Analiz SpaialAnaliz SpaialUSAMV - FI FIMSISTEME INFORMAIONALE GEOGRAFICEMsurtori Terestre i CadastruAnul III FR - Semestrul 12012Analiz SpaialAnaliz SpaialANALIZA SPAIALAANALIZ BIDIMENSIONAL :Conversia vector - rasterAcest proces permite ca datele vectoriale s fie transformate n date raster, ca pregtire pentru analiza spaial i pentru verificarea existenei unor erori n datele vectoriale, ca poligoane nenchise, lipsa sau dublarea unor indeci sau etichete n Baza de Date (BD) etc. Trebuie s fie specificat de utilizator o dimensiune a pixelului, care trebuie s constituie un compromis ntre pstrarea detaliilor hrii i controlul mrimii fiierului rezultant al hrii.Conversia raster - vectorProcedura permite transformarea datelor raster n date vectoriale pentru scopuri de eliminare a naturii de "bloc" a datelor raster, n special pentru scopuri de tiprire (plotare).Straturi (acoperiri)Dou sau mai multe straturi de date vector sau raster sunt unite matematic pentru a forma un nou strat al hrii. Dac straturile originale ale hrii au avut tabele de atribute (baze de date) referite sau legate la aceste straturi, atunci toate prile sau anumite parti ale acestor atribute pol fi asociate cu acest nou strat al hrii n ArcGIS exist trei metode de acoperire sau combinare (overlay): unirea, intersecia si identitatea, care produc rezultate diferite. Pe timpul10Analiz SpaialAnaliz Spaialoricrei operaii overlay sunt create uneori "achii" (slivers - mici poligoane nesemnificative care nu au etichete n baza de date) i utilizatorul trebuie s decid ce face cu acestea. Pentru controlul procesului de eliminare a poligoanelor "achie" sunt folosite cteva criterii ca cele dc form, arie, lungime a perimetrului, etc.Poligoane Thiessen (Voronoi)Aceste poligoane sunt construite n jurul datelor punctuale, pentru a crea "sfere de influen" la interpolare. Toate punctele sunt unite cu segmente de dreapt i ucesLor segmente li se determin mijlocul. Mijloacele segmentelor sunt unite cu noi segmente n jurul fiecrui punct iniial, formnd poligoane nchise (unul n jurul fiecrui punct).Poligoane Thiessen (Voronoi)Reea neregulat de triunghiuri (TIN)Aceast metod, folosit frecvent n generarea modelelor numerice ale terenului, const n realizarea unei reele de triunghiuri oarecare, prin unirea punctelor cu valori cunoscute ale variabilei studiate (ex: altitudinea), distribuite neregulat n spaiu. Pe baza acestor valori, a coordonatelor punctelor cunoscute i presupunnd ca liniar variaia valorilor n lungul laturilor triunghiurilor, pot fi calculate valori n puncte pentru care nu exist informaii, situate pe aceste laturi. Prin unirea punctelor cu aceleai valori ale elementului analizat, calculatorul traseaz un set de izolinii, genernd astfel o hart izoplct.TINCutare (interogare)Nici-un SIG nu este complet dac nu sunt implementate funciile de cutare sau de interogare, specifice bazelor de date. Aceste funcii permit unui utilizator s formuleze cereri complexe folosind algebra booleana i atributele legate (de datele poziionale) ale hrii, pentru a cuta detalii care ndeplinesc criteriile de selecie. Uneori, pentru a construi iruri sau comenzi de cutare, este folosit un limbaj de interogare (SQL). Pentru a afia rezultatele unei asemenea interogri, este creat o variabil tem (theming) n baza de date asociat, creia i se asigneaz un cod de culoare definit de utilizator, dac este satisfcut criteriul de selecie, i zero n caz contrar.De exemplu, planificatorii si proiectanii, ecologitii .a. pot dori s afieze peste o ortofotogram digital recent poziiile cldirilor, parcurilor, rurilor i reelelor de ap, canalelor colectoare, hidranilor de incendiu i locurilor de iluminare stradal pentru o localitate . O asemenea hart va trebui s prezinte fiecare din aceste detalii (poligoane, linii i puncte) cu culori (i simboluri sau semne convenionale) diferite. Numrul, ordinea i culoarea/simbulul asociate cu temele vizibile sunt controlate de utilizator.Hart tematic suprapus peste o ortofotogram digitalManagerii resurselor naturale pot s creeze o hart care s arate toate pdurile de diferite specii, care s fie colorate n mod diferit (pe specii i pe tipuri de sol, reprezentate cu anumite culori). Selecia presupune s existe n baza de date toi parametrii dup care se face cutarea.Analiz Buffer (zon tampon)Ideea este ca utilizatorul s defineasc una sau mai multe zone care sunt localizate la o distan fix fat de un detaliu al hrii, specificat dc utilizator, detaliul fiind un obiect punctual (un magazin, o coal, etc), un obiect liniar (un curs de ap, un drum) sau un obiect areal sau poligon (o parcel de pdure). Aceste zone sunt afiate prin asignarea unor coduri de culoare sau tipare de simboluri sau hauri. Asemenea zone sunt foarte importante pentru definirea practicilor de management al zonelor de lng ape, stabilirea tipurilor de vegetaie de-a lungul drumurilor, zonelor libere de lng drumuri din motive estetice, alocarea copiilor la o coal, alocarea cazrmilor de pompieri etc. n plus, uneori este posibil s se modifice sau s se "pondereze" limile acestor zone tampon prin unele atribute ca nlimea sau densitatea vegetaiei.Analiza proximitiiAcest proces este opus celui al analizei zonei tampon, n sensul c distanele sunt calculate ntre fiecare pixel i nite detalii ale hrii specificate de utilizator, rezultatele fiind memorate cu fiecare pixel. De exemplu, se poate calcula distana dc la poziiile dc telemetrie a unor animale slbatice pn la ruri sau drumuri. Pentru aceste distane calculate pot fi afiate i statistici descriptive simple.Analiz de/n reeaAcest tip de analiz opereaz pe detalii liniare cc formeaz o reea, ca de exemplu rurile, drumurile, reeaua de canalizare, reeaua de alimentare cu energic electric etc. n rezumat, exist dou tipuri de analize:1.determinarea drumului minim, optim sau uneori cel mai scurt;2.problema potaului chinez.Primul tip implic determinarea unui itinerar ntre dou puncte definite de utilizator, astfel ca anumite criterii de selecie s fie satisfcute. De exemplu, dorim s plasm o linie de transport al energiei electrice de nalt tensiune peste un teren de la poziia A la poziia B, cu restricii de plasare sau trasare a liniei, ca:a)linia s nu fie vizibil de pe orice drum de categorie superioar;b)s nu treac la mai puin de 300 m de orice antier arheologic;c)s treac la cel puin 1000 m de o sond sau de o staie de alimentare cu combustibil;d)pantele maxime ale traseului s fie de o anumit valoare.Al doilea tip de analiz este o problem de livrare cc implic legarea unui numr specificat dc poziii ntr-un mod optim, pe baza anumitor criterii definite de utilizator, ea i mai sus. Chiar o cltorie de studii geografice cu obligativitatea de a trece printr-un numr de obiective, dar traseul s fie de lungime minim. Uneori pot fi identificai coeficieni de frecare sau de rezisten la naintare care mpiedic fluxul reelei (network). n ArcGIS problemele reelei sunt gestionate i rezolvate cu modulul NETWORK ANALIST.ANALIZ TRIDIMENSIONAL :Izolinii (curbe de nivel)Aceast funcie permite unui utilizator s genereze izolinii sau curbe de valoare z constant, din valorile X, Y, Z ale unor puncte. De regul, pot fi specificate separat nivele intermediare vectoriale i de indeci ale izolinii lor.Modelul numeric al terenului (MNT)Modelul numeric al terenului este o reprezentare tridimensional a terenului (reliefului), care indic, pentru fiecare pereche de coordonate x,y, valoarea real sau interpolat a altitudinii.Realizarea modelului numeric al terenului implic parcurgerea a trei etape distincte:1.Colectarea datelor, respectiv a valorilor x,y,z, pentru un eantion de puncte;2.Alegerea modelului de reprezentare a suprafeei tridimensionale;3.Interpolarea valorilor altitudinii n punctele necunoscute.Colectarea datelor se poate realiza pe mai multe ci:- Direct n teren, prin msurtori topografice. Aceast metod genereaz un model numeric al terenului de foarte nalt acuratee, ns pe arii reduse. Colectarea datelor nu este posibil n zonele cu relief puternic accidentat, deci greu accesibile;-Folosind hrile topografice, prin digitizarea curbelor de nivel. Este o metod ce poate gencrea un model numeric al terenului cu acuratee redus -moderat i nu se preteaz la areale foarte rctrnse;-Folosind aerofotogramele i imaginile de teledetecie satelitar, prin explorarea stereoscopic a fiilor comune, suprapuse, reprezentnd o aceeai suprafa de teren, vzut ns din unghiuri diferite. Modelele construite pe baza acestor surse de date prezint acuratee moderat la nalt;-Folosind sistemul global de localizare (GPS), o constelaie de 24 de satelii americani NAVSTAR (1992), plasai pe orbite la cea 20000km altitudine, cu ajutorul crora se poate determina cu foarte mare precizie (lcm n plan orizontal, 2em n plan vertical raportai la elipsoidul de referin) poziia unui punct de la suprafaa terenului, tar a face apel la reperele geodezice tradiionale. Utilizarea datelor GPS poate genera un model numeric al terenului de nalt acuratee, ns pe areale restrnse, iar conectarea la sistemul de satelii (minim patru) este dificil n vile adnci, sau pe versanii mpdurii.Alegerea modelului de reprezentare a suprafeei tridimensionale a reliefului depinde dc metoda dc eantionare prin care au fost colectate dateleprivind altitudinea.Dac eantionul este reprezentat prin puncte distribuite regulat la suprafaa terenului, sub forma unei reele rectangulare, modelul de reprezentare va fi de tip grid, n format raster, sau latice, n format vectorial. Aceste modele prezint avantajul simplitii i compatibilitii directe cu sursele de informaie reprezentate prin imagini statelitare i aerofotogrammetrice. Principalul dezavantaj l constituie neconcordana dintre variabilitatea areal a complexitii reliefului i inflexibilitatea reprezentrii prin puncte regulat distribuite n spaiu. Astfel, n zone cu o complexitate mare a reliefului, reeaua de puncte poate li insuficient pentru a surprinde toate trsturile acestuia, n timp ce n zonele cu relief omogen, poate aprea o redundan semnificativ de informaie, prin nregistrarea unor valori de altitudine foarte apropiate ntr-un numr supradimensionat de puncte. Pentru a nltura acest neajuns, au fost create i modele grid cu rezoluie variabil, depinznd de complexitatea reliefului. ns, n general, modelele tip grid sau latice au un efect de netezire a reliefului, estompnd trsturile proeminente ale acestuia.Dac eantionul este reprezentat printr-o reea neregulat de puncte, cu desime proporional cu gradul de complexitate al reliefului, atunci modelul de reprezentare va fi de tipul reelei neregulate de triunghiuri (TIN), n care punctele eantionului constituie vrfurile unei reele de triunghiuri oarecare. Modelul TIN descrie mult mai realist terenul, datorit posibilitii de reprezentate a trsturilor abrupte (vi adnci, creste montane, vrfuri izolate, depresiuni), posibilitii de variaie a densitii punctelor de eantionare n comformitate cu gradul de complexitate al reliefului, lpt cc determin, mai departe, minimizarea redundanelor de informaie. Principalul dezavantaj n constituie complexitatea operaiilor matematice implicate n construirea modelului.Pentru a obine Modelul Numeric Altimctric (MNA), valorile altitudinii trebuie determinate pentru fiecare punct necunoscut, pe baza valorilor n punctele cunoscute ale eantionului. Aceast operaiune se realizeaz prin aplicarea uncia sau alteia dintre numeroasele metode de interpolare citate n literatura de specialitate. Cele mai frecvent utilizate dintre acestea au fost prezentate anterior, de aceea nu vom insista asupra lor.Alegerea metodei de interpolare este condiionata, n principal, de destinaia MNA. Astfel, metodele globale sunt mai potrivite, spre exemplu, pentru cuantificarea influenei reliefului asupra trsturilor generale ale climei unei anumite regiuni, n timp cc metodele locale se preteaz mult mai bine la generarea altitudinilor exacte, a pantelor i orientrii versanilor, variabile ce ar putea fi incluse, spre exemplu, ntr-un model privind potenialul agricol al unei regiuni sau stabilitatea pantelor deluvialc.Pe baza MNA pot fi derivate o gam larg de informaii, n special de natur geomorfologic i hidrologic:Panta i orientarea versanilor;Densitatea i adncimea fragmentrii reliefului;Convcxitatea sau concavitatca versanilor;Curba hipsometric;Calcule de lungimi, suprafee i volume;Analiza vizibilitii, cu obinerea imaginilor panoramice;Calcule de nsorire - umbrire;Densitatea reelei de drenaj;Indici hidro - geomorfologiciDerivarea pantei i aspectuluiExist numeroase produse ale MNA, dependente de mrimea specificat a pixclului la timpul crerii modelului. Trebuie reinut faptul c un MNA poate fi generat folosind orice valoare Z ataat unei baze OXY. Ca atare, panta trebuie s fie imaginat ca o rat de variaie i aspectul ca direcia acelei rate de variaie (direcia de pant maxim).Vederi ortogonale/perspectivePrin specificarea poziiei unui observator, a unei poziii int i a unui unghi de observare, un utilizator poate crea o reprezentare 3D. O vedere perspectiv reprezint liniile orizontale ce converg la o anumit distan (la orizont), pe cnd liniile ntr-o vedere ortografic (ortogonal) nu converg. Scara pc axa Z poate fi exagerat. Poate fi ales i numrul de linii ale suprafeei pe direciile X i Y.Triangularizare i vedere 3DSuprapunereAccasl procedur implic plasarea unei reprezentri sau a unui strat vectorial, ca cel al drumurilor, cel al rurilor sau al limitelor vegetaiei, peste o vedere perspectiv. Suprapunerea e simpl i nu este o unire a straturilor. Nu sunt lacute operaiuni matematice cu valorile Z ale celor dou sau mai multe straturi.Tabele de praguri (clasificare)Suprafeele care au valorile Z continui, de exemplu un MDA, pot fi afiate tematic prin folosirea unui tabel de conversie, care transform valorile Z n diferite clase discrete. Numrul de clase i definiiile claselor sunt date de utilizator i fiecrei clase i se asigneaza un cod de culoare i o etichet (denumire). La afiarea imaginii este afiat i o legend.Filtrarea suprafeeiMulte acoperiri derivate din suprafa conin zone cu "zgomot"; acestea sunt zone unde valorile pixclilor vecini fluctueaz, rezultnd un aspect straniu.1 1Analiz Spaial11Analiz SpaialUn exemplu de asemenea situaie este aspectul general n terenul ondulat. Poate fi aplicat un filtru 3x3 sau 5x5 acoperirilor tematice, pentru a reduce numrul salturilor valorilor pixelilor vecini i a produce zone mai omogene. Utilizatorul are controlul asupra numrului de valori consecutive ale pixelilor care sunt determinai a nu fi zgomot.Modelarea suprafeeiUneori trebuie s se realizeze o nou suprafa Z, care s fie o funcie matematic de valorile Z ale altor suprafee cu acelai domeniu de definiie.Metode de clasificareClasificarea este esenial pentru nelegerea de ctre om a obiectelor i fenomenelor lumii nconjurtoare. Creierul uman este limitat n ceea ce privete numrul de clase cu care poate opera. apte clase plus sau minus dou pe un nivel ntr-o ierarhie par a fi comfortabile. Clasificrile binare (fals/adevarat, cuplat/decuplat sau 0/1) sunt cele mai simple i familiare calculatorului, dar mai mult de 10 niveluri de clase sunt greu de acceptat.