Нижний Новгороддогу көчө тармагы үчүн жылуулук потенциалын эсептөөнүн мисалы
Шаардын аймагы дайыма өзгөрүп турган татаал, гетерогендүү система. Сиз аймакты сүрөттөп, мейкиндик объектилерин (факторлорду) колдонуу менен шаар чөйрөсүн баалоого болот. Аймакты мүнөздөгөн факторлор өздөрүнүн таасиринин мүнөзү (оң, терс) жана геометриялык конфигурациясы (чекит, сызык, көп бурчтук) боюнча айырмаланат.
Ар бир объектинин бүтүндөй аймактын өнүгүү деңгээлине же анын кандайдыр бир конкреттүү аспектисине тийгизген таасиринин деңгээлин аныктоо көбүнчө бир топ кыйын. Бүгүнкү күндө “маданият”, “социалдык чөйрө”, “социалдык чыңалуу”, “жакшы жашоо”, “экономикалык өнүгүү”, “калктын саламаттыгы” сыяктуу түшүнүктөрдү аныктоо жана сыпаттоо маселеси барган сайын актуалдуу болуп баратат. Бул түшүнүктөрдүн түшүнүксүздүгү ар кандай социалдык топторго, ар кандай курактагы жана жыныстагы калкка карата колдонула турган болсо, күчөй берет.
Ошондой эле, белгилей кетүү керек, шаардын чек аралары заманбап концепцияда абдан ээн-эркин. Калктын күнүмдүк миграциясы, алыскы аймактардын транспорттук жеткиликтүүлүгү шаардын чек арасын ого бетер бүдөмүктөйт. Учурда кеңири колдонулуп жаткан агломерация концепциясы жалпысынан шаардын чек арасын чагылдырат, бирок ошол эле учурда шаардын чек ара түшүнүгүн ого бетер бүдөмүк кылат.
Жогоруда айтылган көйгөйлөргө карабастан, аймактарды талдоо жана баалоо бүгүнкү күндө шаар чөйрөсүнүн көптөгөн актуалдуу көйгөйлөрүн чечүүгө мүмкүндүк берген эң келечектүү жана кызыктуу багыттардын бири болуп саналат.
Макалада "термикалык" моделдин жардамы менен аймакты талдоо ыкмасын карап чыгуу сунушталат. Бул ыкма ар кандай мүнөздөгү (чекиттик, сызыктуу жана аянттуу) объекттер (факторлор) тарабынан түзүлгөн потенциалдарды изилдөөгө негизделген. Бул ыкманы колдонуу менен аймакты талдоо аймакты мүнөздөгөн мейкиндик маалыматтардын (факторлордун) жыйындысынан аймактын ар бир чекитинде так сандык (балл) баалоого өтүүгө мүмкүндүк берет.
Аймактык анализдин бөлүгү катары изилденген потенциалдар физикалык интерпретацияга ээ - ар кандай өлчөмдөгү (2D, 3D) чөйрөдө жылуулуктун таралышы. Бул көрүнүштү "термикалык" сүрөттөр (территориянын жылуулук карталары) түрүндө көрсөтсө болот, бул сүрөттүн түстүү интенсивдүүлүгүнө жараша аймактын өнүгүү даражасы жөнүндө түшүнүк берет.
Аймактык факторлор
Аймактык талдоо аймакка таасир этүүчү факторлор жана алардын көрсөткүчтөрү жөнүндө маалыматты издөөнү жана иштеп чыгууну камтыйт. Таасир кылуучу факторлор - бул курчап турган аймакка таасир этүүчү жана мүнөздөмөлөрдүн жана мейкиндик координаттарынын жыйындысына ээ болгон объекттер. Таасир кылуучу факторлордун мисалдарына дүкөндөр, өнөр жай объектилери, жолдор, токойлор жана суу объектилери кирет.
таасир көрсөтүү көрсөткүчтөрү объектилер болуп саналат чагылдыруучу объекттердин таасири, ошондой эле мүнөздөмөлөрдүн жана мейкиндик координаттарынын жыйындысына ээ. Таасир көрсөткүчтөрүнүн мисалдары: банкоматтар, билборддор, эстеликтер.
Кийинки презентацияда биз эки терминди – факторлорду жана таасир көрсөтүү көрсөткүчтөрүн бириктирген таасир этүүчү факторлор түшүнүгүн колдонобуз.
Төмөндө таасир этүүчү факторлордун ролун аткарган мейкиндик маалыматтарынын мисалы келтирилген.
Аймактарды талдоо боюнча иштерди жүргүзүүнүн маанилүү этаптарынын бири алгачкы маалыматты чогултуу жана иштеп чыгуу этабы болуп саналат. Бүгүнкү күндө майда-чүйдөсүнө чейин ар кандай даражадагы аймакка таасир этүүчү факторлор жөнүндө көп маалымат бар.
Маалыматты ачык булактардан же чектелген булактардан алса болот. Көпчүлүк учурларда, ачык маалымат талдоо үчүн жетиштүү, бирок, эреже катары, ал бир топ эмгекти көп талап кылган иштетүүнү талап кылат.
Ачык булактардын арасында лидер, биздин оюбузча, OpenStreetMap (OSM) ресурсу. Бул булактан алынган маалымат дүйнө жүзү боюнча күн сайын жаңыланып турат.
OpenStreetMap (OSM) ресурстук маалымат төмөнкү форматтарда берилген:
- OSM форматы. ".osm" кеңейтүүсү менен негизги формат XML графикалык сүрөттөрүн сүрөттөө үчүн колдонулат - түйүндөр, жолдор, мамилелер.
- "Польша форматы". Графика менен иштөө үчүн “.mp” кеңейтүүсү бар текст форматы колдонулат.
- PBF форматы. “.osm.pbf” кеңейтүүсү менен маалыматтарды сактоо форматы.
Ошондой эле маалымат булагы катары төмөндөгүлөрдү колдоно аласыз:
- 2 ГИС
Бул ресурс ишканалар жана уюмдар үчүн эң сонун 3-деңгээлдүү классификатор менен ай сайын иштелип чыккан жогорку сапаттагы маалыматты камтыйт.
- KML (Keyhole Markup Language) файлдары
KML (Keyhole Markup Language) файлдары Google Жерде, Google Карталарда жана мобилдик түзмөктөр үчүн Google Карталарда географиялык маалыматтарды көрсөтүү үчүн колдонулган файл форматы.
KML файлдары менен сиз:
- ар кандай иконаларды орнотуу жана жер бетиндеги жерлерди көрсөтүү үчүн кол коюу
— камеранын абалын өзгөртүү менен тандалган объектилер үчүн ар кандай бурчтарды түзүңүз
- ар кандай кабатталган сүрөттөрдү колдонуу
— объекттин дисплейин ыңгайлаштыруу үчүн стилдерди аныктаңыз, гипершилтемелерди жана ички сүрөттөрдү түзүү үчүн HTML кодун колдонуңуз
— элементтерди иерархиялык топтоо үчүн папкаларды колдонуңуз
— алыскы же жергиликтүү тармак түйүндөрүнөн KML файлдарын динамикалык түрдө кабыл алуу жана жаңыртуу
- XNUMXD көрүүчүдөгү өзгөрүүлөргө ылайык KML маалыматтарды алуу
- Мамлекеттик каттоо, кадастр жана картография боюнча федералдык кызматы "Росреестр"
Rosreestr порталындагы маалымат өзүнүн мазмуну жана актуалдуулугу менен баалуу, бирок, тилекке каршы, ал капиталдык курулуш долбоорлору жана жер участоктору үчүн графикалык сүрөттөрдү акысыз алууга мүмкүнчүлүк бербейт. Rosreestr порталы ошондой эле чектелген мүмкүндүк алуу маалыматы чоң көлөмүн камтыйт.
- Статистикалык органдар
Статистикалык маалыматтар аймак жөнүндө маалыматтын мыйзамдуу булагы болуп саналат, бирок бүгүнкү күндө статистикалык органдардын маалыматтары көрсөткүчтөрдүн белгилүү бир саны боюнча гана, негизинен статистикалык органдардын отчетторунда жана аймактык бийлик органдарынын отчетторунда жеткиликтүү.
- Бийликтин маалымат системалары
Жогорку сапаттагы маалымат мамлекеттик маалыматтык системаларда камтылган, бирок анын аз гана бөлүгү коомдук доменде жарыяланып, талдоо үчүн жеткиликтүү.
Аймактарга талдоо жүргүзүү маалыматтын курамына эч кандай конкреттүү талаптарды койбойт, чындыгында, сиз табылган нерселердин бардыгын колдоно аласыз; ачык булактардан алынган маалымат, адатта, бири-бирин алмаштырат. Бирок, бир гана OSM ресурстан алынган маалымат бейтааныш аймакка талдоо жүргүзүү үчүн жетиштүү экенин белгилей кетүү керек.
Термикалык моделди колдонуу менен аймакты талдоо. Потенциалдарды физикалык интерпретациялоо
Жогоруда айтылгандай, аймактарды талдоо бүгүнкү күндө актуалдуу тема жана ар кандай шаардык чөйрөлөрдө инфраструктураны өнүктүрүүгө инвестицияларды негиздүү тартуунун күчтүү куралы болуп саналат.
Аймактык анализдин жардамы менен чечилген көйгөйлөрдүн ар түрдүүлүгү бир нече негизги багыттарга бириктирилиши мүмкүн:
— Ар бир пунктта аймактын эң чечмеленүүчү жана деталдуу баа берүүсүн алуу.
Маселени чечүү менен, жалпысынан аймактын, ошондой эле белгилүү бир предметтик чөйрөнүн өнүгүү деңгээли жөнүндө түшүнүк берип, аймактын ар бир чекитинде пункттардын топтомун ала аласыз. Мындай предметтик аймак болушу мүмкүн, мисалы, маданият, өнөр жай, соода ж.б.
— Тандалган аймакта белгилүү бир түрдөгү инвестициялык объектилерди (мисалы, банктар, адистештирилген дүкөндөр, соода жана оюн-зоок борборлору ж.б.) жайгаштыруу үчүн эң ыңгайлуу жерлерди аныктоо.
— Территорияны алда канча натыйжалуу пайдаланууну талдоо.
Бул багыт аймактын өзгөчөлүктөрүн, изилденип жаткан аймакта түзүлгөн рыноктук кырдаалды деталдуу изилдөөгө, популярдуу варианттарды аныктоого мүмкүндүк берет.
— Жаңы жолдордун жана жаңы маршруттардын пайда болушунун мисалында бир фактордун наркынын моделине кошкон салымын аныктоо.
— Бир аймактын ар кандай аспектилерин талдоо жана ар кандай аймактарды талдоо (аймактарды салыштыруу).
«Жылуулук» моделин колдонуу менен макалада сунушталган аймакты талдоо ыкмасынын оригиналдуулугу аймакты өнүктүрүүнүн көрсөткүчтөрүн - потенциалдарды колдонууда, алар сандык түрдө берилген жана объекттин аймакка (таасир кылуучу фактор) таасиринин деңгээлин чагылдырат.
Изилдөөнүн маңызын түшүнүү үчүн жылуулук потенциалынын өзү жөнүндө бир нече сөз айтып, анын физикалык түшүндүрмөсүн берүү зарыл.
Физикада мындай түшүнүктөр бар Кубат талаасы и күч функциясы. Күч талаасы энергиянын өлчөмүнө ээ, күч функциясы күчтүн өлчөмүнө ээ.
Бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамы үчүн күч талаасы төмөнкү формула менен аныкталат:
F=k/r2, мында
k – туруктуу;
r – өз ара аракеттенүүчү объекттердин ортосундагы аралык.
ϕ күч функциясы төмөнкү туюнтма менен аныкталат:
dϕ=-F*dr, кайда
ϕ — күч талаасынын потенциалы;
dϕ, dr – дифференциалдар;
r - өз ара аракеттенүүчү объекттердин ортосундагы аралык,
ошондуктан ϕ=k/r.
Күч талаасынын потенциалынын ϕ физикалык мааниси – күч талаасынын белгилүү бир жолду басып өтүү учурунда аткарган Е иши. Бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамынын шартында объектке чейинки аралык r2ден r1ге өзгөргөндө күч функциясы формула менен аныкталат.
E=k*(1/r1-1/r2), мында
E - белгилүү бир жолду басып өткөндө күч талаасынын аткарган иши;
r1, r2 – объекттин баштапкы жана акыркы абалы.
Аймакты талдоо милдети үчүн аймакка объекттердин (факторлордун) таасирин күч катары кароого болот (күч функциясы), жана жалпы жылуулук потенциалы катары аймактын өнүгүү деңгээли (Кубат талаасы) бардык объекттерден (факторлордон). Физика маселелеринде жылуулук потенциалы температура болуп саналат, ал эми «термикалык» моделди колдонуу менен аймакты талдоо маселелеринде потенциал бардык таасир этүүчү факторлордун аймактын бир чекитине жалпы таасирин көрсөтөт.
Мейкиндик маалыматтар чекиттерден, сызыктардан жана көп бурчтуктардан турат. Потенциалдарды эсептөө үчүн кеңейтилген мейкиндик маалыматтар кичинекей фрагменттерге бөлүнөт. Ар бир фрагмент үчүн чекиттен потенциал объекттин фрагментинин (факторунун) өлчөмүнө барабар көбөйткүч менен эсептелет.
Маалыматтар жакын окшоштук принцибинин негизинде семантикалык топторго бөлүнөт. Маселен, соода объектилери продукция боюнча бириктирилген. Токой объекттеринин топтору, суу объектилери, калктуу конуштар, транспорттук аялдамалар ж.б. Маани боюнча бириккен топтор факторду билдирет. Бардык объектилерден (факторлордон) өтүп, биз андан аркы иштетүүгө ылайыктуу жылуулук потенциалдардын топтомун алабыз.
Потенциалдарды колдонуу («жылуулук карталары») аймакка таасир этүүчү объекттердин (факторлордун) мейкиндик маалыматтарынан «термикалык» сүрөттөрүнө өтүүгө мүмкүндүк берет (потенциалдарды визуализациялоо). Мындай өтүү аймактын ар бир чекитинде фактордун болуу даражасын аныктоого жана андан ары талдоо жүргүзүүгө мүмкүндүк берет, б.а. шаардын өнүгүүсүнүн ар кандай багыттарын түстүү чагылдырат. Ошентип, биз аймактын ар бир чекити үчүн ар кандай интенсивдүү жаркыроону алабыз.
Төмөндө бир нече факторлордун контекстинде Нижний Новгород аймагынын "жылуу" сүрөттөрүнүн мисалдары келтирилген.
Нижний Новгороддун "Термикалык" картасы, "Дарыкана чынжыр" факторун чагылдырган
Нижний Новгороддун "Жылуулук" картасы, "чоңдор үчүн поликлиникалар" факторун чагылдырган
Нижний Новгороддун «Жылуулук» картасы, «Балдар клиникалары» факторун чагылдырган
Нижний Новгороддун "Жылуулук" картасы, "Өнөр жай зоналары" факторун чагылдырган
Аймактын "термикалык" сүрөттөрү ар кандай таасир тийгизүүчү объекттердин потенциалдарынын концентрациясын аныктоого мүмкүндүк берет. Андан кийин, алынган потенциалдарды көптөгөн факторлордун негизинде аймакты баалоого мүмкүндүк берүүчү интегралдык мүнөздөмөгө айкалыштыруу зарыл. Бул үчүн чоң көлөмдөгү маалыматты анализдөөгө, объекттерди таанууга, ошондой эле маалыматтардын өлчөмүн азайтууга, маалыматтын эң аз көлөмүн жоготууга мүмкүндүк берүүчү ыкма талап кылынат. Бул ыкмалардын бири негизги компоненттик анализ (PCA) болуп саналат. Бул ыкма жөнүндө көбүрөөк маалымат таба аласыз .
Методдун маңызы - анализ чөйрөсүндө эң күчтүү өзгөргөн баштапкы параметрлердин сызыктуу айкалышын табуу. Мейкиндик маалыматтары үчүн - аймак боюнча эң күчтүү өзгөрөт.
Негизги компонент ыкмасы аймакта эң күчтүү өзгөрүүчү объекттерди (факторлорду) аныктайт. Методдун натыйжасында жаңы өзгөрмөлөр пайда болот - негизги компоненттер, алар баштапкы маалыматтарга салыштырмалуу көбүрөөк маалыматтуу, алардын жардамы менен аймакты талдоо, сүрөттөө жана визуалдаштыруу жеңил болот, ал боюнча моделдерди түзүү оңой. .
Негизги компоненттери аналитикалык туюнтмалар - белгилүү бир коэффициенттери бар баштапкы факторлордун потенциалдарынын суммасы. Бирок, эгерде кандайдыр бир фактор аймакка олуттуу таасир этсе, бирок талданып жаткан аймак боюнча өзгөрбөсө, анда негизги компонент ыкмасы бул факторду негизги компоненттердин курамына киргизбейт.
Негизги компоненттер маалыматтын азаюу тартибинде иреттелген – б.а. бүткүл аймакка тарайт. Биринчи негизги компоненттер жеке факторлорго караганда кыйла көбүрөөк маалымат алып, аймакты жакшы сүрөттөйт. Эреже катары, жүзгө жакын факторлорду колдонууда биринчи негизги компонент аймак үчүн бардык маалыматтын (дисперсиянын) 50%ке жакынын түзөт. Негизги компоненттер бири-бири менен байланышпайт жана ар бир чекитте аймактын мүнөздөмөлөрү катары моделдер үчүн колдонулушу мүмкүн.
Негизги компонент, аймактын кандайдыр бир абстракттуу эсептелген көрсөткүчү катары так аталышы жана классификациясы жок. Бирок, негизги компонент менен тыгыз байланышта болгон факторлордун жыйындысы негизги компоненттерди чечмелөөгө мүмкүндүк берет. Эреже катары, төмөнкү факторлор негизги компоненттери менен байланыштуу:
— инфраструктуранын өнүгүү деңгээли;
— аймактын транспорттук компоненти;
— климаттык зоналар;
— айыл чарбасынын енугушунун децгээли;
— территориянын экономикалык потенциалы.
Андан ары талдоо, анын ичинде кластерлөө, биринчи бир нече маанилүү негизги компоненттер менен жүрөт.
Цифраларда сиз Россия Федерациясынын бир нече шаарларынын аймагындагы биринчи негизги компоненттердин графикалык көрүнүшүн көрө аласыз.
Нижний Новгороддогу шаардык инфраструктуранын өнүгүү деңгээлин мүнөздөгөн биринчи негизги компонент
Екатеринбург шаарынын инфраструктурасынын өнүгүү деңгээлин мүнөздөгөн биринчи негизги компонент
Казандагы шаардык инфраструктуранын өнүгүү деңгээлин мүнөздөгөн биринчи негизги компонент
Пермдеги шаардык инфраструктуранын өнүгүү деңгээлин мүнөздөгөн биринчи негизги компонент
Самара шаарынын инфраструктурасынын өнүгүү деңгээлин мүнөздөгөн биринчи негизги компонент
Хабаровскидеги шаардык инфраструктуранын өнүгүү деңгээлин мүнөздөгөн биринчи негизги компонент
Интегралдык мүнөздөмөлөрү: кластердик
Аймактык анализ боюнча иштин кийинки этабы сапаты боюнча бир тектүү шаар чөйрөсүнүн зоналарын издөө болуп саналат. Бул издөө аймактагы ар бир пунктта негизги компоненттеринин баалуулуктарын талдоо негизделген. Бул бир тектүү зоналарды издөө маселеси кластерлөөнүн жардамы менен чечилиши мүмкүн - мүнөздөмөлөрдүн жыйындысынын жакындыгы принцибинин негизинде аймактарды топтоо процесси.
Аймактык кластердик эки максатты көздөйт:
— аймактын жакшыраак кабыл алынган визуализациясын түзүү;
— айрым улгулерду тузуу учун аянттарды белуштуруу.
Аймактар талдоо үчүн тандалган факторлорго ылайык кластерленген. Бул факторлор баа түзүүгө таасир этүүчү факторлор же аймактын өнүгүүсүнүн кандайдыр бир аспектилерин мүнөздөгөн факторлор болушу мүмкүн, мисалы, социалдык чөйрө.
Эки кеңири таралган классикалык кластердик ыкмалар бар: К-меанс ыкмасы жана дендрограмма ыкмасы. Аймактар менен иштөөдө K-меанс ыкмасы өзүн жакшы көрсөттү, анын өзгөчөлүгү өсүү чекиттерине жаңы объекттерди кошуу менен кластердин “өсүүсү” болуп саналат. К-меанс ыкмасынын артыкчылыгы анын ишинин аймактын пайда болушунун табигый процессине окшоштугунда: окшош эместерин бөлүү эмес, окшошторду интеграциялоо.
Нижний Новгород үчүн эсептөөлөр үчүн K-каражаттары колдонулган (төмөндөгү сүрөт).
Нижний Новгороддун мисалында кластерлердин аймактын өнүгүү деңгээлине ылайык келиши
Сунушталган ыкма менен ар кандай темалар боюнча аймактын серепти алууга болот. Бизди кызыктырган темалар, мисалы, шаардык инфраструктуранын өнүгүү деңгээли, аймактын “элиталык” деңгээли, маданий өнүгүүнүн деңгээли, аймакты өнүктүрүүнүн социалдык компоненти болушу мүмкүн. Бул темалар так аныкталбаган интегралдык түшүнүктөр жана өз ара байланышкан көптөгөн факторлордон турат.
Талдоо үчүн параметрлерди тандоо үчүн кээ бир алгоритмдерди колдонуу менен (анын ичинде эксперттерди тартуу менен) биз аймакты өнүктүрүүнүн бир аспектиси жөнүндө түшүнүк берген тематикалык карталарды алабыз.
Интегралдык мүнөздөмөлөр деп биринчи негизги компоненттер, биринчи кезекте эң маалымат берүүчү биринчи негизги компонент жана тандалган параметрлер боюнча аймакты кластерлештирүү түшүнүлөт.
Өнүктүрүүнүн ар кандай аспектилери үчүн биринчи негизги компоненттердин тематикалык карталары төмөндөгү сүрөттөрдө берилген.
Нижний Новгороддун мисалында «Маданий объектилер» тематикалык картасы
«Социалдык чөйрө» тематикалык картасы Нижний Новгороддун мисалында
Интегралдык мүнөздөмөлөр маалыматтын минималдуу жоготуулары менен көптөгөн факторлорду колдонуу менен аймактын өзгөчөлүктөрүн түшүнүүгө мүмкүндүк берет.
Жыйынтыктап айтканда, бүгүнкү күндө аймактарды талдоо шаар чөйрөсүн өнүктүрүү, курулушка инвестициялоо үчүн жерлерди тандоо, жаңы объектилер үчүн эң ыңгайлуу жерди табуу жана башка милдеттерди чечүүдө өтө маанилүү этап экенин дагы бир жолу белгилей кетүү керек.
Макалада сунуш кылынган ар кандай мүнөздөгү факторлордон "термикалык" моделди колдонуу менен аймакты талдоо ыкмасы факторлордун жыйындысы үчүн маанилүү эмес, башкача айтканда, баштапкы маалыматка чектөөлөрдү же талаптарды койбойт.
Булак маалыматынын көп түрдүүлүгү жана ашыкчалыгы, ошондой эле ачык маалыматтарды колдонуу мүмкүнчүлүгүн камсыз кылат кандайдыр бир аймакты талдоо үчүн чексиз перспективалар тынчтык.
Аймактык талдоо көйгөйлөрүнө арналган төмөнкү басылмаларда биз негизги компоненттерди жана аларды ишке ашыруу ыкмаларын колдонуу менен моделдерди түзүүнүн өзгөчөлүктөрүн ачып берүүнү пландаштырып жатабыз:
— жаңы объектти коюуда эң жакшы жерди тандоо;
— рыноктук наркты пайдалануу менен объекттердин белгилүү бир категориясы үчүн баа үстүн куруу;
- объекттердин жайгашкан жерине жараша иштин белгилүү бир түрүнүн кирешелүүлүгүн баалоо.
Негизги компоненттерден факторлорго тескери өтүү методдорун сунуштоо да пландалууда, бул өз кезегинде тигил же бул аймак үчүн факторлордон моделди алууга мүмкүндүк берет.
Source: www.habr.com