WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

1

Rodzaje analiz przestrzennych:

1. Zapytania do bazy danych2. Algebra map3. Operatory sąsiedztwa4. Operatory odległości

Analizy przestrzenne to zbiór działań na jednej bądź kilku warstwach informacyjnych GIS, w celu uzyskania nowej informacji w postaci graficznej lub tabelarycznej

Rodzaje analiz w SIT/GIS

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

2

Przezlokalizację

Przezatrybut

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

1. ZAPYTANIA DO BAZY DANYCH

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

3

1. Zapytania do bazy danych

Jakie obiekty spelniajazdefiniowane warunki?Pytania formulujemy za pomoca jezyka SQL

1. Gdzie znajduja sieobiekty spelniajace kilka atrybutów?2. Gdzie znajduja sieobiekty w okreslonych relacjach?

zlozone

Gdzie znajdujasie obiekty o wybranym atrybucie?

Co znajduje siewe wskazanym miejscu?

proste

Przezatrybut

Przezlokalizacje

Jakie obiekty spelniajazdefiniowane warunki?Pytania formulujemy za pomoca jezyka SQL

1. Gdzie znajduja sieobiekty spelniajace kilka atrybutów?2. Gdzie znajduja sieobiekty w okreslonych relacjach?

zlozone

Gdzie znajdujasie obiekty o wybranym atrybucie?

Co znajduje siewe wskazanym miejscu?

proste

Przezatrybut

Przezlokalizacje

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

4

1. Zapytania do bazy danych

Jakie obiekty spelniajazdefiniowane warunki?Pytania formulujemy za pomoca jezyka SQL

1. Gdzie znajduja sieobiekty spelniajace kilka atrybutów?2. Gdzie znajduja sieobiekty w okreslonych relacjach?

zlozone

Gdzie znajdujasie obiekty o wybranym atrybucie?

Co znajduje siewe wskazanym miejscu?

proste

Przezatrybut

Przezlokalizacje

Jakie obiekty spelniajazdefiniowane warunki?Pytania formulujemy za pomoca jezyka SQL

1. Gdzie znajduja sieobiekty spelniajace kilka atrybutów?2. Gdzie znajduja sieobiekty w okreslonych relacjach?

zlozone

Gdzie znajdujasie obiekty o wybranym atrybucie?

Co znajduje siewe wskazanym miejscu?

proste

Przezatrybut

Przezlokalizacje

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

5

1. Zapytania do bazy danych

Jakie obiekty spelniajazdefiniowane warunki?Pytania formulujemy za pomoca jezyka SQL

1. Gdzie znajduja sieobiekty spelniajace kilka atrybutów?2. Gdzie znajduja sieobiekty w okreslonych relacjach?

zlozone

Gdzie znajdujasie obiekty o wybranym atrybucie?

Co znajduje siewe wskazanym miejscu?

proste

Przezatrybut

Przezlokalizacje

Jakie obiekty spelniajazdefiniowane warunki?Pytania formulujemy za pomoca jezyka SQL

1. Gdzie znajduja sieobiekty spelniajace kilka atrybutów?2. Gdzie znajduja sieobiekty w okreslonych relacjach?

zlozone

Gdzie znajdujasie obiekty o wybranym atrybucie?

Co znajduje siewe wskazanym miejscu?

proste

Przezatrybut

Przezlokalizacje

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

6

1. Zapytania do bazy danych

Jakie obiekty spelniajazdefiniowane warunki?Pytania formulujemy za pomoca jezyka SQL

1. Gdzie znajduja sieobiekty spelniajace kilka atrybutów?2. Gdzie znajduja sieobiekty w okreslonych relacjach?

zlozone

Gdzie znajdujasie obiekty o wybranym atrybucie?

Co znajduje siewe wskazanym miejscu?

proste

Przezatrybut

Przezlokalizacje

Jakie obiekty spelniajazdefiniowane warunki?Pytania formulujemy za pomoca jezyka SQL

1. Gdzie znajduja sieobiekty spelniajace kilka atrybutów?2. Gdzie znajduja sieobiekty w okreslonych relacjach?

zlozone

Gdzie znajdujasie obiekty o wybranym atrybucie?

Co znajduje siewe wskazanym miejscu?

proste

Przezatrybut

Przezlokalizacje

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

7

1. Zapytania do bazy danych

Jakie obiekty spelniajazdefiniowane warunki?Pytania formulujemy za pomoca jezyka SQL

1. Gdzie znajduja sieobiekty spelniajace kilka atrybutów?2. Gdzie znajduja sieobiekty w okreslonych relacjach?

zlozone

Gdzie znajdujasie obiekty o wybranym atrybucie?

Co znajduje siewe wskazanym miejscu?

proste

Przezatrybut

Przezlokalizacje

Jakie obiekty spelniajazdefiniowane warunki?Pytania formulujemy za pomoca jezyka SQL

1. Gdzie znajduja sieobiekty spelniajace kilka atrybutów?2. Gdzie znajduja sieobiekty w okreslonych relacjach?

zlozone

Gdzie znajdujasie obiekty o wybranym atrybucie?

Co znajduje siewe wskazanym miejscu?

proste

Przezatrybut

Przezlokalizacje

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

8

Przezlokalizację

Przezatrybut

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

1. ZAPYTANIA DO BAZY DANYCH

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

9

Relacji przestrzenne

Wszystkie p1 mające część wspólną z p2

Wszystkie p1 w odległości d od p2

Wszystkie p1 zawierające p2

Wszystkie p1 zawarte w p2

Wszystkie p1 o tym samym kształciei lokalizacji co p2

Wszystkie p1 zawierające się

w całości w p2

Wszystkie p1 mające część wspólną z p2

(bez uwzględnienia krawędzi)

Wszystkie p1 mające wspólny krawędź z p2

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

10

?

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

11

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

12

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 + 27gdzie: T – temperatura [oC]H – wysokość [m]

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

13

Warstwa: wysokości (H)

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

14

Warstwa: nachylenie stoków (S)

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

15

Warstwa: tereny zabudowane (Z)

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

16

Z > 350, nach.>15%

nach. > 20%

Z > 400 m

Razem 25%

Wynik1 =obszary spełniające warunek H > 350 i S > 15

Wynik2 =obszary spełniające warunek S > 20

Wynik3 =obszary spełniające warunek H > 400

Suma= obszary spełniające warunek (wynik1 lub wynik2 lub wynik3)

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

17

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

18

• 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

19

• Łączenie- łączenie treści dwóch lub więcej warstw informacyjnych.

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

20

• Scalanie - sklejanie warstw informacyjnych w jedną całość.

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

21

• Znajdowanie części wspólnej dwóch warstw informacyjnych

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

22

OPERATORY SĄSIEDZTWA – ANALIZY DTM

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

23

Analizy DTM

przykłady on-lineNumeryczny model rzeźby terenu

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

24przykłady on-line

Mapa nachyleń w stopniach

Analizy DTM

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

25przykłady on-line

Mapa nachyleń w procentach

Analizy DTM

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

26

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

27

Operatory odległości

bufor mapa odległości mapa kosztów

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

28

Mapy odległości

Mapy odległości w różnych pakietach rastrowych GIS

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

29

• 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

30

Złożenie trzech stref buforowych wokół dróg: 500m, 1000, 2000m (powstaje strefowa mapa odległości )

Rysunek http://robert.szczepanek.pl/qgis_tutorial.php#topic9

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

31

Bufor wokół rzek

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

32

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

33

• 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

34

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

35

Znalezienie najtańszej (optymalnej) drogi

• Koszt przebycia drogi zależy od rodzaju „oporu” który wybierze użytkownik – może nim być czas, odległość, lub wrażenia estetyczne

CZAS: 8 minDługość: 4,6 km

ODLEGŁÓŚĆ: 4,5 kmCzas: 9 min

WM,BH,TP,KP materiały pomocnicze do wykładów

36

Szacowanie dostępności danego obszaru

• Bufor odległości od punktu (np.. 5km 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

37

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

38

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

39

– 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.

Analizy sieciowe na danych wektorowych i rastrowych