10.10. Обработка данных в гис

Методы анализа данных и пространственного моделирования.

Основная проблема анализа данных – это осуществление в соответствии с запросом пользователя связи (запросной связи) между базой данных (входными данными) и выходными данными в виде карт, таблиц, цифр, текста и т.д. Это связь осуществляется в виде программ.

Для осуществления анализа данных и пространственного моделирования принимается соответствующая концептуальная модель географической базы данных. Ее суть заключается в том, что информация хранится послойно (оверлейно).

Для построения слоев поступают следующим образом. Определяется район как набор местоположений. Каждое из них характеризуется координатами X, Y и атрибутами. Каждому атрибуту соответствует определенный слой (оверлей). Таким образом слой (оверлей) следует определить как набор местоположений одного типа. К таким наборам можно отнести геодезические пункты, дороги, населенные пункты, гидрографию и т.д.

На основе такой концептуальной модели осуществляется поиск данных. При этом здесь наиболее эффективно использовать операторы булевой алгебры: AND, OR, XOR, NOT. Покажем их действие на примере. Пусть А – это слой геодезических пунктов закрепленных на стенах зданий населенных пунктов, а В – слой зданий, в стенах которых закреплены геодезические пункты.

Тогда X = A.AND.B – определит геодезические пункты и здания, на которых закреплены геодезические пункты. X = A.OR.B – определит пункты, которые закреплены на зданиях или здания, на которых закреплены пункты. X = A.XOR.B – или пункты или здания, но не одновременно то и другое. X = A.NOT.B – определит геодезические пункты на зданиях и здания, на которых пункты не закреплены.

Возможны действия с тремя и более слоями, но при этом для задания порядка выполнения операций следует применять скобки.

На основании заданных атрибутов можно определить по определенным функциям новые атрибуты, необходимые для прогнозирования и планирования природных и социальных процессов. Функционально новый атрибут U зависит от исходных А, В, С… так: U = f(A, B, C…). Функция f может учитывать лишь атрибуты и свойства района, а также пространственное взаимодействие атрибутов.

Классификация объектов.

Рекомендуется число классов объектов ограничивать интервалом от 5 до 9. При этом используются методы классификации Эванса (1977), в соответствии с которым устанавливаются классификационные интервалы. Эти интервалы бывают экзогенные, условные, идеографические и периодические.

Экзогенные интервалы устанавливаются по определенным (пороговым) значениям характеристик.

Условные интервалы устанавливаются произвольно.

Идеографические интервалы назначаются по специфике данных.

Величина периодических интервалов изменяется закономерно.

Следующий метод классификации – метод главных компонентов. В нем из множества характеристик по определенным правилам определяются главные характеристик. Такой процесс называется сжатием характеристик. На основе сжатых характеристик строятся группа объектов, имеющих наибольшее сходство. Такие группы называются кластерами. Принадлежность к тому или иному кластеру определяются по расхождению между признаками объекта и кластера. Чем меньше это расхождение, тем ближе объект к данному кластеру.

Методы пространственной интерполяции.

Интерполяция – это расчет значений атрибутов внутри территории, охваченной сетью точек наблюдения. Экстраполяция – это расчет значений атрибутов за пределами данной территории.

Основная задача интерполяции – расчет правдоподобной модели изменения значений атрибута в исследуемых точках и затем расчет аналогичных значений для желаемой территории.

К методам интерполяции относятся полигоны Тиссена, линейная, билинейная, бикубическая интерполяция, метод полиномов Чебышева, скользящей плоскости и др.