Առաջին հրապարակման մեջ () մենք նկարագրեցինք, թե ինչպես կարելի է օգտագործել ջերմային պոտենցիալները ընդհանուր տարածքների վերլուծության համար: Հետևյալ հրապարակումներում նախատեսվում էր նկարագրել, թե ինչպես է տարածական օբյեկտների մասին տեղեկատվությունը պահվում տվյալների շտեմարաններում, ինչպես են կառուցվում հիմնական բաղադրիչների մոդելները և ընդհանրապես, թե տարածքի վերլուծության ինչ խնդիրներ կարող են լինել: Բայց առաջին հերթին առաջինը:
Ջերմային պոտենցիալի մեթոդի կիրառումը առաջին հերթին հնարավորություն է տալիս ընդհանուր պատկերացում կազմել մեզ հետաքրքրող տարածքի մասին։ Օրինակ, վերցնելով OSM-ից Բարսելոնա քաղաքի (Կատալոնիա) նախնական տեղեկատվությունը և կատարելով ամբողջական վերլուծություն՝ առանց պարամետրերի ընտրության, մենք կարող ենք ստանալ առաջին հիմնական բաղադրիչների «ջերմային» պատկերները: Առաջին հոդվածում մենք խոսեցինք նաև «ջերմային» քարտեզների մասին, սակայն սխալ չի լինի հիշել, որ «ջերմային» քարտեզ տերմինն առաջացել է ամբողջական վերլուծության համար օգտագործվող պոտենցիալների ֆիզիկական նշանակության պատճառով: Նրանք. Ֆիզիկայի խնդիրներում պոտենցիալը ջերմաստիճանն է, իսկ տարածքային վերլուծության խնդիրներում պոտենցիալը բոլոր ազդող գործոնների ընդհանուր ազդեցությունն է տարածքի որոշակի կետի վրա:
Ստորև բերված է ինտեգրալ վերլուծության արդյունքում ստացված Բարսելոնա քաղաքի «ջերմային» քարտեզի օրինակ:
Առաջին հիմնական բաղադրիչի «Ջերմային» քարտեզ, առանց պարամետրերի ընտրության, Բարսելոնա
Եվ որոշակի պարամետր դնելով (այս դեպքում մենք ընտրել ենք արդյունաբերությունը), կարող եք անմիջապես դրա համար ստանալ «ջերմային» քարտեզ։
Առաջին հիմնական բաղադրիչի ջերմային քարտեզ, արդյունաբերություն, Բարսելոնա
Իհարկե, վերլուծության խնդիրները շատ ավելի լայն և բազմազան են, քան ընտրված տարածքի ընդհանուր գնահատականը, հետևաբար, որպես օրինակ, այս հոդվածում մենք կքննարկենք նոր օբյեկտ տեղադրելիս լավագույն դիրքը գտնելու խնդիրը և տեխնիկական դրա լուծման ջերմային ներուժի մեթոդի իրականացում, իսկ հետագա հրապարակումներում մենք կանդրադառնանք մյուսներին:
Նոր օբյեկտ տեղադրելիս լավագույն դիրքը գտնելու խնդրի լուծումը կօգնի որոշել, թե որքանով է «պատրաստ» տարածքն ընդունել այս նոր օբյեկտը, ինչպես է այն փոխկապակցվելու տարածքում արդեն գոյություն ունեցող այլ օբյեկտների հետ, որքան արժեքավոր կլինի այս նոր օբյեկտը։ տարածքը և ինչ արժեք կավելացնի։
Տեխնիկական իրականացման փուլերը
Տեխնիկական իրականացումը կարող է ներկայացվել ստորև թվարկված ընթացակարգերի հաջորդականությամբ.
- Տեղեկատվական միջավայրի պատրաստում.
- Աղբյուրի տեղեկատվության որոնում, հավաքում և մշակում:
- Վերլուծված տարածքում հանգույցների ցանցի կառուցում:
- Տարածքային գործոնների բաժանումը բեկորների.
- Պոտենցիալների հաշվարկը գործոններից.
- Տարածքի թեմատիկ ինտեգրալ բնութագրերի ստեղծման գործոնների ընտրություն.
- Տարածքի ամբողջական ցուցիչները ստանալու համար հիմնական բաղադրիչի մեթոդի կիրառում.
- Նոր օբյեկտի կառուցման համար տեղ ընտրելու մոդելների ստեղծում:
Փուլ 1. Տեղեկատվական միջավայրի պատրաստում
Այս փուլում անհրաժեշտ է ընտրել տվյալների բազայի կառավարման համակարգ (DBMS), որոշել տեղեկատվության աղբյուրները, տեղեկատվության հավաքագրման մեթոդները և հավաքագրված տեղեկատվության քանակը:
Մեր աշխատանքի համար մենք օգտագործել ենք PostgeSql տվյալների բազան (DB), սակայն հարկ է նշել, որ ցանկացած այլ տվյալների բազա, որն աշխատում է SQL հարցումների հետ, կհաջողվի:
Տվյալների բազան կպահի նախնական տեղեկատվությունը` օբյեկտների մասին տարածական տվյալներ. տվյալների տեսակները (կետեր, գծեր, բազմանկյուններ), դրանց կոորդինատները և այլ բնութագրերը (երկարություն, մակերես, քանակ), ինչպես նաև բոլոր հաշվարկված արժեքները, որոնք ստացվել են արդյունքում: իրականացված աշխատանքը և աշխատանքի արդյունքներն իրենք:
Վիճակագրական տեղեկատվությունը ներկայացվում է նաև որպես տարածական տվյալներ (օրինակ՝ տարածաշրջանի շրջաններ, որոնց վիճակագրական տվյալներն են վերագրված այդ մարզերին):
Հավաքված սկզբնական տեղեկատվության վերափոխման և մշակման արդյունքում ձևավորվում են աղյուսակներ, որոնք պարունակում են տեղեկատվություն գծային, կետային և մակերեսային գործոնների, դրանց նույնացուցիչների և կոորդինատների մասին:
Փուլ 2. Աղբյուրի տեղեկատվության որոնում, հավաքում և մշակում
Որպես սկզբնական տեղեկատվություն այս խնդրի լուծման համար մենք օգտագործում ենք տարածքի մասին տեղեկատվություն պարունակող բաց քարտեզագրական աղբյուրներից ստացված տեղեկատվությունը: Առաջատարը, մեր կարծիքով, OSM տեղեկատվությունն է, որն ամեն օր թարմացվում է ամբողջ աշխարհում: Այնուամենայնիվ, եթե ձեզ հաջողվի տեղեկատվություն հավաքել այլ աղբյուրներից, դա ավելի վատ չի լինի:
Տեղեկատվության մշակումը բաղկացած է այն միատեսակության հասցնելուց, կեղծ տեղեկատվության վերացումից և տվյալների բազա բեռնելու համար պատրաստելուց:
Փուլ 3. Վերլուծված տարածքում հանգույցների ցանցի կառուցում
Վերլուծվող տարածքի շարունակականությունն ապահովելու համար անհրաժեշտ է դրա վրա կառուցել ցանց, որի հանգույցներն ունեն կոորդինատներ տվյալ կոորդինատային համակարգում։ Յուրաքանչյուր ցանցի հանգույցում հետագայում որոշվելու է պոտենցիալ արժեքը: Սա թույլ կտա պատկերացնել միատարր տարածքները, կլաստերները և վերջնական վերլուծության արդյունքները:
Կախված լուծվելիք խնդիրներից, ցանցի կառուցման երկու տարբերակ հնարավոր է.
— Ցանց կանոնավոր քայլով (S1) - դիտելի է ողջ տարածքում։ Այն օգտագործվում է գործոններից ներուժը հաշվարկելու, տարածքի ամբողջական բնութագրերը (հիմնական բաղադրիչներ և կլաստերներ) որոշելու և մոդելավորման արդյունքները ցուցադրելու համար:
Այս ցանցն ընտրելիս պետք է նշեք.
- ցանցի տարածություն – այն միջակայքը, որում տեղակայվելու են ցանցային հանգույցները.
- վերլուծված տարածքի սահմանը, որը կարող է համապատասխանել վարչատարածքային բաժանմանը, կամ քարտեզի վրա կարող է լինել մի տարածք, որը սահմանափակում է հաշվարկային տարածքը բազմանկյունի տեսքով:
— Անկանոն տարածությամբ ցանց (S2) նկարագրում է տարածքի առանձին կետեր (օրինակ՝ ցենտրոիդներ): Այն նաև օգտագործվում է գործոններից ներուժը հաշվարկելու և տարածքի ամբողջական բնութագրերը (հիմնական բաղադրիչներ և կլաստերներ) որոշելու համար: Հաշվարկված հիմնական բաղադրիչներով մոդելավորումն իրականացվում է հենց անկանոն քայլով ցանցի վրա, և սիմուլյացիայի արդյունքները պատկերացնելու համար անկանոն քայլով ցանցային հանգույցներից կլաստերի համարները փոխանցվում են կանոնավոր քայլով ցանցային հանգույցներին՝ համաձայն կոորդինատների մոտիկության սկզբունքի: .
Տվյալների բազայում ցանցային հանգույցների կոորդինատների մասին տեղեկատվությունը պահվում է աղյուսակի տեսքով, որը պարունակում է հետևյալ տեղեկատվությունը յուրաքանչյուր հանգույցի համար.
- հանգույցի ID;
- հանգույցի կոորդինատները (x, y):
Տարբեր տարածություններով տարբեր տարածքների համար կանոնավոր տարածություններով ցանցերի օրինակներ ներկայացված են ստորև բերված նկարներում:
Նիժնի Նովգորոդի ծածկույթի ցանց (կարմիր կետեր): Նիժնի Նովգորոդի շրջանի ծածկույթի ցանց (կապույտ կետեր):
Փուլ 4 Տարածքի գործոնների բաժանումը բեկորների
Հետագա վերլուծության համար տարածքի ընդլայնված գործոնները պետք է վերածվեն դիսկրետ գործոնների զանգվածի, որպեսզի յուրաքանչյուր ցանցային հանգույց պարունակի տեղեկատվություն իրենում առկա յուրաքանչյուր գործոնի մասին: Գծային գործոնները բաժանվում են հատվածների, տարածքի գործոնները՝ բեկորների։
Բաժանման քայլը ընտրվում է տարածքի տարածքի և կոնկրետ գործոնի հիման վրա, մեծ տարածքների (տարածաշրջանի) համար բաժանման աստիճանը կարող է լինել 100-150 մ, ավելի փոքր տարածքների համար (քաղաք) բաժանման աստիճանը կարող է լինել 25-50 մ: .
Տվյալների բազայում բաժանման արդյունքների մասին տեղեկատվությունը պահվում է աղյուսակի տեսքով, որը պարունակում է հետևյալ տեղեկատվությունը յուրաքանչյուր հատվածի համար.
- գործոնի նույնացուցիչ;
- Ստացված բաժանման բեկորների ցենտրոիդների կոորդինատները (x, y);
- բաժանման բեկորների երկարությունը/տարածքը.
Փուլ 5 Պոտենցիալների հաշվարկը գործոններից
Սկզբնական տեղեկատվության վերլուծության հնարավոր և հասկանալի մոտեցումներից է գործոնները դիտարկել որպես ազդեցության օբյեկտների ներուժ:
Երկչափ դեպքի համար օգտագործենք Լապլասի հավասարման հիմնարար լուծումը՝ կետից հեռավորության լոգարիթմը։
Հաշվի առնելով զրոյական պոտենցիալ արժեքի պահանջը և մեծ հեռավորությունների վրա պոտենցիալ արժեքի սահմանափակումը, պոտենցիալը որոշվում է հետևյալ կերպ.
ժամը r (1)
r2>r>=r1-ի համար
r>=r2-ի համար
Կետային օբյեկտից ազդեցության ներուժի տեսակը
Լոգարիթմական ֆունկցիան պետք է սահմանափակված լինի զրոյով և ողջամտորեն սահմանափակված լինի գործոններից որոշ հեռավորության վրա: Եթե մենք գործոնից մեծ հեռավորությունների վրա ներուժի սահմանափակումներ չկատարեինք, ապա պետք է հաշվի առնեինք վերլուծված կետից հեռու հսկայական քանակությամբ տեղեկատվություն, որը գործնականում ոչ մի ազդեցություն չի ունենում վերլուծության վրա: Հետևաբար, մենք ներկայացնում ենք գործոնի գործողության շառավիղի արժեքը, որից այն կողմ գործոնից ներուժի ներդրումը զրո է:
Քաղաքի համար գործակցի շառավիղը ենթադրվում է կես ժամի հավասար հետիոտն մատչելիությունը՝ 2 մետր։ Տարածաշրջանի համար պետք է խոսել մոտ կես ժամ տրանսպորտ մատչելիությունը՝ 20 մետր։
Այսպիսով, պոտենցիալ արժեքների հաշվարկման արդյունքում մենք ունենք ընդհանուր պոտենցիալ յուրաքանչյուր գործոնից կանոնավոր ցանցի յուրաքանչյուր հանգույցում:
Փուլ 6. Տարածքի թեմատիկ ինտեգրալ բնութագրերի ստեղծման գործոնների ընտրություն
Այս փուլում ընտրվում են առավել նշանակալից և տեղեկատվական գործոնները տարածքի թեմատիկ ամբողջական բնութագրերը ստեղծելու համար:
Գործոնների ընտրությունը կարող է իրականացվել ավտոմատ կերպով՝ սահմանելով պարամետրերի որոշակի սահմաններ (հարաբերակցություն, ազդեցության տոկոս և այլն), կամ դա կարող է արվել հմուտ՝ իմանալով խնդրի թեման և որոշակի պատկերացում ունենալով տարածքի մասին։
Ամենաէական և տեղեկատվական գործոններն ընտրելուց հետո կարող եք անցնել հաջորդ քայլերին` հիմնական բաղադրիչների մեկնաբանմանը:
Փուլ 7 Տարածքի ամբողջական ցուցիչները ստանալու համար հիմնական բաղադրիչի մեթոդի կիրառում. Կլաստերավորում
Տարածքային գործոնների մասին նախնական տեղեկատվությունը, որը նախորդ փուլում վերածվել է յուրաքանչյուր ցանցային հանգույցի համար հաշվարկված պոտենցիալների, համակցվում է նոր ինտեգրալ ցուցիչների՝ հիմնական բաղադրիչների մեջ:
Հիմնական բաղադրիչի մեթոդը վերլուծում է գործոնների փոփոխականությունը ուսումնասիրվող տարածքում և այս վերլուծության արդյունքների հիման վրա գտնում է դրանց առավել փոփոխական գծային համակցությունը, որը հնարավորություն է տալիս հաշվարկել դրանց փոփոխության չափը՝ տարածվածությունը տարածքում:
Վերցնենք ընդհանուր խնդիր՝ գծային մոդելի ֆունկցիան տրված արժեքներին մոտեցնելու մոդել ստեղծելու համար
(2)
Որտեղ ես բաղադրիչի համարն է,
n - հաշվարկում ներգրավված բաղադրիչների քանակը
j – տարածքային կետի հանգույցի ինդեքս, j=1..k
k - տարածքային ցանցի բոլոր հանգույցների թիվը, որոնց համար կատարվել է հիմնական բաղադրիչների հաշվարկը.
— մոդելի i-րդ հիմնական բաղադրիչի գործակիցը
– i-րդ հիմնական բաղադրիչի արժեքը j-րդ կետում
B – մոդելի ազատ ժամկետ
— պոտենցիալ գործոնի j-րդ կետում, որի համար մենք մոդել ենք կառուցում
Որոշենք հավասարման անհայտները (2) նվազագույն քառակուսիների մեթոդ՝ օգտագործելով հիմնական բաղադրիչների հատկությունները.
(3)
Այնտեղ, որտեղ i-ը և i2-ը բաղադրիչ թվեր են, i<>i2
j - տարածքային հանգույցի ինդեքս
k-ը բոլոր տարածքային հանգույցների թիվն է
(4)
(3) նշանակում է բաղադրիչների միջև կապի բացակայություն
(4) – ցանկացած բաղադրիչի ընդհանուր արժեքը զրո է:
Մենք ստանում ենք `
(5)
Այստեղ նշումը նույնն է, ինչ հավասարում. (2), նշանակում է միջին պոտենցիալ արժեքը
Այս արդյունքը կարելի է մեկնաբանել հետևյալ կերպ.
Մոդելը պարզ արտահայտություն է, որը բաղկացած է մոդելավորված արժեքի միջին արժեքից և բաղադրիչներից յուրաքանչյուրի համար դրա պարզ ուղղումներից: Նվազագույնը արդյունքը պետք է ներառի կեղծ տերմին B և առաջին հիմնական բաղադրիչը: Ստորև բերված են Նիժնի Նովգորոդի շրջանի առաջին հիմնական բաղադրիչների ջերմային քարտեզների օրինակներ:
Հաշվարկված հիմնական բաղադրիչների հիման վրա կարելի է կառուցել միատարր շրջաններ: դա կարելի է անել ինչպես բոլոր պարամետրերի, այնպես էլ, օրինակ, միայն գնագոյացման համար, այսինքն. իրականացնել կլաստերավորում. Դրա համար կարող եք օգտագործել . Յուրաքանչյուր միատարր շրջանի համար հաշվարկվում է 1-ին հիմնական բաղադրիչի միջին արժեքը՝ բնութագրելով տարածքի զարգացման մակարդակը։
Ստորև բերված է Նիժնի Նովգորոդի շրջանի գնագոյացման պարամետրերով խմբավորման օրինակ:
Նաև, օգտագործելով ստացված հիմնական բաղադրիչները որպես ինքնարժեքի մոդելի պարամետրեր, մենք կարող ենք ստանալ տարածքի գնային մակերեսը:
Նիժնի Նովգորոդի գների մակերեսը
Փուլ 8. Նոր օբյեկտի կառուցման համար տեղ ընտրելու մոդելների ստեղծում
Նոր օբյեկտի (այսուհետ՝ «օբյեկտ») տեղակայման համար առավել գրավիչ վայրը ընտրելու համար անհրաժեշտ է համեմատել «օբյեկտի» գտնվելու վայրը շրջակա ենթակառուցվածքի հետ: Որպեսզի «օբյեկտը» գործի, պետք է լինեն բավարար ռեսուրսներ՝ ապահովելու դրա գործունեությունը, պետք է հաշվի առնվեն մեծ թվով գործոններ՝ և՛ դրական, և՛ բացասական ազդեցությունները «օբյեկտի» վրա: Այս գործոնների ամբողջությունը կարող է սահմանվել որպես «սնուցող» միջավայր «օբյեկտի» գործունեության համար: Օբյեկտների քանակի համապատասխանությունը տարածքի ռեսուրսների քանակին հիմք է հանդիսանում «օբյեկտի» կայուն գործունեության համար:
Այս համեմատության արդյունքը տարածքի յուրաքանչյուր կետի համար հաշվարկված պոտենցիալն է և թույլ է տալիս տեսողական և վերլուծական վերլուծություն կատարել նոր «օբյեկտ» տեղադրելու տեղանքի ընտրության վերաբերյալ:
Առևտրի համար, օրինակ, ի թիվս այլ բաների, կարևոր է գնորդների մշտական հոսքը, ինչը նշանակում է, որ այն գործոնների ցանկը, որոնք պետք է հաշվի առնվեն առևտրի օբյեկտների համար, պետք է ներառեն նաև այն գործոնները, որոնք ապահովում են այդ հոսքը (օրինակ՝ սոցիալական ենթակառուցվածքի օբյեկտներ. աշխատանքի վայրեր, բնակության վայրեր, տրանսպորտային ուղիներ և այլն):
Մյուս կողմից, երբ բոլոր պայմանները բավարարված են մանրածախ օբյեկտների գործունեությունը ապահովելու համար, անհրաժեշտ է հաշվի առնել մանրածախ օբյեկտների խտությունը, քանի որ շրջակա միջավայրի «սպառումը» հանգեցնում է գնումների հնարավորության նվազմանը: Մարդկանց հոսքն անսահմանափակ չէ, և նույնը վերաբերում է նրանց ֆինանսական ռեսուրսներին և ֆիզիկական հնարավորություններին։
Օբյեկտի համար լավագույն գտնվելու վայրի ընտրության խնդիրը լուծելու ալգորիթմը հանգում է նրան, որ հիմնական բաղադրիչների ֆունկցիայից ստացված ներուժը հնարավորինս մոտ է «օբյեկտի» տիպի օբյեկտների ներուժին. այնուհետև հաշվարկվում է մոդելի ներուժի և «օբյեկտի» տիպի օբյեկտների ներուժի տարբերությունը. Մեկ «օբյեկտի» ներդրման ներուժի արժեքը հանվում է ստացված տարբերությունից. Այս դեպքում ստացված բացասական արժեքները փոխարինվում են զրոյով, այսինքն՝ վերացվում են այն վայրերը, որտեղ նոր «օբյեկտի» գործելու համար բավարար ռեսուրսներ չկան:
Կատարված գործողությունների արդյունքում մենք ստանում ենք տարածքի դրական պոտենցիալ արժեք ունեցող կետեր, այսինքն՝ մեր «օբյեկտի» բարենպաստ դիրքի վայրեր։
Այսինքն՝ մենք ունենք մեր տրամադրության տակ եղած բոլոր գործոնների հաշվարկված ներուժը և այն գործոնը, որի համար ցանկանում ենք մոդել կառուցել և վերլուծել ընտրված թեմատիկ ոլորտը (առևտուր, արդյունաբերություն, մշակույթ, սոցիալական ոլորտ և այլն):
Դա անելու համար անհրաժեշտ է ընտրել շրջակա միջավայրի փոփոխականների՝ հիմնական բաղադրիչների կառուցման գործոնները, այնուհետև դրանց հիման վրա մոդելներ հաշվարկել:
Մենք առաջարկում ենք ընտրել գործոններ՝ վերլուծելով բոլոր գործոնների հարաբերակցությունը թեմատիկ տարածքի հղման գործոնի հետ: Օրինակ՝ մշակույթի համար դա կարող է լինել թատրոնները, կրթական համակարգի համար, դպրոցները և այլն։
Մենք հաշվարկում ենք ստանդարտ ներուժի հարաբերակցությունը բոլոր գործոնների ներուժի հետ: Մենք ընտրում ենք այն գործոնները, որոնց հարաբերակցության գործակիցները մեծությամբ մեծ են որոշակի արժեքից (հաճախ վերցվում է հարաբերակցության նվազագույն գործակիցի արժեքը = 0):
(6)
որտեղ — ստանդարտի հետ i-րդ գործակցի հարաբերակցության գործակցի բացարձակ արժեքը.
Հարաբերակցությունը հաշվարկվում է տարածքը ընդգրկող բոլոր ցանցային հանգույցների նկատմամբ:
Մոդելի ներուժի և հավասարման մեջ նոր օբյեկտի հետ նույն տիպի օբյեկտների ներուժի տարբերությունը (2) ցույց է տալիս տարածքի ներուժը, որը կարող է օգտագործվել նոր օբյեկտներ տեղակայելու համար:
Արդյունքում մենք ստանում ենք պոտենցիալ արժեքը, որը բնութագրում է ուսումնասիրվող տարածքում «օբյեկտի» գտնվելու վայրի օգուտի աստիճանը:
Օրինակ, թե ինչպես կարող եք գրաֆիկորեն ցուցադրել առաջարկվող վայրերը նոր «օբյեկտի» համար, տրված է ստորև:
Այսպիսով, նոր օբյեկտի համար լավագույն վայրի ընտրության խնդրի լուծման արդյունքը կարող է ներկայացվել որպես տարածքի գնահատում յուրաքանչյուր կետում կետերով, պատկերացում տալով ներդրումային օբյեկտի տեղակայման ներուժի մասին, այսինքն՝ որքան բարձր է միավոր, այնքան ավելի շահավետ է օբյեկտի գտնվելու վայրը:
Եզրափակելով, հարկ է ասել, որ այս հոդվածում մենք դիտարկել ենք միայն մեկ խնդիր, որը կարելի է լուծել տարածքների վերլուծության միջոցով՝ ձեռքի տակ ունենալով բաց աղբյուրների տվյալները: Իրականում կան բազմաթիվ խնդիրներ, որոնք հնարավոր է լուծել դրա օգնությամբ, դրանց թիվը սահմանափակվում է միայն ձեր երեւակայությամբ։
Source: www.habr.com