30. ArcToolBox в ArcGis, как инструмент пространственного анализа. Инструменты, методики, примеры.

Ключевая особенность ГИС – возможность проведения пространственного анализа.

Основные модули для работы с пространственными данными – это ArcGIS Spatial Analyst, ArcGIS

3D Analyst и ArcGIS Geostatistical Analyst. Эти модули предоставляют широкий набор развитых

функций анализа, моделирования, представления и отображения пространственных данных.

1. Модуль ArcGIS Spatial Analyst - мощное средство для проведения пространственного анализа

данных:

Получение новых данных путем расчетов: отмывка рельефа для создания реалистичного

отображения модели местности, определение уклонов и экспозиции.

Определение пространственных взаимосвязей. Можно исследовать взаимосвязи между

различными наборами данных, скажем, установить вид зависимости между вспышками лейкемии

и расстоянием до атомных электростанций.

Инструменты Spatial Analyst организованы по функциональным наборам. Внутри каждого набора

инструментов содержатся их поднаборы, необходимые для выполнения определенных типов

анализа.

Набор инструментов Data Management tools - для управления данными.

Выполняет функции вычисления кратчайшего расстояния и статистической информации по

расстоянию. Обычно растровые наборы данных, полученные в результате работы этих функций,

используются для вычисления минимального по стоимости (или кратчайшего) пути, например,

для прокладки новой дороги.

Существуют функции анализа поверхности: построение изолиний, вычисление уклона,

вычисление экспозиции склонов, отмывка рельефа. Инструменты анализа поверхности находятся

в поднаборе инструментов Поверхность (Surface).

К этим функциям в Spatial Analyst добавляются наборы инструментов Гидрология (Hydrology)

и Грунтовые воды (Groundwater), которые позволяют производить анализ и водных потоков

на земной поверхности (расчет направления потока, слияния потоков, длины потока и

моделирования водоразделов).

Существуют функции для предварительного анализа и коррекции исходных растровых данных. К

этим инструментам относятся:

Генерализация (Generalize) –инструменты для совершенствования и устранения ошибок в

растровых данных. Эти инструменты часто используются для коррекции растровых данных перед

тем, как трансформировать их в векторные.

Взвешенное наложение (Weighted Overlay) – Этот инструмент, расположенный в наборе

инструментов Наложение, применяется в тех случаях, когда входные данные неоднородны. С

его помощью можно привести неоднородные входные данные к единой шкале значений для

выполнения интегрированного анализа. Можно задать различные веса для значений в наборе

данных или классе внутри набора данных для формирования единого выходного класса. Этот

инструмент применяется при выборе участка или анализе пригодности.

2.Модуль 3D Analyst используется для отображения и анализа больших наборов трехмерных

географических данных с помощью приложения ArcGlobe.

ArcGlobe позволяет работать с ГИС-данными в 3D-перспективах. Пространственно привязанные

данные располагаются на трехмерном глобусе, имитируя отображение объектов в реальном

мире.

ArcGlobe позволяет создавать трехмерные виды, в которых можно производить различные

действия с данными геоинформационных систем, в частности просматривать, анализировать и

создавать анимации.

Для формирования на глобусе высотной поверхности используются цифровые модели рельефа.

Существуют свтроенная информация «Данные рельефа», которая представляет собой источник

базовых высот для “натягивания” на них остальных данных. Различные наборы данных рельефа

могут быть использованы в сочетании с любыми другими данными

В ArcGlobe можно подгружать изображения, имеющие пространственную привязку, например

данные дистанционного зондирования (результаты аэрокосмической съемки). Изображения,

добавленные в ArcGlobe, автоматически “натягиваются” на любые данные рельефа.

В ArcGlobe могут загружаться и векторные данные с пространственной привязкой. Можно

сделать пространственные объекты трехмерными, установив высоты и задав некоторые свойства.

Приложение ArcScene позволяет создавать многослойные сцены и управлять свойствами

отображения каждого из слоев и его положением в трехмерном пространстве.

3.Модуль Geostatistical Analyst предоставляет инструменты для исследовательского анализа

пространственных данных, а также Мастера операций геостатистики, при помощи которого

строятся статистически достоверные поверхности. Поверхности, создаваемые с помощью модуля

Geostatistical Analyst, могут быть впоследствии использованы в моделях ГИС и для визуализации.

Построение непрерывных поверхностей для представления пространственного распределения

конкретных особенностей природных явлений, к примеру, рельефа Земли (ЦМР). Такие

статистические поверхности можно построить для множества природных или социальных

явлений: плотности населения, загрязнения воздуха и почв, температуры воздуха и т.п.

Построение поверхности с использованием модуля Geostatistical Analyst позволяет

1)Используя измеренные значения в опорных точках, с помощью этого модуля можно

интерполировать значения в других точках в пределах данной территории, для которых

измерения не проводились.

2)Структурный анализ (вычисление и моделирование свойств поверхности в соседних точках). 2)

Геостатистический анализ данных: моделирование вариограмм, вариаграмм или ковариации для

анализа свойств поверхности и построение разных диаграмм отклонения среднеквадратичных

и других статистических расчетов. Вся графика отображается в отдельных взаимосвязанных

между собой окнах и графическом окне ArcMap, что позволяет отслеживать закономерности

распределения данных в пространстве

3)Интерполирование поверхности и оценка результатов. С использованием Geostatistical Analyst

могут быть созданы различные картографические слои, включая карты интерполированных

значений, карты квантилей, карты вероятностей, карты стандартной ошибки интерполяции.

Пример: можно построить поверхность данных (исходные замеры кислотности почв

точках), далее рассчитать методом интерполяции поверхность кислотности почв для всего

изучаемого полигона, следующим шагом рассчитать поверхность ошибок и поверхность

вероятности прогнозируемых значений. Это позволяет наиболее разносторонне

проанализировать получаемые данные.

Также стоить отметить следующие особенности работы с ToolBox:

1.Модуль ToolBox состоит из набора инструментов. Каждый набор инструментов посвящен

определенным целям в обработке информации. В наборе инструментов существует

подразделение на группы инструментов (каждая группа предназначена для еще более узкой

цели), а группах инструментов - сами инструменты (операция геообработки, которая решает

задачу геообработки).

В рамках программы можно создавать пользовательские группы инструментов для облегчения

работы. Или можно настроить окно ToolBox так, чтобы сосредоточить в нем наиболее часто

используемые наборы инструментов (папка My toolboxes).

Запустить инструменты можно из диалогового окна ArcToolBox или командной строки путтем

введения определенной команды.

2.Неоднократно для получения желаемого результата необходимо в ходе работы выполнить

последовательно несколько шагов. К примеру надо создать буферные зоны вокруг дорог, потом

вырезать их и наложить на карту растительности. Эту операцию не обязательно делать сотни раз

для создания тематической карты "Зона риска для растительности вблизи дорог", а достаточно

создать модель из совокупности этих операций с помощью программы Model Buildier.