Решение задач сетевого анализа в GIS

Лекция Примеры решения задач сетевого анализа в GIS.

1) Представление и хранение данных метрологической топологической информации о структуре сети.

2) Визуализация сетей в виде дисплейных картосхем с реализациями интерактивного запроса информации по сети.

3) Анализ структуры сети с использованием алгоритма модели теории графов.

Практические примеры реализации сетевого анализа в ГИС:

1) Оптимизация пути между двумя изломами сети. Это расчёт кратчайшего расстояния между пунктами (узлами сетей) с учётом заданной функции (расход топлива, расстояние).

Задача может усложняться путём ввода ограничений. Графическая задача может решаться путём показа маршрута кратчайшего пути с демонстрацией атрибутивной информации по заданной функции.

2) Определение радиуса доступности. Задача предполагает определение узлов сети и точек сети, доступных из заданной точки по заданной функции. Дополнительная задача связана с выполнением данного задания - создание полигона по полученным точкам.

3) Поиск кратчайших маршрутов в интерактивном режиме (задача коммивояжера). Модификация сети на основе сценарного анализа предполагает возможность редактирования сети путём добавления новых рёбер и узлов, а также путём придания особого статуса узлам и рёбрам сети. Работа выполняется путём создания нескольких сценариев модификации сети с их последующим оверлейном анализа или графическим представлением для выбора оптимального сценария пользователя.

1)  Картографическая алгебра. Большинство пространственно - распределённых ячеек являются связанными между собой функциональной или статистической зависимостями, которые могут быть представлены как функции пространства и времени и формализованы в математические модели которые могут быть исследованы с точки зрения математической логики. В большинстве полифункциональных ГИС алгоритм картографической алгебры реализован в виде готовых аналитических модулей. В большинстве ГИС существует язык микропрограммирования, с помощью которого эти модули могу быть достроены для решения конкретных задач, стоящих перед пользователем. Функции картографической алгебры позволяют строить модели в 4-х следующих группах функций:

А) Локальные функции работают с индивидуальным положением точек в одном или нескольких слоях изображения.

В) Фокальная- анализирует окружение каждой ячейки или точки и перерасчитывает значение данной точки или ячейки в зависимости от данного окружения и от заданной функции.

Г) Инкрементальные- анализируют окружение точки ячейки с точки зрения 2-х или 3-х мерных форм.

Д) Зональная группа работает с ранее определённых групп ячеек, анализируют положение в разных картографических слоях.

Основные локальные функции.

Тригонометрические функции; вычерчивание

Фокальные функции:

Вычисление направлений от заданной ячейки к другим. Назначение порядкового номера ячейки в растровом изображении. Вычисление max и min среднего значения в заданном направлении или радиус поиска.

Вычисление процента ячеек объектов, значение которых соответствует заданному.

Вычисление дистанции от ячеек заданного направления или радиус до заданной ячейки.

Инкрементальные функции - расчёт площади участка на двумерной модели, расчёт компасного направления, расчет экспликации склона, расчёт крутизны склона, расчёт направлений и линий стока, расчёт объёма, образованной сечением плоской поверхности объёмной модели.

Класторикация конфигурации объекта. Зональные функции вычисляют наиболее часто встречаемые значения для каждой зоны. Вычисляют min и max значение для зон, арифметические функции со значением ячеек в каждой зоне.