Birinchi nashrda () biz termal potentsiallardan umuman hududlarni tahlil qilish uchun qanday foydalanish mumkinligini tasvirlab berdik. Keyingi nashrlarda fazoviy ob'ektlar to'g'risidagi ma'lumotlar ma'lumotlar bazalarida qanday saqlanishi, asosiy komponentlardan modellar qanday qurilganligi va umuman hudud tahlilining qanday vazifalari bo'lishi mumkinligini tasvirlash rejalashtirilgan. Lekin birinchi narsa.
Issiqlik potentsiali usulidan foydalanish, birinchi navbatda, bizni qiziqtirgan hudud haqida umumiy tasavvurga ega bo'lish imkonini beradi. Masalan, Barselona (Kataloniya) shahri uchun OSM dan dastlabki ma'lumotlarni olib, parametrlarni tanlamasdan integral tahlilni o'tkazsak, biz birinchi asosiy komponentlarning "termal" tasvirlarini olishimiz mumkin. Birinchi maqolada biz "issiqlik" xaritalari haqida ham gapirgan edik, ammo "issiqlik" xaritasi atamasi integral tahlil uchun ishlatiladigan potentsiallarning fizik ma'nosi tufayli paydo bo'lganligini eslash noto'g'ri bo'ladi. Bular. fizika masalalarida potentsial - harorat, hududiy tahlil masalalarida esa potentsial - barcha ta'sir etuvchi omillarning hududning ma'lum bir nuqtasiga umumiy ta'siri.
Quyida integral tahlil natijasida olingan Barselona shahrining "issiqlik" xaritasi misoli keltirilgan.
Birinchi asosiy komponentning "issiqlik" xaritasi, parametrlarni tanlamasdan, Barselona
Va ma'lum bir parametrni o'rnatish orqali (bu holda biz sanoatni tanladik), buning uchun to'g'ridan-to'g'ri "issiqlik" xaritasini olishingiz mumkin.
Birinchi asosiy komponentning issiqlik xaritasi, sanoat, Barselona
Albatta, tahlil muammolari tanlangan hududning umumiy bahosini olishdan ko'ra ancha kengroq va xilma-xildir, shuning uchun misol sifatida, ushbu maqolada biz yangi ob'ektni joylashtirishda eng yaxshi joyni topish muammosini ko'rib chiqamiz. uni hal qilish uchun issiqlik potentsiali usulini amalga oshirish va kelgusi nashrlarda biz boshqalarni ko'rib chiqamiz.
Yangi ob'ektni joylashtirishda eng yaxshi joyni topish muammosini hal qilish hudud ushbu yangi ob'ektni qabul qilishga qanchalik "tayyor" ekanligini, u hududda allaqachon mavjud bo'lgan boshqa ob'ektlar bilan qanday bog'lanishini va ushbu yangi ob'ekt uchun qanchalik qimmatli ekanligini aniqlashga yordam beradi. hudud va u qanday qiymat qo'shadi.
Texnik amalga oshirish bosqichlari
Texnik amalga oshirish quyida keltirilgan protseduralar ketma-ketligi bilan ifodalanishi mumkin:
- Axborot muhitini tayyorlash.
- Manba ma'lumotlarini qidirish, to'plash va qayta ishlash.
- Tahlil qilinadigan hududda tugunlar tarmog'ini qurish.
- Hudud omillarini bo'laklarga bo'lish.
- Omillardan potentsiallarni hisoblash.
- Hududning tematik integral xususiyatlarini yaratish omillarini tanlash.
- Hududning integral ko'rsatkichlarini olish uchun asosiy komponent usulini qo'llash.
- Yangi ob'ektni qurish uchun joy tanlash uchun modellarni yaratish.
1-bosqich. Axborot muhitini tayyorlash
Ushbu bosqichda ma'lumotlar bazasini boshqarish tizimini (MBBT) tanlash, axborot manbalarini, ma'lumotlarni to'plash usullarini va to'plangan ma'lumotlar hajmini aniqlash kerak.
Bizning ishimiz uchun biz PostgeSql ma'lumotlar bazasidan (DB) foydalandik, ammo shuni ta'kidlash kerakki, SQL so'rovlari bilan ishlaydigan boshqa har qanday ma'lumotlar bazasi ishlaydi.
Ma'lumotlar bazasida dastlabki ma'lumotlar saqlanadi - ob'ektlar haqidagi fazoviy ma'lumotlar: ma'lumotlar turlari (nuqtalar, chiziqlar, ko'pburchaklar), ularning koordinatalari va boshqa xarakteristikalari (uzunlik, maydon, miqdor), shuningdek, natijada olingan barcha hisoblangan qiymatlar. amalga oshirilgan ishlar va ish natijalarining o'zi.
Statistik ma'lumotlar fazoviy ma'lumotlar sifatida ham taqdim etiladi (masalan, ushbu hududlarga statistik ma'lumotlar berilgan mintaqaning hududlari).
Yig'ilgan dastlabki ma'lumotlarni o'zgartirish va qayta ishlash natijasida chiziqli, nuqta va maydon omillari, ularning identifikatorlari va koordinatalari haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan jadvallar tuziladi.
2-bosqich. Manba ma'lumotlarini qidirish, to'plash va qayta ishlash
Ushbu muammoni hal qilish uchun dastlabki ma'lumot sifatida biz hudud haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan ochiq kartografik manbalardan ma'lumotlardan foydalanamiz. Bizning fikrimizcha, etakchi OSM ma'lumotlari bo'lib, butun dunyo bo'ylab har kuni yangilanadi. Ammo, agar siz boshqa manbalardan ma'lumot to'plashga muvaffaq bo'lsangiz, bundan ham yomoni bo'lmaydi.
Axborotni qayta ishlash uni bir xillikka keltirish, noto'g'ri ma'lumotlarni yo'q qilish va ma'lumotlar bazasiga yuklashga tayyorlashdan iborat.
3-bosqich. Tahlil qilinadigan hududda tugunlar tarmog'ini qurish
Tahlil qilinayotgan hududning uzluksizligini ta'minlash uchun uning ustida tugunlari berilgan koordinatalar tizimida koordinatalarga ega bo'lgan panjara qurish kerak. Har bir tarmoq tugunida potentsial qiymat keyinchalik aniqlanadi. Bu sizga bir hil hududlarni, klasterlarni va yakuniy tahlil natijalarini tasavvur qilish imkonini beradi.
Yechilishi kerak bo'lgan vazifalarga qarab, panjara qurishning ikkita varianti mumkin:
- Muntazam bosqichli panjara (S1) - butun hududda kuzatilishi mumkin. U omillardan potentsiallarni hisoblash, hududning integral xususiyatlarini (asosiy komponentlar va klasterlar) aniqlash va modellashtirish natijalarini ko'rsatish uchun ishlatiladi.
Ushbu to'rni tanlashda siz quyidagilarni belgilashingiz kerak:
- panjara oralig'i - panjara tugunlari joylashgan oraliq;
- tahlil qilinayotgan hududning maʼmuriy-hududiy boʻlinishga toʻgʻri kelishi mumkin boʻlgan chegarasi yoki u xaritada koʻpburchak koʻrinishidagi hisoblash maydonini cheklovchi hudud boʻlishi mumkin.
— tartibsiz oraliqli panjara (S2) hududning alohida nuqtalarini tavsiflaydi (masalan, centroidlar). U omillardan potentsiallarni hisoblash va hududning integral xususiyatlarini (asosiy komponentlar va klasterlar) aniqlash uchun ham qo'llaniladi. Hisoblangan asosiy komponentlar bilan modellashtirish tartibsiz bosqichli to'rda aniq amalga oshiriladi va simulyatsiya natijalarini vizualizatsiya qilish uchun tartibsiz bosqichli tarmoq tugunlaridan klaster raqamlari koordinatalarning yaqinligi printsipiga muvofiq muntazam qadamli tarmoq tugunlariga o'tkaziladi. .
Ma'lumotlar bazasida tarmoq tugunlarining koordinatalari haqidagi ma'lumotlar har bir tugun uchun quyidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan jadval shaklida saqlanadi:
- tugun identifikatori;
- tugun koordinatalari (x, y).
Turli xil oraliqlarga ega bo'lgan turli hududlar uchun muntazam oraliqli panjara misollari quyidagi rasmlarda ko'rsatilgan.
Nijniy Novgorodning qamrov tarmog'i (qizil nuqta). Nijniy Novgorod viloyatining qamrov tarmog'i (ko'k nuqta).
4-bosqich Hudud omillarini bo'laklarga bo'lish
Keyinchalik tahlil qilish uchun hududning kengaytirilgan omillari diskret omillar majmuasiga aylantirilishi kerak, shunda har bir tarmoq tugunida mavjud bo'lgan har bir omil haqida ma'lumot mavjud. Chiziqli omillar segmentlarga, maydon omillari bo'laklarga bo'linadi.
Bo'linish bosqichi hududning maydoni va o'ziga xos omilga qarab tanlanadi; katta maydonlar (mintaqa) uchun bo'linish bosqichi 100-150 m bo'lishi mumkin; kichikroq hududlar (shahar) uchun bo'linish bosqichi 25-50 m bo'lishi mumkin. .
Ma'lumotlar bazasida bo'linish natijalari haqidagi ma'lumotlar har bir fragment uchun quyidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan jadval shaklida saqlanadi:
- omil identifikatori;
- hosil bo'lgan bo'linish bo'laklarining markazlari koordinatalari (x, y);
- bo'lim bo'laklarining uzunligi / maydoni.
5-bosqich Omillardan potentsiallarni hisoblash
Dastlabki ma'lumotni tahlil qilishning mumkin bo'lgan va tushunarli usullaridan biri omillarni ta'sir qilish ob'ektlaridan potentsial sifatida ko'rib chiqishdir.
Ikki o'lchovli holat uchun Laplas tenglamasining fundamental yechimi - nuqtadan masofaning logarifmasidan foydalanamiz.
Cheklangan potentsial qiymatning nolga teng bo'lishi talabini va katta masofalardagi potentsial qiymatning cheklanishini hisobga olgan holda, potentsial quyidagicha aniqlanadi:
da r (1)
r2>r>=r1 uchun
r>=r2 uchun
Nuqta ob'ektidan ta'sir qilish potentsialining turi
Logarifmik funktsiya nolga chegaralangan va omillardan ma'lum masofada oqilona chegaralangan bo'lishi kerak. Agar biz omildan katta masofada potentsialga cheklovlar qo'ymagan bo'lsak, tahlil qilinadigan nuqtadan uzoqda joylashgan juda ko'p ma'lumotni hisobga olishimiz kerak edi, bu tahlilga deyarli ta'sir qilmaydi. Shuning uchun biz omil ta'sir radiusining qiymatini kiritamiz, undan tashqari omilning potentsialga qo'shadigan hissasi nolga teng.
Shahar uchun omil radiusi yarim soatga teng deb hisoblanadi piyoda foydalanish imkoniyati - 2 metr. Mintaqa uchun biz yarim soatcha gaplashishimiz kerak transport foydalanish imkoniyati - 20 000 metr.
Shunday qilib, potentsial qiymatlarni hisoblash natijasida biz muntazam panjaraning har bir tugunida har bir omildan umumiy potentsialga egamiz.
6-bosqich. Hududning tematik integral xususiyatlarini yaratish omillarini tanlash
Ushbu bosqichda hududning tematik integral xususiyatlarini yaratish uchun eng muhim va informatsion omillar tanlanadi.
Omillarni tanlash parametrlar uchun ma'lum chegaralarni (korrelyatsiya, ta'sir foizi va boshqalar) belgilash orqali avtomatik ravishda amalga oshirilishi mumkin yoki muammoning mavzusini bilib, hududni biroz tushungan holda mutaxassis tomonidan amalga oshirilishi mumkin.
Eng muhim va ma'lumot beruvchi omillar tanlanganidan so'ng, siz keyingi bosqichlarga o'tishingiz mumkin - asosiy komponentlarning talqini.
7-bosqich Hududning integral ko'rsatkichlarini olish uchun asosiy komponent usulini qo'llash. Klasterlash
Oldingi bosqichda har bir tarmoq tugunlari uchun hisoblangan potentsiallarga aylantirilgan hudud omillari haqidagi dastlabki ma'lumotlar yangi integral ko'rsatkichlarga - asosiy komponentlarga birlashtiriladi.
Asosiy komponent usuli o'rganilayotgan hududdagi omillarning o'zgaruvchanligini tahlil qiladi va ushbu tahlil natijalariga ko'ra ularning eng o'zgaruvchan chiziqli birikmasini topadi, bu ularning o'zgarishi o'lchovini - hudud bo'ylab tarqalishini hisoblash imkonini beradi.
Chiziqli model funksiyasini berilgan qiymatlarga yaqinlashtirish modelini yaratish uchun umumiy masalani olaylik
(2)
Bu erda i komponent raqami,
n – hisoblashda ishtirok etuvchi komponentlar soni
j – hududiy nuqtaning tugun indeksi, j=1..k
k - asosiy tarkibiy qismlarni hisoblash amalga oshirilgan hududiy tarmoqning barcha tugunlari soni.
— modelning i-asosiy komponenti uchun koeffitsient
– j-nuqtadagi i-bosh komponentning qiymati
B – modelning bepul muddati
— biz model qurayotgan omilning j-nuqtasidagi potentsial
Tenglamadagi noma’lumlarni aniqlaymiz (2) Eng kichik kvadratlar usuli, asosiy komponentlarning xususiyatlaridan foydalangan holda:
(3)
Bu erda i va i2 komponent raqamlari, i<>i2
j — hudud tugunlari indeksi
k - barcha hududiy tugunlar soni
(4)
(3) komponentlar o'rtasida korrelyatsiya yo'qligini bildiradi
(4) - har qanday komponentning umumiy qiymati nolga teng.
Biz quyidagilarni olamiz:
(5)
Bu erda yozuv tenglamadagi kabi. (2), o'rtacha potentsial qiymatni bildiradi
Ushbu natijani quyidagicha talqin qilish mumkin:
Model simulyatsiya qilingan qiymatning o'rtacha qiymatidan va har bir komponent uchun unga oddiy tuzatishlardan iborat oddiy ifodadir. Hech bo'lmaganda, natijada so'qmoqli atama B va birinchi asosiy komponent bo'lishi kerak. Quyida Nijniy Novgorod viloyati uchun birinchi asosiy komponentlarning issiqlik xaritalari misollari keltirilgan.
Hisoblangan asosiy komponentlar asosida bir hil hududlarni qurish mumkin. bu barcha parametrlar uchun ham, masalan, faqat narxlash uchun ham amalga oshirilishi mumkin - ya'ni. klasterlashni amalga oshiring. Buning uchun siz foydalanishingiz mumkin . Har bir bir hil mintaqa uchun hududning rivojlanish darajasini tavsiflovchi 1-bosh komponentning o'rtacha qiymati hisoblanadi.
Nijniy Novgorod viloyati uchun narxlash parametrlari bo'yicha klasterlash misoli quyida keltirilgan.
Shuningdek, olingan asosiy komponentlardan tannarx modelining parametrlari sifatida foydalanib, biz hududning narx yuzasini olishimiz mumkin.
Nijniy Novgorodning narxi yuzasi
8-bosqich. Yangi ob'ektni qurish uchun joy tanlash uchun modellarni yaratish
Yangi ob'ektni (keyingi o'rinlarda "ob'ekt" deb ataladi) joylashtirish uchun eng jozibali joyni tanlash uchun "ob'ekt" ning joylashgan joyini atrofdagi infratuzilma bilan solishtirish kerak. "Ob'ekt" ishlashi uchun uning ishlashini ta'minlash uchun etarli resurslar bo'lishi kerak, "ob'ekt" ga ijobiy va salbiy ta'sir ko'rsatadigan ko'plab omillarni hisobga olish kerak. Ushbu omillarning butun majmuasi "ob'ekt" ning ishlashi uchun "oziqlantiruvchi" muhit sifatida belgilanishi mumkin. Ob'ektlar sonining hudud resurslari soniga mos kelishi "ob'ekt" ning barqaror ishlashi uchun asosdir.
Ushbu taqqoslash natijasi hududning har bir nuqtasi uchun hisoblangan va yangi "ob'ekt" ni joylashtirish uchun joy tanlashni vizual va analitik tahlil qilish imkonini beradigan potentsialdir.
Savdo uchun, masalan, xaridorlarning doimiy oqimi muhim ahamiyatga ega, ya'ni savdo ob'ektlari uchun hisobga olinishi kerak bo'lgan omillar ro'yxatiga ushbu oqimni ta'minlaydigan omillar ham kiritilishi kerak (masalan, ijtimoiy infratuzilma ob'ektlari, ish joylari, yashash joylari, transport yo'nalishlari va boshqalar).
Boshqa tomondan, chakana savdo ob'ektlarining ishlashini ta'minlash uchun barcha shartlar bajarilganda, chakana savdo ob'ektlarining zichligini hisobga olish kerak, chunki atrof-muhitni "iste'mol qilish" xarid qilish imkoniyatining pasayishiga olib keladi. Odamlar oqimi cheksiz emas va bu ularning moliyaviy resurslari va jismoniy imkoniyatlariga ham tegishli.
Ob'ekt uchun eng yaxshi joyni tanlash muammosini hal qilish algoritmi asosiy komponentlarning funktsiyasi sifatida olingan potentsial "ob'ekt" tipidagi ob'ektlar to'plamining potentsialiga iloji boricha yaqinroq bo'lishidan kelib chiqadi; keyin modelning potentsiali va "ob'ekt" tipidagi ob'ektlarning potentsiali o'rtasidagi farq hisoblanadi; hosil bo'lgan farqdan bitta "ob'ekt" ning hissa potentsialining qiymati chiqariladi; Bu holda olingan salbiy qiymatlar nolga almashtiriladi, ya'ni yangi "ob'ekt" ning ishlashi uchun etarli resurslar mavjud bo'lmagan joylar yo'q qilinadi.
Amalga oshirilgan harakatlar natijasida biz ijobiy potentsial qiymatga ega bo'lgan hududning nuqtalarini, ya'ni "ob'ektimiz" qulay joylashuv joylarini olamiz.
Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, bizning ixtiyorimizda bo'lgan barcha omillarning hisoblangan potentsiallari va biz modelni yaratmoqchi bo'lgan omil va tanlangan tematik sohani (savdo, sanoat, madaniyat, ijtimoiy soha va boshqalar) tahlil qilmoqchimiz.
Buning uchun atrof-muhit o'zgaruvchilari - asosiy tarkibiy qismlarni qurish uchun omillarni tanlash va keyin ular asosida modellarni hisoblash kerak.
Tematik sohaning mos yozuvlar omili bilan barcha omillarning korrelyatsiyasini tahlil qilish orqali omillarni tanlashni taklif qilamiz. Masalan, madaniyat uchun bu teatrlar, ta'lim tizimi uchun, maktablar va boshqalar bo'lishi mumkin.
Standart potentsialning barcha omillarning potentsiallari bilan bog'liqligini hisoblaymiz. Biz kattalikdagi korrelyatsiya koeffitsientlari ma'lum bir qiymatdan katta bo'lgan omillarni tanlaymiz (ko'pincha minimal korrelyatsiya koeffitsientining qiymati = 0 olinadi).
(6)
qayerda — i-omilning standart bilan korrelyatsiya koeffitsientining mutlaq qiymati.
Korrelyatsiya hududni qamrab olgan barcha tarmoq tugunlari bo'yicha hisoblanadi.
Modelning potentsiali va tenglamadagi yangi ob'ekt bilan bir xil turdagi ob'ektlarning potentsiali o'rtasidagi farq (2) yangi ob'ektlarni joylashtirish uchun foydalanish mumkin bo'lgan hududning imkoniyatlarini ko'rsatadi.
Natijada, biz "ob'ekt" ning o'rganilayotgan hududdagi joylashuvining foyda darajasini tavsiflovchi potentsial qiymatni olamiz.
Yangi "ob'ekt" uchun tavsiya etilgan joylarni qanday qilib grafik tarzda ko'rsatishga misol quyida keltirilgan.
Shunday qilib, yangi ob'ekt uchun eng yaxshi joyni tanlash muammosini hal qilish natijasi har bir nuqtada hududni ballarda baholash sifatida ifodalanishi mumkin, bu investitsiya ob'ektini joylashtirish potentsiali haqida tasavvur beradi, ya'ni. ball bo'lsa, ob'ektni topish qanchalik foydali bo'ladi.
Xulosa qilib shuni aytish kerakki, ushbu maqolada biz ochiq manbalardan olingan ma'lumotlarga ega bo'lgan hududiy tahlil yordamida hal qilinishi mumkin bo'lgan faqat bitta muammoni ko'rib chiqdik. Darhaqiqat, uning yordami bilan hal qilinishi mumkin bo'lgan juda ko'p muammolar mavjud, ularning soni faqat sizning tasavvuringiz bilan cheklangan.
Manba: www.habr.com