет зоны (форму, значения и расположение). Растр значений: Содержит

Слой зон:
Определяет зоны (форму, значения и расположение).

Растр значений:
Содержит исходные зна-чения, используемые

для вычисления статистики по каждой зоне.

Входной слой зон:
в таблицу атрибутов
слоя зон может быть
добавлено поле, содер-жащее статистичес-кое значение по каждой зоне.

Зональная статистика

С помощью функции Зональной статистики можно вычислить статистические данные по каждой зоне в наборе данных по зонам на основании значений в другом наборе данных.

Функции зональной статистики работа-ют позонно; одно выходное значение вычисляется для всей зоны в растровом наборе данных.

Можно вычислить следующие статис-тические характерис-тики: большинство, максимум, среднее, медиана, минимум, меньшинство, диапа-зон, стандартное от-клонение, сумма, разнообразие.

Слайд 13

Входной набор данных зон: зоны высот Выходная таблица Входной растр значений:

Входной набор данных зон: зоны высот

Выходная таблица

Входной растр значений: виды растительности

Выходная

диаграмма

Пример входных и выходных данных зо-нальной статистики. На выходной диаграмме и в таблице показано разно-образие видов расти-тельности для каждой высотной зоны.
Наибольшее многообра-зие растительности на- блюдается в зонах в районе 2500 метров.

Слайд 14

Учет влияния слоя Накладывает несколько растров с использованием общей шкалы измерений,

Учет влияния слоя

Накладывает несколько растров с использованием общей шкалы измерений,

при этом взвешивая каждый слой в соответствии с его значимостью.

Взвешенное наложение

Взвешенная сумма

Выполняет наложение нескольких растров, умножая каждый растр на заданный для него вес и складывая растры между собой.

Входные и выходные растры: целочисленные

Входные данные: любые растры

Выходные данные: растры с действительными значениями

Сумма весов: 100%

Слайд 15

Взвешенное наложение 2*0.5+1*0.3+2*0.2=1+0.3+0.4=1.7≈2

Взвешенное наложение

2*0.5+1*0.3+2*0.2=1+0.3+0.4=1.7≈2

Слайд 16

Векторное наложение Типы наложений: Наложение САПР Топологическое векторное наложение

Векторное наложение

Типы наложений:
Наложение САПР
Топологическое векторное наложение

Слайд 17

Наложение САПР Параметр 1 Параметр 2 Параметр 3 Пример использования прозрачных

Наложение САПР

Параметр 1

Параметр 2

Параметр 3

Пример использования прозрачных пленок при ручном выполнении

процесса наложения. Более темные тона указывают на большую чувствительность среды к негативным факторам. При сложении (наложении) пленок чувствительность среды повышается с ростом числа перекрывающихся категорий.
Слайд 18

Суть оверлейных операций заключается в анализе двух и более разноименных и

Суть оверлейных операций заключается в анализе двух и более разноименных

и разнотипных по характеру локализации объектов слоев посредством наложения слоев и генерации производных объектов, возникающих при их геометрическом наслоении, с наследованием ими атрибутов исходных слоев.

Участки разработки

Геологическая карта

Участки разработки с учетом
геологического строения

+

=

Топологическое векторное наложение

Слайд 19

(2.3,1.8) (3.5,2.7) (3.2,4.3) (1.8,4.2) (1.5,3.3) (2.2,2.7) (2.5,3.4) Векторное наложение «точка в

(2.3,1.8)

(3.5,2.7)

(3.2,4.3)

(1.8,4.2)

(1.5,3.3)

(2.2,2.7)

(2.5,3.4)

Векторное наложение «точка в полигоне»

Векторное наложение «линия в полигоне» и «полигон

в полигоне»
Слайд 20

Векторное наложение в ArcGIS

Векторное наложение в ArcGIS

Слайд 21

Методы наложения полигонов Разбиение (Split) Обновление (Update) Идентичность (Identity) Стирание (Erase)

Методы наложения полигонов

Разбиение (Split)

Обновление (Update)

Идентичность (Identity)

Стирание (Erase)

Слайд 22

Симметричная разность (Symmetrical Difference) Объединение (Union) В результате наложения создается 2

Симметричная разность (Symmetrical Difference)

Объединение (Union)

В результате наложения создается 2 полигона

с идентичной геометрией. У одного атрибуты- A=2, B=“X” , у другого - A=1, B=“X”.

Объединение с промежутком

Слайд 23

Вырезание (Clip) Вырезание полигоном объектов полигонального класса Вырезание полигоном объектов линейного

Вырезание (Clip)

Вырезание полигоном объектов полигонального класса

Вырезание полигоном объектов линейного класса

Вырезание полигоном

объектов точечного класса
Слайд 24

Пересечение (Intersect) Входной класс 1 (Input 1) Входной класс 2 (Input

Пересечение (Intersect)

Входной класс 1
(Input 1)

Входной класс 2
(Input 2)

Выходные классы
(Output)

Результат пересечения: полигоны

Результат

пересечения: точки

Результат пересечения: линии

Полигональные

Линейные

Точечные

Слайд 25

Входные классы объектов: линии Выходной класс объектов: точки Входные классы объектов:

Входные классы объектов: линии
Выходной класс объектов: точки

Входные классы объектов: линии
Выходной класс

объектов: линии

Входные классы объектов: точки
Выходной класс объектов: точки

Пересечение (Intersect)

Слайд 26

Задача оптимального размещения объектов Постановка задачи. Найти оптимальное место для размещения

Задача оптимального размещения объектов

Постановка задачи. Найти оптимальное место для размещения

обогатительной фабрики, отвечающее следующим условиям:
расстояние до рудника должно быть не более 12 км;
расстояние до реки должно быть не менее 1 км;
расстояние до населенного пункта должно быть не менее 3 км.
Входные данные:
town.shp - населенные пункты;
river.shp – объекты речной сети;
mining.shp – положение рудника
leachint_plant.shp – места предполагаемого размещения обогатительной фабрики.
Слайд 27

Построение буферных зон

Построение буферных зон

Слайд 28

Стирание

Стирание

Слайд 29

Вырезание

Вырезание

Слайд 30

О проблемах векторного наложения Осколочные полигоны , созданные операцией наложения При

О проблемах векторного наложения

Осколочные полигоны , созданные операцией наложения

При проверки

топологии, пространственные объекты, находящиеся на расстоянии меньше кластерного допуска, совмещаются в один объект.

Кластерный допуск

До проверки топологии

После проверки топологии

Наложение с пересечением

Кластерный допуск

INPUT

OUTPUT

Полигон в момент времени Т1

Полигон в момент времени Т2

Наложение
полигонов

Результаты оцифровки космоснимков