In a prima publicazione () avemu discrittu cumu i putenziali termali ponu esse utilizati per analizà i territorii in generale. In e publicazioni seguenti, hè stata pianificata per descriverà cumu l'infurmazioni nantu à l'uggetti spaziali sò almacenati in basa di dati, cumu sò custruiti mudelli da i cumpunenti principali, è in generale chì e funzioni di l'analisi di u territoriu ponu esse. Ma prima cosa prima.
Utilizà u metudu di u putenziale termale prima di tuttu permette di avè una idea generale di u territoriu chì ci interessa. Per esempiu, pigliendu l'infurmazioni iniziali da OSM per a cità di Barcelona (Catalunya), è effettuendu un'analisi integrale senza selezziunà paràmetri, pudemu avè l'imaghjini "termale" di i primi cumpunenti principali. Avemu ancu parlatu di carte "calore" in u primu articulu, ma ùn saria micca sbagliatu di ricurdà chì u terminu "calore" mappa hè ghjuntu per u significatu fisicu di i putenziali utilizati per l'analisi integrale. Quelli. in i prublemi di fisica, u putenziale hè a temperatura, è in i prublemi di l'analisi territuriale, u putenziale hè l'effettu tutale di tutti i fatturi chì influenze nantu à un puntu specificu di u territoriu.
Quì sottu hè un esempiu di una mappa "calore" di a cità di Barcellona ottenuta com'è u risultatu di l'analisi integrale.
Mappa "Heat" di u primu cumpunente principale, senza selezzione di parametri, Barcelona
È stabiliscendu un paràmetru specificu (in questu casu, avemu sceltu l'industria), pudete uttene una mappa "calore" direttamente per questu.
Mappa di calore di u primu cumpunente principale, industria, Barcelona
Di sicuru, i prublemi di l'analisi sò assai più larghi è più variati di ottene una valutazione generale di u territoriu selezziunatu, per quessa, per esempiu, in questu articulu avemu da cunsiderà u prublema di truvà u locu megliu quandu si mette un novu ughjettu è u tecnicu. implementazione di u metudu di u putenziale termale per risolviri, è in publicazioni futuri guardemu à l'altri.
Risolviri u prublema di truvà u locu megliu quandu si mette un novu ughjettu aiuterà à determinà quantu "pronta" u territoriu hè di accettà stu novu ughjettu, cumu si correlarà cù l'altri ogetti chì esistenu in u territoriu, quantu preziosu serà stu novu ughjettu per u territoriu è ciò chì valore aghjunghje.
Fasi di implementazione tecnica
L'implementazione tecnica pò esse rapprisintata da a sequenza di prucedure listate quì sottu:
- Preparazione di l'ambiente di l'infurmazioni.
- Ricerca, cullizzioni è trasfurmazioni di l'infurmazioni fonti.
- Custruzzione di una griglia di nodi in u territoriu analizatu.
- Scompone i fattori di u territoriu in frammenti.
- Càlculu di putenziali da fattori.
- Selezzione di fattori per creà caratteristiche tematiche integrali di u territoriu.
- Applicazione di u metudu di cumpunenti principali per ottene indicatori integrali di u territoriu.
- Creazione di mudelli per selezziunate un situ per a custruzzione di una nova facilità.
Stage 1. Preparazione di l'ambiente di l'infurmazioni
À questu stadiu, hè necessariu di selezziunà un sistema di gestione di basa di dati (DBMS), determinà e fonti d'infurmazioni, i metudi di cullizzioni di l'infurmazioni, è a quantità di l'infurmazioni cullate.
Per u nostru travagliu, avemu usatu a basa di dati PostgeSql (DB), ma vale a pena nutà chì qualsiasi altra basa di dati chì travaglia cù e dumande SQL farà.
A basa di dati guardà l'infurmazioni iniziali - dati spaziali nantu à l'uggetti: tipi di dati (punti, linee, poligoni), e so coordenate è altre caratteristiche (lunghezza, area, quantità), è ancu tutti i valori calculati ottenuti per via di u travagliu realizatu è i risultati di u travagliu stessu.
L'infurmazione statistica hè ancu presentata cum'è dati spaziali (per esempiu, regioni di una regione cù dati statistichi assignati à queste regioni).
In u risultatu di trasfurmazioni è trasfurmazioni di l'infurmazioni iniziali raccolti, i tavulini sò furmati chì cuntenenu infurmazioni nantu à i fatturi lineari, punti è area, i so identificatori è coordenate.
Stage 2. Ricerca, cullizzioni è trasfurmazioni di l'infurmazioni fonti
Comu infurmazione iniziale per risolve stu prublema, usemu infurmazioni da fonti cartografiche aperte chì cuntenenu infurmazioni nantu à u territoriu. U capu, in u nostru parè, hè infurmazione OSM, aghjurnata ogni ghjornu in u mondu. In ogni casu, se riesce à cullà infurmazioni da altre fonti, ùn serà micca peghju.
U processu di l'infurmazioni cunsiste in l'uniformità, eliminendu l'infurmazioni falsi è preparalli per a carica in a basa di dati.
Stage 3. Custruzzione di una griglia di nodi in u territoriu analizatu
Per assicurà a continuità di u territoriu analizatu, hè necessariu di custruisce una griglia nantu à questu, i nodi di quale anu coordenate in un sistema di coordenada datu. In ogni nodu di a griglia, u valore potenziale serà in seguitu determinatu. Questu permetterà di visualizà e zoni homogeni, clusters è i risultati di l'analisi finali.
Sicondu i travaglii da risolve, duie opzioni per custruisce una griglia sò pussibuli:
- Griglia cù u passu regulare (S1) - hè observable in tuttu u territoriu. Hè utilizatu per calculà i putenziali da i fatturi, determinà e caratteristiche integrali di u tarritoriu (cumpunenti principali è clusters) è vede i risultati di mudeli.
Quandu sceglite sta griglia, duvete specificà:
- grid spacing - l'intervallu in quale i nodi di griglia seranu situati;
- u cunfini di u tarritoriu analizatu, chì pò currisponde à una divisione amministrativu-territuriale, o pò esse una zona nantu à a mappa chì limita l'area di calculu in forma di poligonu.
- Griglia cù spazii irregulari (S2) descrive punti individuali di u tarritoriu (per esempiu i centroidi). Hè ancu usatu per calculà i putenziali da i fatturi, è determinà e caratteristiche integrali di u tarritoriu (cumpunenti principali è clusters). U mudellu cù cumpunenti principali calculati hè realizatu precisamente nantu à una griglia cù un passu irregulare, è per visualizà i risultati di simulazione, i numeri di cluster da i nodi di griglia cù un passu irregulare sò trasferiti à i nodi di griglia cù un passu regularmente secondu u principiu di a prossimità di coordenate. .
In a basa di dati, l'infurmazioni nantu à e coordenate di i nodi di griglia sò guardati in forma di una tabella chì cuntene l'infurmazioni seguenti per ogni nodu:
- ID di nodu;
- coordenate di u nodu (x, y).
Esempii di griglie cù spazii regulari per territorii diffirenti cù spazii diffirenti sò mostrati in i figuri sottu.
Griglia di copertura di Nizhny Novgorod (punti rossi). Griglia di copertura di a regione Nizhny Novgorod (punti blu).
Stage 4 Scompone i fattori di u territoriu in frammenti
Per più analisi, i fatturi estesi di u tarritoriu devenu esse cunvertiti in una serie di fatturi discreti per chì ogni nodu di griglia cuntene infurmazioni nantu à ogni fattore presente in questu. I fatturi lineari sò spartuti in segmenti, i fatturi di l'area in frammenti.
U passu di spartizione hè sceltu basatu annantu à l'area di u tarritoriu è u fattore specificu; per grandi spazii (regione) u passu di spartizione pò esse 100-150 m; per zoni più chjuchi (città) u passu di spartizione pò esse 25-50 m. .
In a basa di dati, l'infurmazioni nantu à i risultati di splitting sò guardati in a forma di una tabella chì cuntene l'infurmazioni seguenti per ogni fragmentu:
- identificatore di fattore;
- coordenate di i centroidi di i frammenti di partizione resultanti (x, y);
- lunghezza / area di i frammenti di partizione.
Stage 5 Càlculu di putenziali da fattori
Unu di l'avvicinamenti pussibuli è comprensibili per analizà l'infurmazioni iniziali hè di cunsiderà fatturi cum'è potenziali da l'uggetti di influenza.
Utilizemu a suluzione fundamentale di l'equazioni di Laplace per u casu bidimensionale - u logaritmu di a distanza da u puntu.
Tenendu in contu u requisitu di un valore potenziale finitu à cero è a limitazione di u valore potenziale nantu à grandi distanzi, u putenziale hè determinatu cum'è seguente:
à r (1)
per r2>r>=r1
per r>=r2
Tipu di putenziale influenza da un ughjettu puntuale
A funzione logaritmica deve esse limitata à cero è ragiunate limitata à una certa distanza da i fatturi. Se ùn avemu micca fattu restrizioni nantu à u putenziale à grande distanza da u fattore, allora duvemu piglià in contu una quantità enorme d'infurmazioni luntanu da u puntu analizatu, chì ùn hà praticamenti micca effettu nantu à l'analisi. Dunque, intruducemu u valore di u raghju di l'azzione di u fattore, oltre chì a cuntribuzione à u putenziale da u fattore hè zero.
Per una cità, u raghju di u fattore hè presumitu à esse uguali à una meza ora pedone accessibilità - 2 metri. Per a regione duvemu parlà di una meza ora trasportu accessibilità - 20 metri.
Cusì, cum'è u risultatu di u calculu di i valori putenziali, avemu u putenziale tutale da ogni fattore à ogni node di a griglia regulare.
Stage 6. Selezzione di fattori per creà caratteristiche tematiche integrali di u territoriu
In questu stadiu, i fatturi più significati è informativi sò selezziunati per creà caratteristiche tematiche integrali di u territoriu.
A selezzione di i fatturi pò esse realizatu automaticamente, stabiliscendu certi limiti per i paràmetri (correlazione, percentuale di influenza, etc.), o pò esse fattu in modu espertu, sapendu u tema di u prublema è avè qualchì intelligenza di u territoriu.
Dopu chì i fatturi più significativi è informativi sò stati selezziunati, pudete passà à i seguenti passi - interpretazione di i cumpunenti principali.
Stage 7 Applicazione di u metudu di cumpunenti principali per ottene indicatori integrali di u territoriu. Clustering
L'infurmazioni iniziali nantu à i fatturi di u tarritoriu, cunvertiti in u stadiu precedente in putenziali calculati per ogni node di griglia, hè cumminatu in novi indicatori integrali - i cumpunenti principali.
U metudu di cumpunenti principali analizà a variabilità di i fatturi in l'area di studiu è trova, basatu nantu à i risultati di questa analisi, a so cumminazione lineale più variabile, chì permette di calculà a misura di u so cambiamentu - dispersione nantu à u territoriu.
Pigliemu un prublema generale per creà un mudellu per approximà una funzione di mudellu lineale à valori dati
(2)
Induve i hè u numeru di cumpunenti,
n - numeru di cumpunenti implicati in u calculu
j – indice de noeud d'un point de territoire, j=1..k
k - u numeru di tutti i nodi di a griglia di u tarritoriu per quale u calculu di i cumpunenti principali hè statu realizatu
- coefficient per l'i-th cumpunente principale di u mudellu
– valore di l’i-esimu cumpunente principale à u j-esimu puntu
B - termini liberu di u mudellu
- putenziale à u puntu j-th di u fattore per quale avemu da custruisce un mudellu
Determinemu l'incognite in l'equazioni (2) Metudu di i minimi quadrati, utilizendu e proprietà di i cumpunenti principali:
(3)
Induve i è i2 sò numeri di cumpunenti, i<>i2
j - indice de node de territoire
k hè u numeru di tutti i nodi di u territoriu
(4)
(3) significa micca correlazione trà cumpunenti
(4) - u valore tutale di ogni cumpunente hè zero.
Avemu:
(5)
Quì a notazione hè listessa chì in Eq. (2), significa u valore putenziale mediu
Stu risultatu pò esse interpretatu cusì:
U mudellu hè una espressione simplice custituita da u valore mediu di u valore simulatu è correzioni simplici à questu per ognunu di i cumpunenti. À u minimu, u risultatu deve include u termu dummy B è u primu cumpunente principale. Quì sottu sò esempi di carte di calore di i primi cumpunenti principali per a regione Nizhny Novgorod.
Basatu nantu à i cumpunenti principali calculati, e regioni homogenee ponu esse custruite. questu pò esse fattu sia per tutti i paràmetri è, per esempiu, solu per i prezzi - i.e. eseguisce un clustering. Per questu, pudete aduprà . Per ogni regione homogeneia, u valore mediu di u 1u cumpunente principale hè calculatu, chì caratterizeghja u livellu di sviluppu di u territoriu.
Un esempiu di clustering per paràmetri di prezzu per a regione Nizhny Novgorod hè datu quì sottu.
Inoltre, utilizendu i cumpunenti principali ottenuti cum'è parametri di u mudellu di costu, pudemu ottene a superficia di u prezzu di u territoriu.
Superficie di prezzu di Nizhny Novgorod
Stage 8. Creazione di mudelli per selezziunate un situ per a custruzzione di una nova facilità
Per selezziunà u locu più attraente per u locu di un novu ughjettu (in seguitu chjamatu "ughjettu"), hè necessariu paragunà a situazione di "ughjettu" cù l'infrastruttura circundante. Perchè u "ughjettu" funziunà, ci deve esse abbastanza risorse per assicurà u so funziunamentu; un gran numaru di fatturi, sia l'impatti pusitivi è negativi nantu à l'"ughjettu", deve esse cunsideratu. Tuttu u settore di sti fattori pò esse definitu cum'è un ambiente "nutriente" per u funziunamentu di "ughjettu". A currispundenza di u nùmeru d'uggetti à u nùmeru di risorse di u tarritoriu hè a basa per u funziunamentu stabile di u "ughjettu".
U risultatu di sta paraguni hè u putenziale calculatu per ogni puntu di u tarritoriu è chì permette un analisi visuale è analiticu di l'scelta di u locu per mette un novu "ughjettu".
Per u cummerciu, per esempiu, frà altre cose, un flussu custanti di cumpratori hè impurtante, chì significa chì a lista di fattori chì deve esse cunsideratu per l'uggetti di u cummerciu deve ancu include quelli chì assicuranu stu flussu (per esempiu, strutture di infrastruttura suciale, lochi di travagliu, lochi di residenza, rotte di trasportu, etc.).
Per d 'altra banda, quandu tutte e cundizioni sò cumpletu per assicurà u funziunamentu di e facilità di vendita, hè necessariu di piglià in contu a densità di e facilità di vendita, postu chì "cunsumu" di l'ambiente porta à una diminuzione di a pussibilità di compra. U flussu di e persone ùn hè micca illimitatu, è u stessu s'aplica à i so risorse finanziarii è e capacità fisiche.
L'algoritmu per risolve u prublema di sceglie u megliu locu per un ughjettu vene à u fattu chì u putenziale ottenutu in funzione di i cumpunenti principali hè u più vicinu à u putenziale di un inseme d'uggetti di u tipu "ughjettu"; allura a diffarenza trà u putenziale di u mudellu è u putenziale di l'uggetti di u tipu "ughjettu" hè calculatu; u valore di u putenziale di cuntribuzione di un "ughjettu" hè sottrattu da a diferenza resultanti; I valori negativi ottenuti in questu casu sò rimpiazzati da cero, vale à dì, quelli posti in quale ùn sò micca abbastanza risorse per u funziunamentu di u novu "ughjettu" sò eliminati.
In u risultatu di l'azzioni pigliate, avemu ottinutu punti di u tarritoriu cù un valore potenziale pusitivu, vale à dì, lochi di locu favorevule di u nostru "ughjettu".
In altri palori, avemu i putenziali calculati di tutti i fattori à a nostra dispusizione è u fattore per quale vulemu custruisce un mudellu è analizà l'area tematica scelta (cumerciu, industria, cultura, sfera suciale, etc.)
Per fà questu, hè necessariu di selezziunà fatturi per a custruzzione di variabili ambientali - i cumpunenti principali - è poi calculà mudelli basati nantu à elli.
Pruponemu di selezziunà fattori analizendu e correlazioni di tutti i fatturi cù u fattore di riferimentu di l'area tematica. Per esempiu, per a cultura puderia esse teatri, per u sistema educativu, e scole, etc.
Calculamu a correlazione di u putenziale standard cù i putenziali di tutti i fatturi. Selezziunamu quelli fattori chì i coefficienti di correlazione in magnitudine sò più grande di un certu valore (spessu u valore di u coefficient di correlazione minimu = 0 hè pigliatu).
(6)
induve - valore assolutu di u coefficient di correlazione di u fattore i-esimu cù u standard.
A correlazione hè calculata nantu à tutti i nodi di griglia chì copre u territoriu.
A diffarenza trà u putenziale di u mudellu è u putenziale di l'uggetti di u listessu tipu cum'è u novu ogettu in l'equazioni (2) mostra u putenziale di u tarritoriu, chì pò esse usatu per situà novi facilità.
In u risultatu, ottenemu u valore potenziale, chì caratterizeghja u gradu di benefiziu di u locu di "ughjettu" in l'area di studiu.
Un esempiu di cumu pudete visualizà graficamente i posti cunsigliati per un novu "ughjettu" hè datu quì sottu.
Cusì, u risultatu di risolve u prublema di sceglie u megliu locu per un novu ughjettu pò esse rapprisintatu cum'è una valutazione di u territoriu in punti in ogni puntu, chì dà una idea di u putenziale di situà un oggettu d'investimentu, vale à dì più altu hè u più altu. puntuazione, u più prufittu hè di localizà l'ughjettu.
In cunclusioni, vale a pena dì chì in questu articulu avemu cunsideratu solu un prublema chì pò esse risoltu cù l'analisi di u tarritoriu, avè dati da fonti aperti nantu à a manu. In fatti, ci sò assai prublemi chì ponu esse risolti cù u so aiutu, u so numeru hè limitatu solu da a vostra imaginazione.
Source: www.habr.com