shembuj i kalkulimit të potencialit termik për rrjetin rrugor të qytetit Nizhny Novgorod
Territori i qytetit është një sistem kompleks dhe heterogjen, i ndodhur në një ndryshim të vazhdueshëm. Të përshkruash territorin dhe të bësh një vlerësim të ambientit urban mund të arrihet përmes objekteve hapësinore (faktorëve). Faktorët që përshkruajnë territorin janë të ndryshëm sipas natyrës së ndikimit (pozitiv, negativ) dhe konfiguracionit gjeometrik (pikë, linjë, poligon).
Shpesh, është e vështirë të përcaktohet shkalla e ndikimit të çdo objekti individual në nivelin e zhvillimit të territorit si një e tërë ose ndonjë aspekt të veçantë të tij. Sot, problemi i përcaktimit dhe përshkrimit të koncepteve si "kultura", "sfera sociale", "tensioni social", "jeto e mirë", "zhvillimi ekonomik", "shëndeti i popullsisë" po bëhet gjithnjë e më aktual. Paqartësia e këtyre koncepteve rritet nëse duam t'i aplikojmë ato në lidhje me grupe të ndryshme sociale, popullsinë e moshave dhe gjinive të ndryshme.
Gjithashtu, duhet të theksohet se kufijtë e qytetit në kuptimin modern janë mjaft të kushtuar. Migrimi ditor i popullsisë, aksesueshmëria e transportit në zonat e largëta "shkruan" kufirin e qytetit edhe më shumë. Termi i përdorur gjerësisht aglomerate në përgjithësi reflekton kufijtë e qytetit, por në të njëjtën kohë e bën konceptin e kufirit të qytetit edhe më të paqartë.
Pavarësisht problemeve të përshkruara më lart, analiza dhe vlerësimi i territorëve sot janë disa nga drejtat e perspektivës dhe interesante, duke ofruar zgjidhje për shumë probleme aktuale të ambientit urban.
Ky artikull propozon shqyrtimin e një metode për analizën e territorit duke përdorur modelin "termik". Në bazë të kësaj metode është studimi i potencialeve, të krijuara nga objekte (faktorë) të natyrave të ndryshme (pikore, linjore dhe sipërfaqësore). Analiza e territorit me këtë metodë ofron mundësinë për të kaluar nga një grup të dhënash hapësinore (faktorësh) që përshkruajnë territorin, në një vlerësim të saktë numerik (të pikëve) në çdo pikë të territorit.
Potencialet e analizuar gjatë zhvillimit të analizës së territorit kanë një interpretim fizik – shpërndarja e nxehtësisë në ambiente me dimensione të ndryshme (2D, 3D). Ky fenomen mund të përfaqësohet në formën e imazheve 'të nxehta' ('hartave të nxehta' të territorit), që japin një ide për nivelin e zhvillimit të territorit në varësi të intensitetit të ngjyrës së imazhit.
Faktorët e territorit
Analiza e territorit nënkupton kërkimin dhe përpunimin e informacionit rreth faktorëve që ndikojnë në territor dhe indikatorëve të tyre. Faktorët e ndikimit përfshijnë objekte që ndikojnë në territorin përreth, të cilat kanë një grup karakteristikash dhe koordinata hapësinore. Shembuj të faktorëve të ndikimit mund të jenë dyqanet, objektet industriale, rrugët, pyjet, objektet ujore.
Indikatorët e ndikimit janë objekte që reflektojnë ndikimin e objekteve dhe gjithashtu kanë një grup karakteristikash dhe koordinata hapësinore. Shembuj të indikatorëve të ndikimit: bankomatet, shenjat reklamuese, monumentet.
Në paraqitjet e mëpasshme do të përdorim termi faktorë të ndikimit, duke bashkuar të dy termat – faktorët dhe indikatorët e ndikimit.
Më poshtë është një shembull i të dhënave hapësinore, të cilat shërbejnë si faktorë ndikimi.
Një nga fazat kyçe të zhvillimit të punëve mbi analizën e territoreve është faza e mbledhjes dhe përpunimit të informacionit fillestar. Aktualisht, ka mjaft informacion rreth faktorëve të ndikimit në territor me nivele të ndryshme detaje.
Informacioni mund të merret nga burime të hapura ose burime me qasje të kufizuar. Në shumë raste, informacioni i hapur është i mjaftueshëm për analizën, edhe pse, zakonisht, kërkon përpunim mjaft punëtor.
Në mes burimeve të hapura, lider është, sipas mendimit tonë, burimi — OpenStreetMap (OSM). Informacioni që merret nga kjo burim përditësohet çdo ditë në mbarë botën.
Informacioni i burimit OpenStreetMap (OSM) është i prezantuar në formatet e mëposhtme:
— Formati OSM. Formati kryesor me zgjerim '.osm' përdoret për të përshkruar imazhet grafike, XML – nyjat, rrugët, marrëdhëniet.
— 'Formati polak'. Një format tekstual me zgjerim '.mp' përdoret për punë me grafikën.
— Formati PBF. Formati i ruajtjes së të dhënave me zgjerim '.osm.pbf'.
Si burime informacioni gjithashtu mund të përdoren:
— 2GIS
Burimi përmban informacion të kualitetit të lartë, i përditësuar çdo muaj, me një klasifikues të shkëlqyer 3-nivë për ndërmarrjet dhe organizatat.
— Skedarët KML (Keyhole Markup Language)
Skedarët KML (Keyhole Markup Language) janë një format skedari që përdoret për të paraqitur të dhëna gjeografike në programet Google Planet, Hartat Google dhe Hartat Google për pajisjet mobile.
Me skedarët KML mund të:
— vendosni simbole të ndryshme dhe të bëni mbishkrime për të shënuar vende në sipërfaqen e Tokës
— krijoni kënde të ndryshme për objektet e zgjedhura, duke ndryshuar pozitën e kamerës
— përdorni imazhe të ndryshme të mbivendosura
— përcaktoni stile për të personalizuar paraqitjen e objektit, aplikoni kodin HTML për të krijuar hiperlidhje dhe imazhe të integruara
— përdorni dosje për grupimin hierarkik të elementeve
— merrni dhe përditësoni skedarët KML nga nodet e rrjetit të largët ose lokal
— merrni të dhëna KML në përputhje me ndryshimet në mjetin e pamjes tridimensionale
— Shërbimi Federal i Regjistrimit Shtetëror, Kadastrës dhe Kartografisë 'Rosreestr'
Informacioni në portalin e Rosreestr-it është i vlefshëm për përmbajtjen dhe aktualitetin e saj, por, fatkeqësisht, nuk ofron mundësinë për të marrë grafikë mbi objektet e ndërtimit kapital dhe tokat pa pagesë. Portali i Rosreestr-it gjithashtu ka një volum të madh informacioni me akses të kufizuar.
— Organe statistikore
Të dhënat statistikore janë një burim legjitim informacioni për territorin, megjithatë, aktualisht të dhënat e organeve statistikore janë të disponueshme vetëm për një numër të caktuar treguesish, kryesisht në raportet e organeve statistikore dhe raportet e qeverisë rajonale.
— Sistemet informacioni të organeve të qeverisjes
Informacioni i kualitetit gjendet në sistemet informacioni të organeve të qeverisjes, megjithatë vetëm një pjesë e vogël e tyre publikohet në akses të hapur dhe është e disponueshme për analizë.
Analiza e territoreve nuk vë ndonjë kërkesë të caktuar për përbërjen e informacionit, në thelb mund të përdorim gjithçka që është gjetur, informacioni nga burime të lira zakonisht është i ndërveprueshëm. Megjithatë, duhet të theksohet se edhe informacioni i vetëm i marrë nga burimi OSM është i mjaftueshëm për të bërë një analizë të një teritor të panjohur.
Analiza e territorit duke përdorur modelin "të nxehtit". Interpretimi fizik i potencialeve.
Siç u tha më parë, analiza e territorit është një temë aktuale dhe një mjet i fuqishëm për të tërhequr investime të argumentuara në zhvillimin e Infrastrukturës së mjediseve të ndryshme urbane.
Diversiteti i detyrave që zgjidhen me anë të analizës së territoreve mund të grupohen në disa drejtime të mëdha.
— Marrja e një vlerësimi sa më të interpretuar dhe të detajuar të territorit në çdo pikë të tij.
Duke zgjidhur detyrën e vendosur, është e mundur të merret një grup vlerash me pikë në çdo pikë të territorit, duke ofruar një paraqitje të nivelit të zhvillimit të territorit në përgjithësi, si dhe në një fushë të caktuar. Një fushë e tillë 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 shembuj, banka, dyqane profesionale, qendra tregtare dhe argëtuese, etj.) në territorin e zgjedhur.
— Analiza e përdorimit më efektiv të territorit.
Ky drejtim lejon kryerjen e një studimi të detajuar të karakteristikave të territorit, situatës së tregut që ka dalë në territorin e hulumtuar, identifikimin e mundësive të kërkuara.
— Përcaktimi i kontributit të një faktori në modelin e kostos, për shembull, shfaqja e rrugëve të reja dhe rrugëve të reja.
— Analiza e aspekteve të ndryshme të një territori dhe analiza e territoreve të ndryshme (krahasimi i territoreve).
Originaliteti i metodës së propozuar në këtë artikull për analizën e territorit duke përdorur modelin "të nxehtit" qëndron në përdorimin e treguesve të zhvillimit të territorit — potencialeve, të paraqitura në shprehje numerike dhe që pasqyrojnë shkallën e ndikimit të objektit (faktorit të ndikimit) në territor.
Për të kuptuar thelbin e studimit, duhet të themi disa fjalë rreth potencialit termik, duke i dhënë atij një interpretim fizik.
Në fizikë ekzistojnë termat si fusha e forcës dhe 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 definohet me formulën:
F=k/r2, ku
k është një konstantë;
r është distanca midis objekteve në ndërveprim.
Funksioni i forcës ϕ përcaktohet me shprehjen:
dϕ=-F*dr, ku
ϕ është potenciali i fushës së forcës;
dϕ, dr janë diferenciat;
r është distanca midis objekteve në ndërveprim,
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, gjatë ndryshimit të distancës deri te objekti nga r2 në r1, funksioni i forcës përcaktohet me formulën
E=k*(1/r1-1/r2), ku
E është puna, e kryer nga fusha e forcës gjatë kalimit të një rruge;
r1, r2 janë pozita fillestare dhe përfundimtare të objektit.
Për problemin e analizës së territorit, ndikimi i objekteve (faktorëve) në territor mund të konsiderohet si forcë (funksioni i forcës), ndërsa niveli i zhvillimit të territorit si potenciali termik total (fusha e forcës) nga të gjitha objektet (faktorët). Në problemet e fizikës, potenciali termik është temperatura, ndërsa në problemet e analizave të territorit duke përdorur modelin "termik", potenciali përfaqëson ndikimin total të të gjitha faktorëve në një pikë të territorit.
Të dhënat hapësinore përbëhen nga pika, linja, poligone. Për të llogaritur potencialet, të dhënat hapësinore të gjatë ndahen në fragmente të vogla. Për secilën fragment llogaritet potenciali nga pika me një 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 janë të grupuara sipas produkteve. Ekzistojnë grupe objektesh pyjore, ujore, vendbanimesh, ndalesash transporti etj. Grupi i bashkuar sipas kuptimit përfaqëson një faktor. Duke kaluar përmes të gjitha objekteve (faktorëve), merrni një grup potencialesh termike, të përshtatshme 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 (vizualizimi i potencialeve). Ky kalim ofron mundësinë për të përcaktuar shkallën e pranisë së faktorëve në çdo pikë të territorit dhe për të kryer analizë të mëtejshme, dmth. të visualizohen drejtimet e ndryshme të zhvillimit të qytetit në ngjyrë. Kështu, do të kemi një shkëlqim të intensitetit të ndryshëm për çdo pikë të territorit.
Shembuj të imazheve «termike» të territorit të qytetit të Nizhny Novgorod për disa faktorë janë paraqitur më poshtë.
Hartë «termike» e qytetit N. Novgorod, që pasqyron faktorin «Rrjeti i farmacive»
Hartë «termike» e qytetit N. Novgorod, që pasqyron faktorin «Poliklinikat për të rritur»
Hartë «termike» e qytetit N. Novgorod, që pasqyron faktorin «Poliklinikat për fëmijë»
Hartë «termike» e qytetit N. Novgorod, që pasqyron faktorin «Zonat industriale»
Imazhet «termike» të territorit lejojnë të përcaktohet koncentrimi i potencialeve nga objekte të ndryshme ndikimi. Më pas, është e nevojshme të bashkohen potencialet e marra në një karakteristikë të integruar, që lejon vlerësimin e territorit sipas një numri të madh faktorësh. Për këtë, nevojitet një metodë që lejon analizimin e një volumi të madh informacioni, njihni objekte dhe gjithashtu reduktoni dimensionin e të dhënave, duke humbur sa më pak informacion. Një nga këto metoda është analiza e komponentëve kryesorë (Principal component analysis, PCA). Më shumë mbi këtë metodë mund të lexoni në .
Thelbi i metodës është gjetja e një kombinimi linear të parametrave fillestarë, që ndryshon më fort në fushën e analizës. Për të dhënat hapësinore – ndryshimi më i madh në territor.
Metoda e komponentëve kryesorë identifikon objekte (faktorë) që ndryshojnë më shumë në territor. Si rezultat i punës së metodës, krijohen variabla të rinj – komponentët kryesorë, që janë më informues në krahasim me të dhënat fillestare, të cilët lehtësojnë analizimin, përshkrimin dhe visualizimin e territorit, duke lehtësuar ndërtimin e modeleve.
Komponentët kryesorë përfaqësojnë shprehje analitike - shumën e potencialeve të faktorëve burimorë me disa koeficientë. Megjithatë, nëse ndonjë faktor ka një ndikim të rëndësishëm në territor, por nuk ndryshon në territorin e analizuar, metoda e komponentëve kryesorë nuk do të përfshijë këtë faktor në përbërjen e komponentëve kryesorë.
Komponentët kryesorë renditen sipas rënies së informacionit – dmth, përhapjes në territor. Komponentët kryesorë të parë mbajnë brenda një informacioni shumë më të madh se faktorët e veçantë, dhe përshkruajnë mirë territorin. Zakonisht, kur përdoren rreth njëqind faktorë, komponenti i parë kryesor mban rreth 50% të gjithë informacionit (diskrezionit) në territor. Komponentët kryesorë nuk korrelacionohen me njëri-tjetrin dhe mund të përdoren për modelet si karakteristika të territorit në çdo pikë.
Komponenti kryesor, si një tregues i llogaritur abstraktisht për territorin, nuk ka një emër dhe klasifikim të qartë. Megjithatë, grumbulli i faktorëve që korrelacionojnë fort me komponentin kryesor lejon interpretimin e komponentëve kryesorë. Zakonisht, me komponentët kryesorë korrelacionojnë faktorët e mëposhtëm:
— niveli i zhvillimit të infrastrukturës;
— komponenti transportues i territorit;
— zonat klimatike;
— niveli i zhvillimit të bujqësisë;
— potenciali ekonomik i territorit.
Analiza e mëtejshme, përfshirë grumbullimin, vazhdon me disa nga komponentët kryesorë më të rëndësishëm.
Në figura mund të shihni shfaqjen grafike të komponentëve kryesorë të parë në territorin e disa qyteteve të Federatës Ruse.
Komponenti i parë kryesor, që karakterizon nivelin e zhvillimit të infrastrukturës urbane në N. Novgorod.
Komponenti i parë kryesor, që karakterizon nivelin e zhvillimit të infrastrukturës urbane në Ekaterinburg.
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: grumbullimi
Faza e mëtejshme e analizës së territoreve përfaqëson procesin e kërkimit të zonave të mjedisit urban, të homogjene sipas cilësisë. Ky kërkim bazohet në analizën e vlerave të komponenteve kryesore në çdo pikë të territorit. Detyra e identifikimit të këtyre zonave homogjene mund të zgjidhet përmes grumbullimit – një proces që grupon territoret sipas afërsisë së karakteristikave të tyre të përbashkëta.
Grumbullimi i territoreve ndjek dy objektiva:
— krijimin e një vizualizimi më të kuptueshëm të territorit;
— identifikimin e zonave për ndërtimin e modeleve të veçanta.
Territet grumbullohen sipas faktorëve të zgjedhur 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 për grumbullim: metoda K-means dhe metoda e dendrogramit. Kur punoni me territore, metoda K-means ka treguar performancë të shkëlqyer, veçanërisht duke iu bashkuar objektivave të reja me pikat e rritjes. Avantazhi i metodës K-means është se ajo funksionon në një mënyrë të ngjashme me procesin natyror të formimit të territoreve: integron të ngjashmit, dhe jo ndan të paafërt.
Me metodën K-means janë bërë llogaritjet për Nizhny Novgorod (ilustrimi më poshtë).
Përputhja e grupeve me nivelin e zhvillimit të territorit në shembullin e qytetit Nizhny Novgorod
Me qasjen e propozuar, është e mundur të merret një ide për territorin në tema të ndryshme. Temat që na interesojnë mund të jenë, për shembull, niveli i zhvillimit të infrastrukturës urbane, niveli i "elitës" së territorit, niveli i zhvillimit të kulturës, përbërja sociale e zhvillimit të territorit. Këto tema janë koncepte integrale të keqdefinuara dhe përbëhen nga shumë faktorë të ndërlidhur.
Me një algoritëm të caktuar për përzgjedhjen e parametrave për analizë (duke përfshirë angazhimin e ekspertëve), ne do të marrim karta tematike që e paraqesin një aspekt të zhvillimit të territorit.
Nën karakteristikat integrale kuptojmë komponentet e para kryesore, para së gjithash komponentin më informues të parë kryesor, dhe grumbullimin e territoreve sipas parametrave të zgjedhur.
Hartat tematike të komponenteve të para kryesore mbi aspekte të ndryshme të zhvillimit janë paraqitur në figurat më poshtë.
Harta tematike "Objektet e kulturës" për shembullin e qytetit N. Novgorod
Harta tematike "Sfera sociale" për shembullin e qytetit N. Novgorod
Karakteristikat integrale ofrojnë mundësinë për të kuptuar karakteristikat e territorit, duke operuar me shumë faktorë me humbje minimale të informacionit.
Në përfundim, duhet të theksohet edhe një herë se analiza e territoreve është një fazë jashtëzakonisht e rëndësishme në zgjidhjen e problemeve të zhvillimit të ambientit urban, zgjedhjes së vendeve për investim në ndërtim, kërkimin e vendndodhjes më të favorshme të objekteve të reja dhe detyrave të tjera.
Metoda e propozuar në artikull për analizën e territorit duke përdorur modelin "termik" nga faktorë të natyrave të ndryshme nuk është kritike për përzgjedhjen e faktorëve, pra nuk vendos kufizime dhe kërkesa për informacionin burimor.
Diversiteti dhe teprica e informacionit burimor, si dhe mundësia për të përdorur të dhëna të hapura ofron perspektiva të pakufizuara për analizën e çdo territori të botës.
Në publikimet që vijnë, të dedikuara për detyrat e analizës së territoreve, planifikojmë të zbulojmë veçoritë e modelimit duke përdorur komponentet kryesore dhe metodat e realizimit të tyre për detyra të tilla si:
— zgjedhja e vendit më të mirë për vendosjen e një objekti të ri;
— ndërtimi i një sipërfaqe çmimi për një kategori të caktuar objektesh duke përdorur vlerën e tregut;
-vlerësimi i përfitimeve të një aktiviteti të caktuar në varësi të vendndodhjes së objekteve.
Gjithashtu, kemi në plan të prezantojmë metodat e kalimit prapa nga komponentet kryesore në faktorë, gjë që lejon në të vërtetë të marrë një model nga faktorët për këtë territor.
Burimi: habr.com
