Моделирование и анализ полей в географических приложениях развивались в пяти по существу отдельных направлениях, каждое из которых возникло в 1950-х и 1960-х годах:
Картографические приемы визуализации полей на тематических картах , включая картографические и изарифмические карты. В теоретической картографии концепция «статистической поверхности» получила широкое признание к 1960 году, когда метафора третьего измерения использовалась для концептуализации непрерывных количественных изменений переменной. [3] Статистическая поверхность как понятие и термин сохранилась в картографии до настоящего времени. [4]
Количественная революция в географии, начавшаяся в 1950-х годах и приведшая к современной дисциплине пространственного анализа ; особенно такие методы, как модель гравитации и модели потенциала. Хотя они специально не использовали термин «поле» , они использовали математику полей из физики. [5]
Геостатистика , возникшая в горнодобывающей геологии начиная с 1950-х годов, первоначально была разработана вокруг методов интерполяции непрерывных изменений полей по выборкам в конечных точках. [9] такие термины, как региональная переменная, а не «поле». В литературе часто использовались [10]
Хотя все они включали схожие концепции, ни в одном из них не использовался термин «поле» последовательно, а интеграция основных концептуальных моделей этих приложений произошла только с 1990 года как часть возникновения географической информатики .
В 1980-е годы развитие основных технологий ГИС позволило ученым начать теоретизировать о фундаментальных концепциях географического пространства, на которых, по-видимому, основывалось программное обеспечение. Донна Пеке, [11] Хелен Куклелис, [12] и другие начали осознавать, что конкурирующие модели векторных и растровых данных были основаны на двойственности между представлением о мире, наполненном объектами , и представлением о мире, «основанным на местоположении» или «основанным на изображениях», наполненным свойствами местоположения. . Майкл Ф. Гудчайлд ввел в физику термин «поле» в 1992 году, чтобы формализовать концептуальную модель свойств местоположения. [13] В 1990-е годы дебаты о растровых векторах трансформировались в дебаты о том, является ли доминирующим «вид объекта» или «вид поля», отражает ли один природу реального мира, а другой является просто концептуальной абстракцией. [14]
Поля полезны в географическом мышлении и анализе, потому что, когда свойства изменяются в пространстве, они имеют тенденцию делать это в пространственных закономерностях из-за лежащих в их основе пространственных структур и процессов. Согласно Тоблера первому закону географии , общая закономерность такова : «Все связано со всем остальным, но близкие вещи более связаны, чем отдаленные». [15] То есть поля (особенно те, которые встречаются в природе) имеют тенденцию постепенно меняться, при этом близлежащие местоположения имеют одинаковые значения. Это понятие было формализовано как пространственная зависимость или пространственная автокорреляция , что лежит в основе метода геостатистики . [16] Параллельная концепция, получившая меньшую огласку, но легшая в основу географической теории со времен, по крайней мере, Александра фон Гумбольдта, — это пространственная ассоциация , которая описывает, как явления распределяются сходным образом. [17] Это понятие регулярно используется в методе алгебры отображений .
Несмотря на то, что основная концепция поля пришла из физики, географы разработали независимые теории, модели данных и аналитические методы. Одна из причин этого очевидного несоответствия заключается в том, что, хотя географические поля могут проявлять закономерности, подобные гравитации и магнетизму, они могут иметь совершенно разную основную природу и создаваться совершенно разными процессами. Географические поля можно классифицировать по их онтологии или фундаментальному характеру как:
Естественные поля — свойства материи, которые формируются в масштабах ниже человеческого восприятия и поэтому кажутся непрерывными в человеческих масштабах, например, температура или влажность почвы.
Агрегированные поля — статистически построенные свойства совокупных групп особей, такие как плотность населения или покрытие древесным пологом.
Поля потенциала или влияния , которые измеряют концептуальные, нематериальные величины (и, таким образом, наиболее тесно связаны с областями физики), такие как вероятность того, что человек в любом данном месте предпочтет воспользоваться определенным продуктовым магазином.
Географические поля также можно классифицировать по типу области измеряемой переменной, которая определяет характер пространственных изменений. Непрерывное поле имеет непрерывную (действительную) область и обычно показывает постепенное изменение в пространстве, например температуры или влажности почвы; дискретное поле, [18] также известное как категориальное покрытие [19] или карта класса территории , [20] имеет дискретную (часто качественную) область, такую как тип земного покрова, класс почвы или поверхностное геологическое образование, и обычно имеет структуру регионов однородного значения с границами (или переходными зонами), где значение меняется.
Как скалярные (имеющие одно значение для любого местоположения), так и векторные (имеющие несколько значений для любого местоположения, представляющие разные, но связанные свойства) поля встречаются в географических приложениях, хотя первое встречается чаще.
Географические поля могут существовать как во временной области, так и в пространстве. Например, температура меняется со временем, а также от местоположения в пространстве. Фактически, многие методы, используемые во временной географии и подобных пространственно-временных моделях, рассматривают местоположение человека как функцию или поле во времени. [21]
Поскольку теоретически поле состоит из бесконечного числа значений в бесконечном количестве мест, демонстрируя непараметрический шаблон, только конечные представления на основе выборки могут использоваться в инструментах анализа и визуализации, таких как ГИС, статистика и карты. . Таким образом, появилось несколько концептуальных, математических моделей и моделей данных для аппроксимации полей. [22] [23] включая:
Нерегулярная точечная выборка , ограниченный набор мест отбора проб в случайных или стратегических местах. Примеры включают данные метеостанций или лидара . облаков точек
Растровая ЦМР поверхности Земли с высотами, заштрихованными так, чтобы более светлые значения указывали на большую высоту. Решетка или регулярная точечная выборка, состоящая из точек , равномерно расположенных в каждом декартовом направлении. Обычно они хранятся в структуре растровых данных . Примеры включают цифровую модель рельефа .
Хороплет — нерегулярное априорное разделение, в котором пространство разделено на регионы, не связанные с самим полем, например страны, а значения полей суммируются по каждому региону. Обычно они хранятся с использованием векторных полигонов. Примеры могут включать плотность населения по округам, рассчитанную на основе результатов переписи населения.
Хорохроматическая карта или карта класса области , нерегулярное стратегическое разделение, обычно используемое для дискретных полей, в котором пространство разделено на области, предназначенные для соответствия областям однородного значения поля, обычно хранящиеся в виде векторных многоугольников. Примеры включают карты геологических слоев или растительных насаждений.
Поверхность . , на которой поле концептуализируется как третье пространственное измерение, а для представления используются трехмерные модели данных Примеры включают триангулированную нерегулярную сеть (TIN).
Топографическая карта Стоу штат , Вермонт . Коричневые контурные линии обозначают высоту . Интервал контура составляет 20 футов . Изарифм . или изоплет , в котором нарисованы линии, соединяющие местоположения с одинаковым значением поля, разделяющие пространство на области одинакового значения Примером может служить горизонтальная линия высот, обычно встречающаяся на топографических картах.
Выбор модели представления обычно зависит от множества факторов, включая концептуальную модель явления аналитика, устройства или методы, доступные для измерения поля, инструменты и методы, доступные для анализа или визуализации поля, а также модели, используемые для другие явления, с которыми данная область будет интегрирована. Обычно данные преобразуются из одной модели в другую; например, изарифмическая карта погоды температуры часто создается на основе растровой сетки, которая была создана на основе необработанных данных метеостанции (нерегулярная точечная выборка). Каждое такое преобразование требует интерполяции для оценки значений полей между или внутри выборочных мест, что может привести к ряду форм неопределенности или ловушкам неправильной интерпретации, таким как экологическая ошибка и проблема изменяемых единиц площади . Это также означает, что при преобразовании данных из одной модели в другую результат всегда будет менее определенным, чем источник.
^ Пеке, Донна Дж., Барри Смит, Берит Брогаард, изд. Онтология полей , Отчет совещания специалистов, состоявшегося под эгидой проекта Варениус, 11–13 июня 1998 г. , 1999 г.
^ Кемп, Карен К.; Вцковский, Андрей (1998). «К онтологии полей» . Материалы 3-й Международной конференции по геокомпьютингу . Архивировано из оригинала 26 октября 2021 г. Проверено 26 октября 2021 г.
^ Робинсон, Артур Х. (1960). Элементы картографии (2-е изд.). Уайли. стр. 181–184.
^ Харви, Дэвид (1967). «Модели эволюции пространственных закономерностей в человеческой географии». В Чорли, Ричард Дж.; Хаггетт, Питер (ред.). Модели в географии . Метуэн. стр. 549–608.
^ МакХарг, Ян, Дизайн с природой , Американский музей естественной истории, 1969.
^ Томлин, К. Дана, Географические информационные системы и картографическое моделирование Прентис-Холл, 1990.
^ Гриффит, Дэниел А., Пространственная статистика: количественная точка зрения географа, Пространственная статистика, 1:3–15, doi:10.1016/j.spasta.2012.03.005
^ Журнел, АГ; Хейбрегтс, Ч. Дж. (1978). Горная геостатистика . Академическая пресса. стр. 10–11. ISBN 0-12-391050-1 .
^ Пеке, Донна Дж. (1988). «Представления географического пространства: к концептуальному синтезу». Анналы Ассоциации американских географов . 78 (3): 375–394. дои : 10.1111/j.1467-8306.1988.tb00214.x .
^ Куклелис, Хелен (1992). «Люди манипулируют объектами (но обрабатывают поля): за пределами дебатов о растровых векторах в ГИС». Фрэнк, Эндрю У.; Кампари, Ирен; Форментини, Убальдо (ред.). Теории и методы пространственно-временных рассуждений в географическом пространстве: Международная конференция ГИС – От космоса к территории . Конспекты лекций по информатике. Том. 639. Шпрингер-Верлаг. стр. 65–77. дои : 10.1007/3-540-55966-3_3 . ISBN 978-3-540-55966-5 .
^ Гудчайлд, Майкл Ф. (1992). «Моделирование географических данных». Компьютеры и геолого-геофизические науки . 18 (4): 401–408. дои : 10.1016/0098-3004(92)90069-4 .
^ Лю, Ю.; Гудчайлд, МФ; Го, Ц.; Тиан, Ю.; Ву, Л. (2008). «К модели общего поля и ее порядку в ГИС». Международный журнал географической информатики . 22 (6): 623–643. дои : 10.1080/13658810701587727 . S2CID 1603188 .
^ Крисман, Николас Р. (1982). Методы пространственного анализа, основанные на ошибках в категориальных картах . Кандидатская диссертация, Бристольский университет.
Arc.Ask3.Ru Номер скриншота №: 144b41dbf94eba9038b78335ea304013__1718797320 URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/14/13/144b41dbf94eba9038b78335ea304013.html Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1: Field (geography) - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)
