Основные функции пространственного анализа данных

К средствам пространственного анализа относятся различные процедуры манипулирования пространственными и атрибутивными данными:

Выбор объектов по запросу: самой простой формой запроса является получение характеристик объекта указанного курсором на экране и обратная операция, когда изображаются объекты с заданными атрибутами. Более сложные запросы позволяют выбирать объекты по нескольким признакам, например по признаку удаленности одних объектов от других, совпадающие объекты, но расположенные в разных слоях и т. д.

Обобщение данных может проводиться по равенству значений определенного атрибута, в частности для зонирования территории. Еще один способ группировки – объединение объектов одного тематического слоя в соответствии с их размещением внутри полигональных объектов других тематических слоев.

Переклассификация - это аналитическая операция, направленная на преобразование слоя карты по заданному условию. К примеру, на карте нанесены сельхозугодья с разными типами почв. Кроме того, на карте указаны растительные культуры, произрастающие на данном участке земли. В данном случае операция переклассификации позволяет объединить однородные почвенные зоны в единую область без акцента на растущие на них сельхоз культуры. В этом случае условием переклассификации является принадлежность к одному типу почвы (рис.5).

Рисунок 5 - Пример аналитической операции переклассификации

Выделяют несколько основных переклассификационных условий:

1. Позиционная переклассификация

2. Переклассификация по значению величины.

3. Переклассификация по размеру объектов.

4. Переклассификация единого класса объектов в индивидуальные объекты.

Геометрические функции к ним относят расчеты геометрических характеристик объектов или их взаимного положения в пространстве, при этом используются формулы аналитической геометрии на плоскости и в пространстве. Так для площадных объектов вычисляются занимаемые ими площади или периметры границ, для линейных - длины, а также расстояния между объектами и т.д.

Оверлейные операции (топологическое наложение слоев) (overlay) являются одними из самых распространенных и эффективных средств. В результате наложения двух тематических слоев образуется другой дополнительный слой в виде графической композиции исходных слоев.

К оверлейным относятся операции:

• определения принадлежности точки полигону;

• определения принадлежности линии полигону;

• определения принадлежности полигона полигону;

• наложения двух полигональных слоев;

• уничтожения границ одноименных классов полигонального слоя с порождением нового слоя;

Рисунок 6- Оверлейная операция “точка-в-полигон”. • определения линий пересечения объектов;

• объединения (комбинирования) объектов одного типа;

• определения точки касания линейного объекта и т.д.

Примером оверлейной операции служит операция топологического оверлея “точка-в-полигон” (point-in-polygon). По существу происходит наложение двух слоев, в результате чего образуется новый слой (рис.6).

Построение буферных зон. Одним из средств анализа близости объектов является построение буферных зон. Буферные зоны (buffer zone, buffer, corridor) – это районы (полигоны), граница которых отстоит на заданном расстоянии от границы исходного объекта (рис.7). Границы таких зон вычисляются на основе анализа соответствующих атрибутивных характеристик. При этом ширина буферной зоны может быть как постоянной, так и переменной. Например, буферная зона вокруг источника электромагнитного излучения, будет иметь форму круга, а зона загрязнения от дымовой трубы завода с учетом розы ветров будет иметь форму близкую к эллипсу.

Рисунок 7 – Построение буферных зон заданной ширины

для различных графических примитивов

Сетевой анализ позволяет пользователю проанализировать пространственные сети связных линейных объектов (дороги, линии электропередач и т. д.). Обычно сетевой анализ служит для задач определения ближайшего, наиболее выгодного пути (рис.8), определения уровня нагрузки на сеть, определение адреса объекта или маршрута по заданному адресу и другие задачи.

Рисунок 8 - Определение наиболее выгодного маршрута.

Анализ пространственного распределения объектов. Фактически во многих случаях необходимо знать не только объем пространства, занимаемый объектами, но и расположение объектов в пространстве, которое может характеризоваться количеством объектов в определенной области, например, распределение численности населения. Мерой точечного распределения служит плотность.