Nizhny Novgoroden kale-sare baten potentzial termikoa kalkulatzeko adibidea
Hiri-lurraldea etengabe aldatzen ari den sistema konplexu eta heterogeneoa da. Lurraldea deskriba dezakezu eta hiri-ingurunea baloratu dezakezu objektu espazialak (faktoreak) erabiliz. Lurraldea deskribatzen duten faktoreek beren eraginaren (positibo, negatiboa) eta konfigurazio geometrikoaren (puntuak, lerroak, poligonoak) izaera desberdintzen dute.
Askotan nahiko zaila da objektu indibidual bakoitzak lurraldearen garapen mailan edo bere alderdi jakin batean duen eragin-maila zehaztea. Gaur egun, “kultura”, “esfera soziala”, “tentsio soziala”, “bizitza ona”, “garapen ekonomikoa”, “populazioaren osasuna” bezalako kontzeptuak definitzeko eta deskribatzeko arazoa gero eta garrantzitsuagoa da. Kontzeptu hauen anbiguotasuna areagotu egiten da gizarte-talde, adin eta genero ezberdinetako populazio ezberdinetara aplikatu nahi baditugu.
Gainera, kontuan izan behar da hiriaren mugak kontzeptu modernoan nahiko arbitrarioak direla. Biztanleriaren eguneroko migrazioak, urruneko guneetako garraioaren irisgarritasunak hiriaren muga are gehiago lausotzen du. Gaur egun oso erabilia den aglomerazioaren kontzeptuak, oro har, hiriaren mugak islatzen ditu, baina, aldi berean, are lausoagoa egiten du hiriaren mugaren kontzeptua bera.
Arestian azaldutako arazoak gorabehera, gaur egun lurraldeen azterketa eta balorazioa hiri-ingurunearen arazo larri asko konpontzea ahalbidetzen duten eremu itxaropentsu eta interesgarrienetakoak dira.
Artikuluak eredu “termiko” baten bidez lurraldea aztertzeko metodo bat proposatzen du kontuan. Metodo hau hainbat izaeratako objektuek (faktoreek) (puntua, lineala eta azalera) sortutako potentzialen azterketan oinarritzen da. Metodo hau erabiliz lurraldearen analisiak lurraldea deskribatzen duten datu espazialen (faktore) multzo batetik lurraldeko puntu bakoitzean zenbakizko ebaluazio (puntuazioa) zehatz batera pasatzea ahalbidetzen du.
Lurraldearen analisiaren barruan aztertutako potentzialek interpretazio fisikoa dute -beroaren hedapena dimentsio ezberdinetako inguruneetan (2D, 3D). Fenomeno hau irudi "termiko" moduan irudika daiteke ("beroa" lurraldearen mapak), irudiaren kolore intentsitatearen arabera lurraldearen garapen-mailaren ideia bat emanez.
Lurralde-faktoreak
Lurraldearen azterketak lurraldean eragina duten faktoreei eta horien adierazleei buruzko informazioa bilatu eta prozesatzea dakar. Eragin-faktoreak inguruko lurraldean eragina duten eta ezaugarri eta koordenatu espazialen multzoa duten objektuak dira. Eragin faktoreen adibideak dendak, industria instalazioak, errepideak, basoak eta ur-masak dira.
Eragin adierazleak objektuak dira islatzailea objektuen eragina eta, gainera, ezaugarri eta koordenatu espazialen multzoa izatea. Eragin-adierazleen adibideak: kutxazainak, kartelak, monumentuak.
Hurrengo aurkezpenean eragin-faktoreen kontzeptua erabiliko dugu, bi terminoak –faktoreak eta eragin-adierazleak– uztartzen dituena.
Jarraian, faktore eragile gisa jokatzen duten datu espazialen adibide bat dago.
Lurraldeak aztertzeko lanak egiteko etapa garrantzitsuetako bat hasierako informazioa jaso eta prozesatzeko etapa da. Gaur egun, xehetasun-maila ezberdineko lurraldean eragina duten faktoreei buruzko informazio asko dago.
Informazioa iturri irekietatik edo iturri mugatuetatik lor daiteke. Kasu askotan, informazio irekia nahikoa da analisirako, nahiz eta, oro har, nahiko prozesatzeko lan intentsiboa behar duen.
Iturri irekien artean, liderra, gure ustez, OpenStreetMap (OSM) baliabidea da. Iturri honetatik lortutako informazioa egunero eguneratzen da mundu osoan.
OpenStreetMap (OSM) baliabideen informazioa formatu hauetan aurkezten da:
- OSM formatua. ".osm" luzapena duen formatu nagusia XML irudi grafikoak deskribatzeko erabiltzen da: nodoak, bideak, harremanak.
- “Poloniako formatua”. ".mp" luzapena duen testu formatua grafikoekin lan egiteko erabiltzen da.
- PBF formatua. Datuak biltegiratzeko formatua “.osm.pbf” luzapenarekin.
Honako hauek ere erabil ditzakezu informazio iturri gisa:
- 2 GIS
Baliabideak kalitate handiko eta hilero prozesatutako informazioa dauka, enpresen eta erakundeentzako 3 mailatako sailkatzaile bikain batekin.
- KML (Keyhole Markup Language) fitxategiak
KML (Keyhole Markup Language) fitxategiak Google Earth, Google Maps eta gailu mugikorretarako Google Maps-en datu geografikoak bistaratzeko erabiltzen den fitxategi-formatu bat dira.
KML fitxategiekin honako hau egin dezakezu:
- instalatu hainbat ikono eta egin sinadurak Lurraren gainazaleko lekuak adierazteko
— Sortu hautatutako objektuentzako angelu desberdinak kameraren posizioa aldatuz
- Gainjarritako irudi desberdinak erabili
— definitu estiloak objektu baten bistaratzea pertsonalizatzeko, aplikatu HTML kodea hiperestekak eta lerroko irudiak sortzeko
— elementuak hierarkikoki taldekatzeko karpetak erabiltzea
— dinamikoki jaso eta eguneratu KML fitxategiak urruneko edo tokiko sareko nodoetatik
- Jaso KML datuak XNUMXD ikuslearen aldaketen arabera
- "Rosreestr" Estatuko Erregistro, Katastro eta Kartografia Zerbitzu Federala
Rosreestr atariko informazioa baliotsua da bere edukiagatik eta garrantziagatik, baina, tamalez, ez du posible egiten kapital-eraikuntza-proiektuetarako eta lursailetarako grafikoak doan eskuratzea. Rosreestr atariak sarbide mugatuko informazio kopuru handia ere badu.
- Estatistika-organoak
Datu estatistikoak lurraldeari buruzko informazio iturri legitimoa dira, hala ere, gaur egun, estatistika-erakundeen datuak adierazle kopuru jakin baterako baino ez daude eskuragarri, batez ere estatistika-erakundeen txostenetan eta eskualde-erakundeen txostenetan.
- Agintarien informazio sistemak
Kalitate handiko informazioa gobernuaren informazio sistemetan dago, baina horren zati txiki bat soilik domeinu publikoan argitaratzen da eta aztertzeko eskuragarri dago.
Lurraldeen analisia egiteak ez du informazioaren osaeran baldintza zehatzik ezartzen; izan ere, aurkitutako guztia erabil dezakezu; iturri irekietako informazioa trukagarria izan ohi da. Hala ere, kontuan izan behar da OSM baliabidetik lortutako informazioa ere nahikoa dela lurralde ezezagunaren azterketa egiteko.
Lurraldearen analisia eredu “termiko” baten bidez. Potentzialen interpretazio fisikoa
Lehen esan bezala, gaur egun lurraldearen azterketa gaia eta tresna indartsua da hainbat hiri-ingurunetan azpiegiturak garatzeko inbertsioak arrazoituta erakartzeko.
Lurraldearen analisia erabiliz ebatzitako arazo ugari hainbat arlo nagusitan konbina daitezke:
— Puntu bakoitzean lurraldearen baloraziorik interpretagarri eta zehatzena lortzea.
Arazoa ebatziz gero, puntu multzo bat lor dezakezu lurraldeko puntu bakoitzean, lurraldearen garapen-mailaren ideia bat emanez, oro har, baita gai-arlo jakin batean ere. Halako gai-arlo bat izan daiteke, adibidez, kultura, industria, merkataritza, etab.
— Mota jakin bateko inbertsio-objektuak (adibidez, bankuak, denda espezializatuak, erosketa- eta aisialdi-zentroak, etab.) aukeratutako lurraldean kokatzeko tokirik onuragarrienak zehaztea.
— Lurraldearen erabilera eraginkorrenaren analisia.
Norabide horri esker, lurraldearen ezaugarriak zehatz-mehatz azter daitezke, aztergai dugun lurraldean garatu den merkatu-egoera eta herri-aukerak identifikatzea.
— Kostu-ereduari faktore batek duen ekarpena zehaztea, errepide berrien eta ibilbide berrien sorreraren adibidea erabiliz.
— Lurralde bateko alderdi ezberdinen analisia eta lurralde ezberdinen azterketa (lurraldeen konparazioa).
Eredu "termikoa" erabiliz artikuluan proposatzen den lurraldea aztertzeko metodoaren originaltasuna lurraldearen garapen-adierazleak -potentzialak- erabiltzean datza, zenbakizko terminoetan aurkeztuta eta objektuak (eragin-faktorea) lurraldean duen eragin-maila islatuz.
Azterketaren funtsa ulertzeko, beharrezkoa da potentzial termikoa berari buruz hitz batzuk esan eta bere interpretazio fisikoa ematea.
Fisikan badira halako kontzeptuak indar eremua и indar funtzioa. Indar eremuak energiaren dimentsioa du, indar funtzioak indarraren dimentsioa.
Grabitazio unibertsalaren legerako, indar-eremua formula honen bidez definitzen da:
F=k/r2, non
k – konstantea;
r – elkarreraginean dauden objektuen arteko distantzia.
ϕ indar-funtzioa adierazpenaren bidez zehazten da:
dϕ=-F*dr, non
ϕ—indar eremuko potentziala;
dϕ, dr – diferentzialak;
r elkarreraginean dauden objektuen arteko distantzia da,
beraz, ϕ=k/r.
ϕ indar-eremuko potentzialaren esanahi fisikoa bide jakin bat igarotzean indar-eremuak egiten duen E lana da. Grabitazio unibertsalaren legearen kasuan, objektu baterako distantzia r2-tik r1-ra aldatzen denean, indar-funtzioa formularen bidez zehazten da.
E=k*(1/r1-1/r2), non
E indar-eremuak bide jakin bat igarotzean egindako lana da;
r1, r2 – objektuaren hasierako eta azken posizioa.
Lurralde bat aztertzeko, objektuek (faktoreek) lurraldean duten eragina indar gisa har daiteke (botere funtzioa), eta lurraldearen garapen-maila potentzial termiko osoaren gisa (indar eremua) objektu guztietatik (faktoreak). Fisika-problemetan, potentzial termikoa tenperatura da, eta lurraldearen analisiaren arazoetan eredu “termiko” bat erabiliz, potentzialak eragin-faktore guztien eragin osoa adierazten du lurraldeko puntu batean.
Datu espazialak puntu, lerro eta poligonoz osatuta daude. Potentzialak kalkulatzeko, hedatutako datu espazialak zati txikitan banatzen dira. Fragmentu bakoitzeko, puntutik datorren potentziala objektuaren zatiaren (faktorea) tamainaren berdineko biderkagai batekin kalkulatzen da.
Datuak talde semantikoetan banatzen dira, antzekotasun estuaren printzipioan oinarrituta. Adibidez, merkataritzako objektuak produktuaren arabera konbinatzen dira. Baso-objektu multzoak, ur-masak, asentamenduak, garraio geltokiak, etab. Esanahiaren arabera batutako taldeek faktore bat adierazten dute. Objektu (faktore) guztiak igarota, gerora prozesatzeko egokiak diren potentzial termikoen multzoa lortzen dugu.
Potentzialen erabilerak (“bero-mapak”) datu espazialetatik lurraldean eragina duten objektuen (faktoreen) irudi “termikoetara” pasatzeko aukera ematen du (potentzialen bistaratzea). Trantsizio horrek lurraldeko puntu bakoitzean faktorearen presentzia maila zehaztea eta azterketa gehiago egitea ahalbidetzen du, hau da. hiriaren garapenaren norabide desberdinak kolorez erakutsi. Horrela, lurraldeko puntu bakoitzerako intentsitate ezberdineko dirdira bat lortzen dugu.
Nizhny Novgorod lurraldeko irudi "termikoen" adibideak hainbat faktoreren testuinguruan aurkezten dira jarraian.
Nizhny Novgorod-eko mapa "termikoa", "Farmaziaren katea" faktorea islatzen duena
Nizhny Novgorod-eko "beroa" mapa, "helduentzako poliklinikak" faktorea islatzen duena
Nizhny Novgorod-eko mapa "termala", "Haurren klinikak" faktorea islatzen duena
Nizhny Novgorod-eko mapa "termikoa", "Industriguneak" faktorea islatzen duena
Lurraldearen irudi “termikoek” eraginpeko hainbat objekturen potentzialen kontzentrazioa zehaztea ahalbidetzen dute. Ondoren, lortutako potentzialak faktore ugariren arabera lurraldearen balorazioa ahalbidetzen duen ezaugarri integral batean uztartu behar dira. Horretarako, informazio kopuru handia aztertzeko, objektuak ezagutzeko eta datuen dimentsioa murrizteko aukera ematen duen metodo bat behar da, informazio kopuru txikiena galduz. Metodo horietako bat osagai nagusien analisia (PCA) da. Metodo honi buruzko xehetasun gehiago hemen aurki daitezke .
Metodoaren funtsa hasierako parametroen konbinazio lineal bat aurkitzea da, analisiaren eremuan gehien aldatzen dena. Datu espazialetarako: lurraldean gehien aldatzen dena.
Osagai nagusien metodoak lurraldean gehien aldatzen diren objektuak (faktoreak) identifikatzen ditu. Metodoaren ondorioz, aldagai berriak agertzen dira - osagai nagusiak, jatorrizko datuekin alderatuta informazio gehiago dutenak, eta horien laguntzarekin lurraldea aztertzea, deskribatzea eta bistaratzea errazagoa da, eta horren gainean ereduak eraikitzea errazagoa da. .
Osagai nagusiak adierazpen analitikoak dira, koefiziente jakin batzuekin hasierako faktoreen potentzialen batura. Hala ere, faktoreren batek lurraldean eragin handia badu, baina aztertutako lurraldean aldatzen ez bada, osagai nagusien metodoak ez du faktore hori osagai nagusien osaeran sartuko.
Osagai nagusiak informazioaren beheranzko ordenan ordenatuta daude, hau da. lurralde osoan hedatuz. Lehenengo osagai nagusiek faktore indibidualek baino informazio nabarmen gehiago daramate eta lurraldea ondo deskribatzen dute. Oro har, ehun faktore inguru erabiltzean, lehen osagai nagusiak lurraldeko informazio guztiaren (bariantza) % 50 inguru darama. Osagai nagusiak ez daude elkarrekin erlazionatuta eta ereduetarako erabil daitezke puntu bakoitzean lurraldearen ezaugarri gisa.
Osagai nagusiak, lurraldearen abstraktuki kalkulatutako adierazle gisa, ez du izen eta sailkapen argirik. Hala ere, osagai nagusiarekin oso erlazionatuta dauden faktore multzo batek osagai nagusiak interpretatzeko aukera ematen digu. Oro har, faktore hauek osagai nagusiekin erlazionatzen dira:
— azpiegituren garapen maila;
— lurraldearen garraio osagaia;
- zona klimatikoak;
— nekazaritza garapen maila;
— Lurraldearen potentzial ekonomikoa.
Azterketa gehiago, multzokatzea barne, lehen osagai nagusi esanguratsuekin jarraitzen du.
Irudietan, Errusiako Federazioko hainbat hiritako lurraldeko lehen osagai nagusien irudikapen grafikoa ikus dezakezu.
Nizhny Novgoroden hiri azpiegituren garapen maila ezaugarritzen duen lehen osagai nagusia
Ekaterinburgeko hiri azpiegituren garapen-maila ezaugarritzen duen lehen osagai nagusia
Kazan hiri-azpiegituren garapen-maila ezaugarritzen duen lehen osagai nagusia
Perm-ko hiri-azpiegituren garapen-maila ezaugarritzen duen lehen osagai nagusia
Samarako hiri-azpiegituren garapen-maila ezaugarritzen duen lehen osagai nagusia
Khabarovskeko hiri-azpiegituren garapen-maila ezaugarritzen duen lehen osagai nagusia
Ezaugarri integralak: multzokatzea
Lurraldearen analisiaren lanaren hurrengo fasea kalitatez homogeneoa duten hiri-inguruneko zonaldeak bilatzea da. Bilaketa hau lurraldeko puntu bakoitzean osagai nagusien balioen analisian oinarritzen da. Zona homogeneo horiek bilatzeko arazoa clustering-a erabiliz konpon daiteke, ezaugarri multzo baten hurbiltasunaren printzipioan oinarritutako lurraldeak taldekatzeko prozesua.
Lurraldeen multzokatzeak bi helburu ditu:
— lurraldea hobeto hautematen den bistaratzea sortzea;
— Eredu indibidualak biltzeko eremuak esleitzea.
Lurraldeak aztertzeko aukeratutako faktoreen arabera biltzen dira. Faktore horiek prezioetan eragina duten faktoreak edo lurraldearen garapenaren alderdiren bat deskribatzen duten faktoreak izan daitezke, adibidez, gizarte-esparrua.
Bi multzo klasiko ohikoak dira: K-means metodoa eta dendrogram metodoa. Lurraldeekin lan egitean, K-means metodoak ondo frogatu du, eta horren ezaugarria kluster baten "hazkundea" da, hazkuntza puntuetan objektu berriak gehituz. K-means metodoaren abantaila lurraldearen eraketa prozesu naturalarekin duen lanaren antzekotasunean datza: antzekoen integrazioa, ezberdinen bereizketa baino.
Nizhny Novgorod-en kalkuluetarako K-means metodoa erabili zen (beheko irudia).
Klusterrak lurraldearen garapen-maila betetzea Nizhny Novgorod-en adibidea erabiliz
Proposatutako planteamenduarekin, hainbat gairi buruzko lurraldearen ikuspegi orokorra lor daiteke. Guretzat interesgarriak diren gaiak izan daitezke, adibidez, hiri-azpiegituren garapen-maila, lurraldearen “elitetasun” maila, kultura-garapen-maila, lurraldearen garapenaren osagai soziala. Gai hauek gaizki definitutako kontzeptu integralak dira, eta elkarrekin erlazionatutako faktore asko dituzte.
Analisirako parametroak hautatzeko algoritmo batzuk erabiliz (adituen inplikazioarekin barne), lurraldearen garapenaren alderdi baten ideia ematen duten mapa tematikoak lortuko ditugu.
Ezaugarri integralak lehen osagai nagusi gisa ulertzen dira, batez ere lehen osagai nagusirik informatzaileena, eta hautatutako parametroen arabera lurraldearen multzokatzea.
Garapenaren hainbat alderdiren lehen osagai nagusien mapa tematikoak beheko irudietan aurkezten dira.
"Kultur objektuak" mapa tematikoa Nizhny Novgorod-en adibidea erabiliz
Mapa tematikoa "Esfera soziala" Nizhny Novgorod-en adibidea erabiliz
Ezaugarri integralek lurralde baten ezaugarriak ulertzea ahalbidetzen dute faktore asko erabiliz, informazio-galera minimoarekin.
Amaitzeko, azpimarratzekoa da beste behin ere lurraldeen analisia oso etapa garrantzitsua dela hiri-ingurunea garatzeko arazoak konpontzeko, eraikuntzan inbertitzeko lekuak aukeratzeko, instalazio berrietarako kokapen onuragarriena aurkitzeko eta bestelako zereginetarako.
Izaera ezberdineko faktoreetatik abiatuta eredu “termiko” bat erabiliz artikuluan proposatzen den lurraldea aztertzeko metodoa ez da faktore multzorako kritikoa, hau da, ez dio murrizketarik edo eskakizunik ezartzen hasierako informazioari.
Iturburu-informazioaren aniztasuna eta erredundantzia, baita datu irekiak erabiltzeko aukera ere, eskaintzen du edozein lurralde aztertzeko aukera mugagabeak bakea.
Lurralde analisiaren arazoei eskainitako argitalpen hauetan, ereduak biltzearen ezaugarriak agerrarazi nahi ditugu, osagai eta metodo nagusiak erabiliz, besteak beste, zereginetarako:
— objektu berri bat jartzerakoan kokapen onena aukeratzea;
— objektu-kategoria jakin baterako prezio-azalera eraikitzea merkatuko balioa erabiliz;
- Jarduera mota jakin baten errentagarritasunaren balorazioa objektuen kokapenaren arabera.
Era berean, osagai nagusietatik faktoreetara alderantzizko trantsiziorako metodoak aurkezteko asmoa dago, eta, aldi berean, lurralde jakin baterako faktoreetatik eredu bat lortzeko aukera ematen du.
Iturria: www.habr.com