Світличний О.О., Плотницький С.В.
Основи геоінформатики

Просторовий аналіз. Побудова буферів. Аналіз географічного збігу і включення. Аналіз близькості. Зонування території за допомогою полігонів Тиссена-Вороного

7.7. Просторовий аналіз

До методів просторового аналізу можна, по суті, віднести переважну більшість процедур аналітичного блока сучасних ГІС. Проте в ГІС традиційно до «просторового аналізу» відносять досить вузьку сукупність методів, реалізованих практично у всіх ГІС-пакетах, а саме: побудову буферів, аналіз географічного збігу і включення, аналіз близькості і зонування території з використанням полігонів Тиссена-Вороного.

7.7.1. Побудова буферів

Точкові, лінійні і територіальні об'єкти можуть бути використані для побудови нових територіальних об'єктів, межі яких знаходяться на певній відстані від вихідних. Ці нові територіальні об'єкти в ГІС-технології називаються буферами. Буфери можуть будуватися навколо точкових (свердловина питного водопостачання, зосереджене джерело забруднення та ін.), лінійних (ріка, траса автомобільної дороги або залізниці, нафтопроводу тощо) і просторових (територіальних) об'єктів (смітник побутових відходів, водоймище, лісовий масив та ін.) (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Буфери навколо точкових (а), лінійних (б) та просторових (в) об'єктів (доступно при скачуванні повної версії підручника)

Навколо точкового об'єкта буфер утворить коло з радіусом, визначеним користувачем або обчисленим за зазначеним правилом з використанням набору характеристик.
Для лінійних об'єктів буфер формує прилеглі до них смуги, що вміщують територію, яка лежить у межах визначеної відстані від лінійного об'єкта. Відстань знову-таки може бути задана або обчислена. Можливе задання буферів змінної ширини з відстанню від лінійного об'єкта, пропорційною деяким атрибутам.
Для просторового об'єкта буфер може бути побудований поза вихідним просторовим об'єктом або всередині нього.
Розміри буфера можуть бути постійними або визначені автоматично за деякими правилами на основі інформації, що міститься в базі даних, або змінюватися відповідно до змінних зовнішніх умов.

7.7.2. Аналіз географічного збігу і включення

Процедура полягає у визначенні взаємного розміщення точкових, лінійних і просторових об'єктів. Варіантами є:
- визначення знаходження всіх точкових об'єктів (наприклад, метеорологічних станцій), що знаходяться в межах територіального об'єкта (наприклад, адміністративної області або річкового басейну) (операції типу «point-in-polygon»);
- ідентифікація всіх лінійних об'єктів (наприклад, магістральних трубопроводів) у межах територіального об'єкта (наприклад, адміністративної області) (операції типу «line-in-polygon»):
- визначення територіальних об'єктів (наприклад, водойм, звалищ побутових відходів, масивів лісонасаджень), що лежать у межах інших територіальних об'єктів (наприклад, території міста, річкового басейну) (операції типу «polygon-in-polygon»).

Дана процедура часто використовується разом із процедурою побудови буферів для знаходження об'єктів, що потрапляють у межі буферної зони.

7.7.3. Аналіз близькості

Завданням даного виду географічного аналізу є пошук об'єктів, що лежать на визначеній відстані від початкового об'єкта. Результати аналізу можуть бути використані для подальшої обробки. Концептуально ця процедура подібна до побудови буфера «на льоту» і не вимагає розроблення нової карти — карти буферів.
Аналіз близькості передбачає, наприклад, пошук усіх будинків, що містять небезпечні матеріали, у межах 300 м від місця пожежі. Ця процедура може також бути використана, наприклад, для виявлення всіх людей похилого віку, а також інших людей із хронічними респіраторними захворюваннями, які потрапляють у зону задимлення і потребують евакуації при пожежі тощо.

7.7.4. Зонування території за допомогою полігонів Тиссена-Вороного

Полігонами Тиссена-Вороного називаються багатокутники, побудовані навколо мережі точкових об'єктів таким чином, що для будь-якої позиції в межах полігонів відстань до центрального точкового об'єкта завжди менша, ніж до будь-якого іншого об'єкта мережі, що розглядається.
Побудова багатокутників (полігонів) Тиссена-Вороного на практиці є однією з основних операцій, що поділяють територію, яка розглядається, на сукупність районів, що визначають просторові асоціації і взаємодії. Цей вид аналізу широко використовується для розподілу поверхні на основі визначених користувачем критеріїв і атрибутів.
Як приклад можна навести завдання визначення ареалів поширення даних спостережень на мережі метеорологічних станцій, нерівномірно розміщених у межах розглянутої території (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Полігони Тиссена-Вороного, побудовані для нерівномірної мережі точкових об'єктів (доступно при скачуванні повної версії підручника)

Побудова полігонів Тиссена-Вороного є також основою одного з локально-детермінованих методів просторової інтерполяції точкових даних (див. п. 8.3.2). При цьому значення змінної в кожному вузлі мережі (наприклад, шар атмосферних опадів за даними спостережень метеорологічної станції) поширюються на всі комірки полігона, що оточує вузол.
Безумовним достоїнством методу є його простота і доступність реалізації практично у всіх ГІС-пакетах з розвиненими аналітичними можливостями. Проте слід пам'ятати, що на побудованій з використанням цього методу карті просторового розподілу змінної, що вивчається, остання зазнає розриву безперервності на межах полігонів, що, як правило, суперечить дійсності. До того ж характер змодельованого просторового розподілу значною мірою залежить від просторового розміщення вузлів мережі. У зв'язку з цим метод рекомендується для інтерполяції точкових значень при: а) відносно невеликому діапазоні змін даної змінної, б) просторовій однорідності умов формування її поля.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом