Enghraifft o gyfrifo potensial thermol ar gyfer rhwydwaith strydoedd yn Nizhny Novgorod
Mae tiriogaeth y ddinas yn system gymhleth, heterogenaidd sy'n newid yn barhaus. Gallwch ddisgrifio'r diriogaeth ac asesu'r amgylchedd trefol gan ddefnyddio gwrthrychau gofodol (ffactorau). Mae'r ffactorau sy'n disgrifio'r diriogaeth yn wahanol yn natur eu dylanwad (cadarnhaol, negyddol) a ffurfwedd geometrig (pwyntiau, llinellau, polygonau).
Yn aml mae'n eithaf anodd pennu graddau dylanwad pob gwrthrych unigol ar lefel datblygiad y diriogaeth gyfan neu unrhyw agwedd benodol arni. Heddiw, mae'r broblem o ddiffinio a disgrifio cysyniadau o'r fath fel “diwylliant”, “sffêr cymdeithasol”, “tyndra cymdeithasol”, “bywyd da”, “datblygiad economaidd”, “iechyd y boblogaeth” yn dod yn fwyfwy perthnasol. Mae amwysedd y cysyniadau hyn yn cynyddu os ydym am eu cymhwyso i wahanol grwpiau cymdeithasol, poblogaethau o wahanol oedran a rhyw.
Hefyd, dylid nodi bod ffiniau'r ddinas yn y cysyniad modern yn eithaf mympwyol. Mae mudo dyddiol y boblogaeth, hygyrchedd trafnidiaeth ardaloedd anghysbell yn “cymylu ffin” y ddinas hyd yn oed yn fwy. Mae'r cysyniad a ddefnyddir yn eang bellach o grynhoad yn gyffredinol yn adlewyrchu ffiniau'r ddinas, ond ar yr un pryd yn gwneud y cysyniad o ffin y ddinas hyd yn oed yn fwy amwys.
Er gwaethaf y problemau a ddisgrifir uchod, mae dadansoddi ac asesu tiriogaethau heddiw ymhlith y meysydd mwyaf addawol a diddorol sy'n caniatáu datrys llawer o broblemau dybryd yr amgylchedd trefol.
Mae’r erthygl yn cynnig ystyried dull o ddadansoddi’r diriogaeth gan ddefnyddio model “thermol”. Mae'r dull hwn yn seiliedig ar astudiaeth o botensial a grëwyd gan wrthrychau (ffactorau) o wahanol natur (pwynt, llinellol ac arwynebedd). Mae dadansoddiad o'r diriogaeth gan ddefnyddio'r dull hwn yn ei gwneud hi'n bosibl symud o set o ddata gofodol (ffactorau) sy'n disgrifio'r diriogaeth i asesiad rhifiadol (sgôr) cywir ar bob pwynt o'r diriogaeth.
Mae gan y potensial a astudiwyd fel rhan o'r dadansoddiad tiriogaeth ddehongliad ffisegol - lluosogi gwres mewn amgylcheddau o wahanol ddimensiynau (2D, 3D). Gellir cynrychioli'r ffenomen hon ar ffurf mapiau delweddau "thermol" ("gwres" o'r diriogaeth), gan roi syniad o raddau datblygiad y diriogaeth yn dibynnu ar ddwysedd lliw y ddelwedd.
Ffactorau tiriogaethol
Mae dadansoddi tiriogaeth yn golygu chwilio a phrosesu gwybodaeth am y ffactorau sy'n dylanwadu ar y diriogaeth a'u dangosyddion. Ffactorau dylanwadol yw gwrthrychau sy'n dylanwadu ar y diriogaeth gyfagos ac sydd â set o nodweddion a chyfesurynnau gofodol. Mae enghreifftiau o ffactorau dylanwadol yn cynnwys siopau, cyfleusterau diwydiannol, ffyrdd, coedwigoedd a chyrff dŵr.
Gwrthrychau yw dangosyddion dylanwad myfyriol dylanwad gwrthrychau a hefyd set o nodweddion a chyfesurynnau gofodol. Enghreifftiau o ddangosyddion dylanwad: peiriannau ATM, hysbysfyrddau, henebion.
Yn y cyflwyniad canlynol byddwn yn defnyddio'r cysyniad o ffactorau dylanwad, sy'n cyfuno'r ddau derm - ffactorau a dangosyddion dylanwad.
Isod mae enghraifft o ddata gofodol sy'n gweithredu fel ffactorau dylanwadol.
Un o'r camau pwysig wrth wneud gwaith ar ddadansoddi tiriogaethau yw'r cam o gasglu a phrosesu gwybodaeth gychwynnol. Heddiw mae llawer o wybodaeth am y ffactorau sy'n dylanwadu ar y diriogaeth o wahanol raddau o fanylion.
Gellir cael gwybodaeth o ffynonellau agored neu ffynonellau cyfyngedig. Mewn llawer o achosion, mae gwybodaeth agored yn ddigonol ar gyfer dadansoddi, er, fel rheol, mae angen prosesu eithaf llafurddwys.
Ymhlith ffynonellau agored, yr arweinydd, yn ein barn ni, yw'r adnodd OpenStreetMap (OSM). Mae'r wybodaeth a geir o'r ffynhonnell hon yn cael ei diweddaru'n ddyddiol ledled y byd.
Cyflwynir gwybodaeth am adnoddau OpenStreetMap (OSM) yn y fformatau canlynol:
- Fformat OSM. Defnyddir y prif fformat gyda'r estyniad “.osm” i ddisgrifio delweddau graffeg XML – nodau, llwybrau, perthnasoedd.
- “Fformat Pwyleg”. Defnyddir y fformat testun gyda'r estyniad “.mp” ar gyfer gweithio gyda graffeg.
- Fformat PBF. Fformat storio data gyda'r estyniad “.osm.pbf”.
Gallwch hefyd ddefnyddio’r canlynol fel ffynonellau gwybodaeth:
- 2 GIS
Mae'r adnodd yn cynnwys gwybodaeth fisol o ansawdd uchel wedi'i phrosesu, gyda dosbarthwr 3 lefel ardderchog ar gyfer mentrau a sefydliadau.
- Ffeiliau KML (Iaith Marcio Twll Bysell).
Mae ffeiliau KML (Keyhole Markup Language) yn fformat ffeil a ddefnyddir i arddangos data daearyddol yn Google Earth, Google Maps, a Google Maps ar gyfer dyfeisiau symudol.
Gyda ffeiliau KML gallwch:
- gosod eiconau amrywiol a gwneud llofnodion i nodi lleoedd ar wyneb y Ddaear
— creu onglau gwahanol ar gyfer gwrthrychau dethol trwy newid safle'r camera
- defnyddio gwahanol ddelweddau troshaen
— Diffinio arddulliau i addasu arddangosiad gwrthrych, cymhwyso cod HTML i greu hyperddolenni a delweddau mewnol
— defnyddio ffolderi ar gyfer grwpio elfennau hierarchaidd
— derbyn a diweddaru ffeiliau KML yn ddeinamig o nodau rhwydwaith anghysbell neu leol
- Derbyn data KML yn ôl newidiadau yn y gwyliwr XNUMXD
- Gwasanaeth Ffederal ar gyfer Cofrestru Gwladol, Stentiau a Chartograffeg "Rosreestr"
Mae'r wybodaeth ar borth Rosreestr yn werthfawr am ei gynnwys a'i berthnasedd, ond, yn anffodus, nid yw'n ei gwneud hi'n bosibl cael graffeg ar gyfer prosiectau adeiladu cyfalaf a lleiniau tir yn rhad ac am ddim. Mae porth Rosreestr hefyd yn cynnwys llawer iawn o wybodaeth mynediad cyfyngedig.
- Cyrff ystadegol
Mae data ystadegol yn ffynhonnell wybodaeth gyfreithlon am y diriogaeth, fodd bynnag, hyd heddiw, dim ond ar gyfer nifer benodol o ddangosyddion y mae data o gyrff ystadegol ar gael, yn bennaf yn adroddiadau cyrff ystadegol ac adroddiadau awdurdodau rhanbarthol.
- Systemau gwybodaeth awdurdodau
Mae gwybodaeth o ansawdd uchel wedi’i chynnwys yn systemau gwybodaeth y llywodraeth, ond dim ond rhan fach ohoni sy’n cael ei chyhoeddi i’r cyhoedd ac sydd ar gael i’w dadansoddi.
Nid yw cynnal dadansoddiad o diriogaethau yn gosod unrhyw ofynion penodol ar gyfansoddiad gwybodaeth; mewn gwirionedd, gallwch ddefnyddio popeth a ddarganfuwyd; mae gwybodaeth o ffynonellau agored fel arfer yn gyfnewidiol. Fodd bynnag, dylid nodi bod hyd yn oed y wybodaeth a geir o'r adnodd OSM yn unig yn ddigon i wneud dadansoddiad o diriogaeth anghyfarwydd.
Dadansoddiad o'r diriogaeth gan ddefnyddio model “thermol”. Dehongli potensial yn gorfforol
Fel y soniwyd yn gynharach, mae dadansoddi tiriogaeth heddiw yn bwnc llosg ac yn arf pwerus ar gyfer denu buddsoddiadau rhesymegol yn natblygiad seilwaith mewn amgylcheddau trefol amrywiol.
Gellir cyfuno’r amrywiaeth o broblemau sy’n cael eu datrys gan ddefnyddio dadansoddiad tiriogaeth i sawl prif faes:
— Cael yr asesiad mwyaf deongliadol a manwl o'r diriogaeth ar bob pwynt.
Trwy ddatrys y broblem, gallwch gael set o bwyntiau ar bob pwynt o'r diriogaeth, gan roi syniad o lefel datblygiad y diriogaeth yn gyffredinol, yn ogystal ag mewn maes pwnc penodol. Gallai maes pwnc o’r fath fod, er enghraifft, diwylliant, diwydiant, masnach, ac ati.
- Pennu'r lleoedd mwyaf manteisiol ar gyfer gosod gwrthrychau buddsoddi o fath penodol (er enghraifft, banciau, siopau arbenigol, canolfannau siopa ac adloniant, ac ati) yn y diriogaeth a ddewiswyd.
— Dadansoddiad o'r defnydd mwyaf effeithiol o'r diriogaeth.
Mae'r cyfeiriad hwn yn caniatáu ar gyfer astudiaeth fanwl o nodweddion y diriogaeth, sefyllfa'r farchnad sydd wedi datblygu yn y diriogaeth dan sylw, a nodi opsiynau poblogaidd.
— Penderfynu ar gyfraniad un ffactor at y model cost, gan ddefnyddio'r enghraifft o ffyrdd newydd a llwybrau newydd yn dod i'r amlwg.
— Dadansoddiad o wahanol agweddau ar un diriogaeth a dadansoddiad o wahanol diriogaethau (cymhariaeth o diriogaethau).
Mae gwreiddioldeb y dull o ddadansoddi tiriogaeth a gynigir yn yr erthygl gan ddefnyddio'r model "thermol" yn gorwedd yn y defnydd o ddangosyddion datblygu tiriogaeth - potensial, a gyflwynir mewn termau rhifiadol ac yn adlewyrchu graddau dylanwad y gwrthrych (ffactor dylanwad) ar y diriogaeth.
Er mwyn deall hanfod yr astudiaeth, mae angen dweud ychydig eiriau am y potensial thermol ei hun a rhoi ei ddehongliad corfforol.
Mewn ffiseg mae cysyniadau fel maes grym и swyddogaeth grym. Mae gan y maes grym y dimensiwn egni, mae gan y swyddogaeth rym y dimensiwn grym.
Ar gyfer cyfraith disgyrchiant cyffredinol, diffinnir maes grym gan y fformiwla:
F=k/r2, ble
k – cyson;
r – pellter rhwng gwrthrychau sy'n rhyngweithio.
Mae ffwythiant grym ϕ yn cael ei bennu gan y mynegiant:
dϕ=-F*dr, lle
ϕ — potensial maes grym;
dϕ, dr – gwahaniaethau;
r yw'r pellter rhwng gwrthrychau sy'n rhyngweithio,
felly ϕ=k/r.
Ystyr ffisegol potensial maes grym ϕ yw'r gwaith E a gyflawnir gan y maes grym wrth basio llwybr penodol. Yn achos cyfraith disgyrchiant cyffredinol, pan fydd y pellter i wrthrych yn newid o r2 i r1, mae swyddogaeth yr heddlu yn cael ei bennu gan y fformiwla
E=k*(1/r1-1/r2), lle
E yw'r gwaith a wneir gan y maes grym wrth basio llwybr penodol;
r1, r2 – safle cychwynnol a therfynol y gwrthrych.
Ar gyfer y dasg o ddadansoddi tiriogaeth, gellir ystyried dylanwad gwrthrychau (ffactorau) ar y diriogaeth fel grym (swyddogaeth pŵer), a lefel datblygiad y diriogaeth fel cyfanswm y potensial thermol (maes grym) o bob gwrthrych (ffactorau). Mewn problemau ffiseg, tymheredd yw potensial thermol, ac mewn problemau dadansoddi tiriogaeth gan ddefnyddio model “thermol”, mae'r potensial yn cynrychioli cyfanswm effaith yr holl ffactorau dylanwadol ar bwynt yn y diriogaeth.
Mae data gofodol yn cynnwys pwyntiau, llinellau a pholygonau. I gyfrifo potensial, rhennir data gofodol estynedig yn ddarnau bach. Ar gyfer pob darn, cyfrifir y potensial o'r pwynt gyda lluosydd sy'n hafal i faint y darn gwrthrych (ffactor).
Rhennir y data yn grwpiau semantig yn seiliedig ar yr egwyddor o debygrwydd agos. Er enghraifft, mae gwrthrychau masnach yn cael eu cyfuno fesul cynnyrch. Mae yna grwpiau o wrthrychau coedwig, cyrff dŵr, aneddiadau, arosfannau trafnidiaeth, ac ati. Mae grwpiau wedi'u huno gan ystyr yn cynrychioli ffactor. Ar ôl mynd trwy'r holl wrthrychau (ffactorau), rydym yn cael set o botensial thermol sy'n addas ar gyfer prosesu pellach.
Mae'r defnydd o botensial (“mapiau gwres”) yn eich galluogi i symud o ddata gofodol i ddelweddau “thermol” o wrthrychau (ffactorau) o ddylanwad ar y diriogaeth (ddelweddu potensial). Mae trawsnewidiad o'r fath yn ei gwneud hi'n bosibl pennu graddau presenoldeb y ffactor ar bob pwynt o'r diriogaeth a chynnal dadansoddiad pellach, h.y. arddangos gwahanol gyfeiriadau o ddatblygiad dinas mewn lliw. Felly, rydym yn cael llewyrch o ddwysedd amrywiol ar gyfer pob pwynt o'r diriogaeth.
Isod, cyflwynir enghreifftiau o ddelweddau "thermol" o diriogaeth Nizhny Novgorod yng nghyd-destun sawl ffactor.
Map “Thermol” o Nizhny Novgorod, yn adlewyrchu'r ffactor “Cadwyn Fferyllfa”.
Map “Gwres” o Nizhny Novgorod, sy'n adlewyrchu'r ffactor “Polyclinics for Adults”
Map “Thermol” o Nizhny Novgorod, yn adlewyrchu'r ffactor “Clinigau Plant”.
Map “Thermol” o Nizhny Novgorod, yn adlewyrchu'r ffactor “Parthau diwydiannol”
Mae delweddau “thermol” o'r diriogaeth yn ei gwneud hi'n bosibl pennu crynodiad potensial o wahanol wrthrychau dylanwad. Nesaf, mae angen cyfuno'r potensial a gafwyd yn nodwedd annatod sy'n caniatáu asesiad o'r diriogaeth yn seiliedig ar nifer fawr o ffactorau. Mae hyn yn gofyn am ddull sy'n eich galluogi i ddadansoddi llawer iawn o wybodaeth, adnabod gwrthrychau, a hefyd lleihau dimensiwn data, gan golli'r swm lleiaf o wybodaeth. Un o'r dulliau hyn yw'r prif ddadansoddiad cydran (PCA). Ceir rhagor o fanylion am y dull hwn yn .
Hanfod y dull yw dod o hyd i gyfuniad llinellol o baramedrau cychwynnol sy'n newid yn fwyaf cryf yn y maes dadansoddi. Ar gyfer data gofodol - y newid mwyaf cryf dros y diriogaeth.
Mae'r prif ddull cydrannol yn nodi gwrthrychau (ffactorau) sy'n newid gryfaf dros y diriogaeth. O ganlyniad i'r dull, mae newidynnau newydd yn ymddangos - y prif gydrannau, sy'n fwy addysgiadol o'u cymharu â'r data gwreiddiol, gyda chymorth y mae'n haws dadansoddi, disgrifio a delweddu'r diriogaeth, y mae'n haws adeiladu modelau arni. .
Mynegiadau dadansoddol yw'r prif gydrannau - cyfanswm potensial y ffactorau cychwynnol gyda chyfnodau penodol. Fodd bynnag, os bydd unrhyw ffactor yn cael effaith sylweddol ar y diriogaeth, ond nad yw'n newid ar draws y diriogaeth a ddadansoddwyd, ni fydd y prif ddull cydran yn cynnwys y ffactor hwn yng nghyfansoddiad y prif gydrannau.
Trefnir y prif gydrannau yn nhrefn ddisgynnol gwybodaeth – h.y. lledaenu ar draws y diriogaeth. Mae'r prif gydrannau cyntaf yn cynnwys llawer mwy o wybodaeth na ffactorau unigol ac yn disgrifio'r diriogaeth yn dda. Fel rheol, wrth ddefnyddio tua chant o ffactorau, mae'r brif gydran gyntaf yn cario tua 50% o'r holl wybodaeth (amrywiad) ar gyfer y diriogaeth. Nid yw'r prif gydrannau'n cyfateb i'w gilydd a gellir eu defnyddio ar gyfer modelau fel nodweddion y diriogaeth ar bob pwynt.
Nid oes gan y brif gydran, fel rhyw ddangosydd o'r diriogaeth a gyfrifwyd yn haniaethol, enw a dosbarthiad clir. Fodd bynnag, mae set o ffactorau sydd â chydberthynas gref â'r brif gydran yn ein galluogi i ddehongli'r prif gydrannau. Fel rheol, mae'r ffactorau canlynol yn cyd-fynd â'r prif gydrannau:
— lefel y datblygiad seilwaith;
— elfen drafnidiaeth y diriogaeth;
— parthau hinsoddol;
— lefel y datblygiad amaethyddol;
- potensial economaidd y diriogaeth.
Mae dadansoddiad pellach, gan gynnwys clystyru, yn mynd rhagddo gyda'r ychydig brif gydrannau arwyddocaol cyntaf.
Yn y ffigurau gallwch weld cynrychiolaeth graffigol o'r prif gydrannau cyntaf yn nhiriogaeth nifer o ddinasoedd Ffederasiwn Rwsia.
Y brif elfen gyntaf sy'n nodweddu lefel datblygiad seilwaith trefol yn Nizhny Novgorod
Y brif elfen gyntaf sy'n nodweddu lefel datblygiad seilwaith trefol yn Yekaterinburg
Y brif gydran gyntaf sy'n nodweddu lefel datblygiad seilwaith trefol yn Kazan
Y brif gydran gyntaf sy'n nodweddu lefel datblygiad seilwaith trefol yn Perm
Y brif gydran gyntaf sy'n nodweddu lefel datblygiad seilwaith trefol yn Samara
Y brif elfen gyntaf sy'n nodweddu lefel datblygiad seilwaith trefol yn Khabarovsk
Nodweddion annatod: clystyru
Cam pellach y gwaith ar ddadansoddi tiriogaeth yw chwilio am barthau o'r amgylchedd trefol sy'n homogenaidd o ran ansawdd. Mae'r chwiliad hwn yn seiliedig ar ddadansoddiad o werthoedd y prif gydrannau ar bob pwynt yn y diriogaeth. Gellir datrys y broblem o chwilio am y parthau homogenaidd hyn gan ddefnyddio clystyru - y broses o grwpio tiriogaethau yn seiliedig ar yr egwyddor o agosrwydd set o nodweddion.
Mae gan glystyru tiriogaeth ddau nod:
— creu delweddiad canfyddedig gwell o'r diriogaeth;
— dyrannu ardaloedd ar gyfer llunio modelau unigol.
Mae tiriogaethau wedi'u clystyru yn unol â'r ffactorau dethol i'w dadansoddi. Gall y ffactorau hyn fod yn ffactorau sy'n dylanwadu ar brisio neu'n ffactorau sy'n disgrifio rhyw agwedd ar ddatblygiad y diriogaeth, er enghraifft, y maes cymdeithasol.
Mae dau ddull clystyru clasurol cyffredin: y dull K-modd a'r dull dendrogram. Wrth weithio gyda thiriogaethau, mae'r dull K-moddion wedi profi ei hun yn dda, a'i nodwedd yw “tyfu” clwstwr trwy ychwanegu gwrthrychau newydd at bwyntiau twf. Mantais y dull K-modd yw tebygrwydd ei waith i'r broses naturiol o ffurfio tiriogaeth: integreiddio rhai tebyg, yn hytrach na gwahanu rhai annhebyg.
Defnyddiwyd y dull K-modd ar gyfer cyfrifiadau ar gyfer Nizhny Novgorod (ffigur isod).
Cydymffurfiaeth clystyrau â lefel datblygiad y diriogaeth gan ddefnyddio enghraifft Nizhny Novgorod
Gyda'r dull gweithredu arfaethedig, mae'n bosibl cael trosolwg o'r diriogaeth ar wahanol bynciau. Gall pynciau o ddiddordeb i ni fod, er enghraifft, lefel datblygiad seilwaith trefol, lefel "elitness" y diriogaeth, lefel datblygiad diwylliannol, elfen gymdeithasol datblygiad y diriogaeth. Mae'r themâu hyn yn gysyniadau annatod sydd heb eu diffinio'n dda, ac maent yn cynnwys llawer o ffactorau cydgysylltiedig.
Gan ddefnyddio rhywfaint o algorithm ar gyfer dewis paramedrau i'w dadansoddi (gan gynnwys gyda chyfranogiad arbenigwyr), byddwn yn cael mapiau thematig sy'n rhoi syniad o un agwedd ar ddatblygiad y diriogaeth.
Deellir nodweddion annatod fel y prif gydrannau cyntaf, yn bennaf y brif gydran gyntaf fwyaf addysgiadol, a chlystyru'r diriogaeth yn ôl paramedrau dethol.
Cyflwynir mapiau thematig o'r prif gydrannau cyntaf ar gyfer gwahanol agweddau ar ddatblygiad yn y ffigurau isod.
Map thematig “Cultural Objects” gan ddefnyddio enghraifft Nizhny Novgorod
Map thematig “Sffêr cymdeithasol” gan ddefnyddio enghraifft Nizhny Novgorod
Mae nodweddion annatod yn ei gwneud hi'n bosibl deall nodweddion tiriogaeth gan ddefnyddio llawer o ffactorau heb fawr ddim colli gwybodaeth.
I gloi, mae'n werth nodi unwaith eto bod y dadansoddiad o diriogaethau heddiw yn gam hynod bwysig wrth ddatrys problemau datblygu'r amgylchedd trefol, dewis lleoedd i fuddsoddi mewn adeiladu, dod o hyd i'r lleoliad mwyaf manteisiol ar gyfer cyfleusterau newydd a thasgau eraill.
Nid yw’r dull dadansoddi tiriogaeth a gynigir yn yr erthygl gan ddefnyddio model “thermol” o ffactorau o natur wahanol yn hollbwysig i’r set o ffactorau, h.y. nid yw’n gosod cyfyngiadau na gofynion ar y wybodaeth gychwynnol.
Mae amrywiaeth a diswyddiad gwybodaeth ffynhonnell, yn ogystal â'r cyfle i ddefnyddio data agored, yn darparu rhagolygon diderfyn ar gyfer dadansoddi unrhyw diriogaeth heddwch.
Yn y cyhoeddiadau canlynol sy'n canolbwyntio ar broblemau dadansoddi tiriogaethol, rydym yn bwriadu datgelu nodweddion llunio modelau gan ddefnyddio prif gydrannau a dulliau ar gyfer eu gweithredu ar gyfer tasgau fel:
— dewis y lleoliad gorau wrth osod gwrthrych newydd;
— adeiladu arwyneb pris ar gyfer categori penodol o wrthrychau gan ddefnyddio gwerth y farchnad;
- asesiad o broffidioldeb math penodol o weithgaredd yn dibynnu ar leoliad y gwrthrychau.
Mae cynlluniau hefyd i gyflwyno dulliau ar gyfer y trawsnewid o'r chwith o'r prif gydrannau i ffactorau, sydd yn ei dro yn ei gwneud hi'n bosibl cael model o ffactorau ar gyfer tiriogaeth benodol.
Ffynhonnell: hab.com