2. Rastrové analýzy

EKO/GKE

Geografický IS

• Geografie - věda zabývající se studiem Zemského povrchu. Slovo geografie pochází z řeckých slov geo - Země, graphein - psát.

• Geografický informační systém je tedy informační systém pracující oproti klasickým informačním systémům navíc i s prostorovou složkou dat. Také lze říci, že je výkonným nástrojem geověd, tedy že metody těchto věd umožňuje efektivně implementovat v počítačovém prostředí.

Geodata

K čemu GIS?!

Dopravní odbor připravuje mapy cyklistických stezek.

Policie zkoumá míru kriminality.

Hydrologové monitorují kvalitu vody.

Telekomunikace hledají vhodné umístění pro vysílače.

Správa vodních zdrojů sleduje trasu vodních toků, aby zjistila zdroje znečištění.

Prostorová data – pojem modelu

• Model – reprezentace určitého objektu nebo systému, pojatá z určitého úhlu pohledu.

• Model v GIS – zemský povrch• Úhel pohledu?

Modely reprezentace prostorových dat

• Vektor• Rastr

Vektorová reprezentace

Rastrová reprezentace Základním objektem i geometrickým

tvarem je buňka 2D pixel (picture x element) 3D voxel (volume x element)

Důležité oproti vektorové rep. je rozlišení rastru (velikost buňky)

Topologie daná implicitně rastrem (4 nebo 8 sousedních buněk)

Vektor (pro a proti)

Jednoduché vyhledávání, úpravy a generalizace objektů a jejich atributů

Vysoká geometrická přesnost kvalitní grafika operace využívající topologii malý objem uložených dat přesné transformování

souřadnicových systémů

složitější datová struktura složitost výpočtů při

analytických operacích nevhodnost pro souvislé

povrchy vyšší nároky na software

Výhody Nevýhody

Rastr (pro a proti)

jednoduchá datová struktura jednoduchá kombinace s

dalšími daty, např. DPZ jednoduché provedení

analytických operací relativní softwarová

nenáročnost

velké objemy uložených a spravovaných dat

nepřesnosti výpočtu délek a ploch

nevhodné pro analýzy sítí (liniové objekty obecně)

nekvalitní grafické výstupy žádná či nedostatečná

topologie transformace souřadného sys.

vede k nepřesnostem

Výhody Nevýhody

Rastrová reprezentace - rozlišení

300 x 300 buněk 60 x 60 buněk

Scénář• Představte si, že pracujete v USA ve městě Stowe (stát Vermont) a jste

odpovědný za regionální rozvoj. V posledních letech tu prudce vzrůstá počet populace, zejména vzhledem k nově přistěhovaným obyvatelům. Stávající kapacity škol přestávají stačit, bylo rozhodnuto, že bude postavena nová škola a vy máte určit optimální umístění vzhledem k stávajícímu i nově vznikajícímu osídlení.

• Vstupní vrstvy:

Výsledek

Raster• K čemu?

– Spojité jevy• Teplota, srážky, acidifikace, výška• Vzdálenost k objektu, úrovně hluku

– Přestože nemají tvar – v každém místě mají svou specifickou hodnotu

Geoprocessing Jakákoliv GIS operace nad vstupními daty.

Překryv, průnik, výběr, rastrové operace, konverze … Příklad

Výšková data – vytvoření svažitosti, aspektu, stínování Konverze rastru na vektor a naopak

Realizace geoprocessingu

• Můžete použít:– Dialog nástrojů– Příkazový řádek– Model– Skript

Pomocí modelu

Adds output as layer

Nástroj stínování (Hillshade)

• Vytváří z rastru stínovaný reliéf.• Zachycuje stíny, které vznikají dopadem

slunečních paprsků na proměnlivý terén• Na základě azimutu a výšky slunce osvětluje

povrch a vytváří pseudo3D efekt, který se hojně využívá v kartografii. Intenzita osvětlení odpovídá míře odraženého světla.

Hillshade pomocí dialogu nástrojů

Hillshade - výsledek

Elevation Data Hillshade Result

Svažitost (SLOPE)

• Zachycuje svažitost terénu – ve stupních (0-90)– nebo procentech (0-100) – 45st. = 100%– Svažitost buňky je dána největší výškovou změnou

oproti 8 okolním pixelům• Spuštění přes příkazový řádek

– >>> import arcpy– >>> from arcpy import env– >>> from arcpy.sa import *– >>> outSlope=Slope("elevation_1","Degree")

Reklasifikace

• Jde o proces reklasifikace hodnot nebo seznamu hodnot na nové hodnoty

• Jedním z důvodů je převedení určité kategorie, kterou nechceme v analýze uvažovat, na kategorii NoData

• Dalším důvodem pro použití reklasifikace bývá nastavení vah pro nejrůznější analýzy

Reklasifikace spojitých dat

Reclassify

Reclassify

Classification

Raster kalkulátor

Vyhodnocení matematické operace buňku po buňce

Příklad

Srážky-

Ztráty (Evaporace,

Infiltrace)=

Odtok5 22 3

2 43 3

7 65 6

-

=

Rozhraní ArcMap

[snow100m] - 0.5 * [temp150m]