Анализ географических данных это

Географический анализ и пространственное моделирование

Категории Геоинформатика | Под редакцией сообщества: Науки о Земле

Методы географического анализа и геопространственного моделирования включают выполнение многопараметрических классификаций, построение физических и абстрактных поверхностей (в том числе, геостатистических), интерполяции и экстраполяции данных, создание физических и экспериментальных моделей процессов, моделей поддержки принятия решений и прогноза.

Среди методов пространственного анализа выделяют:

Классификацию объектов путем группировки значений их признака для объединения в классы близких величин или выявления закономерностей в данных. В этом способе границы классов определяют по характерным точкам статистического ряда их распределения, представляемого гистограммой – графиком, отображающим частоту встречаемости значений атрибута. Применяют при автоматизации выделения интервалов шкал географических данных, при статистическом анализе их структуры, при создании тематических слоев БД и карт , выборе графического приема отображения данных на карте – цветовых шкал, символов или диаграмм

Классификацию на основе методов многомерного статистического анализа. Они предназначены для решения главной задачи всякого исследования и научного анализа – выявления взаимосвязей совокупности разных исходных признаков, отражающих структуру географических комплексов, и способствуют формированию главных интегральных характеристик (факторов, компонент) на основе линейных комбинаций этих признаков, позволяют описать главные тенденции изучаемых комплексов меньшим числом признаков с минимальными потерями информации.

Исследование взаимосвязей объектов с использованием операций оверлея слоев, выбора объектов по пространственным критериям и построения атрибутивных запросов. Пространственные запросы часто выполняются в сочетании с построением буферных зон , например для зонирования территории по степени опасности, или решения проблем оценки недвижимости.

Определение местоположения и оптимального размещения – наиболее распространенные задачи ГИС-анализа при выполнении территориальных исследований, для сопряженного анализа географических факторов и изучения их пространственных отношений. Эффективный способ нахождения оптимального местоположения – создание дополнительных слоев «пригодности» или их результирующей комбинации с использованием ГИС-технологии оверлея . Пользователь интерактивно управляет процессом создания дополнительных слоев, задавая условия пригодности.

Анализ сетей, который стал востребованным особенно в последнее время в связи с созданием многочисленных муниципальных ГИС и применением навигационных систем. Он позволяет решать различные задачи на пространственных сетях связных линейных объектов: дороги, сети улиц, реки, трубопроводы, сети водопроводов, электрических и телефонных кабелей и др. Сеть состоит из линий, которые могут пересекаться с другими в точке, называемой «узел».

Среди методов и технологий геопространственного моделирования выделяют три главных направления: моделирование структуры геосистем, моделирование взаимосвязей и моделирование динамики, моделирования для обеспечения принятия решений.

Моделирование структуры геосистем базируется на комплексном изучении географических объектов и заключается в территориальной дифференциации на основе установления однородности свойств выделяемых районов. Проблема осложняется тем, что эти однородные свойства определяются многими факторами, часть из которых имеет корреляционные связи. Основные методы такого моделирования – многопараметрические классификации с созданием наборов интегральных характеристик. Для исследования закономерностей территориальных структур, особенно обладающих свойством сплошного распространения, используют методы построения и анализа концептуальных моделей реальности – географических полей или поверхностей. Эти методы широко применяются при исследовании рельефа земной поверхности и в гидрологических исследованиях (водотоков, водосборных бассейнов и т.п.). При построении пространственных моделей используют разные способы представления информации о природных объектах и процессах (физические поверхности) и расчетной, в том числе, социально-экономической, статистической информации (абстрактные поверхности). И в том и другом случаях используются методы пространственной интерполяции . В основе алгоритмов интерполяции лежит критерий наилучшего приближения каждой точки построенной поверхности к реальной, зависящий от представления явления в точках измерений и от их распределения. В зависимости от положения исходных точек выделяют три типа их организации: 1) регулярное расположение на прямоугольных сетках; 2) полурегулярное размещение точек по структурным линиям, профилям, изолиниям; 3) нерегулярное расположение по центрам площадей, характерным точкам, случайным сеткам.

Используются четыре основные класса методов моделирования поверхностей, отличающиеся разными математическими подходами:

1. Методы обратных взвешенных расстояний, основанные на предположении, что каждая измеренная точка имеет влияние, убывающее с расстоянием.

2. Методы сплайнов, исходящие из условия минимальной кривизны поверхности, проведенной через исходные точки.

3. Методы кригинга, в основе которых лежит предположение, что расстояние и направление изменений между точками указывает на пространственную корреляцию, помогающую описанию поверхности.

4. Методы выявления тренда, базирующиеся на вычислении полиномиальной математической функции для всех исходных точек методом наименьших квадратов, тем самым минимизируется отклонение от исходных точек.

Большая часть других разработок представляет различные модификации этих методов, использующие математические, либо полуэмпирические приемы для их усовершенствования и улучшения компьютерной реализации.

Наиболее востребованы цифровые модели рельефа земной поверхности, изображаемые либо способом послойной окраски, либо в виде трехмерных (3D) изображений.

Моделирование взаимосвязей предназначено для отражения причинно-следственных и пространственных связей исследуемых явлений, определения их важнейших факторов, и далее – для предсказания развития ситуаций и принятия решений. Основные способы моделирования взаимосвязей – создание слоев отношений факторов с использованием пространственных и атрибутивных запросов и логических процедур оверлея .

Моделирование динамики географических явлений, развития геосистем во времени заключается в последовательном представлении их состояний во времени и определении различий между ними. Модели изменений создают на основе разновременных карт, аэро и космических снимков.

Моделирование для обеспечения поддержки принятия решений. Возможности ГИС для интеграции информации, полученной из различных источников, в пространственном контексте делает их пригодными в качестве средств поддержки процедур принятия решений, построения модели принятия решений, которые должны формироваться с учетом множества факторов. Такие модели используют географически привязанную информацию, измеренную по этому множеству, для определения местоположений, размещений, путей и пространственных взаимодействий, являющихся оптимальными, или в некотором смысле предпочтительными. Для реализации этих моделей может потребоваться наличие в ГИС подсистем поддержки принятия решений. Они должны помогать человеку сформулировать проблемы, создать подходящие модели и оценить результаты, которые эти модели могут предсказывать. Реализации функций принятия решения в ГИС служат специальные экспертные подсистемы, объединяющие возможности компьютера со знаниями и опытом эксперта. Одной из их характеристик является способность пояснять ход рассуждений в понятной для спрашивающего форме. Она основана на наборе формальных решающих правил, называемых программированием. В каждое из таких решающих правил заложено знание конкретной ситуации, т.е. модель поведения человека в этой ситуации, что и позволяет относить экспертные системы к системам искусственного интеллекта.

Ценность географической информации в системах поддержки принятия решений особенно возрастает с включением в ГИС программных средств, базирующихся на технологиях и методах искусственного интеллекта – раздела информатики, связанного с моделированием разумной деятельности человека с помощью компьютера.

Эта статья еще не написана, но вы можете сделать это.

Источник

Анализ географической информации

Геопространственные данные как информация, которая идентифицирует географическое местоположение и свойства естественных или искусственно созданных объектов, а также их границ на земле. Порядок проведения их анализа. Природа географических данных.

Рубрика	География и экономическая география
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	22.02.2015
Размер файла	13,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для сбора, управления, анализа и отображения пространственно-распределенной информации, ГИС — программно-аппаратный комплекс использует геопространственные данные — информацию, которая идентифицирует географическое местоположение и свойства естественных или искусственно созданных объектов, а также их границ на земле. Эта информация может быть получена с помощью (помимо иных путей), дистанционного зондирования, картографирования и различных видов съемок.

Географические данные содержат четыре интегрированных компонента:

· свойства и характеристики,

Таким образом, в ГИС геопространственные данные представлены двумя категориями:

Пространственные данные могут включать географические объекты, представляемые:

В реальном мире точки представляют деревья, фонарные столбы или несколько объектов, расположение которых описывается единственной точкой.

Дугами являются те реальные объекты, которые можно рассматривать как линии. Дуга состоит из отрезков линий и дуг окружностей. В реальном мире дуга может быть дорогой, рекой, ЛЭП или подземной коммуникацией, например, водопроводной и канализационной системой.

Полигоны — это замкнутые области, которые представляют однородные по некоторым критериям участки. Полигонами обозначают типы почв, избирательные округа, земельные участки или контуры зданий.

Атрибутивные данные могут включать идентификатор объекта, любую описательную информацию из баз данных, изображение и многое другое.

Природа географических данных

· Географическое положение (размещение) пространственных объектов представляется 2-х, 3-х или 4-хмерными координатами в географически соотнесенной системе координат (широта / долгота)

· Свойства (атрибуты) являются описательной информацией определенных пространственных объектов. Они часто не имеют прямых указаний на пространственное размещение, поэтому часто атрибуты называют непространственной информацией

· Пространственные отношения определяют внутренние взаимотношения между пространственными объектами (например, направление объекта А в отношении объекта В, расстояние между объектами А и В, вложенность объекта А в объект В)

· Временные характеристики представляются в виде сроков получения данных, они определяют их жизненный цикл, изменение местоположения или свойств пространственных объектов во времени

Основополагающими элементами базы пространственных данных являются элементы действительности, смоделированные в базе данных ГИС, имеющими два тождества: реальный объект и смоделированный объект (объект БД).

Реальный объект — явление окружающего мира, представляющее интерес, которое не может быть более подразделено на явления того же самого типа.

Объект БД — элемент, в том виде, в каком он представлен в базе данных. Объект БД является «цифровым представлением целого или части реального объекта.

Метод цифрового представления явления изменяется исходя из базового масштаба и ряда других факторов.

Все данные в геоинформационных системах хранятся в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе их географического положения. Это дает возможность геоинформационным системам работать как с векторными, так и с растровыми моделями данных, способствует принятию эффективных решений задач, касающихся пространственной информации.

Пространственные объекты в БД геоинформационных систем могут быть представлены двумя способами:

· растровым способом — с помощью ячеек, сетки

· векторным способом — с помощью точек, линий, полигонов

Растровая модель данных характеризуется следующими отличительными признаками:

· Разбивает всю изучаемую территорию на элементы регулярной сетки или ячейки

· Каждая ячейка в растровой модели данных содержит только одно значение и является пространственно заполненной, поскольку каждое местоположение на изучаемой территории соответствует ячейке растра, иными совами — растровая модель оперирует элементарными местоположениями.

В растровой модели данных наименьшей единицей для большинства систем выступает квадрат или прямоугольник. Такие единицы известны как сетка, ячейка или пиксель. Множество ячеек образует решетку, растр, матрицу.

Векторная модель данных представляет собой объектно-ориентированную систему, которая

· Основана на векторах (направленных отрезках прямых)

· Базовым примитивом является точка

· Объекты создаются путем соединения точек прямыми линиями или дугами

· Площади определяются набором линий

Типы векторных объектов, основанные на определении пространственных размеров, являются безразмерными и включают в себя точку, которая определяет геометрическое местоположение, и узел — топологический переход или конечная точка, также может определять местоположение.

геопространственный земля естественный

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Географическая карта как величайшее творение человечества. Основные свойства географических карт. Виды карт по охвату территории, масштабу и содержанию. Способы изображения компонентов природы, географических объектов и явлений на географической карте.

презентация [363,8 K], добавлен 08.12.2013

Анализ базовых возможностей географической информационной системы ARCGIS. Основные этапы построения карты. Создание NDS из класса пространственных объектов. Нахождение оптимального маршрута в наборе сетевых данных. Построение трехмерных точечных объектов.

курсовая работа [4,9 M], добавлен 16.01.2013

Основные предпосылки развития географической науки. Метод научного объяснения мира от Аристотеля, который основывается на использовании логики. География в эпоху Великих географических открытий. Становление современной географии, методы исследований.

реферат [52,6 K], добавлен 15.02.2011

Достижения вавилонской астрономии. Понятие системы географических координат (параллели и меридианы). Исторические представления о долготе и широте. Определение местного времени, часового пояса. Нахождение географической долготы места из уравнения времени.

контрольная работа [45,3 K], добавлен 20.10.2011

Определение географической широты в древние времена. Система географических координат на поверхности Земли. Высота полюса мира над горизонтом. Суточное движение светил на различных широтах. Высота светил в кульминации.

реферат [151,8 K], добавлен 26.02.2004

Источник