Shembulli i llogaritjes së potencialit të nxehtësisë për rrjetin urban të qytetit të Nizhni Novgorod
Territori i qytetit është një sistem kompleks, heterogjen, që ndodhet në ndryshim të vazhdueshëm. Përshkrimi i territorit dhe vlerësimi i mjedisit urban mund të realizohet përmes objekteve hapësinore (faktorëve). Faktorët, që përshkruajnë territorin, ndryshojnë sipas karakterit të ndikimit (pozitiv, negativ) dhe formës geometrike (pikë, linjë, poligon).
Shpesh është e vështirë të përcaktohet shkalla e ndikimit të çdo objekti të veçantë mbi nivelin e zhvillimit të territorit në tërësi ose në ndonjë aspekt të veçantë të tij. Aktualisht, problemi i përcaktimit dhe përshkrimit të koncepteve si 'kultura', 'sfera sociale', 'tensioni social', 'jetë e mirë', 'zhvillimi ekonomik', 'shëndeti i popullsisë' po bëhet gjithnjë e më i rëndësishëm. Paqartësia e këtyre koncepteve rritet nëse duam t'i aplikojmë ato në lidhje me grupe të ndryshme sociale, popullatë të ndryshme në moshë dhe gjini.
Gjithashtu, duhet theksuar se kufijtë e qytetit në kuptimin modern janë mjaft të kushtëzuar. Migrimi i popullsisë gjatë ditës, aksesibiliteti i trafikut në zonat e largëta 'shkrijnë kufirin' e qytetit edhe më shumë. Koncepti i aglomeratave, i përdorur gjerësisht tani, përmbledh në përgjithësi kufijtë e qytetit, por në të njëjtën kohë e bën konceptin e kufirit të qytetit edhe më të paqartë.
Pavarësisht problemeve të përshkruara më sipër, analiza dhe vlerësimi i territoreve sot janë disa nga drejtimet e perspektivës dhe interesant që lejojnë zgjidhjen e shumë problemeve të rëndësishme të mjedisit urban.
Ky artikull propozon një metodë analize të territorit duke përdorur modelin 'nxehtor'. Ky metod është i bazuar në studimin e potencialeve të krijuara nga objekte (faktorë) të natyrave të ndryshme (pikore, linjore dhe sipërfaqësore). Analiza e territorit me ndihmën e kësaj metode mundëson kalimin nga një grup të dhënash hapësinore (faktorësh) që përshkruajnë territorin, në një vlerësim të saktë numerik (në pikë) në çdo pikë të territorit.
Potencialet e studiuara në kuadër të analizës së territorit kanë një interpretim fizik - shpërndarja e nxehtësisë në mjedise me dimensione të ndryshme (2D, 3D). Ky fenomen mund të paraqitet në formën e pamjeve 'nxehtore' ('hartave' termike të territorit), që japin një ide mbi shkallën e zhvillimit të territorit në varësi të intensitetit të ngjyrës së pamjes.
Faktorët e territorit
Analiza e territorit nënkupton kërkimin dhe përpunimin e informacionit mbi faktorët e ndikimit në territor dhe mbi indikatorët e tyre. Faktorët e ndikimit janë objekte që ndikon në territorin përreth, duke pasur një grup karakteristikash dhe koordinatash hapësinore. Shembuj të faktorëve të ndikimit mund të jenë dyqanet, objektet industriale, rrugët, pyjet, objektet akvatike.
Indikatorët e ndikimit janë objekte, që pasqyrojnë ndikimin e objekteve dhe gjithashtu kanë një grup karakteristikash dhe koordinatash hapësinore. Shembuj të indikatorëve të ndikimit: ATM, tabela reklamuese, monumente.
Në vazhdimin e përshkrimit do të përdorim termin faktorë ndikimi, i cili përfshin të dy terminët - faktorët dhe indikatorët e ndikimit.
Më poshtë është një shembull i të dhënave hapësinore që shërbejnë si faktorë ndikimi.
Një nga etapat e rëndësishme të punëve për analizën e territoreve është etapa e mbledhjes dhe përpunimit të informacionit fillestar. Sot, informacioni mbi faktorët e ndikimit në territor me nivel të ndryshëm detaji është mjaft i bollshëm.
Informacioni mund të merret nga burime të hapura ose burime me qasje të kufizuar. Në shumë raste, informacioni i hapur është i mjaftueshëm për analizë, megjithatë, si rregull, ai ka nevojë për një përpunim të punëtorisë mjaft të lodhshme.
Mes burimeve të hapura, udhëheqës, sipas mendimit tonë, është burimi - OpenStreetMap (OSM). Informacioni që merret nga kjo burim përditësohet në mbarë botën.
Informacioni i burimit OpenStreetMap (OSM) paraqitet në formatet e mëposhtme:
â Formati OSM. Formati kryesor me zgjerimin '.osm' pĂ«rdoret pĂ«r pĂ«rshkrimin e imazheve grafike XML - nyje, rrugĂ«, marrĂ«dhĂ«nie.
â 'Formati polak'. Formati tekstual me zgjerimin '.mp' pĂ«rdoret pĂ«r punĂ«n me grafikĂ«n.
â Formati PBF. Formati i ruajtjes sĂ« tĂ« dhĂ«nave me zgjerimin '.osm.pbf'.
Si burime informacionesh gjithashtu mund të përdoren:
â 2GIS
Burimi përmban informacion të kualitetit të lartë, i përpunuar çdo muaj, me një klasifikues të shkëlqyer në 3 nivele për sipërmarrjet dhe organizatat.
â skedarĂ«t KML (Keyhole Markup Language)
Skedarët KML (Keyhole Markup Language) janë një format filesh që përdoret për të shfaqur të dhëna gjeografike në programe si Google Earth, Google Maps dhe Google Maps për celularë.
Me skedarët KML, mund të:
â vendosni simbole tĂ« ndryshme dhe tĂ« shtoni etiketat pĂ«r tĂ« shĂ«nuar vende nĂ« sipĂ«rfaqen e TokĂ«s
â krijoni perspektiva tĂ« ndryshme pĂ«r objektet e pĂ«rzgjedhura, duke ndryshuar pozitat e kamerĂ«s
â pĂ«rdorni imazhe tĂ« ndryshme tĂ« mbivendosura
â pĂ«rcaktoni stile pĂ«r tĂ« rregulluar shfaqjen e objektit, tĂ« aplikoni kodin HTML pĂ«r tĂ« krijuar hiperlidhje dhe imazhe tĂ« integruara
â pĂ«rdorni dosje pĂ«r grupimin hijeorik tĂ« elementeve
â merrni dhe pĂ«rditĂ«soni skedarĂ«t KML nĂ« mĂ«nyrĂ« dinamike nga nodet e largĂ«ta ose lokale tĂ« rrjetit
â merrni tĂ« dhĂ«na KML nĂ« pĂ«rputhje me ndryshimet nĂ« mjetin e shikimit 3D
â ShĂ«rbimi Federal i Regjistrimit ShtetĂ«ror, KadastrĂ«s dhe KartografisĂ« «Rosreestr»
Informacioni në portalin Rosreestr është i vlefshëm për përmbajtjen dhe aktualitetin e tij, por, fatkeqësisht, nuk ofron mundësinë për të marrë grafikë mbi objektet e ndërtimit dhe tokat në mënyrë pa pagesë. Portali Rosreestr gjithashtu përmban një sasi të madhe informacioni me qasje të kufizuar.
â Organe statistikore
Të dhënat statistikore janë një burim legjitim informacioni për territorin, por aktualisht të dhënat nga organet statistikore janë të disponueshme vetëm për disa tregues, kryesisht në raportet e organeve statistikore dhe raportet e autoriteteve rajonale.
â Sistemet informacioni tĂ« organeve qeveritare
Informacioni cilësor gjendet në sistemet informacioni të organeve qeveritare, por vetëm një pjesë e vogël e tij publikohet në qasje të hapur dhe është e disponueshme për analizë.
Analiza e territoreve nuk vendos ndonjë kërkesë të caktuar për përbërjen e informacionit; në thelb mund të përdoret gjithçka që është gjetur, informacioni nga burimet e hapura në përgjithësi është i ndërveprueshëm. Megjithatë, duhet theksuar se madje vetëm informacioni i marra nga burimi OSM është mjaftueshëm për të kryer një analizë të një territori të panjohur.
Analiza e territorit duke përdorur modelin 'termos'. Interpretimi fizik i potencialeve
Siç është përmendur më parë, analiza e territorit është një temë aktuale dhe një mjet të fuqishëm për të tërhequr investime në zhvillimin e infrastrukturës së ambienteve urbane të ndryshme.
Disa detyra që zgjidhen përmes analizës së territoreve mund të grupohen në disa drejtime kryesore:
â Marrja e njĂ« vlerĂ«simi sa mĂ« tĂ« interpretueshĂ«m dhe tĂ« detajuar pĂ«r territorin nĂ« çdo pikĂ« tĂ« tij.
Duke zgjidhur detyrën e parashtruar, mund të merrni një grup vlerash në çdo pikë të territorit, që ofrojnë një paraqitje mbi nivelin e zhvillimit të territorit në tërësi, si dhe në një fushë të caktuar. Një fushë e tillë mund të jetë, për shembull, kultura, industria, tregtia, etj.
â PĂ«rcaktimi i vendeve mĂ« tĂ« favorshme pĂ«r vendosjen e objekteve tĂ« investimeve tĂ« njĂ« tipi tĂ« caktuar (pĂ«r shembull, banka, dyqane profesionale, qendra tregtare dhe argĂ«tuese, etj.) nĂ« territorin e zgjedhur.
â Analiza e pĂ«rdorimit mĂ« efikas tĂ« territorit.
Ky drejtim lejon kryerjen e një hulumtimi të detajuar për karakteristikat e territorit, situatën e tregut të krijuar në territorin e studiuar, identifikimin e opsioneve të kërkuara.
â PĂ«rcaktimi i kontributeve tĂ« njĂ« faktori nĂ« modelin e vlerĂ«s, duke ilustruar shembuj si shfaqja e rrugĂ«ve tĂ« reja dhe korridoreve tĂ« reja.
â Analiza e aspekteve tĂ« ndryshme tĂ« njĂ« territori dhe analiza e territoreve tĂ« ndryshme (krahasimi i territoreve).
Origjinaliteti i metodĂ«s sĂ« propozuar nĂ« artikull pĂ«r analizĂ«n e territorit duke pĂ«rdorur modelin 'termos' qĂ«ndron nĂ« pĂ«rdorimin e treguesve tĂ« zhvillimit tĂ« territorit â potencialeve, tĂ« paraqitur nĂ« shprehje numerike dhe qĂ« reflektojnĂ« gradĂ«n e ndikimit tĂ« objektit (faktorit tĂ« ndikimit) nĂ« territor.
Për të kuptuar thelbin e kërkimit, duhet të themi disa fjalë rreth vetë potencialit termik, duke e dhënë interpretimin e tij fizik.
NĂ« fizikĂ« ekzistojnĂ« nocione tĂ« tilla si fusha e forcĂ«s dhe funksioni i forcĂ«s. Fusha e forcĂ«s ka dimension energjie, funksioni i forcĂ«s â dimensionin e forcĂ«s.
Për ligjin e gravitacionit universale, fusha e forcës përcaktohet nga formula:
F=k/r2, ku
k â konstantĂ«;
r â distanca midis objekteve qĂ« interagojnĂ«.
Funksioni i forcĂ«s Ï pĂ«rcaktohet nga shprehja:
dÏ=-F*dr, ku
Ï â potenciali i fushĂ«s sĂ« forcĂ«s;
dÏ, dr â diferencialet;
r â distanca midis objekteve qĂ« interagojnĂ«,
prandaj Ï=k/r.
Kuptimi fizik i potencialit tĂ« fushĂ«s sĂ« forcĂ«s Ï Ă«shtĂ« puna E, e kryer nga fusha e forcĂ«s gjatĂ« kalimit pĂ«rmes njĂ« rruge tĂ« caktuar. NĂ« rastin e ligjit tĂ« gravitetit universal, kur ndryshon distanca deri te objekti nga r2 nĂ« r1, funksioni i forcĂ«s pĂ«rcaktohet sipas formulĂ«s
E=k*(1/r1-1/r2), ku
E është puna e kryer nga fusha e forcës gjatë kalimit përmes një rruge;
r1, r2 janë pozita fillestare dhe përfundimtare e objektit.
Për detyrën e analizës së territorit, ndikimi i objekteve (faktorëve) mbi territorin mund të konsiderohet si forcë (funksioni i forcës), ndërsa niveli i zhvillimit të territorit si potenciali i përgjithshëm termik (fusha e forcës) nga të gjitha objektet (faktorët). Në detyrat e fizikës, potenciali termik është temperatura, ndërsa në detyrat e analizave të territoreve që përdorin modelin 'termik', potenciali paraqet ndikimin e përgjithshëm të të gjitha faktorëve mbi një pikë të territorit.
Të dhënat hapësinore përfshijnë pika, linja, poligone. Për llogaritjen e potencialeve, të dhënat hapësinore të zgjatura përfshihen në fragmente të vogla. Për çdo fragment, llogaritet potenciali nga pika me faktor të barabartë me madhësinë e fragmentit të objektit (faktorit).
Të dhënat ndahen në grupe semantike sipas parimit të ngjashmërisë së afërt. Për shembull, objektet tregtare grupohen sipas produkteve. Ka grupe të objekteve të pyllit, objekteve ujore, vendbanimeve, ndalesave të transportit, etj. Grupe të bashkuara përkujtimor përbëjnë një faktor. Duke kaluar nëpër të gjithë objektet (faktorët), marrim një set potencialesh termike, të gatshme për përpunim të mëtejshëm.
Përdorimi i potencialeve ('hartave termike') lejon kalimin nga të dhënat hapësinore në imazhe 'termike' të objekteve (faktorëve) që ndikojnë në territor (visualizimi i potencialeve). Ky kalim ofron mundësinë për të përcaktuar shkallën e pranishmërisë së faktorëve në çdo pikë të territorit dhe për të bërë analiza të mëtejshme, dmth. për të ilustruar drejtime të ndryshme zhvillimi të qytetit me ngjyrë. Kështu, do të kemi shkëlqim të intensitetit të ndryshëm për secilën pikë të territorit.
Shembuj të imazheve 'termike' të territorit të qytetit Nizhny Novgorod për disa faktorë janë paraqitur më poshtë.
'Harta termike' e qytetit N. Novgorod, që reflekton faktorin 'Rrjeti i Barnave'
'Harta termike' e qytetit N. Novgorod, që reflekton faktorin 'Poliklinikat për të rritur'
'Harta termike' e qytetit N. Novgorod, që reflekton faktorin 'Poliklinikat për fëmijë'
'Harta termike' e qytetit N. Novgorod, që reflekton faktorin 'Zonat industriale'
'Imazhet termike' të territorit lejojnë përcaktimin e përqendrimit të potencialeve nga objekte të ndryshme ndikimi. Më pas, është e nevojshme të bashkohen potencialet e marra në një karakteristikë integrale që lejon vlerësimin e territorit nga një numër të madh faktorësh. Për këtë, është e nevojshme një metodë që lejon analizimin e një sasie të madhe informacioni, njohjen e objekteve, si dhe zvogëlimin e dimensioneve të të dhënave, duke humbur sa më pak informacion të jetë e mundur. Një nga metodat e tilla është analiza e komponentëve kryesorë (Principal Component Analysis, PCA). Më shumë detaje mbi këtë metodë mund të lexoni në .
Natyra e metodës është gjetja e një kombinimi linear të parametrave fillestarë, që ndryshon më shumë në zonën e analizës. Për të dhënat hapësinore - më shumë që ndryshon në territor.
Metoda e komponentëve kryesorë identifikon objektet (faktorët) që ndryshojnë më shumë në territor. Si rezultat i punës së metodës, krijohen variabla të rinj - komponentët kryesorë, të cilët janë më informative krahasuar me të dhënat fillestare, duke i bërë më të lehta analizimin, përshkrimin dhe vizualizimin e territorit, mbi të cilin është më e lehtë të ndërtohen modele.
Komponentët kryesorë përbëjnë shprehje analitike - shumën e potencialeve të faktorëve fillestarë me disa koeficientë. Megjithatë, nëse ndonjë faktor ka një ndikim të dukshëm mbi territorin, por nuk ndryshohet në territorin e analizuar, metoda e komponentëve kryesorë nuk do ta përfshijë këtë faktor në përbërjen e komponentëve kryesorë.
Komponentët kryesorë renditen sipas rënies së informacionit - dmth. shpërndarja në territor. Komponentët kryesorë të parë mbartin një informacion të dukshëm më të madh sesa faktorët e veçantë dhe e përshkruajnë mirë territorin. Si rregull, gjatë përdorimit të rreth një qind faktorëve, komponenti kryesor i parë mban rreth 50% të gjithë informacionit (variasionit) mbi territorin. Komponentët kryesorë nuk korrelacionojnë mes tyre dhe mund të përdoren për modele si karakteristika të territorit në secilën pikë.
Komponenta kryesore, si një tregues abstrakt i llogaritur i territorit, nuk ka një emër dhe klasifikim të qartë. Megjithatë, kombinimi i faktorëve që korrelacionojnë fort me komponentën kryesore lejon interpretimin e komponentëve kryesorë. Zakonisht, faktorët që korrelacionojnë me komponentët kryesorë janë:
â niveli i zhvillimit tĂ« InfrastrukturĂ«s;
â komponenti transportues i territorit;
â zona klimatike;
â niveli i zhvillimit tĂ« bujqĂ«sisĂ«;
â potenciali ekonomik i territorit.
Analozi i mëtejshëm, përfshirë klasterizimin, vazhdon me disa komponentë kryesorë të rëndësishëm.
Në ilustrime mund të shihet paraqitja grafike e komponentëve kryesorë të territorit të disa qyteteve të Federatës Ruse.
Komponenti i parë kryesor, që karakterizon nivelin e zhvillimit të Infrastrukturës urbane të qytetit N. Novgorod
Komponenti i parë kryesor, që karakterizon nivelin e zhvillimit të Infrastrukturës urbane të qytetit Ekaterinburg
Komponenti i parë kryesor, që karakterizon nivelin e zhvillimit të Infrastrukturës urbane të qytetit Kazan
Komponenti i parë kryesor, që karakterizon nivelin e zhvillimit të Infrastrukturës urbane të qytetit Perm
Komponenti i parë kryesor, që karakterizon nivelin e zhvillimit të Infrastrukturës urbane të qytetit Samara
Komponenti i parë kryesor, që karakterizon nivelin e zhvillimit të Infrastrukturës urbane të qytetit Khabarovsk
Karakteristikat integrale: klasterizimi
Hapi tjetĂ«r nĂ« analizĂ«n e territoreve Ă«shtĂ« kĂ«rkimi i zonave urbane, homogjene sipas cilĂ«sisĂ«. KĂ«rkimi i tillĂ« bazohet nĂ« analizĂ«n e vlerave tĂ« komponentĂ«ve kryesorĂ« nĂ« çdo pikĂ« tĂ« territorit. Detyra e kĂ«rkimit tĂ« kĂ«tyre zonave homogjene mund tĂ« zgjidhet pĂ«rmes klasterizimit â njĂ« proces grupimi tĂ« territoreve sipas parimit tĂ« afĂ«rsisĂ« sĂ« grupit tĂ« karakteristikave.
Klasterizimi i territorit ka dy qëllime:
â krijimi i njĂ« vizualizimi mĂ« tĂ« mirĂ« tĂ« territorit;
â identifikimi i fushave pĂ«r tĂ« krijuar modele tĂ« veçanta.
Territorit klasterizohen në përputhje me faktorët e përzgjedhur për analizë. Këta faktorë mund të jenë faktorë që ndikojnë në formimin e çmimeve ose faktorë që përshkruajnë ndonjë aspekt të zhvillimit të territorit, për shembull, sferën sociale.
Ekzistojnë dy metoda klasike të zakonshme të klasterizimit: metoda K-means dhe metoda dendrogram. Duke punuar me territoret, metoda K-means ka treguar vlerë të lartë, veçoria e saj është "rritja" e klasterit, duke bashkuar objekte të reja me pikat e rritjes. Avantazhi i metodës K-means qëndron në ngjashmërinë e saj me procesin natyror të formimit të territoreve: integrimi i të ngjashmëve, jo ndarja e të ndryshmëve.
Me metodën K-means është bërë llogaritja për Nizhniy Novgorod (ilustrimi më poshtë).
Përputhja e klasterëve me nivelin e zhvillimit të territorit në shembullin e qytetit N. Novgorod
Me qasjen e propozuar mund të krijohet një përmbledhje e territorit rreth temave të ndryshme. Temat që na interesojnë mund të jenë, për shembull, niveli i zhvillimit të Infrastrukturës urbane, niveli i "elitizmit" të territorit, niveli i zhvillimit të kulturës, komponenti social i zhvillimit të territorit. Këto tema janë koncepte të integruara të dobëta dhe përbëhen nga një numër faktorësh të ndërlidhur.
Me një algoritem përzgjedhjeje të parametrave për analizë (duke përfshirë angazhimin e ekspertëve), ne do të marrim mapa tematike që ofrojnë një pamje mbi një aspekt të zhvillimit të territorit.
Nën karakteristikat integrale kuptojmë komponentët e parë kryesorë, para së gjithash komponentin e parë më informues, dhe klasterizimin e territorit sipas parametrave të përzgjedhur.
Mapat tematike të komponentëve të parë kryesorë për aspekte të ndryshme të zhvillimit janë paraqitur në ilustrimet më poshtë.
Harta tematike "Objektet Kulturore" në shembullin e qytetit N. Novgorod
Harta tematike "Sfera Sociale" në shembullin e qytetit N. Novgorod
Karakteristikat integrale ofrojnë mundësinë për të kuptuar veçoritë e territorit, duke operuar me një numër faktorësh me humbje minimale informacioni.
Në përfundim, ia vlen të theksohet sërish se sot, analiza e territoreve është një hap tejet i rëndësishëm në zgjidhjen e problemeve të zhvillimit të mjedisit urban, përzgjedhjes së vendeve për investime në ndërtim, kërkimit të vendndodhjes më të favorshme të objekteve të reja dhe çështjeve të tjera.
Metoda e propozuar në artikull për analizën e territorit duke përdorur modelin 'termal' nga faktorë të ndryshëm nuk është kritike për grupin e faktorëve, dmth nuk përcakton kufizime dhe kërkesa për informacionin fillestar.
Shumëllojshmëria dhe shkalla e tepërt e informacionit fillestar, si dhe mundësia për të përdorur të dhëna të hapura ofrojnë perspektiva të pakufizuara për analizën e çdo territori në botë.
Në publikimet e ardhshme, të dedikuara detyrave të analizës së territorëve, ne planifikojmë të zbulojmë veçoritë e përgatitjes së modeleve duke përdorur komponentët kryesorë dhe metodat e implementimit të tyre për detyra të tilla si:
â zgjedhja e vendit mĂ« tĂ« mirĂ« pĂ«r vendosjen e njĂ« objekti tĂ« ri;
â ndĂ«rtimi i njĂ« sipĂ«rfaqe çmimi pĂ«r njĂ« kategori tĂ« caktuar objektesh duke pĂ«rdorur vlerĂ«n e tregut;
â vlerĂ«simi i kthenisĂ« sĂ« njĂ« lloj aktiviteti nĂ« varĂ«si tĂ« vendndodhjes sĂ« objekteve.
Po ashtu, në plane është paraqitja e metodave për kalimin mbrapsht nga komponentët kryesorë në faktorë, që nga ana tjetër lejon të krijohet një model nga faktorët për këtë territor.
Burimi: habr.com
