4. Моделирующие функции в гис
Возможность проведения географического анализа - это главное, что отличает ГИС от систем цифровой картографии. В ГИС наиболее распространены четыре вида анализа: OVERLAY- оверлейный (полигональный), NETWORK - сетевой, GRID - на основе регулярных сеток, TIN - на основе нерегулярных сеток. Все зависит от того, где определена функция (Zl...Zn): для OVERLAY - на полигонах, для GRID - в точках регулярной сети, для TIN - в точках нерегулярной сети.
Возможные аналитические функции ГИС можно представить в виде следующей классификации:
Полигональные операции:
Наложение полигонов.
Определение принадлежности точки полигону.
Определение принадлежности линии полигону.
Снятие границы и слияние полигонов.
Анализ близости:
Построение буферных зон.
Анализ близости на множестве точек.
Анализ близости относительно кривых.
Анализ близости на множестве полигонов.
Возможность взвешивания.
Генерация полигонов Тиссена.
Анализ сетей:
Поиск кратчайшего пути.
Суммирование значений атрибутов по элементам сети.
Размещение центров и распределение ресурсов в сети.
Поиск пространственной смежности.
Поиск ближайшего соседа.
Поиск по адресам (геокодирование).
Функции картографической алгебры:
Перекодирование и переклассификация.
Средние, максимальные и минимальные значения ячейки по множеству слоев.
Логические комбинации слоев.
Сложение/вычитание/умножение/деление слоев карты.
Возведение в степень/дифференцирование.
Операции анализа в режиме скользящего «окна».
Группировка или идентификация неразрывных зон равных значений.
Характеристика формы (вытянутость, ориентированность).
Цифровое моделирование рельефа:
Вычисление углов наклона.
Определение экспозиции склонов.
Интерполяция высот.
Определение границ зон видимости для точечных объектов.
Определение зон видимости для линейных объектов и полигонов.
Генерация горизонталей с задаваемым пользователем сечением.
Расчет дренажной сети и оптимального пути по поверхности.
Генерация профилей поперечных сечений.
Вычисление объемов относительно заданной плоскости.
Прочие функции:
Логические операции с множеством карт.
Генерация случайной пространственной сети опробования.
Работа с базами атрибутивной информации.
4.1. Картографическая алгебра. Оверлейные операции
Оверлейные операции (overlay)– это действия, в результате которых выполняется объединение пространственных характеристик покрытий ARC/INFO в новый слой и реляционное соединение их атрибутивных таблиц [16]. Полигональные оверлеи (polygon overlay)- это специальная операция наложения одного полигонального покрытия на другое полигональное покрытие и их атрибутов для создания нового полигонального покрытия. Другие оверлейные операции включают оверлей линии в полигон и оверлей точек в полигон, рис.21.
Рис.21. Операция пространственного анализа – полигональный оверлей
Например, оверлейная операция дуга в полигоне (line-in-polygon) – это пространственное отношение, при котором дуги одного покрытия налагаются на полигоны другого, чтобы определить, которые из дуг полностью или частично попадают в полигоны. Атрибуты полигонов связываются с соответствующими дугами в результирующем дуговом покрытии, рис.22.
Рис.22. Оверлейная операция пространственного анализа – дуга в полигоне
Соответственно, оверлейная операция точка в полигоне (point-in-polygon)- это пространственная операция, при которой точки одного покрытия налагаются на полигоны другого, чтобы определить, которые из точек попадают внутрь полигонов. Атрибуты полигонов связываются с точками в результирующем точечном покрытии, рис.23.
Рис.23. Оверлейная операция пространственного анализа – точка в полигоне
Три команды ARC/INFO могут выполнять наложение полигонов: UNION (Объединение), INTERSECT (Пересечение) и IDENTITY (Тождественность). Эти команды похожи и отличаются лишь пространственными объектами, которые остаются в выходном покрытии. Ниже показаны результаты действия этих команд, рис.24.
Рис.24. Виды полигональных оверлейных операций в ГИС ARC/INFO
К числу важных команд ARC/INFO, позволяющих выполнять пространственный географический анализ территории с манипулированием пространственными объектами относятся также операции, выполняемые по командам UPDATE, CLIP, SPLIT, ERASECOV, рис.25.
Рис.25. Операции манипулирования пространственными объектами ARC/INFO [16]
Операции картографической алгебры являются ведущими при выполнении аналитических работ в ГИС по расчету экспликации земель, землеустроительных, кадастровых работах и т.д.