Главное меню

Карта сайта
Главная
Курсовые работы
Отчеты по практикам
Лабораторные работы
Методические пособия
Рефераты
Дипломы
Лекции



Применение геоинформационных систем в геоэкологических исследованиях

 

В случае обработки уже существующего грида (его слой является активной темой Вида) размеры строящегося грида будут совпадать с размерами исходного. После запуска данной опции на экране появляется диалоговое окно «Neighborhood Statistics». В его верхней части в списке прокрутки «Statistic» пользователь должен выбрать рассчитываемую статистическую характеристику (по умолчанию стоит среднее – Mean). Ниже расположено окно прокрутки «Neighborhood», с помощью которого пользователь выбирает форму окна. Форма по умолчанию – прямоугольник («Restangle»). В этом случае пользователь должен задать в расположенных ниже блоках Width (ширина) и Height (высота) соответствующие параметры пространственного окна. По умолчанию окно – квадрат со стороной в 3 ячейки. Если выбранная форма окна круг («Circle»), то пользователь задаёт один параметр – длину радиуса круга (Radius). Значение по умолчанию – 5 ячеек. Если же форма окна – кольцо («Dough Nut»), то необходимо задать два радиуса: внутренний (Inner) и внешний (Outer). Размер внутреннего радиуса по умолчанию 3 ячейки, внешнего – 6. В случае использования в качестве пространственного окна сектора пользователь определяет 3 параметра: длину радиуса, начальный (Start Angle) и (End Angle) конечный дирекционные углы сектора относительно оси Y в градусах. Длина радиуса по умолчанию – 5 ячеек, начального дирекционного угла – 0, конечного – 180.

Внизу диалогового окна расположена группа из двух переключателей Units: «Distance» и «Cell». Если выбран «Distance», то размеры пространственного окна задаются в единицах расстояний, а если они не определены, то единицах карты Вида. В противном случае параметры окна задаются в ячейках грида. По умолчанию выбран выключатель «Cell».

После определения всех параметров пространственного окна – нажать кнопку «ОК». Будет создан и добавлен в Вид слой грида, именуемый по правилу «Nbr»+название статистической характеристики + «of» + название исходного слоя.

В случае, когда исходным служит векторный точечный или многоточечный слой, сначала после запуска опции на экране появляется диалоговое окно «Output Grid Specification», в котором пользователь должен задать параметры создаваемого грида. Далее появляется диалоговое окно «Neighborhood Statistics». Однако теперь по умолчанию размеры пространственного окна задаются в единицах расстояний Вида, а тип формы окна по умолчанию – круг. В верхней части диалогового окна расположен список прокрутки Field, в котором пользователь должен выбрать поле, содержащее данные для интерполирования. Если исходный слой – многоточечный, то каждой точке объекта присваивается значение атрибута.

Количество уникальных значений ячеек в созданных гридах очень велико. При помощи Редактора Легенды пользователь может представить на экране ячейки, относящиеся к различным градациям значений. Относящиеся к одной градации значений ячейки будут визуализированы при помощи одного символа, однако сам исходный грид останется без изменений. Опция «Reclassify…» ниспадающего меню Analysis создаёт новый грид, матрица которого пространственно совпадает с матрицей исходного грида – активного слоя Вида. Необходимо отметить, что эта опция работоспособна только в том случае, когда активной темой (слоем) Вида является грид, и только один грид: при выделении нескольких грид-тем в качестве активных опция «Reclassify…» не работает. В ячейках созданного при помощи этой опции грида записываются номера градаций, к которым принадлежали соответствующие им пространственно ячейки исходного грида. При активизации опции «Reclassify…» на экране появляется диалоговое окно «Reclassify values». В верхней его части расположен список прокрутки «Classification field», состоящий всего из одного элемента – «Value», что естественно, поскольку в ячейках исходного грида записано только по одному числовому значению. Нажатие кнопки «Classify…» вызывает диалоговое окно «Classification», идентичное окну «Классифицировать» Редактора легенды. С помощью этого диалогового окна пользователь выбирает тип расчёта границ интервалов значений: либо равные интервалы (Equal interval), либо интервалы, кратные величине среднего квадратичного отклонения (Standard Deviation). При выборе первого метода устанавливается число градаций в списке прокрутки «Number of classes», второго – в списке прокрутки «Break Classes At» устанавливается ширина градаций, равная: либо величине среднего квадратичного отклонения, либо его половине, либо четверти. В списке прокрутки «Round values at» устанавливается точность округления значений.

Ниже кнопки «Classify…» в диалоговом окне «Reclassify values» расположено поле прокрутки с таблицей, состоящей из двух столбцов: «Old Values» и «New Value». В первом столбце определены нижняя и верхняя границы каждого интервала (градации), во втором – номер интервала, который будет записан в результате работы опции «Reclassify…» в качестве значений создаваемого грида. Так же, как и при работе в Редакторе легенды, пользователь может задавать границы градаций непосредственно в столбце «Old Values», интервалы могут быть различной ширины. Важно при этом не создать «зазоров» между градациями. Пользователь может редактировать и значения столбца «New Value», но они могут быть только числовыми. В таблицу можно добавлять новые строки с помощью кнопки диалогового окна, на которой изображён символ «+», и удалять выделенные строки с помощью кнопки с изображением символа «×». Для выделения строки следует навести на неё курсор и нажать левую клавишу манипулятора «мышь». С помощью кнопки «Save» можно сохранить классификацию грида во внешнем текстовом файле с расширением «avc». По умолчанию название файла – «reclasN», где N – порядковый номер. Разумеется, пользователь может назвать файл классификации грида по своему усмотрению. Естественно, возможна и противоположная операция – загрузка внешнего файла классификации грида с помощью кнопки «Load». Эта возможность весьма полезна при обработке большого количества однотипных гридов: например, распространения какого-либо загрязняющего вещества в пределах одной и той же территории или акватории по данным различных сроков мониторинга.

После настройки всех параметров классификации следует нажать кнопку «ОК» - Spatial Analyst создаст новый грид классификации, который будет добавлен в Вид качестве нового слоя. В отличие от исходного грида для этого слоя возможен просмотр атрибутивной таблицы, которая содержит два поля: «Value» и «Count». Поле «Value» содержит перечень значений ячеек грида, т.е. номера градаций (классов), «Count» - число ячеек с таким значением. Зная размер ячейки грида, теперь можно подсчитать, например, площадь с превышением ПДК по какой-либо характеристике.

Другое важное отличие созданного грида от исходного – его можно преобразовывать в шейпфайл с помощью соответствующей опции ниспадающего меню «Тема». Атрибутивная таблица созданного шейпфайла будет иметь два семантические поля: «Id» и «Gridcode». Первое содержит порядковый номер полигона, второе – значение образовавших его ячеек, т.е. в данном случае – номер класса ячеек. Поэтому с помощью средств, рассмотренных в теме 2 можно создать в данной таблице новое символьное поле, в котором разъяснить смысл данного класса, например класс загрязнения – «умеренное» и т.п. Также становится возможным проведение картометрических операций с созданными полигональными объектами, что даёт новые возможности по сравнению с общим подсчётом числа ячеек, относящихся к разным градациям, поскольку ячейки одного класса могут образовать более одного полигона. Часто необходимо оценить размеры каждого полигона и провести статистический анализ: например, определить характеристики площади зон загрязнения.

Опция «Derive Slope» ниспадающего меню «Surface» обрабатывает гриды или слои TIN («Triangulated Irregular Network»). Второй вариант возможен только в случае инсталляции модуля 3D Analyst. Эта опция рассчитывает максимальные градиенты и записывает их во вновь создаваемый грид. Если обрабатывается грид, то для каждой его ячейки (кроме граничных) рассчитываются 8 градиентов изменения значений по отношению к восьми соседним ячейкам и выбирается максимальный. Создаваемый грид имеет такие же пространственные характеристики, как и исходный. В ячейки нового грида записываются значения градиента, рассчитанные для совпадающих пространственно ячеек старого грида. Опция предназначена в первую очередь для анализа рельефа, она воспринимает значения ячеек грида как высотные отметки, поэтому градиент рассматривается как наклон и измеряется в десятичных градусах. Поэтому при анализе пространственных полей, не являющихся рельефом, придётся перевести результаты из градусов в радианы – результат численно будет являться градиентом, представленным в размерности изменение параметра на единицу размерности карты. Пересчёт легко выполнить при помощи опции Map Calculator. Вспомним, что 1 градус равен 0.0174533 радиан. Созданный грид автоматически получает название «Slope of» + название исходного слоя. Если грид рассчитывается для слоя TIN, то сначала пользователь обязан задать в диалоге пространственные характеристики создаваемого грида. В качестве значений его ячеек берутся характеристики тех треугольников, внутрь которых падают центры ячеек.

Опция «Derive Aspect» также предназначена для анализа рельефа и работает с гридами или слоями TIN. Она определяет направление наибольшего уклона из данной ячейки грида. Поскольку опция анализирует значения восьми соседних ячеек, то всего возможных направлений 8. В создаваемый грид записывается направление в градусах, а в легенде слоя этого грида приводятся названия направлений и диапазоны дирекционных углов, им соответствующие, например: восток (east - 67.5 - 112.5). Также возможно значение «-1»: плоскость («flat»), когда ячейка находится на плоскости или в «яме» и из неё нет стока. Эта опция может в принципе использоваться для грубого нахождения линий стока и выделения водосборных бассейнов, хотя для этого существуют специализированные модули. Создаваемый слой грида автоматически именуется «Aspect of» + название слоя грида, по данным которого он построен.

Инструмент «Compute Hillshade» также предназначен для работы с гридами или слоями TIN, представляющими рельеф. Создаётся грид, который представляет собой как бы трёхмерное изображение рельефа. В его ячейках записываются условные единицы, которые можно рассматривать как продолжительность и интенсивность освещенности условным солнцем, которое пользователь может помещать где угодно по азимуту (azimuth) и высоте над горизонтом в градусах (altitude). Эта опция может помочь представить рельеф более наглядно, но малоприменима в геоэкологических исследованиях. Название созданного слоя грида по умолчанию: «Hillshade of» + название слоя, по данным которого он построен.

Опция «Calculate Viewshed» может использоваться для решения чисто артиллерийской задачи – создания «полей невидимости». Начиная с русско-японской войны воюющие стороны размещали свои артиллерийские батареи скрытно от противника, чтобы вести огонь с закрытых позиций, когда противник не видит батарею, но и с батареи он также не виден. Командир батареи оборудует замаскированный наблюдательный пункт таким образом, чтобы он мог видеть противника и корректирует огонь при помощи радиосвязи или по полевому телефону. Возможное гражданское применение данной опции - определение размещения различных ретрансляторов, объектов, с которых видны другие объекты (например, туристических смотровых площадок) и т.п. Опция работоспособна, если активны два слоя: грида, естественно, представляющего рельеф местности, и векторная точечная или линейная тема. Создаваемый слой грида автоматически получает название «Visibility of» + название активной векторной темы. Созданный грид имеет ячейки со значениями 0 – с них объекты векторной темы не видимы и 1 – видимы. Разумеется, можно рассматривать результаты и с противоположной точки зрения: видимости ячеек с векторных объектов. Эта опция в экологических исследованиях также применима в редких случаях: например, когда необходимо выбрать место для пункта наблюдения за какими-нибудь животными.