Основные этапы пространственного анализа.

Одной из ключевых особенностей данных в рассматриваемом классе задач о природных объектах является наличие пространственных свойств, которые необходимо включать в анализ. Для решения задач, связанных с манипулированием пространственными данными, традиционно применяются методы пространственного анализа, называемого ГИС-анализом и выполняемого с использованием средств геоинформационных систем, которые включают большое число функций для создания, редактирования, преобразования и представления пространственных данных, а также функции тематической обработки данных о пространственно-распределенных объектах. Пространственные данные (геоданные, географические данные, геопространственные данные) – это цифровые данные о свойствах пространственных объектов, включающие сведения об их местоположении, площади, форме и др.

ГИС-анализ (или пространственный анализ) представляет собой процесс поиска географических закономерностей и пространственных взаимоотношений между объектами исследования с использованием средств геоинформационных систем. В этом процессе можно выделить следующие основные этапы:

1) создание цифровой карты исследуемой территории;

2) наложение объектов исследования на цифровую карту;

3) анализ закономерностей пространственного распределения объектов.

На первом этапе для создания цифровой карты исследуемой территории можно использовать различные источники данных, а именно: уже существующие и свободно распространяемые топографические карты, либо космические снимки различного пространственного разрешения. Также возможно создание цифровых карт на основе многослойной компоновки карт различного вида (например, карты административных границ, карты дорожной сети, карты водных и речных систем, карты лесных массивов и т.п.).

На вновь создаваемой цифровой карте необходимо отобразить все объекты реального мира, которые относятся к предметной области исследования. Например, при анализе риска нефтяного загрязнения на определенной территории необходимо собрать количественные данные о загрязнении окружающей среды. При этом на цифровую карту необходимо нанести все действующие скважины добычи нефти, находящиеся в данном регионе, все трубопроводы, проходящие через данную территорию, все наземные и водные пути, по которым перевозятся нефтепродукты, и т.п.

На втором этапе ГИС-анализа на подготовленную цифровую карту необходимо нанести объекты исследования, что позволит представить расположение объектов друг относительно друга. Так, например, используя функции тематической обработки данных, можно классифицировать все пункты отбора проб по одному из количественных показателей нефтяного загрязнения и выявить зоны с различным уровнем загрязнения.

На третьем этапе ГИС-анализа исследователь на основе цифровой карты с нанесенными на нее объектами исследования, делает практические выводы, исходя из поставленной цели. Так, например, могут быть сделаны выводы о характере и степени нефтяного загрязнения отдельных районов рассматриваемой территории и соответственно пригодности почвы для выращивания урожая в этих районах. Также могут быть выявлены нефтеперерабатывающие предприятия, оказывающие наибольший ущерб окружающей среде; либо участок дороги или трубопровода, на котором чаще всего происходили утечки нефтепродуктов, и т.д.

Таким образом, основная идея ГИС-анализа заключается в выявлении закономерностей пространственного распределения объектов на основе их совмещения с цифровой картой территории исследования. ГИС-анализ предполагает широкий спектр операций, которые можно выполнять при помощи географической информационной системы. Перечислим некоторые простейшие операции ГИС-анализа:

1) Представление географического распределения данных, то есть отображение данных о пространственно-распределенных объектах на цифровой географической карте с учетом пространственной информации об объектах исследования.

2) Построение и выполнение запроса или получение выборки данных из базы географических данных. Запросы позволяют найти и рассмотреть определенные объекты. Существует два вида запросов в ГИС: атрибутивные и пространственные запросы. Атрибутивные запросы, называемые также непространственными, ведут поиск объектов на основании значений их атрибутов. Запросы местоположения, называемые также пространственными запросами, ведут поиск объектов по пространственным характеристикам.

3) Поиск ближайших объектов к заданному и создание буферной зоны вокруг этого объекта.

4) Наложение различных пространственных (тематических) слоев объектов. Путем наложения одного набора объектов на другой можно получить новую информацию о закономерностях пространственного размещения объектов.

При проведении ГИС-анализа результаты одной операции можно использовать в качестве исходных данных для другой, тем самым обеспечивая проведение сложного (составного) ГИС-анализа, основанного на сочетании различных операций.