Një shembull i llogaritjes së potencialit termik për një rrjet rrugësh në Nizhny Novgorod
Territori i qytetit është një sistem kompleks, heterogjen që është në ndryshim të vazhdueshëm. Ju mund të përshkruani territorin dhe të vlerësoni mjedisin urban duke përdorur objekte hapësinore (faktorë). Faktorët që përshkruajnë territorin ndryshojnë në natyrën e ndikimit të tyre (pozitiv, negativ) dhe konfigurimin gjeometrik (pikat, vijat, poligonet).
Shpesh është mjaft e vështirë të përcaktohet shkalla e ndikimit të secilit objekt individual në nivelin e zhvillimit të territorit në tërësi ose në ndonjë aspekt të veçantë të tij. Sot, problemi i përcaktimit dhe përshkrimit të koncepteve të tilla si "kultura", "sfera sociale", "tensioni social", "jeta e mirë", "zhvillimi ekonomik", "shëndeti i popullsisë" po bëhet gjithnjë e më i rëndësishëm. Paqartësia e këtyre koncepteve rritet nëse duam t'i zbatojmë ato në grupe të ndryshme shoqërore, popullata të moshave dhe gjinive të ndryshme.
Gjithashtu, duhet theksuar se kufijtë e qytetit në konceptin modern janë mjaft arbitrarë. Migrimi i përditshëm i popullsisë, aksesi i transportit të zonave të largëta “e mjegullon edhe më shumë kufirin” e qytetit. Koncepti tashmë i përdorur gjerësisht i grumbullimit pasqyron përgjithësisht kufijtë e qytetit, por në të njëjtën kohë e bën edhe më të paqartë vetë konceptin e kufirit të qytetit.
Pavarësisht problemeve të përshkruara më sipër, analiza dhe vlerësimi i territoreve sot janë ndër fushat më premtuese dhe më interesante që mundësojnë zgjidhjen e shumë problemeve urgjente të mjedisit urban.
Artikulli propozon për shqyrtim një metodë për analizimin e territorit duke përdorur një model "termik". Kjo metodë bazohet në studimin e potencialeve të krijuara nga objekte (faktorë) të natyrave të ndryshme (pika, lineare dhe zona). Analiza e territorit duke përdorur këtë metodë bën të mundur kalimin nga një grup të dhënash hapësinore (faktorë) që përshkruajnë territorin në një vlerësim të saktë numerik (rezultat) në çdo pikë të territorit.
Potencialet e studiuara si pjesë e analizës së territorit kanë një interpretim fizik - përhapje nxehtësie në mjedise të dimensioneve të ndryshme (2D, 3D). Ky fenomen mund të përfaqësohet në formën e imazheve "termike" (hartat "nxehtësie" të territorit), duke dhënë një ide për shkallën e zhvillimit të territorit në varësi të intensitetit të ngjyrës së imazhit.
Faktorët e territorit
Analiza e territorit përfshin kërkimin dhe përpunimin e informacionit në lidhje me faktorët që ndikojnë në territor dhe treguesit e tyre. Faktorët ndikues janë objekte që ndikojnë në territorin përreth dhe kanë një sërë karakteristikash dhe koordinatash hapësinore. Shembuj të faktorëve ndikues përfshijnë dyqanet, objektet industriale, rrugët, pyjet dhe trupat ujorë.
Treguesit e ndikimit janë objektet reflektuese ndikimi i objekteve dhe gjithashtu ka një grup karakteristikash dhe koordinatash hapësinore. Shembuj të treguesve të ndikimit: ATM, tabela, monumente.
Në prezantimin e mëposhtëm do të përdorim konceptin e faktorëve të ndikimit, i cili kombinon të dy termat – faktorët dhe treguesit e ndikimit.
Më poshtë është një shembull i të dhënave hapësinore që veprojnë si faktorë ndikues.
Një nga fazat e rëndësishme të kryerjes së punës për analizimin e territoreve është faza e mbledhjes dhe përpunimit të informacionit fillestar. Sot ka shumë informacione për faktorët që ndikojnë në territorin e shkallëve të ndryshme të detajeve.
Informacioni mund të merret nga burime të hapura ose burime të kufizuara. Në shumë raste, informacioni i hapur është i mjaftueshëm për analizë, megjithëse, si rregull, ai kërkon përpunim mjaft intensiv të punës.
Ndër burimet e hapura, udhëheqësi, sipas mendimit tonë, është burimi OpenStreetMap (OSM). Informacioni i marrë nga ky burim përditësohet çdo ditë në të gjithë botën.
Informacioni i burimit të OpenStreetMap (OSM) paraqitet në formatet e mëposhtme:
- Formati OSM. Formati kryesor me zgjerimin ".osm" përdoret për të përshkruar imazhet grafike XML - nyjet, shtigjet, marrëdhëniet.
- "Formati polak". Formati i tekstit me shtesën “.mp” përdoret për të punuar me grafikë.
- Formati PBF. Formati i ruajtjes së të dhënave me shtesën “.osm.pbf”.
Ju gjithashtu mund të përdorni sa vijon si burim informacioni:
- 2 GIS
Burimi përmban informacione të përpunuara mujore me cilësi të lartë, me një klasifikues të shkëlqyeshëm me 3 nivele për ndërmarrjet dhe organizatat.
- Skedarët KML (Keyhole Markup Language).
Skedarët KML (Keyhole Markup Language) janë një format skedari që përdoret për të shfaqur të dhënat gjeografike në Google Earth, Google Maps dhe Google Maps për pajisjet celulare.
Me skedarët KML mund të:
- instaloni ikona të ndryshme dhe bëni nënshkrime për të treguar vendet në sipërfaqen e Tokës
— krijoni kënde të ndryshme për objektet e zgjedhura duke ndryshuar pozicionin e kamerës
- përdorni imazhe të ndryshme mbivendosje
— përcaktoni stilet për të personalizuar shfaqjen e një objekti, aplikoni kodin HTML për të krijuar hiperlidhje dhe imazhe inline
— përdorni dosje për grupimin hierarkik të elementeve
— merrni dhe përditësoni në mënyrë dinamike skedarët KML nga nyjet e rrjetit të largët ose lokal
- Merrni të dhëna KML sipas ndryshimeve në shikuesin 3D
- Shërbimi Federal për Regjistrimin Shtetëror, Kadastrën dhe Hartografinë "Rosreestr"
Informacioni në portalin Rosreestr është i vlefshëm për përmbajtjen dhe rëndësinë e tij, por, për fat të keq, nuk bën të mundur marrjen falas të grafikëve për projektet e ndërtimit kapital dhe parcelat e tokës. Portali Rosreestr përmban gjithashtu një sasi të madhe informacioni për akses të kufizuar.
- Organet statistikore
Të dhënat statistikore janë një burim legjitim informacioni për territorin, megjithatë, sot të dhënat nga organet statistikore disponohen vetëm për një numër të caktuar treguesish, kryesisht në raportet e organeve statistikore dhe raportet e autoriteteve rajonale.
- Sistemet e informacionit të autoriteteve
Informacioni me cilësi të lartë gjendet në sistemet e informacionit të qeverisë, por vetëm një pjesë e vogël e tij publikohet në domenin publik dhe është në dispozicion për analizë.
Kryerja e një analize të territoreve nuk imponon ndonjë kërkesë specifike për përbërjen e informacionit, në fakt mund të përdorni gjithçka që është gjetur nga burime të hapura; Megjithatë, duhet theksuar se edhe informacioni i marrë vetëm nga burimi OSM është i mjaftueshëm për të bërë një analizë të territorit të panjohur.
Analiza e territorit duke përdorur një model "termik". Interpretimi fizik i potencialeve
Siç u përmend më herët, analiza e territorit sot është një temë e nxehtë dhe një mjet i fuqishëm për tërheqjen e arsyeshme të investimeve në zhvillimin e infrastrukturës në mjedise të ndryshme urbane.
Shumëllojshmëria e problemeve të zgjidhura duke përdorur analizën e territorit mund të kombinohet në disa fusha kryesore:
— Marrja e vlerësimit më të interpretueshëm dhe të detajuar të territorit në çdo pikë.
Duke zgjidhur problemin, mund të merrni një grup pikash në secilën pikë të territorit, duke dhënë një ide për nivelin e zhvillimit të territorit në përgjithësi, si dhe në një fushë të caktuar lëndore. Një fushë e tillë lëndore mund të jetë, për shembull, kultura, industria, tregtia, etj.
— Përcaktimi i vendeve më të favorshme për vendosjen e objekteve investuese të një lloji të caktuar (për shembull, banka, dyqane të specializuara, qendra tregtare dhe argëtuese, etj.) në territorin e përzgjedhur.
— Analiza e përdorimit më efektiv të territorit.
Ky drejtim mundëson një studim të detajuar të karakteristikave të territorit, situatës së tregut që është zhvilluar në territorin në studim dhe identifikimin e opsioneve popullore.
— Përcaktimi i kontributit të një faktori në modelin e kostos, duke përdorur shembullin e shfaqjes së rrugëve të reja dhe rrugëve të reja.
— Analiza e aspekteve të ndryshme të një territori dhe analiza e territoreve të ndryshme (krahasimi i territoreve).
Origjinaliteti i metodës së analizës së territorit të propozuar në artikull duke përdorur modelin "termik" qëndron në përdorimin e treguesve të zhvillimit të territorit - potencialeve, të paraqitur në terma numerikë dhe që pasqyrojnë shkallën e ndikimit të objektit (faktori ndikues) në territor.
Për të kuptuar thelbin e studimit, është e nevojshme të thuhen disa fjalë për vetë potencialin termik dhe të jepet interpretimi fizik i tij.
Në fizikë ekzistojnë koncepte të tilla si fushë force и funksioni i forcës. Fusha e forcës ka dimensionin e energjisë, funksioni i forcës ka dimensionin e forcës.
Për ligjin e gravitetit universal, fusha e forcës përcaktohet me formulën:
F=k/r2, ku
k – konstante;
r – distanca ndërmjet objekteve që ndërveprojnë.
Funksioni i forcës ϕ përcaktohet nga shprehja:
dϕ=-F*dr, ku
ϕ—potenciali i fushës së forcës;
dϕ, dr – diferenciale;
r është distanca midis objekteve që ndërveprojnë,
prandaj ϕ=k/r.
Kuptimi fizik i potencialit të fushës së forcës ϕ është puna E e kryer nga fusha e forcës gjatë kalimit të një rruge të caktuar. Në rastin e ligjit të gravitetit universal, kur distanca në një objekt ndryshon nga r2 në r1, funksioni i forcës përcaktohet nga formula
E=k*(1/r1-1/r2), ku
E është puna e bërë nga fusha e forcës gjatë kalimit të një rruge të caktuar;
r1, r2 – pozicioni fillestar dhe përfundimtar i objektit.
Për detyrën e analizës së një territori, ndikimi i objekteve (faktorëve) në territor mund të konsiderohet si një forcë (funksioni i fuqisë), dhe niveli i zhvillimit të territorit si potenciali total termik (fushë force) nga të gjitha objektet (faktorët). Në problemet e fizikës, potenciali termik është temperatura, dhe në problemet e analizës së territorit duke përdorur një model "termik", potenciali përfaqëson ndikimin total të të gjithë faktorëve ndikues në një pikë të territorit.
Të dhënat hapësinore përbëhen nga pika, vija dhe poligone. Për të llogaritur potencialet, të dhënat e zgjeruara hapësinore ndahen në fragmente të vogla. Për çdo fragment, potenciali nga pika llogaritet me një shumëzues të barabartë me madhësinë e fragmentit të objektit (faktorit).
Të dhënat ndahen në grupe semantike bazuar në parimin e ngjashmërisë së ngushtë. Për shembull, objektet tregtare kombinohen me mallra. Ka grupe objektesh pyjore, trupa ujore, vendbanime, ndalesa transporti etj. Grupet e bashkuara sipas kuptimit përfaqësojnë një faktor. Pasi kemi kaluar nëpër të gjitha objektet (faktorët), marrim një grup potencialesh termike të përshtatshme për përpunim të mëtejshëm.
Përdorimi i potencialeve ("hartat e nxehtësisë") ju lejon të kaloni nga të dhënat hapësinore në imazhet "termike" të objekteve (faktorëve) të ndikimit në territor (vizualizimi i potencialeve). Një tranzicion i tillë bën të mundur përcaktimin e shkallës së pranisë së faktorit në çdo pikë të territorit dhe kryerjen e analizave të mëtejshme, d.m.th. shfaqin me ngjyra drejtimet e ndryshme të zhvillimit të qytetit. Kështu, marrim një shkëlqim me intensitet të ndryshëm për secilën pikë të territorit.
Shembuj të imazheve "termike" të territorit të Nizhny Novgorod në kontekstin e disa faktorëve janë paraqitur më poshtë.
Harta "termike" e Nizhny Novgorod, duke pasqyruar faktorin "zinxhiri i farmacisë".
Harta "Nxehtësia" e Nizhny Novgorod, duke pasqyruar faktorin "Poliklinika për të rriturit"
Harta "termike" e Nizhny Novgorod, duke pasqyruar faktorin "Klinikat e Fëmijëve"
Harta "termike" e Nizhny Novgorod, duke pasqyruar faktorin "Zonat industriale"
Imazhet "termike" të territorit bëjnë të mundur përcaktimin e përqendrimit të potencialeve nga objekte të ndryshme ndikimi. Më pas, është e nevojshme të kombinohen potencialet e fituara në një karakteristikë integrale që lejon një vlerësim të territorit bazuar në një numër të madh faktorësh. Kjo kërkon një metodë që ju lejon të analizoni një sasi të madhe informacioni, të njihni objektet dhe gjithashtu të zvogëloni dimensionin e të dhënave, duke humbur sasinë më të vogël të informacionit. Një nga këto metoda është analiza e komponentit kryesor (PCA). Më shumë detaje rreth kësaj metode mund të gjenden në .
Thelbi i metodës është gjetja e një kombinimi linear të parametrave fillestarë që ndryshon më fuqishëm në fushën e analizës. Për të dhënat hapësinore – ato që ndryshojnë më fuqishëm në territor.
Metoda e komponentit kryesor identifikon objektet (faktorët) që ndryshojnë më fuqishëm në territor. Si rezultat i metodës, shfaqen variabla të rinj - përbërësit kryesorë, të cilët janë më informues në krahasim me të dhënat origjinale, me ndihmën e të cilave është më e lehtë të analizohet, përshkruhet dhe vizualizohet territori, në të cilin është më e lehtë të ndërtohen modele. .
Komponentët kryesorë janë shprehjet analitike - shuma e potencialeve të faktorëve fillestarë me koeficientë të caktuar. Megjithatë, nëse ndonjë faktor ka një ndikim të rëndësishëm në territor, por nuk ndryshon në të gjithë territorin e analizuar, metoda e komponentit kryesor nuk do ta përfshijë këtë faktor në përbërjen e përbërësve kryesorë.
Komponentët kryesorë janë renditur në rend zbritës të informacionit - d.m.th. duke u përhapur në të gjithë territorin. Komponentët e parë kryesorë përmbajnë dukshëm më shumë informacion sesa faktorët individualë dhe e përshkruajnë mirë territorin. Si rregull, kur përdoren rreth njëqind faktorë, komponenti i parë kryesor mbart rreth 50% të të gjithë informacionit (variancës) për territorin. Komponentët kryesorë nuk lidhen me njëri-tjetrin dhe mund të përdoren për modele si karakteristika të territorit në çdo pikë.
Komponenti kryesor, si një tregues i llogaritur në mënyrë abstrakte i territorit, nuk ka një emërtim dhe klasifikim të qartë. Megjithatë, një grup faktorësh që janë të lidhur ngushtë me komponentin kryesor na lejon të interpretojmë komponentët kryesorë. Si rregull, faktorët e mëposhtëm lidhen me përbërësit kryesorë:
— niveli i zhvillimit të infrastrukturës;
— komponenti transportues i territorit;
- zonat klimatike;
— niveli i zhvillimit bujqësor;
— potenciali ekonomik i territorit.
Analiza e mëtejshme, duke përfshirë grupimin, vazhdon me disa komponentë të parë të rëndësishëm kryesorë.
Në figurat mund të shihni një paraqitje grafike të komponentëve të parë kryesorë në territorin e disa qyteteve të Federatës Ruse.
Komponenti i parë kryesor që karakterizon nivelin e zhvillimit të infrastrukturës urbane në Nizhny Novgorod
Komponenti i parë kryesor që karakterizon nivelin e zhvillimit të infrastrukturës urbane në Yekaterinburg
Komponenti i parë kryesor që karakterizon nivelin e zhvillimit të infrastrukturës urbane në Kazan
Komponenti i parë kryesor që karakterizon nivelin e zhvillimit të infrastrukturës urbane në Perm
Komponenti i parë kryesor që karakterizon nivelin e zhvillimit të infrastrukturës urbane në Samara
Komponenti i parë kryesor që karakterizon nivelin e zhvillimit të infrastrukturës urbane në Khabarovsk
Karakteristikat integrale: grupimi
Faza e mëtejshme e punës për analizën e territorit është kërkimi i zonave të mjedisit urban me cilësi homogjene. Ky kërkim bazohet në analizën e vlerave të komponentëve kryesorë në çdo pikë të territorit. Problemi i kërkimit të këtyre zonave homogjene mund të zgjidhet duke përdorur grupimin - procesi i grupimit të territoreve bazuar në parimin e afërsisë së një sërë karakteristikash.
Grumbullimi i territoreve ka dy qëllime:
— krijimi i një vizualizimi më të mirë të territorit;
— ndarjen e zonave për përpilimin e modeleve individuale.
Territoret janë grupuar në përputhje me faktorët e përzgjedhur për analizë. Këta faktorë mund të jenë faktorë që ndikojnë në çmimet ose faktorë që përshkruajnë disa aspekte të zhvillimit të territorit, për shembull, sferën sociale.
Ekzistojnë dy metoda të zakonshme klasike të grupimit: metoda K-means dhe metoda e dendrogramit. Kur punoni me territore, metoda K-means është dëshmuar mirë, tipari i së cilës është "rritja" e një grupi duke shtuar objekte të reja në pikat e rritjes. Avantazhi i metodës K-means qëndron në ngjashmërinë e punës së saj me procesin natyror të formimit të territorit: integrimi i të ngjashmeve, sesa ndarja e atyre të ndryshme.
Metoda K-means është përdorur për llogaritjet për Nizhny Novgorod (figura më poshtë).
Pajtueshmëria e grupimeve me nivelin e zhvillimit të territorit duke përdorur shembullin e Nizhny Novgorod
Me qasjen e propozuar, është e mundur të merret një pasqyrë e territorit për tema të ndryshme. Temat me interes për ne mund të jenë, për shembull, niveli i zhvillimit të infrastrukturës urbane, niveli i "elitës" së territorit, niveli i zhvillimit kulturor, komponenti social i zhvillimit të territorit. Këto tema janë koncepte integrale të keqpërcaktuara dhe përbëhen nga shumë faktorë të ndërlidhur.
Duke përdorur disa algoritme për zgjedhjen e parametrave për analizë (përfshirë përfshirjen e ekspertëve), do të marrim harta tematike që japin një ide të një aspekti të zhvillimit të territorit.
Karakteristikat integrale kuptohen si komponentët e parë kryesorë, kryesisht komponenti i parë kryesor më informues dhe grupimi i territorit sipas parametrave të zgjedhur.
Hartat tematike të komponentëve të parë kryesorë për aspekte të ndryshme të zhvillimit janë paraqitur në figurat e mëposhtme.
Harta tematike "Objektet kulturore" duke përdorur shembullin e Nizhny Novgorod
Harta tematike "Sfera sociale" duke përdorur shembullin e Nizhny Novgorod
Karakteristikat integrale bëjnë të mundur kuptimin e karakteristikave të një territori duke përdorur shumë faktorë me humbje minimale informacioni.
Si përfundim, vlen të theksohet edhe një herë se sot analiza e territoreve është një fazë jashtëzakonisht e rëndësishme në zgjidhjen e problemeve të zhvillimit të mjedisit urban, zgjedhjes së vendeve për të investuar në ndërtim, gjetjes së vendndodhjes më të favorshme për objekte të reja dhe detyra të tjera.
Metoda e analizës së territorit e propozuar në artikull duke përdorur një model "termik" nga faktorë të natyrës së ndryshme nuk është kritike për grupin e faktorëve, d.m.th. nuk vendos kufizime ose kërkesa për informacionin fillestar.
Diversiteti dhe teprica e informacionit burimor, si dhe mundësia për të përdorur të dhëna të hapura, ofron perspektiva të pakufizuara për të analizuar çdo territor Bota.
Në botimet e mëposhtme kushtuar problemeve të analizës territoriale, ne planifikojmë të zbulojmë tiparet e përpilimit të modeleve duke përdorur përbërësit kryesorë dhe metodat për zbatimin e tyre për detyra të tilla si:
— zgjedhja e vendndodhjes më të mirë kur vendosni një objekt të ri;
— ndërtimi i një sipërfaqe çmimi për një kategori të caktuar objektesh duke përdorur vlerën e tregut;
- vlerësimi i përfitimit të një lloji të caktuar aktiviteti në varësi të vendndodhjes së objekteve.
Ka gjithashtu plane për të paraqitur metoda për kalimin e kundërt nga komponentët kryesorë në faktorë, gjë që bën të mundur marrjen e një modeli nga faktorët për një territor të caktuar.
Burimi: www.habr.com