Бірінші басылымда () термиялық потенциалдарды жалпы аумақтарды талдау үшін қалай пайдалануға болатынын сипаттадық. Келесі жарияланымдарда кеңістіктік объектілер туралы ақпарат деректер қорында қалай сақталатынын, негізгі құрамдас бөліктерден модельдер қалай құрастырылатынын және жалпы аумақты талдаудың қандай міндеттері болуы мүмкін екенін сипаттау жоспарланған. Бірақ бірінші нәрсе.
Жылу потенциалы әдісін пайдалану, ең алдымен, бізді қызықтыратын аумақ туралы жалпы түсінік алуға мүмкіндік береді. Мысалы, Барселона (Каталония) қаласы үшін OSM-дан бастапқы ақпаратты алып, параметрлерді таңдамай-ақ интегралды талдау жүргізе отырып, біз бірінші негізгі құрамдас бөліктердің «жылу» кескіндерін ала аламыз. Бірінші мақалада біз «жылу» карталары туралы да айттық, бірақ «жылу» картасы термині интегралдық талдау үшін пайдаланылатын потенциалдардың физикалық мағынасына байланысты пайда болғанын еске түсіру қате болмас еді. Анау. физика есептерінде потенциал – температура, ал аумақтық талдау есептерінде потенциал – аумақтың белгілі бір нүктесіне барлық әсер етуші факторлардың жиынтық әсері.
Төменде интегралды талдау нәтижесінде алынған Барселона қаласының «жылу» картасының мысалы келтірілген.
Бірінші негізгі компоненттің «жылу» картасы, параметрді таңдаусыз, Барселона
Ал белгілі бір параметрді орнату арқылы (бұл жағдайда біз саланы таңдадық), сіз оған тікелей «жылу» картасын ала аласыз.
Бірінші негізгі компоненттің жылу картасы, өнеркәсіп, Барселона
Әрине, талдау мәселелері таңдалған аумақтың жалпы бағасын алуға қарағанда әлдеқайда кең және әртүрлі, сондықтан мысал ретінде, осы мақалада біз жаңа объектіні орналастыру кезінде ең жақсы орынды табу мәселесін қарастырамыз және техникалық оны шешудің жылу потенциалы әдісін жүзеге асыру және алдағы басылымдарда біз басқаларды қарастырамыз.
Жаңа нысанды орналастыру кезінде ең жақсы орынды табу мәселесін шешу аумақтың осы жаңа нысанды қабылдауға қаншалықты «дайын» екенін, оның аумақта бұрыннан бар басқа объектілермен байланысын, бұл жаңа нысанның қаншалықты құнды болатынын анықтауға көмектеседі. аумақ және ол қандай құндылық қосады.
Техникалық жүзеге асыру кезеңдері
Техникалық іске асыру төменде көрсетілген процедуралар тізбегі арқылы ұсынылуы мүмкін:
- Ақпараттық ортаны дайындау.
- Бастапқы ақпаратты іздеу, жинау және өңдеу.
- Талданатын аумақта түйіндер торының құрылысы.
- Территория факторларын фрагменттерге бөлу.
- Факторлардан потенциалдарды есептеу.
- Территорияның тақырыптық интегралдық сипаттамаларын құру факторларын таңдау.
- Территорияның интегралдық көрсеткіштерін алу үшін негізгі компонент әдісін қолдану.
- Жаңа нысанды салу үшін учаскені таңдау үлгілерін құру.
1-кезең. Ақпараттық ортаны дайындау
Бұл кезеңде мәліметтер қорын басқару жүйесін (МҚБЖ) таңдау, ақпарат көздерін, ақпаратты жинау әдістерін, жиналған ақпарат көлемін анықтау қажет.
Біздің жұмысымыз үшін біз PostgeSql дерекқорын (ДҚ) қолдандық, бірақ SQL сұрауларымен жұмыс істейтін кез келген басқа дерекқор орындайтынын атап өткен жөн.
Деректер базасы бастапқы ақпаратты сақтайды - объектілер туралы кеңістіктік деректер: деректер түрлері (нүктелер, сызықтар, көпбұрыштар), олардың координаталары және басқа сипаттамалары (ұзындығы, ауданы, саны), сондай-ақ нәтижесінде алынған барлық есептелген мәндер. жүргізілген жұмыс және жұмыс нәтижелерінің өзі.
Статистикалық ақпарат кеңістіктік деректер ретінде де ұсынылады (мысалы, осы аймақтарға тағайындалған статистикалық деректері бар аймақтың аймақтары).
Жиналған бастапқы ақпаратты түрлендіру және өңдеу нәтижесінде сызықтық, нүктелік және аймақтық факторлар, олардың идентификаторлары мен координаталары туралы мәліметтерден тұратын кестелер құрылады.
2-кезең. Бастапқы ақпаратты іздеу, жинау және өңдеу
Бұл мәселені шешу үшін бастапқы ақпарат ретінде біз аумақ туралы ақпаратты қамтитын ашық картографиялық көздерден алынған ақпаратты пайдаланамыз. Көшбасшы, біздің ойымызша, бүкіл әлем бойынша күн сайын жаңартылатын OSM ақпараты. Алайда, егер сіз басқа көздерден ақпаратты жинай алсаңыз, бұл одан да жаман болмайды.
Ақпаратты өңдеу оны біркелкілікке келтіруден, жалған ақпаратты жоюдан және оны мәліметтер базасына жүктеуге дайындаудан тұрады.
3-кезең. Талданатын аумақта түйіндер торының құрылысы
Талданатын аумақтың сабақтастығын қамтамасыз ету үшін оған берілген координаталар жүйесінде түйіндері координаталары бар торды салу қажет. Әрбір тор түйінінде әлеуетті мән кейінірек анықталады. Бұл біртекті аумақтарды, кластерлерді және соңғы талдау нәтижелерін визуализациялауға мүмкіндік береді.
Шешілетін міндеттерге байланысты торды құрудың екі нұсқасы мүмкін:
— Тұрақты қадамы бар тор (S1) – бүкіл аумақта байқалады. Ол факторлардан потенциалдарды есептеу, аумақтың интегралдық сипаттамаларын (негізгі компоненттер мен кластерлер) анықтау және модельдеу нәтижелерін көрсету үшін қолданылады.
Бұл торды таңдаған кезде мыналарды көрсету керек:
- тор аралығы – тор түйіндері орналасатын аралық;
- талданатын аумақтың шекарасы, ол әкімшілік-аумақтық бөлініске сәйкес келуі мүмкін немесе ол картадағы көпбұрыш түріндегі есептік ауданды шектейтін аумақ болуы мүмкін.
— Біркелкі аралықтары бар тор (S2) аумақтың жеке нүктелерін сипаттайды (мысалы, центроидтар). Ол сонымен қатар факторлардан потенциалдарды есептеу және аумақтың интегралдық сипаттамаларын (негізгі құрамдас бөліктер мен кластерлер) анықтау үшін қолданылады. Есептелген негізгі құрамдас бөліктермен модельдеу дұрыс емес қадамы бар торда дәл жүзеге асырылады, ал модельдеу нәтижелерін визуализациялау үшін координаттардың жақындығы принципі бойынша тұрақты емес қадамы бар тор түйіндерінен кластер нөмірлері тұрақты қадамы бар тор түйіндеріне тасымалданады. .
Мәліметтер базасында тор түйіндерінің координаталары туралы ақпарат әрбір түйін үшін келесі ақпаратты қамтитын кесте түрінде сақталады:
- түйін идентификаторы;
- түйін координаталары (x, y).
Әртүрлі аумақтар үшін тұрақты аралығы бар торлардың мысалдары төмендегі суреттерде көрсетілген.
Нижний Новгородтың қамту торы (қызыл нүктелер). Нижний Новгород облысының қамту торы (көк нүктелер).
4-кезең Территория факторларын фрагменттерге бөлу
Әрі қарай талдау үшін аумақтың кеңейтілген факторлары дискретті факторлардың массивіне түрлендірілуі керек, осылайша әрбір тор түйіні ондағы әрбір фактор туралы ақпаратты қамтиды. Сызықтық факторлар сегменттерге, аумақтық факторлар фрагменттерге бөлінеді.
Бөлу қадамы аумақтың ауданына және нақты факторға байланысты таңдалады; үлкен аумақтар (облыс) үшін бөлу қадамы 100-150 м болуы мүмкін; кіші аудандар (қалалар) үшін бөлу қадамы 25-50 м болуы мүмкін .
Дерекқорда бөлу нәтижелері туралы ақпарат әрбір фрагмент үшін келесі ақпаратты қамтитын кесте түрінде сақталады:
- фактор идентификаторы;
- алынған бөлу фрагменттерінің центроидтарының координаталары (x, y);
- бөлім фрагменттерінің ұзындығы/ауданы.
5-кезең Факторлардан потенциалдарды есептеу
Бастапқы ақпаратты талдаудың мүмкін және түсінікті тәсілдерінің бірі факторларды әсер ету объектілерінің потенциалдары ретінде қарастыру болып табылады.
Екі өлшемді жағдай үшін Лаплас теңдеуінің іргелі шешімін – нүктеден қашықтықтың логарифмін қолданайық.
Нөлдегі шекті потенциалдық шаманың талабын және үлкен қашықтықтағы потенциалдық шаманың шектелуін ескере отырып, потенциал келесі түрде анықталады:
r (1)
r2>r>=r1 үшін
r>=r2 үшін
Нүктелік объектінің әсер ету потенциалының түрі
Логарифмдік функция нөлмен шектелген және факторлардан біршама қашықтықта негізделген шектелген болуы керек. Егер біз фактордан үлкен қашықтықта потенциалға шектеу қоймасақ, онда талдауға іс жүзінде ешқандай әсер етпейтін талданатын нүктеден алыс ақпараттың үлкен көлемін ескеру керек еді. Сондықтан фактордың әсер ету радиусының мәнін енгіземіз, одан тыс фактордан потенциалға үлес нөлге тең.
Қала үшін фактордың радиусы жарты сағатқа тең деп қабылданады жаяу жүргінші қол жетімділік - 2 метр. Аймақ үшін жарты сағаттай сөйлесу керек тасымалдау қол жетімділік - 20 000 метр.
Осылайша, әлеуетті мәндерді есептеу нәтижесінде қалыпты тордың әрбір түйініндегі әрбір фактордан жалпы потенциалды аламыз.
6-кезең. Территорияның тақырыптық интегралдық сипаттамаларын құру факторларын таңдау
Бұл кезеңде аумақтың тақырыптық интегралды сипаттамаларын жасау үшін ең маңызды және ақпараттық факторлар таңдалады.
Факторларды таңдау параметрлерге белгілі бір шекараларды (корреляция, әсер ету пайызы және т.б.) қою арқылы автоматты түрде жүзеге асырылуы мүмкін немесе мәселенің тақырыбын біле отырып және аумақты біршама түсініп, сарапшылықпен жүзеге асырылуы мүмкін.
Ең маңызды және ақпараттық факторлар таңдалғаннан кейін сіз келесі қадамдарға өтуіңізге болады - негізгі компоненттерді түсіндіру.
7-кезең Территорияның интегралдық көрсеткіштерін алу үшін негізгі компонент әдісін қолдану. Кластерлеу
Алдыңғы кезеңде әрбір тор түйіні үшін есептелген потенциалдарға түрлендірілетін аумақ факторлары туралы бастапқы ақпарат жаңа интегралдық көрсеткіштерге – негізгі құрамдастарға біріктіріледі.
Негізгі компоненттік әдіс зерттелетін аумақтағы факторлардың өзгергіштігін талдайды және осы талдаудың нәтижелері бойынша олардың өзгеру өлшемін – аумақ бойынша дисперсиясын есептеуге мүмкіндік беретін ең айнымалы сызықтық комбинациясын табады.
Сызықтық модель функциясын берілген мәндерге жуықтау моделін құру үшін жалпы есепті алайық
(2)
Мұндағы i компонент нөмірі,
n – есептеуге қатысатын компоненттер саны
j – аумақтық нүктенің түйін индексі, j=1..k
k – негізгі құрамдастарды есептеу жүргізілген аумақтық тордың барлық түйіндерінің саны
— модельдің i-ші негізгі компоненті үшін коэффициент
– j-ші нүктедегі i-ші негізгі компоненттің мәні
B – үлгінің еркін мерзімі
— біз моделін құрастырып жатқан фактордың j-ші нүктесіндегі потенциал
Теңдеудегі белгісіздерді анықтайық (2) Ең кіші квадраттар әдісі, негізгі компоненттердің қасиеттерін пайдалана отырып:
(3)
Мұндағы i және i2 құрамдас сандар, i<>i2
j — аумақтық түйін индексі
k – барлық аумақтық түйіндердің саны
(4)
(3) құрамдас бөліктер арасындағы корреляцияның жоқтығын білдіреді
(4) – кез келген компоненттің жалпы мәні нөлге тең.
Біз:
(5)
Мұнда белгілеу теңдеудегідей. (2), орташа потенциалдық мәнді білдіреді
Бұл нәтижені келесідей түсіндіруге болады:
Модель имитациялық мәннің орташа мәнінен және құрамдастардың әрқайсысы үшін оған қарапайым түзетулерден тұратын қарапайым өрнек болып табылады. Кем дегенде, нәтижеде жалған B термині және бірінші негізгі компонент болуы керек. Төменде Нижний Новгород облысы үшін бірінші негізгі компоненттердің жылу карталарының мысалдары келтірілген.
Есептелген негізгі құрамдастардың негізінде біртекті аймақтарды құруға болады. мұны барлық параметрлер үшін де, мысалы, тек баға белгілеу үшін де жасауға болады - яғни. кластерлеуді жүзеге асыру. Бұл үшін сіз пайдалана аласыз . Әрбір біртекті аймақ үшін аумақтың даму деңгейін сипаттайтын 1-ші негізгі компоненттің орташа мәні есептеледі.
Төменде Нижний Новгород облысы үшін баға белгілеу параметрлері бойынша кластерлеудің мысалы келтірілген.
Сондай-ақ, алынған негізгі құрамдастарды шығын моделінің параметрлері ретінде пайдалана отырып, аумақтың баға бетін алуға болады.
Нижний Новгородтың бағасы беті
8-кезең. Жаңа нысанды салу үшін учаскені таңдау үлгілерін құру
Жаңа объектіні (бұдан әрі – объект) орналастыру үшін ең тартымды орынды таңдау үшін «объектінің» орналасқан жерін қоршаған инфрақұрылыммен салыстыру қажет. «Объектінің» жұмыс істеуі үшін оның жұмыс істеуін қамтамасыз ететін ресурстар жеткілікті болуы керек, «объектіге» оң және теріс әсер ететін көптеген факторларды ескеру қажет. Осы факторлардың барлық жиынтығын «нысанның» жұмыс істеуі үшін «қоректік» орта ретінде анықтауға болады. Объектілер санының аумақ ресурстарының санына сәйкестігі «объектінің» тұрақты жұмыс істеуінің негізі болып табылады.
Бұл салыстырудың нәтижесі аумақтың әрбір нүктесі үшін есептелген әлеует болып табылады және жаңа «объектіні» орналастыру үшін орынды таңдауды көрнекі және аналитикалық талдауға мүмкіндік береді.
Сауда үшін, мысалы, басқа нәрселермен қатар, сатып алушылардың тұрақты ағыны маңызды, яғни сауда объектілері үшін ескерілуі тиіс факторлар тізбесіне осы ағынды қамтамасыз ететін факторлар да (мысалы, әлеуметтік инфрақұрылым объектілері, жұмыс орны, тұрғылықты жері, көлік жолдары және т.б.).
Екінші жағынан, бөлшек сауда нысандарының жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін барлық шарттар орындалған кезде, бөлшек сауда объектілерінің тығыздығын ескеру қажет, өйткені қоршаған ортаны «тұтыну» сатып алу мүмкіндігінің төмендеуіне әкеледі. Адамдардың ағыны шексіз емес, бұл олардың қаржылық ресурстары мен физикалық мүмкіндіктеріне де қатысты.
Объектінің ең жақсы орналасуын таңдау мәселесін шешу алгоритмі негізгі құрамдастардың функциясы ретінде алынған потенциалдың «нысан» типіндегі объектілер жиынтығының әлеуетіне мүмкіндігінше жақын екендігіне байланысты; содан кейін модель потенциалы мен «нысан» типті объектілердің потенциалы арасындағы айырмашылық есептеледі; бір «объектінің» салым әлеуетінің мәні алынған айырмадан шегеріледі; Бұл жағдайда алынған теріс мәндер нөлге ауыстырылады, яғни жаңа «нысанның» жұмыс істеуі үшін ресурстар жеткіліксіз болған жерлер жойылады.
Қабылданған іс-әрекеттердің нәтижесінде біз оң әлеуетті мәнге ие аумақ нүктелерін, яғни біздің «нысанымыздың» қолайлы орналасқан жерлерін аламыз.
Басқаша айтқанда, бізде барлық факторлардың есептелген әлеуеті бар және біз моделін құрғымыз келетін фактор және таңдалған тақырыптық саланы (сауда, өнеркәсіп, мәдениет, әлеуметтік сала және т.б.) талдаймыз.
Ол үшін қоршаған ортаның айнымалыларын құру факторларын – негізгі құрамдастарды – таңдап алу керек, содан кейін олардың негізінде модельдерді есептеу керек.
Біз барлық факторлардың тақырыптық аймақтың эталондық факторымен корреляциясын талдау арқылы факторларды таңдауды ұсынамыз. Мысалы, мәдениет үшін бұл театрлар, білім беру жүйесі үшін, мектептер және т.б.
Стандартты потенциалдың барлық факторлардың потенциалдарымен корреляциясын есептейміз. Шамасы бойынша корреляциялық коэффициенттері белгілі бір мәннен жоғары болатын факторларды таңдаймыз (көбінесе корреляцияның минималды коэффициентінің мәні = 0 алынады).
(6)
қайда — i-ші фактордың эталонмен корреляция коэффициентінің абсолютті мәні.
Корреляция аумақты қамтитын барлық тор түйіндері бойынша есептеледі.
Модельдің потенциалы мен теңдеудегі жаңа объект сияқты бір типті объектілердің потенциалы арасындағы айырмашылық (2) жаңа нысандарды орналастыру үшін пайдалануға болатын аумақтың әлеуетін көрсетеді.
Нәтижесінде зерттелетін аумақта «объектінің» орналасуының пайдалылық дәрежесін сипаттайтын потенциалды мәнді аламыз.
Жаңа «нысан» үшін ұсынылған орындарды графикалық түрде көрсетудің мысалы төменде келтірілген.
Осылайша, жаңа объект үшін ең жақсы орынды таңдау мәселесін шешудің нәтижесі инвестициялық объектіні орналастыру әлеуеті туралы түсінік беретін, яғни неғұрлым жоғары болса, аумақты әрбір нүктедегі ұпаймен бағалау ретінде ұсынылуы мүмкін. балл болса, объектінің орналасқан жерін анықтау тиімдірек болады.
Қорытындылай келе, бұл мақалада біз ашық дереккөздердің деректері бар аумақтық талдауды қолдану арқылы шешуге болатын бір ғана мәселені қарастырдық. Шындығында, оның көмегімен шешуге болатын көптеген мәселелер бар, олардың саны тек сіздің қиялыңызбен шектеледі.
Ақпарат көзі: www.habr.com