SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí VEKTOR VEKTOROVÉ ANALÝZY

Transkript

1 SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí VEKTOR VEKTOROVÉ ANALÝZY

2 TYPY PROSTOROVÝCH OBJEKTŮ Vektorová data geometrie prostorových objektů je vyjádřena za použití geometrických elementů základními geometrickými elementy jsou: bod, linie, polygon je možné pracovat s jednotlivými objekty jako se samostatnými celky atributy prostorových objektů jsou připojeny pomocí tabulky vztah mezi prostorovou objekty je zajištěný pomocí topologie Rastrová data rovinný prostor je rozdělen pravidelnou mříží na jednotlivé dílky, zvané buňky (tzv. pixely) poloha pixelu je dána jeho souřadnicemi každý pixel má v sobě jedinou hodnotu atributu prostorové vztahy mezi objekty jsou implicitně obsaženy v rastru

3 VEKTOROVÁ DATA

4 VEKTOROVÁ DATA Bod nemá délku, hloubku ani šířku - bezrozměrný (0D) geoprvek je jednotlivý pár souřadnic X, Y, reprezentující geografický prvek je příliš malý na to, aby byl zobrazen jako linie či plocha Linie má délku, ale nemá šířku ani hloubku - jednorozměrný (1D) geoprvek je sled orientovaných úseček (hran) definovaných souřadnicemi vrcholů (vertex) mezi dvěma uzly (nodes) tvar reprezentovaného geografického prvku je příliš úzký na to, aby mohl být zobrazen jako plocha Polygon mají délku a šířku, ale nemají hloubku - dvojrozměrný (2D) geoprvek je uzavřený obrazec, jehož hranicí je uzavřená linie

5 VEKTOROVÁ DATA Sítě systém linií s topologickou strukturou je řada vzájemně propojených linií, podél níž probíhá tok informací Povrchy a objemy mají všechny rozměry (délku, šířku, hloubku) - trojrozměrné (3D) geoprvky je to souvislá entita, pro kterou v každém bodě existuje nějaká hodnota

6 VEKTOROVÁ DATA

7 VEKTOROVÁ DATA VÝHODY lze pracovat s jednotlivými objekty jako se samostatnými celky menší náročnost na paměť dobrá reprezentace jevové struktury dat vysoká geometrická přesnost kvalitní grafika, přesné kreslení, znázornění blízké mapám jednoduché vyhledávání, úpravy a generalizace objektů a jejich atributů NEVÝHODY výpočtová náročnost (problémy při náročných analytických operacích) komplikovanost datové struktury složitější odpovědi na polohové dotazy obtížná tvorba překryvů vektorových vrstev problémy při modelování a simulaci jevů

8 Prostorové vztahy mezi geoobjekty Je důležité rozlišovat mezi vlastnostmi objektu, které vyžadují: určení polohy (geometrické), vyjádření vztahu mezi objekty (topologické) - např. sousednost dvou parcel je nutno formálně v databázi popsat. Topologické vlastnosti jsou předmětem modelování a návrhu struktury geo-databáze: konektivita - spojitost - spojení dvou objektu jakýmsi způsobem (návaznost dopravy na zastávce). orientace - směr z... do - v grafové reprezentaci to odpovídá orientovaným hranám. V některých sítích tato informace muže být klíčová, jako například pro určení směru toku reky. přilehlost - sousednost ploch jako jsou například parcely. obsahování - například kůrovec v lese.

9 Vektorová data - převod typu geometrie Základní typy: bod, linie, polygon + mnoho odvozených typů přesná terminologie a výčet typů geometrie závisí na konkrétním GIS software

10 Vektorová data generalizace bohužel, obvykle řešíme přesně opačný problém data nemají potřebnou přesnost výhody generalizace: zmenšení datového objemu rychlejší výpočty složitých prostorových úloh prezentace v menších měřítkách nevýhody generalizace v datových sadách s pokročilými topologickými pravidly možnost porušení těchto pravidel v případě špatné metody nevyhovující výsledek

11 Vektorová data zhuštění bodů, vyhlazení V některých případech (nevyhovující SW, různé typy prostorových úloh) je nutné nahradit spojité křivky lomenými čarami, dále například doplnit lomové body v průsečících linií, polygonů, spojit liniové úseky, které nekončí v uzlu, provést rozpad polygonů na elementy,... Pro kartografické účely, potřeby prezentace se může hodit opačný postup:

12 Vektorová data konvexní obálka, ohrada Pro různé úlohy může být potřeba řešit prostorové vztahy geoprvků, u složitých geometrií, při vytváření prostorových indexů je výhodnější v prvním kroku vyloučit zcela nepravděpodobné případy, kdy dva prvky nemohou mít žádný prostorový vztah, porovnají se pouze obálky (ohrada/bounding box nebo konvexní obal). Další využití konvexních obalů jiný způsob generalizace.

13 Topologické překrytí, geoprocessing,... Podle složky geodat ve které dochází ke změnám mění se pouze geometrická data mění se pouze popisná data dochází ke změnám v obou složkách Podle počtu vrstev, které vstupují do úlohy jedna vrstva dvě nebo více vrstev oříznutí, překrytí, sloučení, rozdíl, průnik,...

14 Oříznutí (Clip, Crop) Na základě určené vrstvy obsahující hranice zájmového území se ořízne jiná vektorová vrstva. Př.: Zájmové území je definováno 4 okresy, zajímají mne pouze data ze zájmového území. Vrstvou definující ořez musí být geometrie typu polygon, ořezávaná vrstva může být jakéhokoliv typu, oříznout lze i rastr. Plochy ležící uvnitř zájmového území zůstanou beze změny, plochy zcela mimo zmizí, u ploch na hranici oříznutí se změní geometrie, doplní o lomové body průsečíků s hranicí a lomové body hranice. Atributy se nemění. Výhody: úspora ve velikosti dat, kompaktní tvar zpracovávané oblasti, konzistentní data pro porovnávání ploch,...

15 Spojení (Merge, Append) Spojení několika datových vrstev do jedné Př.: Mám k dispozici vektorová data rozdělená po okresech, potřebuji zpracovat úlohu z území, které leží v několika okresech. Spojovat lze obvykle pouze vrstvy obsahující geometrii stejného typu, záleží na možnostech software. Mírně se liší funkce Append a Merge, Append obvykle dokáže spojit přilehlé linie a polygony do jednoho geoprvku na základě vybraného atributu. Hodnoty atributů pole se převezmou např. podle největšího spojovaného fragmentu nebo nějakou z agregačních funkcí. Výhody: konzistentní data pro celou zpracovávanou oblast.

16 Rozbít (Dissolve) Sloučení několika prvků do jednoho na základě shodných hodnot některého z atributů. = rozpuštění vnitřních hranic, ponechání vnějších Př.: Mám k dispozici mapu hydrologických povodí se členěním polygonů na oblasti IV. řádu, potřebuji pracovat s hydrologickými povodími vyšších řádů. Spojovat lze obvykle pouze vrstvy obsahující geometrii stejného typu, záleží na možnostech software. Atributová pole se přebírají podle vybraného prvku nebo se použije např. sumace, průměr... Výhody: konzistentní data, jednodušší pro celou zpracovávanou oblast.

17 Průnik, rozdíl, spojení (Intersection, Difference, Union) funguje na základě množinových operátorů některé operace jsou symetrické (nezáleží na pořadí vrstev), jiné ne

18 Rozdělení (Split) hodí se například pro distribuci dat, jejich rozdělení na správní oblasti, po mapových listech... často provádíme pro snížení výpočetních nároků, rozdělení práce mezi členy týmu, zajištění důvěrnosti dat (každý zpracovává dílčí část),...

19 Prostorová spojení (Union, Identity, Intersection) geometricky může jít o sloučení vrstev (Union) doplnění jedné vrstvy druhou (Identity-totožnost) průnik vrstev (Intersection) atributy mohou být převzaty z první z vrstev kombinace obou vrstev

20 Prostorové spojení manipulace s atributy Spojení jak geometrie tak atributů dvou původně nezávislých datových vrstev Př.: Mám k dispozici vrstvu obsahující jednotlivé půdní typy včetně průměrné hodnoty ph, vrstvu s klasifikací vegetačního pokryvu, zajímají mne všechny listnaté lesy, které rostou na silně kyselých půdách Spojovat lze obvykle pouze vrstvy obsahující geometrii stejného typu, záleží na možnostech software. Výhody: Společná analýza území na základě dvou původně nezávislých faktorů.

21 Obalová zóna - Buffer Obalovou zónu pro vektorová data vytváří modul v.buffer (Vector Buffer vector). Př.: vytvoření obalové zóny kolem dálnic s šířkou 5 km. Výhody: umožňuje tvorbu ochranných pásem okolo prvků

22 Analytické fce v ArcGIS Pro

23 VEKTOROVÉ ANALÝZY PRAKTICKÉ PŘÍKLADY Založte si nový projekt: G4_jméno_vektorove_analyzy Založte si v dokumentech pod tímto projektem soubor pro výsledky analýz k odevzdání - jméno_vektorove_analyzy.doc - v tomto dokumentu budou následně odevzdávány výsledky jednotlivých analýz. Pro každou analýzu budete mít uvedeno zadání, výsledek (ev.mezivýsledky) a snímek obrazovky z ArcGIS Pro po analýze Podle jednotlivých příkladů načítejte potřebná data z ArcČR 500 Proveďte analýzu dle zadání Zapište výsledek do nového souboru jméno_vektorove_analyzy.doc

24 VEKTOROVÉ ANALÝZY - PŘÍKLADY Příklad 1 UKÁZKOVÝ: Jaká je výměra (v ha) bažin a rašelinišť ležících v lese. Kolik to je procent z celkové výměry bažin a rašelinišť? Datové vrstvy: BazinyARaseliniste, Lesy, Hranice Načtení datových vrstev a úprava jejich symbologie Upravená symbologie jednotlivých vrstev

25 VEKTOROVÉ ANALÝZY - PŘÍKLADY Příklad 1 UKÁZKOVÝ: Jaká je výměra (v ha) bažin a rašelinišť ležících v lese. Kolik to je procent z celkové výměry bažin a rašelinišť? Datové vrstvy: BazinyARaseliniste, Lesy, Hranice Výpočet součtu všech ploch Bažin a Řašelnišť v celé ČR Artibutová tabulka BazinyARaseliniste Mezivýsledek ze vstupních dat: Bažin je 54 a P = ,19 m2 Rašelinišť je 14 a P = ,60 m2

26 VEKTOROVÉ ANALÝZY - PŘÍKLADY Příklad 1 UKÁZKOVÝ: Jaká je výměra (v ha) bažin a rašelinišť ležících v lese. Kolik to je procent z celkové výměry bažin a rašelinišť? Datové vrstvy: BazinyARaseliniste, Lesy, Hranice Provedeme analýzu průnik Vznikne nová vrstva BazinyARaselniste_Intersect, které opět vhodně upravíme Symbologii pro přehlednou vizualizaci provedené analýzy

27 VEKTOROVÉ ANALÝZY - PŘÍKLADY Příklad 1 UKÁZKOVÝ: Jaká je výměra (v ha) bažin a rašelinišť ležících v lese. Kolik to je procent z celkové výměry bažin a rašelinišť? Datové vrstvy: BazinyARaseliniste, Lesy, Hranice úprava symbologie jednotlivých vrstev

28 VEKTOROVÉ ANALÝZY - PŘÍKLADY Příklad 1 UKÁZKOVÝ: Jaká je výměra (v ha) bažin a rašelinišť ležících v lese. Kolik to je procent z celkové výměry bažin a rašelinišť? Datové vrstvy: BazinyARaseliniste, Lesy, Hranice Provedeme opět sumarizaci dat průnikové vrstvy Mezivýsledek z vrstvy BazinyARaseliniste_Intersect: Bažin je 50 a P = ,49 m2 = 4985,98 ha Rašelinišť je 7 a P = ,05 m2 = 757,25 ha Mezivýsledek ze vstupních dat: Bažin je 54 a P = ,19 m2 = 7649,09 ha Rašelinišť je 14 a P = ,60 m2 = 1317,23 ha Výsledek : Bažin je v lese 65,2 % z celkové plochy bažin v ČR Rašelinišť je v lese 57,5 % z celkové plochy rašelinišť v ČR

29 VEKTOROVÉ ANALÝZY - PŘÍKLADY Příklad 2: Jaká je výměra (v km2) území omezeného pouze na ČR do 100 m od dálnic? Datové vrstvy: Silnice_2015, StatPolygon (AC) Postup: 1. Načtení potřebných vrstev 2. Výběr dálnic pomocí Výběru dle atributů 3. Na výběr použít Buffer 4. Použít sumarizaci na novou vrstvu Silnice_015_Buffer

30 VEKTOROVÉ ANALÝZY - PŘÍKLADY Příklad 3: Kolik obcí v ČR leží celou svojí plochou do vzdálenosti 5 km od řeky Labe? Jaký je celkový počet obyvatel těchto obcí. Datové vrstvy: VodniToky, ObceBody (AC) Postup: 1. Načtení potřebných vrstev 2. Výběr řeky Labe pomocí Výběru dle atributů 3. Na výběr použít Buffer 4. Použít průnik a vytvořit novou vrstvu obcí ležící v obalové křivce 5. Spustit sumarizaci 6. Opravujte si průběžně Symbologii

31 VEKTOROVÉ ANALÝZY - PŘÍKLADY Příklad 4: Na kolika místech kříží dálnice, rychlostní silnice či silnice 1.třídy s železnicí. Kolik z těchto křížení leží do vzdálenosti 1km od nejbližší železniční stanice? Datové vrstvy: Silnice_2015, Zeleznice, ZeleznicniStanice Postup: 1. Načtení potřebných vrstev 2. Použít průnik a vytvořit novou vrstvu křížení jako body jen pro 1-3.tř. silnic 3. Proveďte funkci Near pro zjištění blízkých železničních stanic 4. V atributové tabulce a pomocí výběru zjistěte potřebné hodnot podle zadání. 5. Upravujte si průběžně Symbologii

32 VEKTOROVÉ ANALÝZY - PŘÍKLADY Příklad 5: Jaká je výměra území (v ha), na kterých leží les a na kterých leží vodní plocha v jednotlivých krajích vytvořte sloupcové graf dle krajů. Existuje území v ČR, které by odpovídalo současně oběma podmínkám? Datové vrstvy: Lesy, VodniPlochy, Kraje polygony (AC) Postup: 1. Použít průnik a vytvořit nové vrstvy : kraje_lesy_int, kraje_voda_int, voda_lesy_int 2. V atributové tabulce průnikových vrstev a pomocí sumarizace zjistěte potřebné hodnoty podle zadání. Vytvořte nové pole a vypočtěte v něm výměru v hektarech. 3. Vytvořte sloupcový graf pro zobrazení součtu výměr pro jednotlivé kraje - uložte jeho obrázek do výstupů.

33 VEKTOROVÉ ANALÝZY - PŘÍKLADY Příklad 6: Načtěte Letiste, ZeleznicniStanice. Odlište v grafice jednotlivé druhy letišť. Zobrazte v grafice Buffer pro letiště v hodnotě 1 km. Najděte z dat letiště, která jsou do vzdálenosti 1 km od železniční zastávky ověřte s grafikou. Vytvořte společnou datovou vrstvu pro letiště a železniční stanice. Kolik objektů tato vrstva obsahuje? Datové vrstvy: Letiste, ZeleznicniStanice, Železnice (k dokreslení grafiky mapy) Postup: 1. Načtěte potřebné vrstvy a upravte vhodně symbologii a popisy. Vytvořte Buffer 2. Najděte letiště, která jsou vzdálená do 1 km od železniční stanice. Pokud je ve vzdálenosti do 1 km od letiště více žel.zastávek, letiště počítejte pouze 1x. Vypište je do výstupu. 3. Spojte Letiste a ZeleznicniStanice pomocí Merge 4. Zjistěte celkový počet prvků v této nové vrstvě.

34 VEKTOROVÉ ANALÝZY - PŘÍKLADY Příklad 7: Kolik procent z celkové výměry ČR činí území, které je tvořeno hranicí vodní plochy a hranicí 5 km od hranice nejbližší vodní plochy? Datové vrstvy: Vodni Plochy, StatPolygon Postup: 1. Načtěte potřebné vrstvy a upravte vhodně symbologii a popisy. 2. Vytvořte Buffer 3. Spojte všechny Buffery do jednoho pomocí Dissolve nenastavujte žádné pole pro spojení. 4. Ořízněte tento pospojovaný Buffer podle hranic ČR 5. Zjistěte plochu oříznutého spojeného Bufferu a odečtěte od něj sumu všech vodních ploch a určete kolik je to procent z celkové plochy ČR.