Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВО

Уфимский государственный авиационный технический университет

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Организация баз пространственных данных»

Использование библиотеки ArcGIS API for JavaScript для построения веб-приложений

Группа ИСТ-304

Студент Низамов И. Г.

Руководитель Давлиев И. Р.

Уфа 2017 г.

Содержание

• 1. Введение
• 2. Выбор системы для выполнения пространственного анализа
• 3. Обзор функциональных возможностей выбранной системы
• 4. Практическое применение системы
• 4.1 Анализ задачи
• 4.2 Практическая часть
• 4.3 Проверка данных
• Заключение
• Список используемых материалов
• 1. Введение
• Пространственный анализ данных - это произведения вычислительных операция над геоданными с целью извлечения из них дополнительной информации. Как правило, пространственный анализ выполняется в ГИС-приложениях. Для данных целей программные продукты данного сегмента содержат ряд специализированных инструментов, в конкретных случаях служащих для таких целей как пространственная интерполяция поверхности, топологический анализ, анализ сетей, полигональный анализ и т.п. Но бывает, что для удовлетворяющего результата не хватает одного источника данных, тогда используются несколько источников, и появляется необходимость установления связей между ними или их объединения. Для целей, описанных выше, может быть использовано одно из множества геоинформационных систем, как проприетарных, так и с открытым программных кодом.
• 2. Выбор системы для выполнения пространственного анализа
• В различных отраслях программного обеспечения уже давно существуют свои лидеры, которые вышли на рынок в короткий промежуток времени, как правило в основной своей массе они являются проприетарными программными продуктами.
• Но в настоящие время происходит наиболее быстрое развитие программных продуктов с открытым исходным кодом в сравнении с другими периодами их существования, в связи с чем всё большее количество пользователей отдают свою предпочтение при решении каких-либо задач именно им.
• Из положительных сторон использования открытых геоинформационных систем в первую очередь необходимо отметить то, что они, как правило, являются бесплатными, что очень привлекает пользователей, если учитывать ценовые категории, в которых находятся проприетарные геоинформационные системы. Следующим положительным фактором использования открытых ГИС является то, что благодаря открытости исходного кода и высокой модульности к разработке ГИС привлекаются разработчики со всего мира, что обеспечивает быстрый рост функциональных возможность продуктов.
• Одной из лидирующих информационных систем с открытым программным кодом считается программный продукт QGIS. Это обусловлено тем, что из всех доступных систем QGIS способен предоставить наибольший набор функциональных возможностей.
• 3. Обзор функциональных возможностей выбранной системы
• В QGIS предусмотрены возможности просмотра и наложения друг на друга векторных и растровых данных в различных форматах и проекциях без преобразования во внутренний или общий формат, кроме того предусмотрена поддержка множества различных форматов.
• В области исследования данных предусмотрены следующие функциональные возможности:
• · Перепроецирование «на лету»;
• · Компоновка карт;
• · Определение и выборка объектов;
• · Редактирование, просмотр, поиск атрибутов;
• · Маркировка данных;
• Для создания, редактирования и экспорта цифровых карт в QGIS существуют следующие инструменты:
• · Инструменты для оцифровки для поддерживаемых OGR-форматов и векторных слоёв GRASS;
• · Инструменты создания и редактирования shape-файлов и векторных слоев GRASS;
• · Инструменты для геокодирования изображений;
• · GPS-инструменты для конвертирования данных в различные форматы;
• · Инструменты для создания таблиц пространственной базы геоданных из shape-файлов;
• · Инструменты для управления таблицами атрибутов;

В настоящее время QGIS предлагает векторные анализа, выборки, геообработки, геометрии и инструментов управления базами данных.

4. Практическое применение системы

4.1 Анализ задачи

Первоначальной задачей перед использованием данных для пространственного анализа является подготовка данных к использованию и проверка их соответствия действительности, их актуальности, а также полноты. Не каждый набор данных, который вы хотите использовать, поставляется как shape-файл или в пространственном формате. К примеру, часто данные находятся в виде таблицы или Excel-файла, и вам нужно будет связать его с существующими пространственными данными для использования в анализе. Также будет использован модуль для составления пространственных запросов, с помощью которого будет возможно найти все города, которые находятся не далее десяти километров от реки.

Для выполнения задачи будут использованы два набора данных: линейным слой, отображающий реки и точечным слой, отображающий города.

4.2 Практическая часть

Для выполнения задачи была использована актуальная версия 2.18 приложения QGIS.

После запуска приложения в верхней части окна QGIS был выбран инструмент для добавления векторных слоев в проект нажмите «Слой (Layer)» ? «Добавить слой (Add Layer)» ? «Добавить векторный слой (Add Vector Layer)» (рис. 1). В открывшемся диалоговом окне была нажата кнопка «Обзор (Brows)», служащая для просмотра директорий. Далее, перейдя в директорию D:/student/, были выбраны файлы ne_10m_populated_places_simple.zip и ne_10m_rivers_lake_centerlines.zip.

После выполнения данных действий в таблице содержания появились два новых слоя (рис. 2).

Далее в проекте будут созданы буферы вокруг точечного и линейного слоёв. Слои, которые у нас есть, находятся в географической системе координат с измерениями в градусах. Так как мы хотим использовать при анализе метры и километры, данная система координат нам не подходит, а значит, наши слои необходимо перепроектировать.

При построении буфера проходится каждая вершина объекта и создается отступ буфера. Выходной буферный полигон строится по полученным отступам. Параметр буферного расстояния может быть введён как фиксированное значение или как поле, содержащее числовые значения. Так как буферное расстояние - константа, буферный полигон строится по одинаковому расстоянию от всех объектов

Рисунок 1 добавление векторного слоя в проект

Рисунок 2 общий вид на добавленный слои

Далее нажатием правой кнопкой мыши на слое ne_10m_populated_places_simple был выбран пункт «Сохранить как (Save As)» (рис. 3). В открывшемся диалоговом окне выходной файл был назван populated_places_reprojected.shp. Для того, чтобы сразу добавить новый слой в проект, был отмечен пункт «Добавить слой в проект (Add saved file to map)».

После этого была нажата кнопка «Выбрать систему координат (Brows)» (рис. 4). После открытия окна выбора координатной системы, в нём была найдена и выбрана координатную систему под названием World_Azimuthal_Equidistant (рис. 5). После этого весь процесс был повторен и для второго слоя, выходной слой в данном случае был назван rivers_lake_reprojected. Далее за ненадобностью в QGIS Canvas исходные слои были отключены.

Рисунок 3 создание нового слоя на основе существующего

Рисунок 4 создания слоя в другой системе координат

Рисунок 5 выбор системы координат

Проекция World_Azimuthal_Equidistant простирается на 90 градусов от начала координат. В данной системе координат начало лежит в отметке 0 градусов долготы, так будут преобразованы только данные, находящиеся в пределах +/- 90 градусов долготы. Эта система координат лучше всего подходит для создания буферов, так как радиальные расстояния вокруг центра проекции точны.

Повторно проецируемые слои всё ещё отображаются в неподходящей нам системе координат. Далее это было необходимо исправить.

Для того, чтобы сменить систему координат, была нажата кнопка «Свойства проекта (Project Properties)» (рис. 6). В открывшемся диалоговом окне также была выбрана система координат World_Azimuthal_Equidistant (рис. 7).

Рисунок 6 свойства проекта в QGIS Canvas

Рисунок 7 изменение системы координат

Для вызова инструмента, с помощью которого можно построить буферы фиксированной величины, в верхней части экрана был выбран инструмент «Вектор (Vector)» ? «Геообработка (Geoprocessing Tools)» ? «Буфер фиксированной ширины (Buffer(s))» (рис. 8).

В открывшемся диалоговом окне был выбран слой populated_places_reprojected в качестве исходного слоя, по которому будет построен слой содержащий буферы.

Для значения ширины буфера было выбрано значение «10000», для этого в диалоговом окне был изменен параметр «Отступ (Buffer distance)».

Выходной файл назовите populated_places_buffer.shp. И после нажатия кнопки «Run» начался процесс создания нового слоя (рис. 9).

Далее процесс создания буфера был повторен, но уже для слоя river_lake_reprojected, а выходной слой, который также был добавлен в проект, был назван rivers_lake_buffer.

Рисунок 8 инструмент буферизации в QGIS Canvas

Рисунок 9 настройка параметров буферизации

При включении обоих слоев буферов QGIS Canvas будет отображать их следующим образом (рис. 10).

Слой River_lake_buffer содержит как озера, так и реки. Наш анализ требует использования только речных функций, поэтому нам нужно сделать выборку, чтобы манипулировать только реками.

Рисунок 10 общий вил на слои буферов

Была открыта таблица атрибутов слоя River_lake_buffer. На панели инструментов был выбран инструмент «Выделить объекты, удовлетворяющие условию (Selected features using an expression)» (рис. 11). Далее было введено выражение на SQL-подобном языке, то есть был выполнен запрос, с помощью которого были из объектов были выбраны только реки, это было сделано для того, что исключить озера из дальнейшей работы (рис. 12). Была нажата кнопка «Выделить (Select)». После этого диалоговое окно было закрыто, но реки при этом всё равно остались выбраны.

Теперь, когда мы выделили нужные нам записи, мы готовы выполнить пространственный запрос.

Рисунок 11 список объектов

Рисунок 12 процесс выделения объектов по критерию

Для продолжения работы в QGIS было необходимо подключить модуль «Пространственные запросы (Spatial Query)». Далее добавленный модуль был использован для выполнения пространственного запроса, для этого в верхней части окна QGIS было нажато «Вектор (Vector)» ? «Пространственный запрос (Spatial Query)» ? «Пространственный запрос (Spatial Query)» (рис. 13).

Так в нашем запросе мы хотели выбрать объекты из буферизованных мест, которые пересекаются с буферизованными линиями, то есть города, которые находятся рядом с реками. Пересечение будет определяться пересечением слоев их буферов (рис. 14).

После этого был создан новый слой, содержащий результаты запроса, для этого была нажата кнопка «Создать слой из перечисленных объектов (Create layer with selected button)» (рис. 15).

Рисунок 13 модуль «пространственный запрос» в QGIS Canvas

Рисунок 14 выполнение пространственного запроса

Рисунок 15 процесс создания слоя пространственного запроса

Теперь при увеличении масштаба, мы можем увидеть, что новый слой содержит только функции, которые пересекаются с речными буферами (рис. 16).

Рисунок 16 слой пространственного запроса

4.3 Проверка данных

Теперь для проверки результатов работы нам необходимо экспортировать слой, содержащий результаты пространственного запроса, в KML для последующей его загрузки в Google Earth с целью проверки того, находятся ли районы, которые мы нашли, в пределах 10 километров от реки.

Выходной KML-файл был назван cities_near_river.kml, также для выходного файла была изменена система координат на WGS84.

Далее созданных файл был открыт в Google Earth, после чего на карте были найдены случайный город и ближайшая к нему река, и с помощью инструмента «Линейка» было измерено расстояние от этого города до реки, как можно увидеть, расстояние не будет превышать 10 километров (рис. 18).

Рисунок 17 сохранение векторного слоя

Рисунок 18 измерение расстояния в Google Earth

Заключение

программный пространственный система данные

Были рассмотрены основные особенности программного продукта QGIS, также были рассмотрены основные функциональные возможности данной системы, в частности те, с помощью которых осуществляется пространственный анализ данных.

Главными плюсами программного продукта являются: большой стандартный набор функций геообработки, поддержка всех современных картографических форматов и протоколов, а также наличие хорошо проработанной документации, кроме того система имеет открытый программный кода и доступна всем желающим..

Список используемых материалов

1. Документация QGIS 2.14/Преамбула: Электронные данные, 2017г.: http://docs.qgis.org/2.14/ru/docs/user_manual/preamble/preamble/.

2. Документация QGIS 2.14/Предисловие: Электронные данные, 2017г.: http://docs.qgis.org/2.14/ru/docs/user_manual/preamble/foreword/.

3. Документация QGIS 2.14/Возможности: Электронные данные, 2017г.: http://docs.qgis.org/2.14/ru/docs/user_manual/preamble/features/.

4. Выполнение пространственных запросов: Электронные данные, 2017г.: http://www.qgistutorials.com/ru/docs/performing_spatial_queries/.

5. Буфер - справка: Электронные данные, 2017г.: https://pro.arcgis.com/ru/pro-app/tool-reference/analysis/buffer/.

6. QGIS - plugins: Электронные данные, 2017г: https://plugins.qgis.org/plugins/.

Размещено на Allbest.ru