Методы создания тематических карт в гис
В зависимости от информации, которую надо отобразить на тематической карте, существует несколько способов ее создания.
Отдельный символ. Все объекты темы изображаются одним цветом и символом. Это полезно, когда необходимо показать только расположение объектов в теме.
Цветовая шкала. Объекты изображаются одним типом символа
(точечным, линейным или площадным), но цвета представляют диапазоны (классы) изменения значений атрибутивных данных. Например, отображение плотности поверхностного загрязнения 137Cs.
Уникальное значение. Каждое уникальное значение выбранного для отображения на карте атрибута представляется уникальным символом. Это наиболее эффективный метод изображения качественных данных, например, типов почв земельных участков.
Градуированный (масштабируемый) символ. Объекты изображаются масштабируемыми символами, представляющими диапазон (класс) изменения значений атрибута. Градуированный символ используется только для точечных и линейных данных. Например, изображение городов кружком, увеличивающим свой размер в зависимости от численности населения.
Плотность точек. Объекты полигональной темы изображаются точками, число которых соответствует значению выбранного для отображения на карте атрибута. Этот метод используется для демонстрации распределения какого-либо явления по площади (например, отображение распределения сельского населения по хозяйствам района).
Локализованная диаграмма.
Объекты изображаются диаграммами. Компоненты диаграмм соответствуют атрибутам данных, размер каждой части диаграммы определяется величиной каждого атрибута данных. Диаграмма может быть круговой или столбчатой (рис.11.10). Это хороший метод для одновременного изображения значений большого числа атрибутов.
Рис. 11.10. Локализованная диаграмма (круговая)
Геокодирование – добавление объектов на карту по табличным записям, содержащим сведения о расположении объектов (их географическую привязку). Ниже перечислены основные виды геокодирования.
Добавление на карту точек по их координатам x, y. Координаты могут быть прямоугольными и географическими (широта, долгота) в десятичных градусах. Значения x и y должны находиться в разных полях таблицы, имя может быть любым. В результате по x, y координатам создается новый слой с точечными объектами, содержащими все атрибуты входной таблицы.
Одними из способов получения координатных данных являются использование прибора GPS и снятие координат с карт. Например, получение оперативных данных о загрязненности воздуха, когда координаты точек отбора проб считываются с приемников GPS.
-
Опишите следующие операции векторного пространственного анализа: выбор объектов на карте, пространственный запрос (в том числе, типы пространственных отношений, которые могут быть установлены между объектами в пространственных запросах), операции наложения, буферизация, агрегирование, анализ сетей (в том числе, что исследует анализ сетей, каковы компоненты сети, что можно определить с помощью анализа сетей)?
Операции пространственного анализа
Это многочисленная группа функций обеспечивает разносторонний анализ размещения пространственных данных и связей между ними.
Некоторые из основных операций данной группы представлены ниже.
Выбор объекта
Выбор объектов позволяет находить географические объекты по определенным критериям и работать далее с ними. Существует несколько возможностей выбора объектов.
С помощью мыши, указывая на них или растягивая прямоугольник поверх них. Объекты, частично или полностью попавшие в пределы растягиваемого прямоугольника, будут выбраны.
Выбор объектов по названию. Осуществляет поиск объекта по указанному текстовому значению атрибута.
Выбор объектов, используя запрос. Запрос строится, если необходимо выбрать объекты по значениям их атрибутов. Запрос к векторному слою создается аналогично запросу к таблице: составляется логическое выражение, основанное на полях атрибутивной таблицы слоя (например, [TYPE]>=3).
Выбор объектов графикой. Позволяет выбирать объекты, которые попадают целиком внутрь или пересекаются нарисованными графическими элементами (точками, линиями, кругами, прямоугольниками, полигонами).
Выбор объектов с помощью выбора записей в атрибутивной
таблице. При этом на карте выбираются объекты, к которым относятся эти записи.
Операции наложения (оверлей)
Это пространственные операции, возвращающие новые геометрические фигуры, получаемые в результате наложения наборов точек исходных фигур (рис.11.2), в том числе:
– вырезание – эта операция создает новую фигуру с набором точек исходной, которые находятся внутри или на границе области отсечения (накладываемой фигуры);
– пересечение – эта операция вычисляет геометрическое пересечение двух фигур (одной размерности) и возвращает новую фигуру, образованную точками, присутствующими и в исходной, и в сравниваемой фигуре;
– объединение – эта операция вычисляет геометрическое объединение двух фигур (одной размерности) и создает новую фигуру, образованную всеми точками исходной и сравниваемой фигур.
а б в
Рис. 11.2. Операции наложения: а) вырезание; б) пересечение;
в) объединение
Буферизация
Буферизация – операция создания буферной зоны вокруг точечных, линейных или полигональных объектов (рис.11.3). Буферная зона – область, граница которой отстоит на заданном расстоянии от границ исходных объектов.
Процедура построения буферных зон применяется, например, при определении охранной зоны вокруг озер и рек, зоны весеннего затопления, шумового загрязнения вдоль дорог, загрязнения подземных вод вокруг свалки отходов.
Буферизация используется также при решении разнообразных транспортных задач. Например, когда расширяется дорога из-за растущей транспортной нагрузки, функциями ГИС создается буферная зона вокруг нее. Затем определяются участки земли, которые пересекают ее, т.е. по которым пройдет расширенная дорога, после чего может быть решена задача определения владельцев этих участков и суммы компенсаций за прокладку дороги по их землям.
Рис.
11.3. Буферные зоны вокруг точки, линии и
полигона
Зонирование объектов
Основное назначение функции зонирования (агрегирования, слияния) объектов состоит в построении новых объектов (зон), однородных по выбранному критерию или группе
критериев (рис.11.4).
Типичные задачи этого типа: выделение зон градостроительной ценности территорий, зон экологического риска, зонирование территорий по транспортной доступности, построение зон обслуживания поликлиник и т.д. Работа может производиться как с растровыми, так и с векторными изображениями.
Поиск объектов по пространственным критериям
Поиск объектов по пространственным критериям (пространственный запрос) используется для решения задач соседства, смежности и вместимости, например, поиск объектов, попадающих в определенный район. Найденные объекты могут переноситься в новый слой с созданием для него новой базы данных.
Типы пространственных связей между объектами. ГИС позволяет выбирать объекты из целевого слоя, которые находятся в следующих пространственных отношениях с объектами слоя, используемого для выбора (рис.11.5):
– полностью располагаются внутри (выбираются объекты в целевом слое, если они полностью попадают внутрь одного или нескольких объектов в слое выбора);
– полностью содержат (выбираются объекты в целевом слое, которые полностью содержат один или несколько объектов в слое выбора);
– имеют свой центр (выбираются объекты в целевом слое, если их центр попадает внутрь объектов слоя выбора);
– содержат центр (выбираются объекты в целевом слое, которые содержат центр одного или нескольких объектов в слое выбора);
– пересекают (пересечение подразумевает, что есть по крайней мере одна общая точка для объектов в слое выбора и в целевом слое, либо один из них – полностью внутри другого);
– отстоят от (выбираются объекты в целевом слое, которые находятся в пределах определенного расстояния от объектов слоя выбора).
а б в г
Рис. 11.5. Пространственные связи между объектами: а) пересекают, б) имеют свой центр, в) полностью содержат, г) находятся в пределах определенного расстояния
Анализ сетей
Анализ сетей включает набор операций, исследующих топологические и геометрические
свойства линейных пространственных объектов, образующих сети (рис.11.8) (гидрографическая сеть, сети коммуникаций), в том числе:
– поиск кратчайшего пути между двумя точками;
– расчет маршрута движения с минимальными издержками (например, временными);
– выбор оптимального маршрута между несколькими узлами сети;
– нахождение ближайшего места обслуживания и т.п.
Рис. 1 1.8. Основные компоненты сети
-
Опишите операции растрового анализа: анализ близости, анализ расстояния, картографический калькулятор (в том числе, какие математические операторы используются в его работе, как они функционируют, что получается на выходе, примеры применения картографического калькулятора), анализ видимости.
Анализ близости
В результате анализа близости создается растр, хранящий для каждой ячейки идентификатор или атрибут ближайшего объекта. Объекты, используемые для определения близости, могут являться точками, линиями, полигонами или ненулевыми ячейками другого растра. Полученный растр может быть использован для определения области, привязанной к каждому объекту (рис.11.6); либо для нахождения объектов одного слоя, ближайших к объектам другого слоя.
Рис. 11.6. Деление территории на участки по ближайшим к ним дорогам.
Анализ расстояний
При анализе расстояний создается растр, содержащий для каждой ячейки расстояние до ближайшего объекта. Объектами, используемыми для нахождения расстояния, могут быть точки, линии, полигоны или ненулевые ячейки другого растра.
Евклидово
(прямолинейное) расстояние
вычисляется от каждой из выходных
ячеек, которые не содержат объект, до
ближайшего объекта. Выходным ячейкам,
содержащим объект, присваивается
значение ноль.
Созданный растр расстояний может быть использован для создания одной или набора буферных зон (рис.11.7), для нахождения объектов в пределах определенных расстояний от других объектов.
Рис. 11.7. Создание растра с набором буферных зон вокруг дорог
Анализ видимости/невидимости. Эта функция анализа цифровых моделей рельефа (в растровом или TIN представлении) обеспечивает оценку поверхности с точки зрения видимости или невидимости отдельных ее частей с некоторой точки или точек обзора.
Существует два типа анализа видимости:
– расчет линии взгляда (рис.12.4);
– определение зон видимости/невидимости.
Функция расчета линии взгляда применяется при анализе TIN-модели и служит для определения видимости вдоль указанной на поверхности линии с конкретной точки наблюдения, отвечает на вопрос:
«Можно ли увидеть конкретный объект отсюда?».
Рис. 12.4. Определение видимости вдоль линии взгляда
Функция определения зон видимости/невидимости выявляет области поверхности, которые видны с одной или более точек наблюдения, т.е. отвечает на вопрос: «Что можно увидеть из данных точек?».
Результатом является растровая тема, где каждой ячейке присваиваются атрибуты видимости, обозначающие число точек наблюдения, из которых может быть видно данное местоположение.
Эта функция позволяет задавать высоту точек наблюдения, пределы горизонтальных и вертикальных углов просмотра, ограничивать расстояние поиска видимых областей.
Примеры использования функции определения зон видимости:
– установить области, видимые с пожарной башни высотой 15 м;
– определить место расположения новой ретрансляционной вышки наряду с уже существующими;
– определить участки на местности, из которых будет видна предполагаемая свалка.