Ngagunakeun poténsi termal pikeun analisis wewengkon

Conto ngitung poténsi termal pikeun jaringan jalan di Nizhny Novgorod

Wewengkon kota mangrupakeun kompleks, sistem hétérogén anu terus robah. Anjeun tiasa ngajelaskeun wilayah sareng meunteun lingkungan kota nganggo objék spatial (faktor). Faktor ngajéntrékeun wewengkon béda dina sipat pangaruh maranéhanana (positip, négatip) jeung konfigurasi geometri (titik, garis, polygons).

Seringna rada hese pikeun nangtukeun darajat pangaruh unggal obyék individu dina tingkat pangembangan wilayah sacara gembleng atanapi aspék anu tangtu. Kiwari, masalah watesan jeung ngajéntrékeun konsép kayaning "budaya", "lingkup sosial", "tegangan sosial", "kahirupan alus", "pangwangunan ékonomi", "kaséhatan populasi" janten beuki relevan. Ambiguitas konsép ieu ningkat upami urang hoyong nerapkeunana kana kelompok sosial anu béda, populasi anu béda-béda umur sareng jinis kelamin.

Ogé, éta kudu dicatet yén wates kota dina konsép modern rada sawenang. Migrasi poean populasi, aksés angkutan wewengkon terpencil "blurs wates" kota malah leuwih. Konsep aglomerasi ayeuna loba dipaké umumna ngagambarkeun wates kota, tapi dina waktos anu sareng ngajadikeun pisan konsep wates kota malah leuwih samar.

Sanaos masalah anu dijelaskeun di luhur, analisa sareng penilaian wilayah ayeuna mangrupikeun daérah anu paling ngajangjikeun sareng pikaresepeun anu ngamungkinkeun ngarengsekeun seueur masalah anu mendesak di lingkungan kota.

Tulisan naroskeun pikeun mertimbangkeun metode pikeun nganalisa wilayah nganggo modél "termal". Métode ieu dumasar kana ulikan ngeunaan poténsi anu diciptakeun ku objék (faktor) tina rupa-rupa alam (titik, linier sareng aréa). Analisis wewengkon ngagunakeun métode ieu ngamungkinkeun pikeun mindahkeun tina susunan data spasial (faktor) ngajéntrékeun wewengkon ka assessment numeris akurat (skor) dina unggal titik wewengkon.

Potensi anu ditalungtik salaku bagian tina analisa wilayah gaduh interpretasi fisik - rambatan panas dina lingkungan dimensi anu béda (2D, 3D). Fenomena ieu tiasa diwakilan dina bentuk gambar "termal" ("panas" peta wilayah), masihan gambaran ngeunaan tingkat pangembangan wilayah gumantung kana inténsitas warna gambar.

Faktor wewengkon

Analisis wilayah ngalibatkeun milarian sareng ngolah inpormasi ngeunaan faktor-faktor anu mangaruhan wilayah sareng indikatorna. Faktor anu mangaruhan nyaéta objék anu mangaruhan wilayah sakurilingna sareng gaduh set karakteristik sareng koordinat spasial. Conto faktor anu mangaruhan kalebet toko, fasilitas industri, jalan, leuweung, sareng badan cai.

Indikator pangaruh mangrupa objék réfléktif pangaruh objék jeung ogé ngabogaan sakumpulan ciri jeung koordinat spasial. Conto indikator pangaruh: ATM, baliho, monumen.

Dina presentasi di handap ieu kami baris ngagunakeun konsép faktor pangaruh, nu ngagabungkeun duanana istilah - faktor jeung indikator pangaruh.

Di handap ieu conto data spasial nu tindakan minangka faktor pangaruh.

Salah sahiji tahapan penting pikeun ngalaksanakeun padamelan pikeun nganalisa wilayah nyaéta tahap ngumpulkeun sareng ngolah inpormasi awal. Dinten aya loba informasi ngeunaan faktor influencing wewengkon varying derajat detil.

Inpormasi tiasa dicandak tina sumber terbuka atanapi sumber terbatas. Dina loba kasus, informasi kabuka cukup pikeun analisis, sanajan, sakumaha aturan, merlukeun processing cukup kuli-intensif.

Diantara sumber terbuka, pamimpin, dina pendapat kami, nyaéta sumberdaya OpenStreetMap (OSM). Inpormasi anu dicandak tina sumber ieu diropéa unggal dinten di sakumna dunya.

Inpormasi sumber OpenStreetMap (OSM) dibere dina format ieu:

- format OSM. The format utama jeung extension ".osm" dipaké pikeun ngajelaskeun gambar grafik XML - titik, jalur, hubungan.

- "Format Polandia". Format téks sareng ekstensi ".mp" dianggo pikeun damel sareng grafik.

- pormat PBF. Format panyimpenan data kalayan ekstensi ".osm.pbf".

Anjeun ogé tiasa nganggo ieu salaku sumber inpormasi:

- 2 GIS
Sumberdayana ngandung inpormasi anu diolah bulanan kualitas luhur, kalayan klasifikasi 3 tingkat anu saé pikeun perusahaan sareng organisasi.

- file KML (Keyhole Markup Language).
Payil KML (Keyhole Markup Language) nyaéta format file anu dipaké pikeun mintonkeun data géografis dina Google Earth, Google Maps, jeung Google Maps pikeun alat sélulér.

Kalayan file KML anjeun tiasa:
- pasang sababaraha ikon sareng ngadamel tanda tangan pikeun nunjukkeun tempat-tempat di bumi
- jieun sudut anu béda pikeun objék anu dipilih ku cara ngarobah posisi kaméra
- ngagunakeun gambar overlay béda
— nangtukeun gaya pikeun ngaropea tampilan hiji obyék, nerapkeun kode HTML pikeun nyieun hyperlinks jeung gambar inline
- nganggo polder pikeun ngagolongkeun hirarki unsur
- dinamis nampi sareng ngapdet file KML tina titik jaringan jarak jauh atanapi lokal
- Nampi data KML numutkeun parobahan dina panempo XNUMXD

- Layanan Federal pikeun Pendaptaran Nagara, Cadastre sareng Kartografi "Rosreestr"
Inpormasi dina portal Rosreestr berharga pikeun eusi sareng relevansina, tapi, hanjakalna, éta henteu ngamungkinkeun pikeun kéngingkeun grafik pikeun proyék-proyék konstruksi modal sareng plot lahan gratis. Portal Rosreestr ogé ngandung seueur inpormasi aksés anu diwatesan.

- Badan statistik
Data statistik mangrupikeun sumber inpormasi anu sah ngeunaan daérah, tapi dugi ka ayeuna, data ti badan statistik ngan ukur sayogi pikeun sababaraha indikator, utamina dina laporan badan statistik sareng laporan otoritas régional.

- Sistem informasi otoritas
Inpormasi kualitas luhur dikandung dina sistem inpormasi pamaréntah, tapi ngan ukur sabagian leutik anu diterbitkeun dina domain umum sareng sayogi pikeun dianalisis.

Ngalaksanakeun analisa wilayah henteu maksakeun sarat khusus dina komposisi inpormasi; kanyataanna, anjeun tiasa nganggo sadayana anu dipendakan; inpormasi tina sumber terbuka biasana tiasa ditukeurkeun. Nanging, éta kedah diperhatoskeun yén bahkan inpormasi anu dicandak tina sumber OSM waé cekap pikeun nganalisa wilayah anu teu biasa.

Analisis wilayah nganggo modél "termal". Interprétasi fisik poténsial

Sakumaha anu disebatkeun sateuacana, analisa wilayah ayeuna mangrupikeun topik anu panas sareng alat anu kuat pikeun daya tarik investasi dina pangwangunan infrastruktur di sababaraha lingkungan kota.

Rupa-rupa masalah anu direngsekeun nganggo analisis wilayah tiasa digabungkeun kana sababaraha daérah utama:

- Kéngingkeun penilaian anu paling tiasa diinterpretasi sareng rinci ngeunaan daérah dina unggal titik.
Ku ngarengsekeun masalah, anjeun tiasa nampi sakumpulan titik dina unggal titik daérah, masihan gambaran ngeunaan tingkat pangembangan wilayah sacara umum, ogé dina daérah anu tangtu. Wewengkon sapertos kitu tiasa, contona, budaya, industri, perdagangan, jsb.

- Nangtukeun tempat anu paling nguntungkeun pikeun nempatkeun objék investasi tina jinis anu tangtu (contona, bank, toko khusus, pusat balanja sareng hiburan, jsb) di daérah anu dipilih.

- Analisis pamakéan paling éféktif wewengkon.
Arah ieu ngamungkinkeun pikeun ulikan nu detil rupa karakteristik wewengkon, kaayaan pasar nu geus dimekarkeun di wewengkon ditalungtik, sarta idéntifikasi pilihan populér.

- Penentuan kontribusi hiji faktor kana model ongkos, ngagunakeun conto mecenghulna jalan anyar jeung ruteu anyar.

- Analisis aspék béda tina hiji wewengkon jeung analisis wewengkon béda (ngabandingkeun wewengkon).

Orisinalitas metode analisis wilayah anu diajukeun dina tulisan nganggo modél "termal" aya dina panggunaan indikator pangembangan wilayah - poténsi, dibere dina istilah numerik sareng ngagambarkeun darajat pangaruh obyék (faktor pangaruh) dina daérah éta.

Ngartos hakekat pangajaran, anjeun kedah nyarios sababaraha kecap ngeunaan poténsi termal sorangan sareng masihan interpretasi fisikna.

Dina fisika aya konsép kayaning médan gaya и fungsi kakuatan. Médan gaya boga dimensi énergi, fungsi gaya boga dimensi gaya.

Pikeun hukum gravitasi universal, médan gaya diartikeun ku rumus:

F=k/r2, dimana
k - konstanta;
r - jarak antara objék interacting.

Fungsi gaya ϕ ditangtukeun ku éksprési:

dϕ=-F*dr, dimana
ϕ—potensi médan gaya;
dϕ, dr - diferensial;
r nyaéta jarak antara objék interaksi,

kituna ϕ = k/r.

Harti fisik poténsi médan gaya ϕ nyaéta pagawéan E anu dilakukeun ku médan gaya nalika ngaliwatan jalur anu tangtu. Dina kasus hukum gravitasi universal, nalika jarak ka hiji obyék robah tina r2 ka r1, fungsi gaya ditangtukeun ku rumus.

E=k*(1/r1-1/r2), dimana
E nyaéta pagawéan anu dilakukeun ku médan gaya nalika ngalangkungan jalur anu tangtu;
r1, r2 - posisi awal jeung ahir obyék.

Pikeun tugas nganalisis hiji wewengkon, pangaruh objék (faktor) dina wewengkon bisa dianggap salaku gaya (fungsi kakuatan), sarta tingkat ngembangkeun wewengkon salaku total poténsi termal (médan gaya) ti sakabéh objék (faktor). Dina masalah fisika, poténsi termal nyaéta suhu, sareng dina masalah analisis wilayah nganggo modél "termal", poténsi ngagambarkeun dampak total sadaya faktor anu mangaruhan kana hiji titik di daérah éta.

Data spasial diwangun ku titik, garis, jeung poligon. Pikeun ngitung poténsial, data spasial nambahan dibagi kana fragmen leutik. Pikeun unggal sempalan, poténsi ti titik diitung ku multiplier sarua jeung ukuran sempalan objék (faktor).

Data dibagi kana kelompok semantik dumasar kana prinsip sasaruaan deukeut. Contona, objék dagang digabungkeun ku barang. Aya kelompok objék leuweung, awak cai, padumukan, halte angkutan, jsb. Grup dihijikeun ku harti ngagambarkeun faktor. Sanggeus ngaliwatan sagala objék (faktor), urang ménta sakumpulan poténsi termal cocog pikeun ngolah salajengna.

Pamakéan poténsial ("peta panas") ngamungkinkeun anjeun ngalih tina data spasial kana gambar "termal" objék (faktor) pangaruh kana daérah (visualisasi poténsial). Transisi sapertos kitu ngamungkinkeun pikeun nangtukeun darajat ayana faktor dina unggal titik wilayah sareng ngalaksanakeun analisa salajengna, i.e. nembongkeun arah béda tina ngembangkeun kota dina warna. Ku kituna, urang meunangkeun glow of varying inténsitas pikeun tiap titik wewengkon.

Conto gambar "termal" wewengkon Nizhny Novgorod dina konteks sababaraha faktor dibere handap.

Peta "Thermal" Nizhny Novgorod, ngagambarkeun faktor "ranté apoték".

Peta "Panas" Nizhny Novgorod, ngagambarkeun faktor "Poliklinik for geus dewasa"

Peta "Thermal" Nizhny Novgorod, ngagambarkeun faktor "Klinik Barudak"

Peta "Thermal" Nizhny Novgorod, ngagambarkeun faktor "zona Industri"

Gambar "termal" wewengkon ngamungkinkeun pikeun nangtukeun konsentrasi poténsial ti sagala rupa objék pangaruh. Salajengna, perlu pikeun ngagabungkeun poténsi anu dicandak kana ciri integral anu ngamungkinkeun penilaian wilayah dumasar kana sajumlah faktor. Ieu merlukeun métode nu ngidinan Anjeun pikeun nganalisis jumlah badag informasi, ngakuan objék, sarta ogé ngurangan diménsi data, kaleungitan jumlah pangsaeutikna informasi. Salah sahiji metodeu ieu nyaéta analisis komponén utama (PCA). Leuwih jéntré ngeunaan metoda ieu bisa kapanggih dina Wikipédia.

Hakekat metodeu nyaéta pikeun milarian kombinasi linier parameter awal anu robih paling kuat dina daérah analisis. Pikeun data spasial - paling kuat ngarobah leuwih wewengkon.

Metodeu komponén poko ngaidentipikasi objék (faktor) anu robih paling kuat dina daérah éta. Salaku hasil tina metodeu, variabel anyar muncul - komponén utama, anu langkung informatif dibandingkeun sareng data asli, kalayan bantosan anu langkung gampang pikeun nganalisis, ngajelaskeun sareng ngabayangkeun wilayahna, dimana éta langkung gampang ngawangun modél. .

Komponén poko nyaéta éksprési analitik - jumlah poténsi faktor awal kalayan koefisien anu tangtu. Sanajan kitu, lamun faktor naon boga dampak signifikan dina wewengkon, tapi teu robah sakuliah wewengkon dianalisis, métode komponén poko moal kaasup faktor ieu dina komposisi komponén poko.

Komponén utama anu maréntahkeun dina urutan nurun tina informasi - i.e. sumebar ka sakuliah wewengkon. Komponén poko munggaran mawa inpormasi anu langkung ageung tibatan faktor individu sareng ngajelaskeun wilayahna kalayan saé. Sakumaha aturan, nalika ngagunakeun kira-kira saratus faktor, komponén poko munggaran mawa ngeunaan 50% sadaya informasi (varian) pikeun wewengkon. Komponén poko henteu aya hubunganana sareng tiasa dianggo pikeun modél salaku karakteristik wilayah dina unggal titik.

Komponén utama, sakumaha sababaraha indikator abstrak diitung wewengkon, teu boga ngaran jelas tur klasifikasi. Tapi, sakumpulan faktor anu pakait kuat sareng komponén utama ngamungkinkeun urang pikeun napsirkeun komponén utama. Sakumaha aturan, faktor di handap ieu pakait sareng komponén utama:

- tingkat pangwangunan infrastruktur;
- komponén angkutan wewengkon;
- zona iklim;
- tingkat pangwangunan tatanén;
- poténsi ékonomi wewengkon.

Analisis salajengna, kaasup clustering, proceeds kalawan sababaraha komponén poko signifikan munggaran.

Dina gambar anjeun tiasa ningali gambaran grafis tina komponén poko munggaran di wewengkon sababaraha kota di Féderasi Rusia.

Komponén utama munggaran characterizing tingkat pangwangunan infrastruktur kota di Nizhny Novgorod

Komponén utama munggaran characterizing tingkat pangwangunan infrastruktur kota di Yekaterinburg

Komponén utama munggaran dicirikeun tingkat pangwangunan infrastruktur kota di Kazan

Komponén utama munggaran characterizing tingkat pangwangunan infrastruktur kota di Perm

Komponén utama munggaran characterizing tingkat pangwangunan infrastruktur kota di Samara

Komponén utama munggaran characterizing tingkat pangwangunan infrastruktur kota di Khabarovsk

ciri integral: clustering

Tahap satuluyna tina analisa wilayah nyaéta milarian zona lingkungan kota anu kualitasna homogen. Pilarian ieu dumasar kana analisa nilai-nilai komponén poko dina unggal titik di daérah éta. Masalah milarian zona homogén ieu tiasa direngsekeun nganggo clustering - prosés ngagolongkeun wilayah dumasar kana prinsip jarak tina sakumpulan ciri.

Klaster wilayah ngagaduhan dua tujuan:

- nyiptakeun visualisasi wilayah anu langkung saé;
- alokasi wewengkon pikeun kompilasi model individu.

Wewengkon dikelompokkeun luyu sareng faktor anu dipilih pikeun dianalisis. Faktor ieu tiasa janten faktor anu mangaruhan harga atanapi faktor anu ngajelaskeun sababaraha aspék pangwangunan wilayah, contona, lingkungan sosial.

Aya dua metodeu klaster klasik anu umum: metode K-means sareng metode dendrogram. Nalika damel sareng téritori, metode K-means parantos kabuktosan nyalira, anu cirina nyaéta "tumuwuh" klaster ku nambihan objék anyar kana titik kamekaran. Kauntungannana metoda K-means perenahna dina kasaruaan karyana jeung prosés alam formasi wewengkon: integrasi nu sarupa, tinimbang misahkeun nu béda.

Métode K-means dipaké pikeun itungan Nizhny Novgorod (gambar di handap).

Patuh klaster sareng tingkat pangembangan wilayah nganggo conto Nizhny Novgorod

Kalayan pendekatan anu diusulkeun, anjeun tiasa kéngingkeun tinjauan wilayah dina sababaraha topik. Topik anu dipikaresep ku urang tiasa, contona, tingkat pangwangunan infrastruktur kota, tingkat "eliteness" wilayah, tingkat pangembangan budaya, komponén sosial pangwangunan wilayah. Téma ieu mangrupikeun konsép integral anu teu jelas, sareng diwangun ku seueur faktor anu aya hubunganana.

Ngagunakeun sababaraha algoritma pikeun milih parameter pikeun analisis (kaasup jeung involvement para ahli), urang bakal ménta peta tematik nu masihan hiji gagasan ngeunaan hiji aspék ngembangkeun wewengkon.

Ciri integral dipikaharti salaku komponén poko munggaran, utamana komponén poko munggaran paling informatif, sarta clustering wewengkon nurutkeun parameter dipilih.

Peta tematik tina komponén poko munggaran pikeun sagala rupa aspék pangwangunan dibere dina gambar di handap ieu.

Peta tematik "Objék Budaya" ngagunakeun conto Nizhny Novgorod

Peta tematik "lingkup sosial" ngagunakeun conto Nizhny Novgorod

Karakteristik integral ngamungkinkeun pikeun ngartos karakteristik wilayah nganggo seueur faktor anu kaleungitan inpormasi minimal.

Dina kacindekan, eta sia noting sakali deui yén kiwari analisis wewengkon mangrupa tahap penting pisan dina ngarengsekeun masalah ngembangkeun lingkungan kota, milih tempat pikeun investasi di konstruksi, manggihan lokasi paling nguntungkeun pikeun fasilitas anyar jeung tugas séjén.

Métode analisis wilayah anu diusulkeun dina tulisan nganggo modél "termal" tina faktor anu béda-béda alam henteu kritis kana set faktor, nyaéta henteu maksakeun larangan atanapi syarat dina inpormasi awal.

The diversity na redundancy informasi sumber, kitu ogé kasempetan ngagunakeun data kabuka, nyadiakeun prospek taya pikeun nganalisis wewengkon mana wae karapihan.

Dina publikasi di handap ieu devoted kana masalah analisis wilayah, urang rencanana pikeun nembongkeun fitur tina kompilasi model ngagunakeun komponén poko jeung métode pikeun palaksanaan maranéhanana pikeun tugas kayaning:

- milih lokasi anu pangsaéna nalika nempatkeun objék énggal;
- pangwangunan permukaan harga pikeun kategori barang tinangtu nganggo nilai pasar;
- penilaian kauntungan tina jinis kagiatan anu tangtu gumantung kana lokasi objék.

Aya ogé rencana nampilkeun métode pikeun transisi sabalikna ti komponén poko kana faktor, anu dina gilirannana ngamungkinkeun pikeun ménta model ti faktor pikeun wewengkon nu tangtu.

sumber: www.habr.com