SYSTEMY ANALIZ PRZESTRZENNYCH W GIS -3 -

Transkrypt

1 SYSTEMY ANALIZ PRZESTRZENNYCH W GIS -3 - Dr inż. Jan Blachowski Politechnika Wrocławska Instytut Górnictwa Zakład Geodezji i Geoinformatyki Pl. Teatralny 2 tel (71) SYLLABUS Analiza danych w GIS Interaktywna selekcja obiektów Selekcja według położenia, atrybutów i grafik Geoprzetwarzanie Proste operacje na warstwach tematycznych, Analiza sąsiedztwa (strefy buforowe) Operacje nakładania i ekstrakcji Modele geoprzetwarzania 2

2 ANALIZA DANYCH PRZESTRZENNYCH W GIS Czyli Rozwiązanie problemu w GIS może wiązaćsięz wieloetapowym procesem analiz. Na podstawie analiz przestrzennych (zapytań) z wejściowych zbiorów danych generowane sąnowe (pochodne) zbiory danych na podst. (Getting Started with GIS by ESRI, 2008) 3 PROSTE OPERACJE ANALIZ Identyfikacja obiektów poprzez ich wskazanie wskazanie obiektu ma mapie interaktywnej spowoduje wyświetlenie informacji dotyczącej tego obiektu przechowywanej w bazie danych Na przykładzie obok, po wskazaniu wybranego obiektu na warstwie miasta (Cities) uzyskaliśmy dostęp do bazy danych opisowych dla miasta Bombay w Indiach w oknie Wynik Identyfikacji Na podst. (ArcMap, GIS by ESRI, 2000) 4

3 PROSTE OPERACJE ANALIZ Interaktywne wybieranie obiektów - wybór obiektów następuje poprzez kliknięcie na dany obiekt lub zaznaczenie obszaru na warstwie/warstwach podlegających selekcji Możemy także ręcznie wybierać obiekty w tabeli atrybutów warstwy podlegającej selekcji zaznaczając odpowiednie rekordy (wiersze) Przykład interaktywnej selekcji obiektów (ArcMap) Krok 1 wybór warstw podlegających selekcji Krok 2 -Określenie sposobu wybierania obiektów za pomocą ramki 5 PROSTE OPERACJE ANALIZ Interaktywne wybieranie obiektów - wybór obiektów następuje poprzez kliknięcie na dany obiekt lub zaznaczenie obszaru na warstwie/warstwach podlegających selekcji Możemy także ręcznie wybierać obiekty w tabeli atrybutów warstwy podlegającej selekcji zaznaczając odpowiednie rekordy (wiersze) Przykład interaktywnej selekcji obiektów (ArcMap) Na podst. (ArcMap, GIS by ESRI, 2002) 6

4 PROSTE OPERACJE ANALIZ Interaktywne wybieranie obiektów - wybór obiektów następuje poprzez kliknięcie na dany obiekt lub zaznaczenie obszaru na warstwie/warstwach podlegających selekcji Możemy także ręcznie wybierać obiekty w tabeli atrybutów warstwy podlegającej selekcji zaznaczając odpowiednie rekordy (wiersze) Przykład interaktywnej selekcji obiektów poprzez ich zaznaczenie w tabeli atrybutów (ArcMap) 7 PROSTE OPERACJE ANALIZ Zapytania do baz danych wyszukiwanie informacji spełniającej kryteria położenia i/lub wartości atrybutów a. Na podstawie atrybutów (zapytania nieprzestrzenne ) Wyszukiwanie obiektów na podstawie ich cech, b. Na podstawie lokalizacji (zapytania przestrzenne ) Znajdowanie obiektów na podstawie tego gdzie występują. Np. wyszukiwanie wykroczeńokreślonej kategorii Np. wyszukiwanie przestępstw popełnionych w zadanym obszarze Przykład: Analiza rozkładu zawiadomieńo strzałach z broni palnej 1. Analiza najaktywniejszych miejsc w określonych porach dnia (3), 2. Wyszukanie związku pomiędzy porądnia a danym rokiem i położeniem 3. Uwzględnienie innych czynników (rodzaj użytkowania terenu, znane grupy przestępcze, itp.) 4. Wykorzystane do planowania alokacji zasobów (ludzkich) departamentu policji w ciągu roku Na podst. (Karen Lincoln, Colorado Springs Police Department Calls for Service and Criminal Justice Information System, 8

5 SELEKCJA WEDŁUG ATRYBUTÓW Selekcja obiektów mapy korzystając z wyrażeń SQL (Structured Query Language) SQL - pozwala na budowanie zapytań zawierających atrybuty, operatory i obliczenia Przykłady zapytań SQL Określanie pól: w ArcGIS zapytania do plików shape nagłówek pola otaczany jest cudzysłowem np. POWIERZCHNIA, przy zapytaniach do geobazy osobistej nawiasem kwadratowym [POWIERZCHNIA], Wyszukiwanie wartości: stosowane operatory: =, <=, =>, <, > POWIERZCHNIA <= Wybiera obiekty z pliku shape o powierzchni mniejszej lub równej 1000 m 2 Wyszukiwanie ciągu znaków: w plikach shape ciągi uwzględniają wielkość liter, stąd WOJEWODZTWO = dolnośląskie, nie znajdzie Dolnośląskie WOJEWODZTWO LIKE dolnośląskie, znajdzie obie wartości 9 SELEKCJA WEDŁUG ATRYBUTÓW Selekcja obiektów mapy korzystając z wyrażeń SQL (Structured Query Language) SQL - pozwala na budowanie zapytań zawierających atrybuty, operatory i obliczenia Przykłady zapytań SQL Wyszukiwanie ciągu znaków: przy braku pewności co do pisowni możemy użyć: Dla plików shape _ i %, pierwszy reprezentuje jakikolwiek pojedynczy znak, drugi ciąg znaków Dla geobazy osobistej? i *, jak wyżej Na przykład WOJEWODZTWO LIKE _olnośląskie Wyrażenia z więcej niż jednym kryterium: IN wyszukuje więcej niżjednąwartośćw polu, WOJEWODZTWO IN ( Dolnośląskie, Opolskie, Lubuskie ) AND wyrażenie z min. dwoma kryteriami, które musząbyćspełnione POWIERZCHNIA = 1000 AND KLASA_GRUNT = NIEUŻYTKI 10

6 SELEKCJA WEDŁUG ATRYBUTÓW Selekcja obiektów mapy korzystając z wyrażeń SQL (Structured Query Language) SQL - pozwala na budowanie zapytań zawierających atrybuty, operatory i obliczenia Przykłady zapytań SQL Wyrażenia z więcej niż jednym kryterium: OR wyrażenie z min. dwoma kryteriami, z których jedno musi być spełnione WOJEWODZTWO = Dolnośląskie OR WOJEWODZTWO = Opolskie NOT stosowane aby wykluczyć daną wartość POWIAT = Wrocławski AND NOT GMINA = Kąty Wrocławskie 11 SELEKCJA WEDŁUG ATRYBUTÓW Selekcja obiektów mapy korzystając z wyrażeń SQL (Structured Query Language) Przykład Korzystając z Kreatorów zapytańsql, np. w ArcGIS, możemy tworzyć: - Nowe selekcje (Create a new selection), - Dodawaćdo istniejących selekcji (Add to a current selection), - Usuwaćz istniejących selekcji (Remove from current selection), - Wybieraćz istniejących selekcji (Select from current selection) Na przykładzie obok do zbioru wybranych obiektów dodajemy element spełniający wyrażenie Nazwa = Szyb Barbara 12

7 SELEKCJA WEDŁUG ATRYBUTÓW Selekcja na podstawie atrybutów Wybrano obiekty z warstwy komunikacja, które spełniająkryterium klasa administracyjna = droga krajowa 13 SELEKCJA WEDŁUG POŁOŻENIA Selekcja według położenia polega na wybieraniu obiektów w oparciu o ich lokalizację względem innych obiektów Metody selekcji według położenia stosuje się do klas obiektów punktowych, liniowych oraz powierzchniowych na jednej warstwie względem obiektów na tej samej lub innej warstwie [GIS by ESRI, 2002] 14

8 SELEKCJA WEDŁUG POŁOŻENIA [ArcMap -GIS by ESRI, 2000] 15 SELEKCJA WEDŁUG POŁOŻENIA [ArcMap -GIS by ESRI, 2000] 16

9 SELEKCJA WEDŁUG POŁOŻENIA [ArcMap -GIS by ESRI, 2000] 17 SELEKCJA WEDŁUG POŁOŻENIA [ArcMap -GIS by ESRI, 2000] 18

10 SELEKCJA WEDŁUG POŁOŻENIA [ArcMap -GIS by ESRI, 2000] 19 SELEKCJA WEDŁUG POŁOŻENIA Selekcja na podstawie położenia Wybrano obiekty z warstwy gleby, które znajdująsięwewnątrz obiektów na warstwie tereny powodziowe 20

11 SELEKCJA WEDŁUG GRAFIKI Wybierz według grafik(select By Graphics) Komenda wybiera te obiekty z wszystkich warstw podlegających selekcji, które przecinają wybrany element graficzny 21 PODSUMOWANIE Selekcja (wybieranie obiektów) na podstawie: atrybuty (wyrażenia SQL), położenia, grafiki Selekcja wg położenia wykonywana w ramach jednej warstwy lub dwóch lub więcej warstw Operacje selekcji nie generująnowych obiektów zapisywanych w nowych klasach obiektów lub warstwach lecz wybierajązadany podzbiór obiektów na podstawie kryterium cechy lub położenia w ramach danej (jednej lub więcej) klas obiektów

12 SYLLABUS Analiza danych w GIS Interaktywna selekcja obiektów Selekcja według położenia, atrybutów i grafik Geoprzetwarzanie Proste operacje na warstwach tematycznych, Analiza sąsiedztwa (strefy buforowe) Operacje nakładania i ekstrakcji Modele geoprzetwarzania 23 PROSTE OPERACJE ANALIZ Nakładanie warstw - Analizy przestrzenne mogą polegać na prostym wyświetlaniu danych jak również dotyczyć złożonego, wieloetapowego, modelu analitycznego Przedstawienie geograficznego zasięgu/rozmieszczenia danych Kiedyś wbijanie znaczków w mapę Prosta, ale dobra metoda do wykrywania schematów i prawidłowości, 24

13 PROSTE OPERACJE ANALIZ Nakładanie warstw - Analizy przestrzenne mogą polegać na prostym wyświetlaniu danych jak również dotyczyć złożonego, wieloetapowego, modelu analitycznego Przykład: Analiza rozkładu włamań, wykroczeń, przestępstw w mieście na podstawie geokodowania adresów zgłoszeń(a), Dodatkowe informacje w oparciu o analizy uwzględniające rodzaj zdarzenia, czas jego popełnienia, wartośći rodzaj kradzieży (B), itp. Wynik analizy uwzględniającej powyższe czynniki (A i B) Na podst. (Co to jest ArcGIS, GIS by ESRI, 2002) Młodzież w wieku szkolnym i aresztowana związane z handlem narkotykami (B) ( 25 OPERACJE NA WARSTWACH Operacje na warstwach generują pochodne zbiory danych w wyniku zastosowania wybranej funkcji analitycznej na warstwie lub warstwach źródłowych Podstawowe operacje na warstwach to: Analizy bliskości (Proximity), Analizy nakładania (Overlay) Analizy ekstrakcji (Extract) Buforowanie (Buffer) Aktualizowanie (Update), Przecięcie(Intersect), Suma (Union) Symetryczna różnica (Symmetrical Difference), Usuwanie (Erase), Wybierz identyczne (Identity), Przykłady innych operacji (w ramach zadań zarządzania danymi): agregowanie (dissolve), łączenie (merge), dołączanie (append) Rozdzielenie (Split), Wybieranie(Select), Wycinanie(Clip) 26

14 OPERACJE NA WARSTWACH Tworzenie stref buforowych umożliwia wyszukiwanie elementów znajdujących się w pobliżu obiektów wokół których generowane są obszary buforowe Rezultatem jest nowa warstwa składającą się z poligonów powstałych w wyniku utworzenia buforów wokół obiektów na warstwie źródłowej Bufory można utworzyć dla: poligonów, linii i powierzchni, Na podstawie określonej stałej odległości (1) lub na podstawie wartości wybranego atrybutu (2), Wynikiem mogąbyćoddzielne poligony lub obiekty powstałe z zachodzących na siebie buforów (usuwamy wspólne granice) (1) (2) 27 OPERACJE NA WARSTWACH Przykład - Tworzenie stref buforowych na podst. (Getting Started with GIS by ESRI, 2008) Strefa buforowa utworzona wokół wybranego wcześniej obiektu Okno dialogowe narzędzia Buforowanie (ArcToolbox) Przykład strefy buforowej wokółrzeki w celu analizy zagrożenia rozpływania się zabudowy 28

15 OPERACJE NA WARSTWACH Przykład Strefy buforowe wokół stacji kolejki podmiejskiej Analiza dostępu na piechotę do stacji komunikacji publicznej w Berkeley Planning Section Metropolitan Transportation Commission2006, Characteristics of Rail and Ferry Station Area Residents in the San Francisco Bay Area: Evidence from the 2000 Bay Area Travel Survey 29 OPERACJE NA WARSTWACH Operacje na warstwach generują pochodne zbiory danych w wyniku zastosowania wybranej funkcji analitycznej na warstwie lub warstwach źródłowych Podstawowe operacje na warstwach to: Analizy bliskości (Proximity), Analizy nakładania (Overlay) Analizy ekstrakcji (Extract) Buforowanie (Buffer) Aktualizowanie (Update), Przecięcie(Intersect), Suma (Union) Symetryczna różnica (Symmetrical Difference), Usuwanie (Erase), Wybierz identyczne (Identity), Przykłady innych operacji (w ramach zadań zarządzania danymi): agregowanie (dissolve), łączenie (merge), dołączanie (append) Rozdzielenie (Split), Wybieranie(Select), Wycinanie(Clip) 30

16 OPERACJE NA WARSTWACH OVERLAY TOOLS Aktualizowanie(Update) Aktualizuje atrybuty i geometrięwejściowej klasy obiektów lub warstwy na podstawie klasy obiektów lub warstwy na którąjest ona nakładana Obiekty wejściowe mogą poligonami Obiekty aktualizacji muszą być poligonami Nazwy pól (kolumn) obiektów wejściowych i aktualizacji muszą być takie same Update_analysis <in_features> <update_features> <out_feature_class> {BORDERS NO_BORDERS} {cluster_tolerance} Jak to działa? Obiekty aktualizacji (Update Features) wymazują i zastępują wejściową klasę obiektów lub warstwę Określa zasięg przestrzenny przetwarzania danych, Dzieli (wstawia węzły w miejscach przecięcia krawędzi obiektów) i łączy (dociąga węzły w zakresie wskazanej tolerancji x,y) obiekty, Wykrywa związku geometryczne (nakładanie) między obiektami wejściowymi i aktualizacji, Zapisuje obiekty wejściowe, które się nie nakładają lub ich części do wynikowej klasy obiektów (warstwy) Obiekty wejściowe (lub ich części), które nakładająsięna obiekty aktualizacji sąwymazywane a w wynikowej klasie obiektów zapisywane są obiekty aktualizacji 31 OPERACJE NA WARSTWACH OVERLAY TOOLS Przecięcie(Intersect) Cechy: Tworzenie nowej klasy obiektów z przecięcia obiektów wspólnych dla dwóch klas obiektów (warstw), Obliczamy geometryczne przecięcie obiektów z warstw źródłowych, Obiekty lub ich fragmenty wspólne dla wszystkich warstw źródłowych utworzą nową warstwę(pochodną) Poligony mogą przecinać się na 3 sposoby: (1) Nakładać się, (2) Posiadać wspólne granice, (3) Stykać się w punkcie. Przykład, gdy dane źródłowe są poligonami 32

17 OPERACJE NA WARSTWACH OVERLAY TOOLS Przecięcie(Intersect) przypadek poligony (1) (2) Obiekty (powierzchnie) nakładają się na siebie Wynik to także powierzchnie (3) Obiekty (powierzchnie) stykają się Wynik to punkty Obiekty (powierzchnie) posiadają wspólne granice Wynik to linie 33 OPERACJE NA WARSTWACH OVERLAY TOOLS Przecięcie(Intersect) przypadek linie Funkcja analityczna stosowana do określenia gdzie obiekty wejściowe nakładają bądź przecinają się (1) (2) Gdy wszystkie źródłowe klasy obiektów są liniami, wynik to także linie (1), bądź punkty (2) 34

18 OPERACJE NA WARSTWACH OVERLAY TOOLS Przecięcie(Intersect) przypadek obiekty o różnej geometrii Przykład dla operacji przecięcia warstwy poligonów i linii (1) (2) Geometria wyjściowych klas obiektów to linie (1) bądź punkty (2) 35 OPERACJE NA WARSTWACH OVERLAY TOOLS Suma(Union) Cechy: Z połączenia obiektów i atrybutów danych wyjściowych powstaje nowy obiekt. Wszystkie obiekty z danych źródłowych zostanązapisane z atrybutami wyjściowymi w pochodnej klasie obiektów (warstwie) Dane wejściowe sątej samej geometrii, obiekty powstałe w wyniku sumowania zachowująwyjściowy rodzaj geometrii Obiekty powstałe w wyniku sumowania będą miały atrybuty wszystkich nakładających się obiektów 36

19 OPERACJE NA WARSTWACH OVERLAY TOOLS Symetryczna różnica(symmetrical Difference) Generuje klasęobiektów z tych obiektów lub ich części które nie należądo żadnej z klas obiektów lub warstw wejściowych Obiekty wejściowe i obiekty wynikowe muszą być poligonami SymDiff_analysis <in_features> <update_features> <out_feature_class> {NO_FID ONLY_FID ALL} {cluster_tolerance} Jak to działa? Oblicza geometryczneprzeciecie wejsciowychklas obiektów i zapisuje obiekty, które nie nakładająsięw żadnej z warstw wejściowych Określa zasięg przestrzenny przetwarzania danych, Dzieli (wstawia węzły w miejscach przecięcia krawędzi obiektów) i łączy (dociąga węzły w zakresie wskazanej tolerancji x,y) obiekty, Wykrywa związku geometryczne (nakładanie) między obiektami wejściowymi i aktualizacji, Zapisuje obiekty wejściowe, które nie nakładają się lub ich części do wynikowej klasy obiektów (warstwy) 37 OPERACJE NA WARSTWACH OVERLAY TOOLS Wybierz Identyczne (Identity) Zwraca geometryczne przecięcie obiektów wejściowych(input Features) i obiektów identycznych (Identity Features). Obiekty wejściowe lub ich części nakładających sięna obiekty identyczne otrzymują atrybuty tych obiektów (Identity Features) Obiekty wejściowe mogąbyćpunktami, liniami, poligonami Obiekty identyczne muszą być poligonami Identity_analysis <in_features> <identity_features> <out_feature_class> {NO_FID ONLY_FID ALL} {cluster_tolerance} {KEEP_RELATIONSHIPS NO_RELATIONSHIPS} 38

20 OPERACJE NA WARSTWACH OVERLAY TOOLS Usuwanie(Erase) Zwraca klasęobiektów nakładając obiekty wejściowe (Input Features) z obiektami obiektów wymazujących (Erase Features). W wynikowej klasie obiektów zapisywane są te części obiektów wejściowych, które znajdująsiępoza granicami obiektów wymazujących Obiekty wymazujące (Erase Features) muszą być poligonami, Usuwane będą te poligony, które znajdują sięw tej samej przestrzeni co obiekty wymazujące Erase_analysis <in_features> <erase_features> <out_feature_class> {cluster_tolerance} 39 OPERACJE NA WARSTWACH Operacje na warstwach generują pochodne zbiory danych w wyniku zastosowania wybranej funkcji analitycznej na warstwie lub warstwach źródłowych Podstawowe operacje na warstwach to: Analizy bliskości (Proximity), Analizy nakładania (Overlay) Analizy ekstrakcji (Extract) Buforowanie (Buffer) Aktualizowanie (Update), Przecięcie(Intersect), Suma (Union) Symetryczna różnica (Symmetrical Difference), Usuwanie (Erase), Wybierz identyczne (Identity), Przykłady innych operacji (w ramach zadań zarządzania danymi): agregowanie (dissolve), łączenie (merge), dołączanie (append) Rozdzielenie (Split), Wybieranie(Select), Wycinanie(Clip) 40

21 OPERACJE NA WARSTWACH EXTRACT TOOLS Wycinanie (warstwy warstwą) (Clip) Jeden lub więcej obiektów jednej klasy obiektów wycina fragment drugiej klasy obiektów Działa jak forma do wykrawania ciasta Stosowany do tworzenia warstwy zawierającej ograniczony przestrzennie podzbiór obiektów obszerniejszej klasy obiektów Przykłady Warstwa odwiertów hydrogeologicznych może zostać ograniczona do zlewni rzeki (2), Warstwa sieci komunikacyjnej województwa może zostaćograniczona dla potrzeb danego powiatu do jego granic administracyjnych (3). (1) (2) (3) 41 OPERACJE NA WARSTWACH EXTRACT TOOLS Rozdzielenie (Split) Rozcina na części wejściową klasę obiektów w wiele wynikowych klas obiektów Każda wynikowa klasa obiektów zawiera tylko te części wejściowych obiektów, które znajdują się poligonach użytych do rozcięcia wejściowej klasy obiektów Liczba wynikowych klas obiektów determinowana jest liczbą poligonów rozcinających 42

22 OPERACJE NA WARSTWACH EXTRACT TOOLS Wybierz (Select) Wybiera obiekty z wejściowej klasy obiektów lub warstwy i zapisuje je w nowej wynikowej klasie obiektów Wynikowa klasa obiektów powstaje z podzbioru obiektów wybranych wyrażeniem SQL (Structured Query Language) Select_analysis<in_features> <out_feature_class> {where_clause} Wybierz z tabeli (Table Select) Wybiera rekordy lub obiekty z wejściowej tabeli i zapisuje je w nowej wynikowej tabeli TableSelect_analysis<in_table> <out_table> {where_clause} 43 OPERACJE NA WARSTWACH Operacje na warstwach generują pochodne zbiory danych w wyniku zastosowania wybranej funkcji analitycznej na warstwie lub warstwach źródłowych Podstawowe operacje na warstwach to: Analizy bliskości (Proximity), Analizy nakładania (Overlay) Analizy ekstrakcji (Extract) Buforowanie (Buffer) Aktualizowanie (Update), Przecięcie(Intersect), Suma (Union) Symetryczna różnica (Symmetrical Difference), Usuwanie (Erase), Wybierz identyczne (Identity), Przykłady innych operacji (w ramach zadań zarządzania danymi): agregowanie (dissolve), łączenie (merge), dołączanie (append) Rozdzielenie (Split), Wybieranie(Select), Wycinanie(Clip) 44

23 OPERACJE NA WARSTWACH ZARZĄDZANIE DANYMI (DATA MANAGEMENT) Agregowanie(Dissolve) Cechy: Funkcja agreguje obiekty na podstawie wybranego atrybutu, tzw. atrybutu agregującego Przykład 1 Warstwa źródłowa to klasa obiektów zawierająca dane o rodzajach upraw (np. buraki, kukurydza, pszenica) w poszczególnych gospodarstwach. W wyniku agregacji powstanie warstwa zawierająca przylegające do siebie regiony upraw tych samych roślin. Usunięte zostanągranice między polami na których uprawia się wspólny gatunek roślin. Jaki inny przykład możesz podać? Przykład 2 Warstwa źródłowa to klasa obiektów z danymi o wielkości sprzedaży i managerach sprzedaży odpowiedzialnych za sprzedaż w powiatach. W rezultacie procesu otrzymamy warstwę zawierającąregiony obsługiwane przez tego samego handlowca. Regiony powstająpoprzez usunięcie granic gmin, w których działa ta sama osoba. 45 OPERACJE NA WARSTWACH ZARZĄDZANIE DANYMI (DATA MANAGEMENT) Łączenie(Merge) Operacja analityczna łączenia dwóch lub więcej sąsiadujących przestrzennie warstw w jedną wynikową warstwę(klasę obiektów). Cechy: Dane wynikowe zawierają wszystkie obiekty danych źródłowych, Dane wejściowe są tego samego rodzaju geometrii, Odniesienie przestrzenne danych wejściowych musi być takie samo, Obiekty z warstw źródłowych zostajązachowane w niezmienionej postaci (odwrotnie niżw przypadku sumowania) Do jakich celów zastosował(a)byś funkcję łączenia warstw? 46

24 OPERACJE NA WARSTWACH ZARZĄDZANIE DANYMI (DATA MANAGEMENT) Dołączanie(Append) Operacja analityczna polegająca na dodaniu jednego lub więcej zbiorów danych do już istniejącego zbioru danych Dane wejściowe mogąbyć: punktami, liniami, poligonami, a także tabelami, rastrami i katalogami rastrów Do jakich celów zastosował(a)byś funkcję łączenia warstw? 47 OPERACJE NA WARSTWACH ARCTOOLBOX Narzędzia analiz w ArcToolbox Ustawienia Środowiska geoprzetwarzania 48

25 PODSUMOWANIE Operacje geoprzetwarzania na klasach obiektów lub warstwach generująnowe, pochodne zbiory danych w wyniku zastosowania wybranej funkcji analitycznej na warstwie lub warstwach wejściowych Operacje na danych mogądotyczyćanaliz bliskości (proximity), nakładania (overlay) warstw, ekstrakcji (extract) obiektów lub zarządzania danymi Operacja buforowania używana do określenia co dzieje lub co znajduje sięwewnątrz obszarów buforowych W wyniku analizy nakładania na podstawie dwóch lub więcej zbiorów danych tworzony jest nowy zestaw danych. Analizy nakładania warstw sąprzydatne do określenia obszarów, w których występujązłożone warunki lub określenia precyzyjnych wartości PODSUMOWANIE Wynik operacji nakładania może zawieraćwszystkie obiekty z danych wejściowych lub tylko obiekty z obszaru nakładania się warstw, Przykłady operacji nakładania warstw to: aktualizowanie (Update), przecięcie (Intersect), suma (Union), symetryczna różnica (SymmetricalDifference), usuwanie (Erase), wybierz identyczne (Identity), Operacje ekstrakcji obiektów to: Rozdzielenie (Split), Wybieranie (Select), Wycinanie (Clip), Przykłady innych operacji geoprzetwarzania, wykonywanych w ramach zarządzania danymi przestrzennymi to agregacja, łączenie i dołączanie

26 WPROWADZENIE Analiza danych w GIS Interaktywna selekcja obiektów Selekcja według położenia, atrybutów i grafik Geoprzetwarzanie Proste operacje na warstwach tematycznych, Analiza sąsiedztwa (strefy buforowe) Operacje nakładania i ekstrakcji Modele geoprzetwarzania 51 DATA ANALYSIS 52

27 MODEL PROCESU GEOPRZETWARZANIA GIS dostarcza narzędzi do tworzenia nowych (pochodnych) zestawów danych geograficznych generowanych z istniejących zbiorów danych. Narzędzia geoprzetwarzania mogą tworzyć ciąg złożonych operacji, Zestaw kolejnych operacji tworzy model procesu Czyli Poprzez wybór, łączenie danych i stosowanie do nich reguł analitycznych możesz stworzyć model, który da odpowiedź na stawiane pytanie (rozwiąże problem) Na przykład: wskaże najlepsze miejsce pod inwestycję, zidentyfikuje obszary najbardziej zagrożone występowaniem jakiegoś zjawiska, MODEL PROCESU GEOPRZETWARZANIA Przykład:Schemat procedurgeoprzetwarzaniaużyty w analizie stosowania środków ochrony roślin na gruntach przepuszczalnych Dział wodny Analizowany obszar Geologia Wytnij Geologia do Analizowany obszar Użytkowanie terenu Geologia Wybierz Rolnictwo z Użytkowanie terenu Utwórz warstwa Grunty przepuszczalne Obszary potencjalnego używania pestycydów Grunty przepu- -szczalne Czworokąt reprezentuje dane GIS (warstwy), Owal użytą operację przetwarzania danych GIS Wybierz Pestycydy na Grunty przepuszczalne Potencjalne używanie pestycydów na gruntach przepuszczalnych 54

28 MODEL PROCESU GEOPRZETWARZANIA Przykład:Ciąg procesówgeoprzetwarzaniaużyty do wyszukiwania siedlisk Użytkowanie terenu Wybierz na podst. atrybutu Dopuszczalne użytkowanie terenu Złącz Ekosystem Hydrografia Obszary zamieszkałe Drogi Utwórz strefę buforową Złącz Blisko wody Obszary niezamieszkałe Czworokąt reprezentuje dane GIS (warstwy shape), Owal użytą operację przetwarzania danych GIS Wyklucz Odpowiednie siedliska 55 MODEL PROCESU GEOPRZETWARZANIA Ideogram zadania: Identyfikacja obszarów potencjalnych osuwisk ziemi Przykład (Case study) Wykorzystano dane topograficzne, litologiczne, użytkowanie terenu, sieć hydrograficzną oraz sieć drogową, ZastosowanoWeighted Linear Method Określono czynniki zagrożenia (m.in. przyjęto nachylenie zboczy jako czynnik największego ryzyka) Poszczególnym czynnikom przypisano wagi Po przemożeniu czynników przez wagi otrzymano rezultaty dla pikseli, które uszeregowano w 5 klas zagrożenia 56

29 MODEL PROCESU GEOPRZETWARZANIA Identyfikacja obszarów potencjalnych osuwisk ziemi w prowincji Trabzon w Turcji (Selcuk Reis, Tahsin Yomralioglu, 2005) 57 ZAAWANSOWANE METODY ANALIZ W GIS Wybrane przykłady analiz specjalistycznych z zastosowaniem GIS Generowanie trójwymiarowych wizualizacji analizowanych powierzchni, Modele TIN (siatka nieregularnych trójkątów), GRID (interpolacja na podstawie cech punktów), Generowanie przestrzennych wizualizacji obiektów (np. odwiertów geologicznych, uskoków, wyrobisk górniczych), Analizy trójwymiarowe (analizy widoczności, interpolacja wysokości, profilowanie, wyznaczanie linii spadków, wykreślanie izolinii), Nakładanie obrazów rastrowych i danych wektorowych na wizualizowanąpowierzchnię, np. mapy geologicznej utworów powierzchniowych na 3D model powierzchni terenu Wykorzystanie praktyczne: Analizy rozchodzenia sięzanieczyszczeńw atmosferze, na powierzchni i pod powierzchnią ziemi, Analizy hydrogeologiczne wód podziemnych i powierzchniowych Analizy wielkości i jakościzasobów kopalin, lokalizacji wyrobisk górniczych, Analizy demograficzne rozkładu społeczności, Budowanie modeli powierzchniwoparciuoróżne rodzaje danych. 58

30 ZAAWANSOWANE METODY ANALIZ W GIS Przykład (Case study) Widok 3D mapy geologicznej Crater Lake. Kolor zielony i czerwony reprezentuje wulkany i płynięcie lawy. Odcienie żółtego obrazują osuwiska i osady Z przeprowadzonych pomiarów batymetrycznych otrzymano dane, które posłużyły do budowy widocznej tu mapy. Na jej podstawie zidentyfikowano 4 kratery i pola lawy oraz obliczono ich objętości. Przykład: Crater Lake, Oregon USA ( 59 ZAAWANSOWANE METODY ANALIZ W GIS Fig. a) 2D raster wysokość, b) cieniowanie kątem padania promieni słonecznych, c) mapa cieniowanego reliefu Fig. Trójwymiarowa wizualizacja sieci elektrycznej 60

31 PODSUMOWANIE Rozwiązanie problemu w GIS może wiązaćsięz wieloetapowym procesem analiz. Na podstawie analiz przestrzennych (zapytań) z wejściowych zbiorów danych generowane sąnowe (pochodne) zbiory danych Narzędzia geoprzetwarzania (przetwarzania danych przestrzennych) w GIS mogąbyćwykorzystane do zbudowania złożonych operacji, których ciąg to model procesu służącego analizie (rozwiązania problemu) PYTANIA SPRAWDZAJĄCE Wyjaśnij pojęcie modelu procesu geoprzetwarzania w analizach przestrzennych? Rozróżnij między warstwy wejściowe (źródłowe) i warstwy pochodne? Omów rodzaje selekcji obiektów (wg atrybutów, położenia, grafik)? Wyjaśnij operacje selekcji wg położenia (przecinają, są przecinane przez, są w odległości, mają centrum w, mająwspólny segment liniowy, sąidentyczne, sącałkowicie wewnątrz, całkowicie zawierają, zawierają, są zawierane przez)? Opisz operację buforowania obiektów i wyjaśnij do jakich celów mogą być stosowane? Wyjaśnij pojęcie operacji nakładania i podaj przykłady takich operacji (aktualizowanie, przecięcie, suma, symetryczna różnica, usuwanie, wybierz identyczne)? Wyjaśnij pojęcie operacji ekstrakcji i podaj przykłady takich operacji (rozdzielenie, wybieranie, wycinanie)? Rozróżnij między operacją połącz (merge) i dołącz (append)? Wyjaśnij różnicę między wynikiem operacji selekcji i operacji nakładania? Gdzie w ArcGIS dostępne są narzędzia analiz (ArcToolbox, linia poleceń, skrypt)

32 SYLLABUS Przeczytaj w Paul Longley, Michael Goodchild, David Maguire, David Rhind, GIS Teoria i praktyka. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006 rozdziały: Kwerenda, pomiar i przekształcenie str