E Beispill vun der Berechent thermesch Potential fir eng Strooss Reseau zu Nizhny Novgorod
D'Stad Territoire ass e komplexen, heterogene System, dee konstant ännert. Dir kënnt den Territoire beschreiwen an dat urbant Ëmfeld mat raimlechen Objeten (Faktoren) bewäerten. Faktoren, déi den Territoire beschreiwen, ënnerscheeden sech an der Natur vun hirem Afloss (positiv, negativ) a geometresch Konfiguratioun (Punkten, Linnen, Polygonen).
Et ass dacks ganz schwéier de Grad vun Afloss vun all eenzel Objet op den Niveau vun Entwécklung vum Territoire als Ganzt oder all bestëmmten Aspekt vun et ze bestëmmen. Haut gëtt de Problem vun der Definitioun an der Beschreiwung vun esou Konzepter wéi "Kultur", "sozial Sphär", "sozial Spannungen", "gutt Liewen", "wirtschaftlech Entwécklung", "Bevëlkerung Gesondheet" ëmmer méi relevant. D'Ambiguitéit vun dëse Konzepter erhéicht wa mir se op verschidde sozial Gruppen, Populatiounen vu verschiddenen Alter a Geschlecht applizéiere wëllen.
Och sollt et feststellen datt d'Grenze vun der Stad am modernen Konzept ganz arbiträr sinn. Deeglech Migratioun vun der Bevëlkerung, Transport Accessibilitéit vun entfernt Beräicher "verschwënnt d'Grenz" vun der Stad nach méi. Dat elo wäit verbreet Konzept vun der Agglomeratioun reflektéiert allgemeng d'Grenze vun der Stad, mécht awer gläichzäiteg d'Konzept vun der Stadgrenz nach méi flou.
Trotz den uewe beschriwwene Probleemer sinn d'Analyse an d'Bewäertung vun den Territoiren haut zu de villverspriechendsten an interessantste Beräicher, déi vill dréngend Problemer vum urbanen Ëmfeld léisen.
Den Artikel proposéiert eng Method fir d'Analyse vum Territoire mat engem "thermesche" Modell ze berücksichtegen. Dës Method baséiert op der Etude vun Potenzialer geschaf duerch Objeten (Faktoren) vun verschidden Natur (Punkt, linear a Beräich). Analyse vum Territoire mat dëser Method mécht et méiglech aus enger Rei vu raimlechen Donnéeën (Faktoren) ze plënneren, déi den Territoire beschreiwen, op eng korrekt numeresch (Partitur) Bewäertung op all Punkt vum Territoire.
D'Potenzial studéiert als Deel vun der Territoire Analyse hunn eng kierperlech Interpretatioun - Hëtzt Ausbreedung an Ëmfeld vun verschiddenen Dimensiounen (2D, 3D). Dëst Phänomen kann a Form vun "thermesch" Biller ("Hëtzt" Kaarten vum Territoire vertruede ginn), wat eng Iddi vun der Entwécklungsgrad vum Territoire gëtt ofhängeg vun der Faarfintensitéit vum Bild.
Territoire Faktoren
Territoire Analyse beinhalt d'Sich an d'Veraarbechtung vun Informatioun iwwer d'Faktoren déi den Territoire beaflossen an hir Indikatoren. Aflossfaktoren sinn Objeten déi d'Ëmgéigend Territoire beaflossen an eng Rei vu Charakteristiken a raimleche Koordinaten hunn. Beispiller vun Aflossfaktoren enthalen Geschäfter, Industrieanlagen, Stroossen, Bëscher a Waasserkierper.
Indikatoren fir Afloss sinn Objeten reflektiv Afloss vun Objeten an och eng Rei vu Charakteristiken a raimlech Koordinaten hunn. Beispiller vun Aflossindikatoren: Geldautomaten, Affichen, Monumenter.
An der folgender Presentatioun wäerte mir d'Konzept vun Aflossfaktoren benotzen, déi béid Begrëffer kombinéiert - Faktoren an Aflossindikatoren.
Drënner ass e Beispill vu raimlechen Donnéeën déi als Aflossfaktoren handelen.
Ee vun de wichtege Stadien vun der Aarbecht op der Analyse vun Territoiren ass d'Bühn vun der Sammelen an der Veraarbechtung vun initialen Informatioun. Haut gëtt et vill Informatioun iwwer d'Faktoren déi d'Territoire vu variabelen Detailgraden beaflossen.
Informatioun kann aus oppene Quellen oder limitéierter Quelle kritt ginn. A ville Fäll ass oppen Informatioun genuch fir d'Analyse, obwuel et als Regel zimlech Aarbechtsintensiv Veraarbechtung erfuerdert.
Ënner oppene Quellen ass de Leader, eiser Meenung no, d'Ressource OpenStreetMap (OSM). D'Informatioun kritt vun dëser Quell gëtt all Dag iwwerall op der Welt aktualiséiert.
OpenStreetMap (OSM) Ressourceinformatioun gëtt an de folgende Formater presentéiert:
- OSM Format. Den Haaptformat mat der Extensioun ".osm" gëtt benotzt fir XML Grafikbilder ze beschreiwen - Noden, Weeër, Bezéiungen.
- "Polnescht Format". Den Textformat mat der Extensioun ".mp" gëtt benotzt fir mat Grafiken ze schaffen.
- PBF-Format. Datespeicherformat mat der Extensioun ".osm.pbf".
Dir kënnt och déi folgend als Informatiounsquellen benotzen:
- 2 GIS
D'Ressource enthält héichqualitativ, monatlecht veraarbecht Informatioun, mat engem exzellenten 3-Niveau Klassifizéierer fir Entreprisen an Organisatiounen.
- KML (Keyhole Markup Language) Dateien
KML (Keyhole Markup Language) Dateien sinn e Dateiformat dat benotzt gëtt fir geographesch Daten op Google Earth, Google Maps a Google Maps fir mobilen Apparater ze weisen.
Mat KML Dateien kënnt Dir:
- Installéiert verschidde Ikonen a maacht Ënnerschrëften fir Plazen op der Äerduewerfläch unzeginn
- erstellt verschidde Winkele fir ausgewielten Objeten andeems Dir d'Kamera Positioun ännert
- benotzt verschidden Iwwerlagerungsbilder
- Stiler definéieren fir den Affichage vun engem Objet ze personaliséieren, HTML Code uwenden fir Hyperlinks an Inline Biller ze kreéieren
- benotzt Classeure fir hierarchesch Gruppéierung vun Elementer
- dynamesch KML Dateien aus Fern- oder lokalen Netzwierkknoten kréien an aktualiséieren
- Kritt KML Daten no Ännerungen am 3D Viewer
- Federal Service for State Registration, Cadastre and Cartography "Rosreestr"
D'Informatioun um Rosreestr Portal ass wäertvoll fir hiren Inhalt an d'Relevanz, awer et mécht et leider net méiglech Grafike fir Kapitalbauprojeten a Landeplazen gratis ze kréien. De Rosreestr Portal enthält och eng grouss Quantitéit u limitéierten Zougangsinformatioun.
- Statistesch Kierper
Statistesch Donnéeën sinn eng legitim Quell vun Informatioun iwwer den Territoire, awer, wéi haut, Daten aus statistesche Kierper sinn nëmme fir eng gewëssen Zuel vun Indicateuren sinn, haaptsächlech am Rapporte vun statisteschen Kierper a Rapporte vun regional Autoritéiten.
- Informatiounssystemer vun Autoritéiten
Héichqualitativ Informatioun ass a Regierungsinformatiounssystemer enthale, awer nëmmen e klengen Deel dovun gëtt am Domaine public publizéiert an ass zur Analyse verfügbar.
D'Ausféierung vun enger Analyse vun Territoiren setzt keng spezifesch Ufuerderungen un d'Zesummesetzung vun der Informatioun an Tatsaach, Dir kënnt alles benotzen, wat d'Informatioun aus oppene Quellen normalerweis austauschbar ass. Wéi och ëmmer, et sollt bemierkt datt och d'Informatioun, déi aus der OSM Ressource eleng kritt gëtt, genuch ass fir eng Analyse vum onbekannten Territoire ze maachen.
Analyse vum Territoire mat engem "thermesche" Modell. Kierperlech Interpretatioun vu Potenzialer
Wéi virdru scho gesot, ass d'Territoireanalyse haut e waarmt Thema an e mächtegt Instrument fir d'Begrënnung vun Investitiounen an d'Entwécklung vun Infrastrukturen a verschiddene urbanen Ëmfeld.
D'Varietéit vu Probleemer, déi mat der Territoireanalyse geléist ginn, kënnen a verschidde grouss Beräicher kombinéiert ginn:
- Erhalen déi interpretéierbar an detailléiert Bewäertung vum Territoire op all Punkt.
Andeems Dir de Problem léist, kënnt Dir op all Punkt vum Territoire e Set vu Punkte kréien, wat eng Iddi iwwer den Niveau vun der Entwécklung vum Territoire am Allgemengen gëtt, wéi och an engem bestëmmte Fachberäich. Esou e Fachberäich kéint zum Beispill Kultur, Industrie, Handel, etc.
- Bestëmmen déi avantagéis Plazen fir eng Plaz Investitioun Objete vun engem bestëmmten Typ (zum Beispill, Banken, spezialiséiert Geschäfter, Akafs- an Ënnerhalung Zentren, etc.) am ausgewielt Territoire.
- Analyse vun der effikassten Notzung vum Territoire.
Dës Richtung erlaabt eng detailléiert Etude vun de Charakteristiken vum Territoire, der Maart Situatioun, déi am Territoire ënner Studie entwéckelt huet, an d'Identifikatioun vun populär Optiounen.
- Bestëmmung vum Bäitrag vun engem Faktor zum Käschtemodell, mam Beispill vun der Entstoe vun neie Stroossen an neie Strecken.
- Analyse vu verschiddenen Aspekter vun engem Territoire an Analyse vu verschiddenen Territoiren (Vergläicher vun Territoiren).
D'Originalitéit vun der Method vun Territoire Analyse proposéiert am Artikel benotzt der "thermesch" Modell läit am Gebrauch vun Territoire Entwécklung Indicateuren - Potenzialer, an numeresch Begrëffer presentéiert a reflektéiert den Ofschloss vun Afloss vun der Objet (Afloss Faktor) op den Territoire.
Fir d'Essenz vun der Etude ze verstoen, ass et néideg e puer Wierder iwwert d'thermesch Potential selwer ze soen a seng kierperlech Interpretatioun ginn.
An der Physik ginn et sou Konzepter wéi Kraaft Feld и Kraaft Funktioun. D'Kraaftfeld huet d'Dimensioun vun der Energie, d'Kraaftfunktioun huet d'Dimensioun vu Kraaft.
Fir d'Gesetz vun der universeller Gravitatioun gëtt d'Kraaftfeld duerch d'Formel definéiert:
F=k/r2, wou
k - konstant;
r - Distanz tëscht interagéierend Objeten.
D'Kraaftfunktioun ϕ gëtt duerch den Ausdrock bestëmmt:
dϕ=-F*dr, wou
ϕ—Kraaftfeldpotenzial;
dϕ, dr - Differenzen;
r ass d'Distanz tëscht interagéierend Objeten,
dofir ϕ=k/r.
Déi kierperlech Bedeitung vum Kraaftfeldpotenzial ϕ ass d'Aarbecht E, déi vum Kraaftfeld ausgeführt gëtt, während e bestëmmte Wee passéiert. Am Fall vum Gesetz vun der universeller Gravitatioun, wann d'Distanz zu engem Objet vun r2 op r1 ännert, gëtt d'Kraaftfunktioun duerch d'Formel bestëmmt
E=k*(1/r1-1/r2), wou
E ass d'Aarbecht, déi vum Kraaftfeld gemaach gëtt, während e bestëmmte Wee passéiert;
r1, r2 - initial an final Positioun vum Objet.
Fir d'Aufgab vun engem Territoire ze analyséieren, kann den Afloss vun Objeten (Faktoren) op den Territoire als Kraaft ugesi ginn (Muecht Funktioun), an den Niveau vun der Entwécklung vum Territoire als total thermesch Potenzial (Kraaft Feld) vun all Objeten (Faktoren). A Physikproblemer ass thermesch Potenzial Temperatur, an a Probleemer vun der Territoireanalyse mat engem "thermesche" Modell representéiert de Potenzial den Total Impakt vun all Aflossfaktoren op engem Punkt am Territoire.
Raumdaten besteet aus Punkten, Linnen a Polygonen. Fir Potenzialer ze berechnen, ginn erweidert raimlech Daten a kleng Fragmenter opgedeelt. Fir all Fragment gëtt de Potenzial vum Punkt mat engem Multiplikator gläich wéi d'Gréisst vum Objetfragment (Faktor) berechent.
D'Daten ginn an semantesch Gruppen opgedeelt op Basis vum Prinzip vun der enker Ähnlechkeet. Zum Beispill, Handel Objete sinn duerch Wueren kombinéiert. Et gi Gruppe vu Bëschobjeten, Waasserkierper, Siedlungen, Transportarrêten, asw. Gruppen vereenegt duerch Bedeitung representéieren e Faktor. Nodeems mir all Objeten (Faktoren) duerchgaang sinn, kréien mir eng Rei vun thermesche Potenzialer gëeegent fir weider Veraarbechtung.
D'Benotzung vu Potenzialer ("Hëtztkaarten") erlaabt Iech vu raimlechen Daten op "thermesch" Biller vun Objeten (Faktoren) vum Afloss op den Territoire (Visualiséierung vu Potenzialen) ze plënneren. Sou en Iwwergank mécht et méiglech, de Grad vun der Präsenz vum Faktor op all Punkt vum Territoire ze bestëmmen a weider Analyse auszeféieren, d.h. verschidde Richtungen vun der Stadentwécklung a Faarf weisen. Sou erhale mir e Glanz vu variabelen Intensitéit fir all Punkt vum Territoire.
Beispiller vun "thermesch" Biller vum Territoire vun Nizhny Novgorod am Kontext vun e puer Faktoren sinn ënnert presentéiert.
"Thermesch" Kaart vun Nizhny Novgorod, reflektéiert de Faktor "Apdikt Kette".
"Heat" Kaart vun Nizhny Novgorod, reflektéiert de Faktor "Polyclinics fir Erwuessener"
"Thermesch" Kaart vun Nizhny Novgorod, reflektéiert de Faktor "Kannerkliniken".
"Thermesch" Kaart vun Nizhny Novgorod, reflektéiert de Faktor "Industriezonen"
"Thermesch" Biller vum Territoire maachen et méiglech d'Konzentratioun vu Potenzialer vu verschiddenen Aflossobjekter ze bestëmmen. Als nächst ass et néideg fir déi erhalen Potenzialer an eng integral Charakteristik ze kombinéieren, déi eng Bewäertung vum Territoire baséiert op enger grousser Zuel vu Faktoren. Dëst erfuerdert eng Method, déi et erlaabt eng grouss Quantitéit un Informatioun ze analyséieren, Objeten z'erkennen, an och d'Dimensioun vun den Donnéeën ze reduzéieren, déi mannst Informatioun verléiert. Eng vun dëse Methoden ass d'Haaptkomponentanalyse (PCA). Méi Detailer iwwer dës Method fannt Dir an .
D'Essenz vun der Method ass eng linear Kombinatioun vun initial Parameteren ze fannen, déi am meeschte staark am Beräich vun Analyse änneren. Fir raimlech Donnéeën - déi staark iwwer den Territoire änneren.
D'Haaptkomponentmethod identifizéiert Objeten (Faktoren) déi am meeschte staark iwwer dem Territoire änneren. Als Resultat vun der Method erschéngen nei Variablen - d'Haaptkomponenten, déi méi informativ sinn am Verglach mat den ursprénglechen Donnéeën, mat der Hëllef vun deenen et méi einfach ass den Territoire ze analyséieren, ze beschreiwen an ze visualiséieren, op deem et méi einfach ass Modeller ze bauen .
D'Haaptkomponenten sinn analytesch Ausdréck - d'Zomm vun de Potenzialer vun den initialen Faktoren mat bestëmmte Koeffizienten. Wéi och ëmmer, wann e Faktor e wesentlechen Impakt op den Territoire huet, awer net iwwer den analyséierten Territoire ännert, wäert d'Haaptkomponentmethod dëse Faktor net an der Zesummesetzung vun den Haaptkomponenten enthalen.
D'Haaptkomponente ginn an ofstigend Uerdnung vun Informatioun bestallt - d.h. am ganzen Territoire verbreet. Déi éischt Haaptkomponenten droen wesentlech méi Informatioun wéi eenzel Faktoren a beschreiwen den Territoire gutt. Als Regel, wann Dir ongeféier honnert Faktoren benotzt, dréit déi éischt Haaptkomponent ongeféier 50% vun all Informatioun (Varianz) fir den Territoire. D'Haaptkomponenten korreléieren net mateneen a kënne fir Modeller als Charakteristike vum Territoire op all Punkt benotzt ginn.
D'Haaptrei Komponent, wéi e puer abstrakt berechent Indikator vum Territoire, huet keng kloer Numm a Klassifikatioun. Wéi och ëmmer, eng Rei vu Faktoren, déi staark mat der Haaptkomponent korreléiert sinn, erlaabt eis d'Haaptkomponenten ze interpretéieren. Als Regel, korreléieren déi folgend Faktoren mat den Haaptkomponenten:
- Niveau vun der Entwécklung vun Infrastruktur;
- Transport Komponente vum Territoire;
- klimatesch Zonen;
- Niveau vun der landwirtschaftlecher Entwécklung;
- wirtschaftlech Potential vum Territoire.
Weider Analyse, dorënner Clustering, geet weider mat den éischte puer bedeitend Haaptkomponenten.
An de Figuren kënnt Dir eng grafesch Representatioun vun den éischten Haaptkomponenten am Territoire vu verschiddene Stied vun der russescher Federatioun gesinn.
Déi éischt Haaptkomponent charakteriséiert den Niveau vun der Entwécklung vun urbaner Infrastruktur zu Nizhny Novgorod
Déi éischt Haaptkomponent charakteriséiert den Niveau vun Entwécklung vun urban Infrastruktur zu Jekaterinburg
Déi éischt Haaptkomponent, déi den Niveau vun der Entwécklung vun der urbaner Infrastruktur zu Kazan charakteriséiert
Déi éischt Haaptkomponent charakteriséiert den Niveau vun der Entwécklung vun der urbaner Infrastruktur zu Perm
Déi éischt Haaptkomponent charakteriséiert den Niveau vun der Entwécklung vun der urbaner Infrastruktur zu Samara
Déi éischt Haaptkomponent charakteriséiert den Niveau vun der Entwécklung vun urbaner Infrastruktur zu Khabarovsk
Integral Charakteristiken: Clustering
Déi weider Etapp vun der Aarbecht iwwer d'Analyse vun Territoiren ass d'Sich no Zonen vum urbanen Ëmfeld, déi homogen a Qualitéit sinn. Dës Sich baséiert op der Analyse vun de Wäerter vun den Haaptkomponenten op all Punkt am Territoire. De Problem vun der Sich no dësen homogene Zonen kann mat Clustering geléist ginn - de Prozess vun der Gruppéierung vun Territoiren baséiert op dem Prinzip vun der Proximitéit vun enger Rei vu Charakteristiken.
Territoire Clustering huet zwee Ziler:
- eng besser ugesi Visualiséierung vum Territoire ze kreéieren;
— Allocatioun vun Beräicher fir d'Zesummesetzung vun eenzelne Modeller.
Territoiren sinn am Aklang mat de ausgewielt Facteure fir Analyse clustered. Dës Faktore kënnen Faktoren sinn, déi Präisser beaflossen oder Faktoren, déi e puer Aspekter vun der Entwécklung vum Territoire beschreiwen, zum Beispill, d'sozial Sphär.
Et ginn zwou gemeinsam klassesch Clustering Methoden: d'K-Mëttel Method an d'Dendrogram Method. Wann Dir mat Territoiren schafft, huet d'K-means Method sech gutt bewisen, d'Fonktioun vun deem ass d'"Wuesstem" vun engem Stärekoup andeems nei Objeten op Wuesstumspunkte bäigefüügt ginn. De Virdeel vun der K-Mëttel Method läit an der Ähnlechkeet vu senger Aarbecht zum natierleche Prozess vun der Territoirebildung: Integratioun vun ähnlechen, anstatt Trennung vun ënnerschiddlechen.
D'K-heescht Method gouf benotzt fir Nizhny Novgorod ze berechnen (Figur hei ënnen).
Konformitéit vu Stärekéip mam Niveau vun der Entwécklung vum Territoire mam Beispill vun Nizhny Novgorod
Mat der proposéierter Approche ass et méiglech en Iwwerbléck vum Territoire iwwer verschidden Themen ze kréien. Themen déi eis interesséieren kënnen zum Beispill den Niveau vun der Entwécklung vun der urbaner Infrastruktur sinn, den Niveau vun der "Eliteness" vum Territoire, den Niveau vun der kultureller Entwécklung, de soziale Volet vun der Entwécklung vum Territoire. Dës Themen sinn schlecht definéiert integral Konzepter, a besteet aus ville interrelated Faktoren.
Mat e puer Algorithmus fir Parameteren fir Analyse ze wielen (och mat der Bedeelegung vun Experten), wäerte mir thematesch Kaarten kréien, déi eng Iddi vun engem Aspekt vun der Entwécklung vum Territoire ginn.
Integral Charakteristiken sinn als éischt Haaptkomponenten verstane, virun allem déi informativst éischt Haaptkomponent, a Clustering vum Territoire no ausgewielte Parameteren.
Thematesch Kaarten vun den éischten Haaptkomponenten fir verschidden Aspekter vun der Entwécklung ginn an de Figuren hei ënnen presentéiert.
Thematesch Kaart "Kulturobjekter" mam Beispill vun Nizhny Novgorod
Thematesch Kaart "Sozial Sphär" mam Beispill vun Nizhny Novgorod
Integral Charakteristiken maachen et méiglech d'Charakteristiken vun engem Territoire ze verstoen vill Faktoren mat minimalem Informatiounsverloscht.
Als Conclusioun ass et derwäert nach eng Kéier ze notéieren datt haut d'Analyse vun den Territoiren eng extrem wichteg Etapp ass fir d'Problemer vun der Entwécklung vum urbanen Ëmfeld ze léisen, Plazen ze wielen fir an de Bau ze investéieren, déi avantagéis Plaz fir nei Ariichtungen an aner Aufgaben ze fannen.
D'Methode vun der Territoire Analyse, déi am Artikel proposéiert gëtt mat engem "thermesche" Modell vu Faktoren vu verschiddenen Natur ass net kritesch fir de Set vu Faktoren, dh et setzt keng Restriktiounen oder Ufuerderungen un déi initial Informatioun.
D'Diversitéit an d'Redundanz vu Quellinformatioun, wéi och d'Méiglechkeet fir oppen Donnéeën ze benotzen, bitt onlimitéiert Perspektiven fir all Territoire ze analyséieren d'Welt.
An de folgende Publikatiounen gewidmet fir d'Problemer vun der territorialer Analyse, plangen mir d'Features vun der Zesummesetzung vun Modeller opzeweisen mat Haaptkomponenten a Methoden fir hir Ëmsetzung fir sou Aufgaben wéi:
- déi bescht Plaz auswielen wann Dir en neien Objet placéiert;
- Bau vun engem Präis Uewerfläch fir eng bestëmmte Kategorie vun Objete benotzt Maart Wäert;
- Bewäertung vun der Rentabilitéit vunn enger bestëmmter Zort vun Aktivitéit ofhängeg vun der Lag vun den Objeten.
Et ginn och Pläng Methoden fir de ëmgedréint Transitioun vun Haaptkomponenten zu Faktoren ze presentéieren, déi am Tour mécht et méiglech e Modell aus Faktoren fir e bestëmmten Territoire ze kréien.
Source: will.com