Анализ близости
Анализ близости — это класс инструментов и алгоритмов пространственного анализа используется географическое расстояние . , в которых в качестве центрального принципа [1] Расстояние имеет основополагающее значение для географических исследований и пространственного анализа из-за таких принципов, как трение расстояния , первый закон географии Тоблера и пространственная автокорреляция , которые включены в аналитические инструменты. [2] Таким образом, методы близости используются в различных приложениях, особенно в тех, которые связаны с движением и взаимодействием.
Меры расстояния [ править ]
ВсеИнструменты анализа близости основаны на измерении расстояния между двумя местоположениями. Это можно рассматривать как упрощенное геометрическое измерение, но природа географических явлений и географической деятельности требует нескольких возможных методов для измерения и выражения расстояния и связанных с ним мер. [2]
- Евклидово расстояние — геометрическое расстояние по прямой, измеренное на плоской поверхности. В географических информационных системах это можно легко вычислить по местоположениям в декартовой проекционной системе координат с использованием теоремы Пифагора . Хотя это самый простой метод измерения расстояния, он редко отражает фактическое географическое перемещение.
- Манхэттенское расстояние — расстояние между двумя точками в декартовой (плоской) системе координат вдоль пути, который следует только по осям X и Y (таким образом, он выглядит похожим на путь через сеть улиц, например, на Манхэттене ).
- Геодезическое расстояние — кратчайшее расстояние между двумя точками, остающееся на поверхности Земли по большому кругу . На сфере в формуле используется сферический закон косинусов , но на эллипсоиде метод значительно сложнее.
- Расстояние в сети — измерение между двумя точками на маршруте в ограниченном линейном пространстве, например, на дороге или в инженерной сети.
- Абстрактное расстояние, измерение расстояния в пространстве, которое лишь косвенно связано с географическим пространством или только метафорически пространственно. Примерами могут служить социальные сети межличностных связей, информационные пространства родственных понятий и гипертекстовая сеть Всемирной паутины . Хотя они по своей сути не являются географическими, проецирование их в абстрактное пространство позволяет использовать для их изучения географические инструменты, такие как анализ близости. [3]
- Стоимостное расстояние — измерение вдоль маршрута (в любом из вышеперечисленных пространств), в котором геометрическое расстояние заменяется некоторой другой величиной, которая накапливается вдоль маршрута (и, таким образом, пропорционально расстоянию), называется стоимостью, поскольку обычно служит нежелательным количество, которое необходимо свести к минимуму. [4] Время в пути является наиболее распространенным показателем затрат, но другие затраты включают выбросы углекислого газа, расход топлива, воздействие на окружающую среду и затраты на строительство.
Техники [ править ]
Существует множество инструментов, моделей и алгоритмов, учитывающих географическое расстояние из-за разнообразия соответствующих проблем и задач. [5]
- Buffers — инструмент для определения региона, находящегося на заданном расстоянии от набора географических объектов.
- Анализ стоимостного расстояния , алгоритмы поиска оптимальных маршрутов в непрерывном пространстве, которые минимизируют расстояние и/или другие затраты, зависящие от местоположения. [4]
- Диаграмма Вороного , также известная как многоугольники Тиссена, представляет собой алгоритм разделения непрерывного пространства на набор регионов на основе набора местоположений точек, так что каждый регион состоит из мест, которые находятся ближе к одной из точек, чем любые другие. [6]
- Затухание расстояния , основанное на законе обратных квадратов , математической модели того, как влияние явления имеет тенденцию быть обратно пропорциональным расстоянию от него. Модель Gravity — аналогичная модель.
- Анализ местоположения — набор (обычно эвристических) алгоритмов для поиска оптимальных местоположений ограниченного набора точек (например, местоположений магазинов), которые минимизируют совокупное расстояние до другого набора точек (например, местоположений покупателей). Часто используемый пример — алгоритм Ллойда .
- Матрица расстояний — массив, содержащий расстояния (евклидовы или другие) между любыми двумя точками в наборе. Ее часто используют в качестве независимой переменной в статистических тестах того, коррелирует ли сила связи с расстоянием, например, с объемом торговли между городами.
- Анализ транспортной сети — набор алгоритмов и инструментов для решения ряда задач маршрутизации на расстоянии, когда путешествие ограничено сетью одномерных линий, таких как дороги и инженерные сети. [7] Например, распространенная задача поиска кратчайшего маршрута из точки А в точку Б, которая обычно решается с помощью алгоритма Дейкстры.
Ссылки [ править ]
- ^ Блинн, Чарльз Р., Ллойд П. Куин и Лес В. Маки, «Географические информационные системы: глоссарий». Архивировано 22 марта 2010 г. в Wayback Machine.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Саркар, Д. «FC-42 — Дистанционные операции» . Свод знаний ГИС&Т . УКГИС . Проверено 5 января 2023 г.
- ^ Агарвал, Прагья; Скупин, Андре (2008). Самоорганизующиеся карты: Применение в географической информатике . Уайли. ISBN 9780470021675 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Как работают стоимостные дистанционные инструменты» . Документация ArcGIS Pro . Эсри . Проверено 5 января 2023 г.
- ^ де Смит, Майкл Дж.; Гудчайлд, Майкл Ф.; Лонгли, Пол А. (2018). «4.4 Дистанционные операции» . Геопространственный анализ: всеобъемлющее руководство по принципам, методам и программным инструментам (6-е изд.).
- ^ "25.1.18.81 Полигоны Вороного" . Документация QGIS 3.22 . ОСГЕО . Проверено 5 января 2023 г.
- ^ «Решатели сетевого аналитика» . Документация ArcGIS Pro . Эсри . Проверено 5 января 2023 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Инструменты определения близости в Esri ArcGIS
- Функция OGC ST_DWithin ( PostGIS ) реализация