Лекція 7

АНАЛІЗ РОЗПОДІЛУ АТРИБУТИВНИХ ДАНИХ

План

1.Атрибутивні дані.

2.Шкали виміру атрибутивних даних та їх загальні характеристики.

3.Номінальні (категоріальні) шкали виміру атрибутивних даних.

4.Порядкові (рангові) шкали виміру атрибутивних даних.

5.Інтервальні шкали виміру атрибутивних даних.

6.Основні операції обробки атрибутивної інформації.

7.Властивості змінних.

Дані

До атрибутивної відносять ту інформацію, що або не має просторової прив’язки, або характеризує просторові об’єкти без явної вказівки на їх місце розміщення, наприклад, порядкові номери

просторових об’єктів, їхні власні імена, числові кількісні або якісні значення.

Блок атрибутивної інформації, прив’язаної до певного просторового об’єкта, може містити від одного до багатьох сотень окремих атрибутивних значень різного типу, що характеризують різні параметри цього об’єкта.

Найчастіше атрибутивні дані зберігаються у таблицях

реляційної бази даних та є прив'язаними до певних векторних об'єктів.

У випадку використання растрового способу позиційна та атрибутивна інформація поєднуються — колір піксела передає одночасно і розташування і характеристику.

ВГІС використовується чотири шкали вимірів атрибутивних даних:

-номінальна (найменувань),

-порядкова (або рангова),

-інтервальна

-числова.

Шкала вимірювання (англ. scale of measure) – відображення множини різних проявів якісної чи кількісної властивості на прийняту за угодою впорядковану множину чисел чи іншу систему логічно пов’язаних знаків.

Вибір шкали виміру даних визначається:

–типом класифікації;

–необхідною інформацією;

–можливостями здійснення вимірювання при заданому

масштабі спостереження.

Усі атрибутивні дані порівнюються між собою за перерахованими шкалами, однак потрібно зазначити, що порівняння атрибутивних даних коректне тільки всередині однієї шкали вимірів.

Шкала найменувань (номінальна шкала).

Одним із найбільш поширених атрибутів просторових об’єктів є їхні власні назви – назви населених пунктів, адміністративних одиниць, ділянок рельєфу, рік, водойм, природних урочищ, об’єктів дослідження або господарювання тощо. Власне вимірів у шкалі найменувань не виробляється. Тут мова йде про угруповання об’єктів, ідентичних за визначеною ознакою, і про присвоєння їм позначень.

Цей тип атрибута ідентифікує об’єкт, виділяє його серед інших однотипних об’єктів, дозволяє звернутися саме до цього об’єкта. Такий спосіб опису атрибута об’єкта називається номінальним (від латинського слова nome – ім’я). Об’єкт просто отримує своє окреме ім’я, він абсолютно рівнозначний у списку таких самих об’єктів.

Номінальні змінні використовуються для класифікації даних, якщо останні можна розділити на окремі групи за певною ознакою. Номінальні змінні бувають двох типів:

бульові (логічні) та категоріальні.

Бульові (логічні) змінні приймають тільки два значення ("так" або "ні"). Вони використовуються у випадках, коли атрибутивні дані потрібно класифікувати, наприклад, населенні пункти за наявністю і відсутністю в них метро або розділити усі міста на ті, де є аеропорт, і ті, де аеропорти відсутні, тощо.

Категоріальні змінні використовуються для розподілу даних на декілька категорій без будь-якого впорядкування. Наприклад, можна ввести такі категорії використання земель, як житловий район, рекреаційна зона або зона промислово-торгового використання.

Іншим прикладом категоріальної змінної може слугувати порода дерев: ялина, сосна, тополя, осика тощо.

Одним із найбільш поширених атрибутів просторових об’єктів є їхні власні назви (назви населених пунктів, адміністративних одиниць, ділянок рельєфу, рік, водойм, природних урочищ, об’єктів господарювання тощо).

Згідно з номінальною шкалою, об’єкти відрізняються за назвами (луг, болото, рілля, міська територія тощо).

Ця класифікація означає, що дані визначаються тільки в термінах належності до певних класів.

В атрибутивній таблиці баз даних номінальні змінні зазвичай утворюють заголовки стовпчик.

Ідентифікація об’єктів за номінальною шкалою дозволяє зробити висновки про те, як називається об’єкт, але унеможливлює пряме порівняння одного об’єкта з іншим, за винятком тотожності.

Категорії – групи схожих об’єктів, які допомагають краще відобразити сутності досліджуваних даних.

Порядкові шкали.

Атрибути, що показують місце розміщення об’єкта в ряді інших аналогічних об’єктів, їхню взаємну ієрархію, пріоритет, розходження у якості називаються порядковими або ранговими атрибутами.

Порядкова шкала використовується там, де неможливі якісні виміри у прийнятій системі одиниць. Таким способом описуються ієрархія ділянок дорожньої мережі (автостради, шосе, дороги з удосконаленим покриттям, ґрунтові дороги), елементів річкової мережі (припливи І, ІІ

чи ІІІ порядку); ієрархічні рівні ландшафтних одиниць, ранги населених пунктів тощо.

У більшості випадків такі атрибути описуються порядковим номером деякої рангової шкали. Наприклад, усі ліси на топографічних картах діляться на три категорії: хвойні, листяні та змішані. Будівлі поділяються на дві категорії: вогнестійкі і невогнестійкі, залізниці – на електрифіковані і неелектрифіковані. Тут відсутнє ранжування. Для кожного об’єкта на карті вказується, чи відноситься він до обраної категорії, чи ні. Між категоріями не встановлюється ніяких порядкових відношень, тому важко сказати, яка з них краща або більша.

Ранги – рівні в ієрархічно організованій системі, місце в рейтингу, ступінь, клас.

Ранги використовуються для опису дискретних класів даних, що упорядковані за певною ознакою. Зазвичай, це систематизація атрибутів за зростанням або зменшенням використовуваної величини, коли безпосередня оцінка величини ускладнена або визначається комбінацією факторів. У більшості випадків такі атрибути описуються порядковим номером визначеної рангової шкали. За їх допомогою описуються ієрархії ділянок дорожньої мережі (автостради, шосе, дороги з удосконаленим покриттям, ґрунтові дороги), елементів річкової мережі, ієрархічні рівні ландшафтних одиниць, ранги населених пунктів тощо.

Аналіз розподілу атрибутивних характеристик за ранговою шкалою

Ранжування є відносною оцінкою, оскільки свідчить тільки про місце певного об’єкта в заданому порядку певних характеристик.

Числова шкала

Для кількісних даних (температура, тиск, вміст забруднювачів у повітрі, воді чи ґрунті, висота над рівнем моря, кількість рослин на квадратний метр, вміст ґумусу тощо) використовуються

розімкнені і замкнені числові шкали.

Ці величини можна порівнювати одну з одною, над ними можна виконувати різні математичні операції.

При використанні універсальної розімкненої шкали числа можуть набувати значень від "мінус нескінченність" до "плюс нескінченність", замкнута числова шкала обмежена двома крайніми величинами, що характеризують набір припустимих значень для якоїсь предметної сфери (наприклад, 0–100 %; 0–1 безрозмірних одиниць; 0–360 компасних градусів; 0–90 градусів ухилу тощо).

Кількісні характеристики також не є рівноцінними. Для визначення кількісної характеристики повинна задаватись шкала, яка б дозволяла виражати значення характеристики в одиницях певного еталонного значення (метрах, грамах, гектарах тощо).

Кількісні характеристики задаються шкалами двох типів. У шкалі першого типу положення початку відліку (нульова позначка шкали) умовне, у шкалі другого типу нуль відповідає найменшому значенню характеристики (абсолютний нуль). Приклади таких шкал – шкали температур Цельсія і Кельвіна.