2194

6. ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ

6.1. Измерительные операции

К измерительным операциям (картометрическим функциям) в

ГИС относят функции, позволяющие определить различные геометрические характеристики объектов, явлений или пространства по карте (в проекции или по поверхности), такие как расстояния, площади, азимуты и др.

Все измерения в ГИС можно обычно выполнять двумя способами: а) указывая объекты, характеристики которых следует получить; б) интерактивно задавая точки измеряемой геометрической фигу-

ры.

Рассмотрим основные измерительные операции, которые можно выполнять в геоинформационных системах:

1.Определение координат точки на карте. Чтобы воспользовать-

ся этой функцией в большинстве ГИС, обычно не требуется переключаться в какой-то специальный режим работы. При перемещении мышки по карте в строке статуса обычно показываются координаты указанной курсором точки. При этом в строке статуса может отображаться и высотная отметка этой точки, если в ГИС некоторая поверхность выбрана в качестве текущей (рис. 23).

Координаты точек, отображаемые в ГИС, обычно показываются в исходных координатах объектов на карте (например, в градусах), однако возможно и в системе координат проекции (например, в метрах в проекции Гаусса-Крюгера).

2.Измерение расстояний, азимутов и углов. Пользователь должен указать на карте в ГИС последовательность точек ломаной, длину которой надо вычислить. ГИС выводит в строке статуса общую длину ломаной, а также длину последнего сегмента ломаной. Кроме того, для

последнего сегмента может выводиться азимут и угол поворота относительно предыдущего сегмента (рис.24).

53

Рис. 23. Определение координат точек на местности

3.Измерение площадей и периметров. Как и в предыдущем способе,

пользователь должен задать в ГИС вершины некоторого многоугольника. При этом в строке статуса ГИС будет выводиться площадь и периметр (см.

рис. 24).

4.Измерение линейных координат (пикета и смещения) точки

относительно трассы. В этом режиме пользователь должен указать некоторую линию, относительно которой производится определение линейных координат. Далее, перемещая курсор мышки по карте, в строке статуса ГИС будет выводиться пикет и смещение указанной точки (см. рис. 25).

54

Рис. 24. Измерения площадей

Некоторые геоинформационные системы предоставляют возможности по измерению расстояний и площадей с учетом формы земной поверхности. При этом вычисления могут происходить либо по поверхности референц-эллипсоида, либо по некоторой цифровой модели рельефа, заданной в виде регулярной или нерегулярной сети.

55

Рис. 25. Измерения линейных координат (определение пикета и смещения)

6.2. Сетевой анализ

На основе транспортных сетей в ГИС можно решать разнообразные задачи, объединенные под общим термином «сетевой анализ»:

1.Поиск кратчайшего по времени или расстоянию маршрута ме-

жду двумя заданными узлами транспортной сети (рис. 26). Поиск должен производиться с учетом времени прохождения по дугам, времени выполнения поворотов в узлах, а также с учетом допустимого направления движения в дугах.

2.Поиск кратчайшего обхода заданного набора пунктов (задача коммивояжера). В этой задаче вначале между каждой парой заданных пунктов находится кратчайший маршрут передвижения, а потом

56

решается математическая задача коммивояжера, перебирая различные варианты порядка обхода этих пунктов (рис. 27).

3.Поиск ближайших пунктов обслуживания. Предполагается, что на карте задан точечный слой с некоторыми пунктами обслуживания, например, автозаправочными станциями или магазинами. В этой задаче для заданной точки на плоскости необходимо найти несколько самых близких пунктов обслуживания (рис. 28).

4.Расчет зон обслуживания. Так же, как и для предыдущей задачи предполагается, что на карте задан точечный слой с некоторыми пунктами обслуживания, например, автозаправочными станциями или магазинами.

Необходимо разбить всю карту на непересекающиеся части, каждая из которых будет соответствовать одному пункту обслуживания, который является ближайшим для любой точки внутри полученной части (рис. 29).

Рис. 26. Пример поиска кратчайшего маршрута между заданными пунктами в IndorGIS 5.0

57

Рис. 27. Пример поиска кратчайшего обхода заданных пунктов в IndorGIS 5.0

Рис. 28. Пример поиска ближайших пунктов обслуживания в IndorGIS 5.0

58

5.Расчет транспортной доступности. В этой задаче предполага-

ется, что на карте заданы два точечных слоя: один с анализируемыми объектами (например, населенными пунктами на карте области), а другой – с некоторыми обслуживающими объектами (например, районными центрами в областях). Для каждого населенного пункта необходимо определить минимальное время, за которое из него можно доехать до райцентра, либо указать, что проезда нет. На рис. 30 показан фрагмент труднодоступного района на севере Томской области, в котором практически отсутствуют автомобильные дороги, но есть речное и авиационное сообщение.

6.Расчет межрайонных транспортных связей. Эта задача пред-

полагает, что территория города или региона разбита на некоторые транспортные районы (группы кварталов в городе или отдельные поселения), между которыми следует установить величину тяготе-

ния друг к другу и уровень транспортной обеспеченности районов в соответствии с некоторым видом передвижения, вызванного этим тяготением.

Тяготение между районами определяется на основе их возможно-

стей и притягательностей, а также на основе транспортных связей

районов.

При расчете трудовых перемещений возможностями районов является их трудоспособное население, а притягательностями – количество рабочих мест. Например, при расчете культурно-бытовых перемещений из дома возможностями районов являются количество жителей, а притягательностями – объем услуг, предоставляемых районом за единицу времени (это учитывает в себе среднее число проданных за месяц билетов во всех кинотеатрах, театрах, музеях, концертных залах, стадионах; количество и размер различных магазинов, парикмахерских, аптек, пунктов ремонта и пр.).

При расчете культурно-бытовых перемещений не из дома (с рабо-

ты) притягательности берутся те же, что и из дома, а возможностями считается количество рабочих мест.

Транспортная связь между каждой парой районов определяется по транспортной сети как минимальное время, требуемое для перемещения между районами. При этом в городе расчет обычно ведется по сети маршрутного транспорта, а при расчете на уровне регионов – по общей сети автомобильных дорог.

59

Рис. 29. Пример расчета зон обслуживания в IndorGIS 5.0

Расчет транспортных связей между районами ведется на основе модели корреспонденций, предполагающей, что чем больше времени требуется человеку, чтобы добраться из одного района в другой, тем менее притягательным (привлекательным) является этот район. Например, поэтому большинство людей на работу будут ездить недалеко от места своего жительства и только меньшее количество – далеко.

В результате расчета транспортных связей получается матрица, показывающая общее количество человек, которые в среднем перемещаются из одного района в другой в соответствии с заданным ви-

60

дом передвижения (например, сколько человек ездит на работу в та- кой-то район). Кроме того, для каждого района определяется, сколько в среднем тратит один житель района на эти поездки. Такие средние величины характеризуют качество транспортной обеспеченности района.

Рис. 30. Пример расчета в IndorGIS 5.0 транспортной доступности

61

На рис. 31, 32 приведены результаты расчета транспортных связей между районами на примере трудовых передвижений в г. Томске. Расчет проводился по 70 транспортным районам (такое количество рекомендуется для городов с населением около 500 тыс. жителей), при этом на рисунке в виде толстых линий показаны объединённые результаты, сгруппированные по четырём административным районам города. Толщина линии между административными районами характеризует количество жителей, ежедневно едущих на работу из одного административного района в другой. При этом часть жителей работает в этом же районе, и это количество показывается кругами соответствующего радиуса в центре районов.

Дополнительно на рис. 31 в скобках после названия каждого административного района указано среднее время, затрачиваемое работающими жителями этих районов на ежедневные передвижения на работу. Аналогично на рис. 32 в скобках после названия каждого транспортного района приведено среднее время, затрачиваемое работающими жителями этих районов на ежедневные передвижения на работу.

Методом корреспонденций можно также рассчитать объемы грузовых перевозок.

7. Расчет транспортных потоков. В этой задаче предполагается,

что известны транспортные связи между районами (каким-то образом вычислены или измерены) и требуется определить, по каким конкретным дорогам будут передвигаться автомобили и пассажиры. Для этого на основе известного объема перевозок между транспортными районами определяется несколько кратчайших маршрутов, а также количество машин, которое поедет по конкретному участку дороги. Результат обычно показывается на карте в виде картограмм потоков

(рис. 33).

62