Dalam publikasi pertama () kami menjelaskan bagaimana potensi termal dapat digunakan untuk menganalisis wilayah secara umum. Pada publikasi berikut ini direncanakan akan dijelaskan bagaimana informasi tentang objek spasial disimpan dalam database, bagaimana model dari komponen utama dibangun, dan secara umum apa saja tugas analisis wilayah. Tapi hal pertama yang pertama.
Penggunaan metode potensial termal pertama-tama memungkinkan kita mendapatkan gambaran umum tentang wilayah yang kita minati. Misalnya, dengan mengambil informasi awal dari OSM untuk kota Barcelona (Catalonia), dan melakukan analisis integral tanpa memilih parameter, kita dapat memperoleh gambar “termal” dari komponen utama pertama. Kita juga membicarakan tentang peta “panas” di artikel pertama, namun tidak salah untuk mengingat bahwa istilah peta “panas” muncul karena makna fisik dari potensi yang digunakan untuk analisis integral. Itu. dalam soal fisika, potensial adalah suhu, dan dalam soal analisis wilayah, potensi adalah pengaruh total semua faktor yang mempengaruhi pada suatu titik tertentu di wilayah tersebut.
Di bawah ini adalah contoh peta “panas” kota Barcelona yang diperoleh dari hasil analisis integral.
Peta “Panas” dari komponen utama pertama, tanpa pemilihan parameter, Barcelona
Dan dengan menetapkan parameter tertentu (dalam hal ini, kami memilih industri), Anda bisa mendapatkan peta “panas” langsung untuknya.
Peta panas komponen utama pertama, industri, Barcelona
Tentu saja permasalahan analisis jauh lebih luas dan bervariasi daripada memperoleh penilaian umum terhadap wilayah yang dipilih, oleh karena itu sebagai contoh pada artikel ini kita akan membahas masalah pencarian lokasi terbaik saat menempatkan objek baru dan teknisnya. penerapan metode potensial termal untuk menyelesaikannya, dan dalam publikasi mendatang kita akan melihat metode lain.
Memecahkan masalah dalam menemukan lokasi terbaik saat menempatkan objek baru akan membantu menentukan seberapa “siap” suatu wilayah untuk menerima objek baru tersebut, bagaimana korelasinya dengan objek lain yang sudah ada di wilayah tersebut, seberapa berharganya objek baru tersebut. wilayahnya dan nilai apa yang akan ditambahkannya.
Tahapan teknis pelaksanaan
Teknis pelaksanaannya dapat diwakili oleh urutan prosedur sebagai berikut:
- Mempersiapkan lingkungan informasi.
- Pencarian, pengumpulan dan pemrosesan informasi sumber.
- Konstruksi jaringan node di wilayah yang dianalisis.
- Memecah faktor wilayah menjadi beberapa bagian.
- Perhitungan potensi dari faktor.
- Pemilihan faktor untuk menciptakan karakteristik tematik integral wilayah.
- Penerapan metode komponen utama untuk memperoleh indikator integral wilayah.
- Pembuatan model pemilihan lokasi untuk pembangunan fasilitas baru.
Tahap 1. Mempersiapkan lingkungan informasi
Pada tahap ini perlu dilakukan pemilihan sistem manajemen basis data (DBMS), penentuan sumber informasi, metode pengumpulan informasi, dan jumlah informasi yang dikumpulkan.
Untuk pekerjaan kami, kami menggunakan database PostgeSql (DB), tetapi perlu dicatat bahwa database lain yang berfungsi dengan kueri SQL dapat digunakan.
Basis data akan menyimpan informasi awal - data spasial tentang objek: tipe data (titik, garis, poligon), koordinatnya dan karakteristik lainnya (panjang, luas, besaran), serta semua nilai perhitungan yang diperoleh sebagai hasil dari pekerjaan yang dilakukan dan hasil pekerjaan itu sendiri.
Informasi statistik juga disajikan sebagai data spasial (misalnya, wilayah suatu wilayah dengan data statistik yang ditugaskan ke wilayah tersebut).
Sebagai hasil transformasi dan pengolahan informasi awal yang dikumpulkan, terbentuklah tabel yang berisi informasi tentang faktor linier, titik dan luas, pengidentifikasi dan koordinatnya.
Tahap 2. Pencarian, pengumpulan dan pemrosesan informasi sumber
Sebagai informasi awal untuk mengatasi masalah ini, kami menggunakan informasi dari sumber kartografi terbuka yang berisi informasi tentang wilayah tersebut. Menurut pendapat kami, yang terdepan adalah informasi OSM, yang diperbarui setiap hari di seluruh dunia. Namun, jika Anda berhasil mengumpulkan informasi dari sumber lain, keadaannya tidak akan lebih buruk.
Pemrosesan informasi terdiri dari penyeragaman, penghapusan informasi palsu, dan persiapan untuk dimuat ke dalam database.
Tahap 3. Konstruksi jaringan node di wilayah yang dianalisis
Untuk menjamin kelangsungan wilayah yang dianalisis, perlu dibuat kisi-kisi di atasnya, yang titik-titiknya memiliki koordinat dalam sistem koordinat tertentu. Pada setiap node grid selanjutnya akan ditentukan nilai potensialnya. Ini akan memungkinkan Anda memvisualisasikan area homogen, cluster, dan hasil analisis akhir.
Bergantung pada tugas yang harus diselesaikan, ada dua opsi untuk membangun kisi:
— Grid dengan langkah reguler (S1) – dapat diamati di seluruh wilayah. Digunakan untuk menghitung potensi dari faktor-faktor, menentukan karakteristik integral wilayah (komponen utama dan cluster) dan menampilkan hasil pemodelan.
Saat memilih kisi ini, Anda harus menentukan:
- jarak grid – interval di mana node grid akan ditempatkan;
- batas wilayah yang dianalisis, yang mungkin sesuai dengan pembagian wilayah administratif, atau dapat berupa wilayah pada peta yang membatasi wilayah perhitungan dalam bentuk poligon.
— Grid dengan jarak tidak beraturan (S2) menggambarkan masing-masing titik wilayah (misalnya pusat massa). Hal ini juga digunakan untuk menghitung potensi dari faktor-faktor, dan menentukan karakteristik integral wilayah (komponen utama dan cluster). Pemodelan dengan perhitungan komponen utama dilakukan secara tepat pada grid dengan langkah tidak beraturan, dan untuk memvisualisasikan hasil simulasi, nomor cluster dari node grid dengan langkah tidak beraturan dipindahkan ke node grid dengan langkah teratur sesuai prinsip kedekatan koordinat. .
Dalam database, informasi koordinat node grid disimpan dalam bentuk tabel yang berisi informasi berikut untuk setiap node:
- ID simpul;
- koordinat simpul (x, y).
Contoh grid dengan jarak teratur untuk wilayah berbeda dengan jarak berbeda ditunjukkan pada gambar di bawah.
Jaringan cakupan Nizhny Novgorod (titik merah). Jaringan cakupan wilayah Nizhny Novgorod (titik biru).
Tahap 4 Memecah faktor wilayah menjadi beberapa bagian
Untuk analisis lebih lanjut, faktor-faktor yang diperluas dari wilayah tersebut harus diubah menjadi serangkaian faktor-faktor diskrit sehingga setiap node grid berisi informasi tentang setiap faktor yang ada di dalamnya. Faktor linier dibagi menjadi beberapa segmen, faktor area menjadi beberapa fragmen.
Langkah partisi dipilih berdasarkan luas wilayah dan faktor spesifik; untuk area (wilayah) yang luas langkah partisi bisa 100-150 m; untuk area yang lebih kecil (kota) langkah partisi bisa 25-50 m .
Dalam database, informasi hasil pemisahan disimpan dalam bentuk tabel yang berisi informasi setiap fragmen sebagai berikut:
- pengidentifikasi faktor;
- koordinat pusat massa dari fragmen partisi yang dihasilkan (x, y);
- panjang/luas fragmen partisi.
Tahap 5 Perhitungan potensi dari faktor
Salah satu pendekatan yang mungkin dan dapat dipahami untuk menganalisis informasi awal adalah dengan mempertimbangkan faktor-faktor sebagai potensi dari objek pengaruh.
Mari kita gunakan solusi mendasar persamaan Laplace untuk kasus dua dimensi - logaritma jarak dari titik.
Dengan memperhatikan persyaratan nilai potensial yang terbatas pada nol dan batasan nilai potensial pada jarak yang jauh, maka potensial ditentukan sebagai berikut:
untuk r<r1 (1)
untuk r2>r>=r1
untuk r>=r2
Jenis potensi pengaruh dari suatu objek titik
Fungsi logaritma harus dibatasi pada nol dan dibatasi secara wajar pada jarak tertentu dari faktornya. Jika kita tidak membatasi potensi pada jarak yang jauh dari faktor tersebut, maka kita harus memperhitungkan sejumlah besar informasi yang jauh dari titik yang dianalisis, yang secara praktis tidak berpengaruh pada analisis. Oleh karena itu, kami memperkenalkan nilai jari-jari aksi suatu faktor, di luar itu kontribusi terhadap potensi dari faktor tersebut adalah nol.
Untuk sebuah kota, radius faktornya diasumsikan sama dengan setengah jam pejalan kaki aksesibilitas - 2 meter. Untuk wilayah kita harus bicara sekitar setengah jam mengangkut aksesibilitas - 20 meter.
Jadi, sebagai hasil penghitungan nilai potensial, kita mendapatkan total potensi dari setiap faktor pada setiap simpul jaringan reguler.
Tahap 6. Pemilihan faktor untuk menciptakan karakteristik tematik integral wilayah
Pada tahap ini, faktor-faktor yang paling signifikan dan informatif dipilih untuk menciptakan karakteristik integral tematik wilayah tersebut.
Pemilihan faktor dapat dilakukan secara otomatis dengan menetapkan batas-batas tertentu untuk parameternya (korelasi, persentase pengaruh, dll), atau dapat dilakukan secara ahli, mengetahui topik permasalahan dan memiliki pemahaman tentang wilayah tersebut.
Setelah faktor yang paling signifikan dan informatif dipilih, Anda dapat melanjutkan ke langkah berikutnya - interpretasi komponen utama.
Tahap 7 Penerapan metode komponen utama untuk memperoleh indikator integral wilayah. Kekelompokan
Informasi awal tentang faktor wilayah, diubah pada tahap sebelumnya menjadi potensi yang dihitung untuk setiap node jaringan, digabungkan menjadi indikator integral baru - komponen utama.
Metode komponen utama menganalisis variabilitas faktor-faktor di wilayah studi dan menemukan, berdasarkan hasil analisis ini, kombinasi linier yang paling bervariasi, yang memungkinkan untuk menghitung ukuran perubahan - penyebarannya di seluruh wilayah.
Mari kita ambil masalah umum untuk membuat model untuk memperkirakan fungsi model linier ke nilai tertentu
(2)
Dimana i adalah nomor komponen,
n – jumlah komponen yang terlibat dalam perhitungan
j – indeks simpul suatu titik wilayah, j=1..k
k – jumlah semua node dari grid wilayah dimana perhitungan komponen utama dilakukan
— koefisien untuk komponen utama ke-i model
– nilai komponen utama ke-i pada titik ke-j
B – suku bebas model
— potensi pada titik ke-j dari faktor yang kita buat modelnya
Mari kita tentukan hal yang tidak diketahui dalam persamaan tersebut (2) metode kuadrat terkecil, menggunakan properti komponen utama:
(3)
Dimana i dan i2 adalah bilangan komponen, i<>i2
j — indeks simpul wilayah
k adalah jumlah semua node wilayah
(4)
(3) berarti tidak ada korelasi antar komponen
(4) – nilai total komponen apa pun adalah nol.
Kami mendapatkan:
(5)
Di sini notasinya sama seperti pada Persamaan. (2), berarti nilai potensial rata-rata
Hasil ini dapat diartikan sebagai berikut:
Model adalah ekspresi sederhana yang terdiri dari nilai rata-rata dari nilai yang disimulasikan dan koreksi sederhana untuk setiap komponen. Minimal, hasilnya harus mencakup suku tiruan B dan komponen utama pertama. Di bawah ini adalah contoh peta panas komponen utama pertama untuk wilayah Nizhny Novgorod.
Berdasarkan komponen utama yang dihitung, dapat dibangun daerah yang homogen. ini dapat dilakukan untuk semua parameter dan, misalnya, hanya untuk parameter harga - mis. melakukan pengelompokan. Untuk ini, Anda bisa menggunakan . Untuk setiap wilayah homogen dihitung nilai rata-rata komponen utama ke-1 yang mencirikan tingkat perkembangan wilayah tersebut.
Contoh pengelompokan berdasarkan parameter harga untuk wilayah Nizhny Novgorod diberikan di bawah ini.
Selain itu, dengan menggunakan komponen utama yang diperoleh sebagai parameter model biaya, kita dapat memperoleh harga permukaan wilayah tersebut.
Permukaan harga Nizhny Novgorod
Tahap 8. Pembuatan model pemilihan lokasi untuk pembangunan fasilitas baru
Untuk memilih tempat yang paling menarik untuk lokasi suatu objek baru (selanjutnya disebut “objek”), perlu dilakukan perbandingan lokasi “objek” tersebut dengan prasarana di sekitarnya. Agar “objek” berfungsi, harus ada sumber daya yang cukup untuk memastikan fungsinya, sejumlah besar faktor, baik dampak positif maupun negatif terhadap “objek” harus diperhitungkan. Seluruh rangkaian faktor-faktor ini dapat didefinisikan sebagai lingkungan “nutrisi” untuk berfungsinya “objek”. Kesesuaian jumlah objek dengan jumlah sumber daya wilayah adalah dasar untuk berfungsinya “objek” secara stabil.
Hasil perbandingan ini adalah potensi yang dihitung untuk setiap titik wilayah dan memungkinkan analisis visual dan analitis terhadap pilihan lokasi untuk menempatkan “objek” baru.
Untuk perdagangan misalnya, arus pembeli yang konstan juga penting, artinya daftar faktor-faktor yang harus diperhatikan untuk obyek perdagangan juga harus mencakup faktor-faktor yang menjamin arus tersebut (misalnya sarana prasarana sosial, tempat kerja, tempat tinggal, jalur transportasi, dll).
Di sisi lain, jika semua kondisi terpenuhi untuk menjamin berfungsinya fasilitas ritel, kepadatan fasilitas ritel perlu diperhitungkan, karena “konsumsi” lingkungan menyebabkan penurunan kemungkinan pembelian. Arus manusia tidak terbatas, dan hal yang sama berlaku untuk sumber daya keuangan dan kemampuan fisik mereka.
Algoritme untuk memecahkan masalah pemilihan lokasi terbaik untuk suatu objek bermuara pada fakta bahwa potensi yang diperoleh sebagai fungsi dari komponen utama sedekat mungkin dengan potensi sekumpulan objek bertipe “objek”; kemudian dihitung selisih antara potensi model dan potensi benda berjenis “benda”; nilai potensi kontribusi suatu “objek” dikurangkan dari selisih yang dihasilkan; Nilai negatif yang diperoleh dalam hal ini diganti dengan nol, yaitu tempat-tempat di mana tidak terdapat cukup sumber daya untuk berfungsinya “objek” baru dihilangkan.
Sebagai hasil dari tindakan yang diambil, kami memperoleh titik-titik wilayah dengan nilai potensial positif, yaitu tempat-tempat yang lokasinya menguntungkan bagi “objek” kami.
Dengan kata lain, kami memiliki potensi yang telah dihitung dari semua faktor yang kami miliki dan faktor yang ingin kami bangun modelnya dan menganalisis bidang tematik yang dipilih (perdagangan, industri, budaya, lingkungan sosial, dll.)
Untuk melakukan ini, perlu memilih faktor-faktor untuk membangun variabel lingkungan - komponen utama - dan kemudian menghitung model berdasarkan faktor-faktor tersebut.
Kami mengusulkan untuk memilih faktor dengan menganalisis korelasi semua faktor dengan faktor acuan area tematik. Misalnya untuk kebudayaan bisa berupa teater, untuk sistem pendidikan, sekolah, dan lain-lain.
Kami menghitung korelasi potensi standar dengan potensi semua faktor. Kami memilih faktor-faktor yang besarnya koefisien korelasinya lebih besar dari nilai tertentu (seringkali diambil nilai koefisien korelasi minimum = 0).
(6)
dimana — nilai absolut koefisien korelasi faktor ke-i dengan standar.
Korelasi dihitung pada semua node grid yang mencakup wilayah tersebut.
Selisih antara potensial model dan potensial benda yang sejenis dengan benda baru pada persamaan (2) menunjukkan potensi wilayah yang dapat dimanfaatkan untuk penempatan fasilitas baru.
Hasilnya, diperoleh nilai potensial yang mencirikan derajat manfaat lokasi “objek” tersebut di wilayah penelitian.
Contoh bagaimana Anda dapat menampilkan secara grafis lokasi yang direkomendasikan untuk “objek” baru diberikan di bawah ini.
Dengan demikian, hasil penyelesaian masalah pemilihan lokasi terbaik suatu objek baru dapat direpresentasikan sebagai penilaian wilayah dalam bentuk titik-titik di setiap titik, memberikan gambaran tentang potensi lokasi suatu objek investasi, yaitu. skor, semakin menguntungkan untuk menemukan objek tersebut.
Sebagai kesimpulan, patut dikatakan bahwa dalam artikel ini kami hanya membahas satu masalah yang dapat diselesaikan dengan menggunakan analisis wilayah, dengan memiliki data dari sumber terbuka. Sebenarnya banyak sekali masalah yang bisa diselesaikan dengan bantuannya, jumlahnya hanya dibatasi oleh imajinasi Anda.
Sumber: www.habr.com