Изготовление откосов на окна: Установка откосов на пластиковые окна в Москве и МО

Примечание : Обработка и рисунки, обсуждаемые в этом разделе, были получены с использованием MapCalc ^TM программного обеспечения.См. Www.innovativegis.com, чтобы загрузить бесплатная версия MapCalc Learner с учебными материалами для аудитории и самообучающиеся концепции и процедуры анализа карт.

< Нажмите здесь > щелкните правой кнопкой мыши, чтобы загрузить версия этого раздела для печати (.pdf).

( Вернуться к таблице Содержание )
______________________________

Использование данных для характеристики особенностей местности

(GeoWorld, январь 2000 г .; стр.22)

(возврат в начало темы)

Последние несколько статей посвящены моделированию поверхностей и анализ. Поверхности данных, полученные в эти экземпляры не были знакомыми поверхностями местности, на которых вы гуляете с собакой, велосипедом и идти дальше. Тем не менее они образуют поверхности, которые содержат все узнаваемые овраги, кочки, пики и впадины, которые мы видим на большинстве склонов холмов.«Мятый ковер» в реальном мире выглядит прямо можно перенести в когнитивную сферу мира данных.

Однако, по крайней мере на время, вернемся на твердую землю к исследовать, как можно охарактеризовать особенности микрорельефа. Когда вы смотрите на пейзаж, вы легко видите изменения ландшафта, при этом одни участки выступают вверх (называются выпуклыми), а другие выталкиваются вниз (так называемый вогнутый). Но как компьютер «видит» то же самое? Поскольку его мир является цифровым, как можно изменить ландшафт? переведено в набор серых цифр?

Рисунок 31-1. Идентификация Выпуклые и вогнутые элементы за счет отклонения от тренда ландшафта.

Один из самых часто используемые процедуры включают сравнение тренда поверхности с фактические значения высоты. Рисунок 31-1 показывает профиль местности, простирающийся через небольшой овраг. Пунктирная линия обозначает сглаженную кривую. соответствует данным, подобно тому, как рисовальщик выстраивает французскую кривую. Он «разделяет разницу» в последовательность значений высоты: половина выше и половина ниже.Места над линией тренда определяют выпуклые элементы, в то время как местоположения ниже определяют вогнутые. Дальнейшее значение выше или ниже определяет, насколько произносится особенность есть.

В ГИС простое сглаживание Фактические значения высоты определяют тренд поверхности. Левая часть рис. 31-2 показывает фактическое и сглаженные поверхности для области проекта. Крайний левый плоский участок — это открытая вода. Рельеф резко поднимается с 500 футов до 2500 футов на вершине холма.Обратите внимание на маленькое «седло» (высота сначала падает, затем поднимается). между двумя холмами. Также обратите внимание на небольшое углубление в относительно плоской области на переднем плане (ЮЗ). часть.

При создании сглаженной поверхности значения высот усреднялись для окно перемещено по всей площади. Примечание тонкие различия между поверхностями тенденция опускать вершины холмов и овраги.

Пока вы видите (представляете?) Эти различия в поверхностях, компьютер количественно оценивает их вычитанием.В Поверхность разности справа содержит значения от -84 (заметная вогнутая особенность) до +94 (выпуклая деталь). Большой выступ на разностной поверхности соответствует меньшему на вершине холма на возвышении. Его актуальный отметка 2016 г., а сглаженная отметка 1922 г., в результате чего 2016-1922 гг. = +94 разница. В микрорельефе термины, эти области, вероятно, более сухие, чем их окрестности, поскольку вода течет прочь.

Остальные стрелки на поверхности указывают на другие интересные места.«Ряпка» на переднем плане — это небольшая впадина (764 — 796 = -32 разница), которая, вероятно, более влажная, как вода впадает в нее. «Глубокий разрез» на противоположном конце разностной поверхности (539 — 623 = -84) предполагает заметная вогнутость. тем не мение представление водного объекта в виде фиксированной высоты не соответствует действительности. твердой конфигурации и искажает истинный образец микрорельефа.

Рисунок 31-2. Пример микрорельефа поверхность отклонения.

Фактически весь вогнутый элемент в верхней левой части двумерного представления разницы поверхность подозрительна из-за того, что она рассматривает водоем как постоянный значение высоты. Хотя фиксированное значение для вода на топографической карте работает в традиционном картографическом контексте. недостаточен для большинства аналитических приложений. Современные ГИС-системы относятся к открытая вода в виде «нулевых» отметок (неизвестно) и «зеркальных» условия местности вдоль этих искусственных краев, чтобы лучше представить конфигурация твердого грунта.

Двумерная карта различий определяет вогнутые (темно-красные), выпуклые области. (голубой) и переходный (белая часть, имеющая только от -20 до +20 футов) разница между фактическими и сглаженными значениями высот). Если бы это была карта фермерского поля, группы, вероятно, будут во многом соответствовать воспоминаниям фермера об урожае продукции больше воды в вогнутых областях, меньше в выпуклых областях.

Фермер, выращивающий пшеницу в Колорадодриленде, знает, что одни из лучших урожаев в низинах, а возвышенности имеют тенденцию «выгорать».»С другой стороны, фермер из Луизианы, скорее всего, увидит все изменилось с хорошими урожаями на возвышенностях, в то время как низины часто «затопление». В любом случае, имеет смысл изменить норму высева, тип гибрида и / или уровни удобрения в районах с различными микрорельефными условиями.

Идея реакции переменной скорости на пространственные условия существует уже давно. тысячи лет, пока коренные народы регулировали расстояние между отверстиями, они тыкал в землю, чтобы бросить семечко и кусок рыбы.В то время как механическая и зеленая революции позволяют фермерам возделывать гораздо большие площади, они делают это частично за счет применения широкие обобщения микрорельефа и других пространственных переменных на больших области. Возможность непрерывно адаптировать управленческие действия к уникальным пространственным условиям на обширных трассах земля предсказывает следующую революцию.

Изучение влияния микрорельефа идет далеко за пределами фермы. Например, Универсальное уравнение потерь почвы использует «средние» условия, такие как длина и уклон русла ручья, преобладающие типы почв и существующее землепользование классов, для прогнозирования стока воды и переноса наносов со всего водоразделы.Эти непространственные модели обычно используется для определения возможности пространственной деятельности, такой как лесозаготовки, добыча полезных ископаемых, дорожное и жилищное строительство. Хотя процедуры могут быть применимы к типичные условия, они менее точно отслеживают необычные условия скопления на всей территории и не обеспечивают пространственного руководства в границах смоделированная площадь.

Анализ микрорельефа на основе ГИС может помочь нам стать более похожими на «современного древнего фермера», реагирующего на специфические условия на больших пространствах ландшафта.Расчет разностной поверхности просто царапает поверхность анализа микрорельефа. В следующих нескольких столбцах мы рассмотрим другие процедуры, которые позволяют нам мыслить как капля дождя при картировании микрорельефа.

Характеристика Локализованная Условия местности

(GeoWorld, февраль 2000 г., стр. 26)

(возврат в начало темы)

Столбец за последний месяц описал метод характеристики микрорельефа, включающий разница между фактическими значениями высоты и значениями на сглаженном поверхность высот (тренд).Положительный Значения на карте различий указывают на области, которые «увеличиваются», в то время как отрицательные значения указывают на области, которые отклоняются от общей тенденции. в данных.

Родственная техника для определения неровностей и углублений на местности необходимо передвигать «ровничный» окно «(называемый пространственным фильтром) по всей поверхности возвышения. Профиль оврага может иметь микрообъекты, которые опускаются ниже окружающей среды (называемые вогнутыми), как показано на правая часть рисунка 31-3.

Рисунок 31-3. Локализованное отклонение использует пространственный фильтр для сравнить местоположение с его окрестностями.

Локализованный отклонение в пределах передвижного окна рассчитывается путем вычитания среднего значения окружающие возвышения от отметки центра локации. Как показано в примере расчетов для Вогнутый элемент, средняя высота окружения 106, что составляет -6.00 отклонение при вычитании из значение центра, равное 100. Знак минус обозначает вогнутость, а величина 6 указывает на довольно значительную падение (6/100 = 0,06). Выступ выше его окружение (называемое выпуклым элементом), показанное справа от рисунка, имеет локализованное отклонение +4,25, указывающее на несколько выраженный выступ (4,25 / 114 = .04).

Рисунок 31-4. Применение отклонения и коэффициента Фильтры изменения к поверхности возвышения.

Результат переезда фильтр отклонения по всей поверхности высот показан в правом верхнем углу вставка на рис. 31-4. Его эффект почти идентичен анализу тенденций, описанному в прошлом месяце — сравнение от фактической отметки каждого местоположения до типичной отметки (тренда) в его окрестности. Толкование отклонения Поверхность такая же, как и у разностной поверхности, рассмотренной в прошлый раз. месячные выступы (большие положительные значения) определяют более сухие выпуклые области; впадины (большие отрицательные значения) определяют более влажные вогнутые области.

Значение подхода «локализованное отклонение» выходит далеко за рамки просто альтернативная процедура для расчета неровностей местности. Использование «бродячих окон» предоставляет множество новых показателей и поверхностей карты для оценки микрорельефа характеристики. Например, рассмотрим Показана поверхность с коэффициентом вариации (Coffvar) в правой нижней части рисунка 31-4. В этом случае стандартное отклонение окна сравнивается с его средняя высота, малая «гробница» значения указывают области с минимальными перепадами высот; большие ценности указать области с большим количеством разных отметок.Большой гребень в coffvar Поверхность на рисунке расположена вдоль береговой линии озера. Обратите внимание, что гребень самый большой для круто поднимающаяся местность с большими перепадами высот. Отмечены другие неровности поверхности. на рисунке обозначены участки с меньшей изменчивостью рельефа.

Хотя статистическая сводка значений высоты полезна в качестве общего индикатор изменения поверхности или «шероховатости», он не учитывает образец различий. А шахматная доска с чередованием более высоких и низких значений (очень грубая) не может отличаться от той, в которой все высшие значения находятся в одной части окна и более низкие значения в другом.

Рисунок 31-5. При расчете наклона учитывается расположение и величина перепадов высот в пределах передвижного окна.

Есть несколько операции с подвижным окном, отслеживающие пространственное расположение возвышения значения, а также совокупную статистику. Часто используется уклон местности, который вычисляет «наклон» поверхности.В математическими терминами, уклон равен разнице высот (называемой «подъем»), деленный на расстояние по горизонтали (называемое «пробег»).

Как показано на рисунке 31-5, имеется восемь окружающих значений высоты в 3×3 передвижное окно. Индивидуальный спуск от центральная ячейка может быть рассчитана для каждого из них. Например, уклон в процентах к северу (вверху окна) равен ((2332 — 2262) / 328) * 100 = 21,3%. В числитель вычисляет подъем, а знаменатель 328 футов — расстояние между центрами двух ячеек.Расчет для северо-восточного склона ((2420 — 2262) / 464) * 100 = 34,1%, где пробег увеличен с учетом диагонального расстояния (328 * 1,414 = 464).

Восемь значений наклона могут использоваться для определения максимума, минимума и Средний наклон, как показано на рисунке. Обратите внимание, что большая разница между максимальным и минимальным наклоном (53 — 7 = 46) предполагает, что общий наклон довольно изменчив. Также обратите внимание, что знак значения наклона указывает направление поверхностного потока; положительные уклоны указывают на потоки в центральная ячейка, а отрицательные указывают на утечкуВ то время как поток в центральную ячейку зависит от на подъемах (об этом мы поговорим в следующем столбце), поток от ячейки пойдет по крутому спуску (юго-западный поток в примере вы делаете математику).

На практике средний наклон может вводить в заблуждение. Предполагается указать общий уклон внутри окна, но не учитывает пространственное расположение откоса значения. Альтернативная техника подходит плоскость к девяти отдельным значениям высоты.Процедура определяет наилучшую подгонку плоскости за счет минимизации отклонений от плоскости до значений высоты. В этом примере уклон на 65% больше максимального индивидуального уклона.

Сначала это может показаться немного рыбным, общий уклон больше максимального наклонно поверьте мне, определение подходящего наклона — это совсем другое дело ловить рыбу, чем просто изучать отдельные склоны. В следующий раз мы рассмотрим это подробнее. приспособленный склон и его применение в анализе микрорельефа.
_______________________
Примечание автора : Рабочий лист Excel доступны вычисления максимального, минимального и среднего уклона онлайн на странице «Дополнения к колонкам» по адресу http://www.innovativegis.com/basis.

Длинный и короткий склон

(GeoWorld, июль 2007 г., стр. 18-19)

(возврат в начало темы)

Вспомните предыдущие разделы, посвященные вычислению уклона что обычно используются девять значений высоты в окне 3×3.Есть два основных подхода к характеризует относительную крутизну уклона поверхности и индивидуальный уклон статистика.

Подгонка поверхности выравнивает плоскость по значениям отметки, которые сводит к минимуму отклонения от плоскости к значениям. Если все значения одинаковы, устанавливается горизонтальная плоскость с нулевым уклоном. Однако, поскольку значения на одной стороне окна увеличиваются, а значения на другом уменьшаются, подогнанная плоскость наклоняется с указанием увеличения крутизны местности.

Алгоритм аппроксимации поверхности сначала устанавливает 3×3 окно, затем идентифицирует девять значений высоты, соответствует плоскости и записывает наклон центральной ячейки в окне. Окно перемещения перемещается к следующему соседнему месту и повторяет процесс до тех пор, пока все ячейки в области проекта не будут оценены.

Алгоритм суммирования отдельных уклонов также использует окно 3×3, но вместо установки плоскости рассчитывает уклоны образованный центром и каждым из восьми его соседей.Минимальное, максимальное или среднее значение индивидуальные значения наклона записываются для центральной ячейки и окна передовой.

Оба метода уклона приводят к непрерывной поверхности карты. указывает на относительную крутизну на всей территории проекта. Однако иногда наклон по линейному ищется особенность, такая как трубопровод (рисунок 1). В этом случае только три Ячейки участвуют в центральной ячейке и ее входных и выходных соседях на каждом расположение вдоль трубопровода.

Рисунок 1. Продольный уклон рассчитывает крутизну вдоль линейного объекта, например трубопровода.

Продольный уклон (LS) требует изолировать только значения высоты маршрута. В сеточном моделировании это означает, что сначала создание маскирующей карты маршрута, где находятся ячейки, определяющие трубопровод. присвоено значение 1, а ячейкам, не являющимся конвейерными, присваивается специальное значение Null (или нет данных).Эта карта умноженное на поверхность возвышения, имеющую эффект сохранения значения высоты вдоль маршрута, но всем остальным местоположениям присвоено значение NULL.

Большинство пакетов анализа карт обучены распознавать значение Null и просто пропустите эти места при обработке. Эффект в этом случае заключается в вычислении наклона используя только три выровненных значения высоты в перемещаемом окне 3×3, либо подогнанный или максимальный / минимальный / средний.

Простое расширение алгоритма, Directional Slope (DS) , позволяет пользователю ввести начальное местоположение и направление потока, а затем рассчитывает индивидуальные уклоны для каждого шагать по маршруту, используя только входные данные и центральную ячейку. Этот метод характеризует, где гравитация помогает или препятствует потоку и полезен при определении просадки, если труба разорванный.

Рисунок 2. Модифицированный поперечный уклон рассчитывается как среднее значение уклонов вне маршрута, окружающих локацию.

Более радикальное расширение рассматривает ячейки вне маршрута в Расчет Поперечный уклон (TS) . Традиционно поперечный уклон производился вручную. рассчитывается путем оценки наклона линии, перпендикулярной маршруту. Например, в верхней части рисунка 2, наклоны от центральной ячейки (5) к ячейкам NE (5-3) и SW (5-7) определяют продольный уклон по маршруту, а уклоны на СЗ (5-11) и ЮВ (5-9) клетки указывают поперечный уклон.

Перпендикулярный подход работает для любых ортогональных и диагональный разрез окна. В Сетка высот, однако, может иметь наклонный изгиб с диагональю и ортогональные направления, как показано, и нет истинного перпендикуляра. В этом случае полученные из ГИС поперечные наклон требует нового определения.

Модифицированная поперечная Slope (MTS) вычисляет наклон для ячеек вне маршрута, независимо от линейная форма.В левой нижней части на рисунке 2 все зеленые клетки (1, 2, 4, 6, 8 и 9) рассматриваются в расчет крутизны местности вокруг трубопровода. В идеале маршруты с достаточно пологим изменением поперечные откосы предпочтительны, так как риски оседания ниже.

Эти довольно безобидные расширения для расчета уклона указывают на более серьезную проблему в анализе карт, главным образом на то, что наши сеточные аналитические набор инструментов и выражения моделирования ГИС далеки от завершения.Большая часть разработок произошла в 1970-х годах. и 80-е годы, и кодирование новых возможностей во флагманских системах зачахло. В результате поставщики решений кодируют специализированные инструменты для своих клиентов и запускать их вне ГИС или подключать их как объекты или надстройки.

Что мне интересно, так это то, что именно здесь ГИС была в 1970-е и начало 80-х — собрание разрозненных патентованных систем. Учитывая все, что вы слышите о стандартах данных, доступ к открытым системам и сообществу ГИС — это особенность того, что анализ карт, кажется, двигаться в противоположном направлении.

Создание Горы и Molehills из полевых выборок

(GeoWorld, август 2013 г.)

(возврат в начало темы)

Геотехнология произвела революцию в догмах, развитии и распространение пространственной информации.Сегодняшняя молодежь растет в обществе, основанном на киберпространстве. мгновенная связь с окружающим миром, и, как Питер Пэн, они могут Google Планета Земля перенесет вас в далекие страны в мгновение ока.

Но что, если их интересуют детали за пределами максимального уровня ползунок масштабирования? Или они хотят имитировать локализованные пути поверхностного потока, сходимость и плотность путей? Или определить тонкие кочки и депрессии? Или модель геологической среды режимы влажности? Или соотнесите любую из этих характеристик с пространственным отношения с вегетативными паттернами?

Это дилемма многих начинающих ученых, которые хотят выходите за рамки простой визуализации ландшафта и исследуйте системные взаимодействия которые управляются пространственно.Но их колчан для анализа данных в основном полон непространственных аналитических инструментов, которые полагаются по оценке и сравнению центральных тенденций полевых данных без учета пространственного распределения, присущего данным.

Два основных препятствия стоят на их пути соответствующие пространственные инструменты анализа данных и пространственного анализа. Наиболее легко загружаемые данные — это слишком много для подробных научных исследований. исследования, и даже если бы он был доступен, большинство потенциальных пользователей не знакомы с задействованными процедурами количественного анализа.

Давайте сначала рассмотрим препятствие, связанное с ограничением данных, а затем посмотрим как его практическое решение может вызвать пространственные рассуждения среди не-ГИС. Предположим, подающий надежды аспирант хочет разработать микрорельеф на территории проекта. Если не будет лидар при полете или съемке на тахеометре доступной области им необходимо будет построить подробную поверхность высот с нуля.

Первый импульс — использовать недорогой GPS-навигатор (или Googles GPS Приложение Surveyor для смартфонов) для захвата измерений XYZ на протяжении всего проекта. площадь.Но увы, это скоро обнаружится что точность координат недостаточна для детального отображение. Вертикальная точность в GPS единица измерения характерно меньше половины точности по горизонтали что само по себе составляет плюс-минус несколько метров, вряд ли требуемая точность для моделирования поверхностей.

Другая возможность — получить сложную съемку оборудование (транзит, теодолит, лазерный дальномер или тахеометр GPS), но их стоимость слишком высоки как с точки зрения ограниченного бюджета, так и с точки зрения сложности обучения изгиб.Неровный уровень, штатив, градуированный посох и пара метровых лент — гораздо более практичный вариант (они вероятно, похоронен в старой кладовой на территории кампуса).

Нивелиры работают за счет точного измерения вертикальных расстояний в горизонтальной плоскости около базового местоположения (рисунок 1). Пузырьковый уровень используется для определения горизонтальная плоскость в каждой четверти круга, чтобы убедиться, что она ровная по всей весь поворот инструмента на 360 градусов.Оператор смотрит в окуляр телескопа, в то время как ассистент медленно раскачивает дипломированный посох в выбранном месте и максимально чтение по кадру записывается. Вычитание показаний рейки из базовой высоты определяет относительная высота любой измеряемой точки с точностью до долей сантиметра.

Рисунок 1. Неровный уровень устанавливает горизонтальная плоскость для измерения относительной разницы высот на всем протяжении площадь проекта.

Для определения местоположения в реальном мире недорогое устройство GPS. может быть использован. В среднем несколько показания, снятые в течение дня, дают разумную оценку Базового Расположение на земле (верхняя правая часть рисунка 2).

Рис. 2. Координаты XYZ точки отбора проб легко получить из полевых данных.

Перед перемещением посоха в другое место расстояние вдоль центральной линии (EW как ось X в примере) и перпендикуляр отклонение до точки измеряется (NS как ось Y). Результат — запись относительного горизонтального местоположение и перепад высот, которые легко оценить по координатам XYZ в рабочей системе координат (нижняя правая часть рисунка 2) или относительно реальных координат базовых станций Lat / Lon.

Последний шаг включает программное обеспечение для моделирования поверхности для завершения Трехмерная поверхность путем пространственной интерполяции значений высот для всех ячеек сетки в области проекта. На рисунке 3 показан результат с использованием мощного, но недорогого Surfer. программный комплекс (Golden Software). Полученную поверхность ландшафта можно экспортировать в ArcGIS, MapCalc или другие пакет анализа карты, а также в Google Планета Земля в виде контурных линий или цветное растровое изображение.

Рис. 3. Подробный вид поверхность создается с помощью недорогого программного обеспечения для моделирования поверхностей.

Я представил этот 3-часовой семинар в различных формах многочисленным ГИС. а также студенты и специалисты, не занимающиеся ГИС, с 1980-х годов. Практические полевые исследования в сочетании с простое в использовании программное обеспечение поощряет диалог о внутренней пространственной природе укоренились в большинстве данных, собранных на местах.

Обсуждение быстро распространяется на данные, отличные от высоты. Значения Z легко может быть относительной концентрацией переменной окружающей среды; или же случаи заболевания в эпидемиологическом исследовании; или относительная биомасса или стебель измерения плотности видов растений; или количество преступлений для картирования очаги преступности в городе; или точки продаж для конкретного продукта; или уровни ответов на анкету в социальном опросе; пр.

Пики и впадины на любой поверхности карты характеризуют пространственное распределение этой отображаемой переменной, определяющей, где относительные максимумы и минимумы происходят в географическом пространстве.И поскольку поверхность карты представляет собой пространственно организованный набор чисел, математических и могут применяться инструменты статистического анализа (см. примечание авторов).

Суть в том, что многие (большинство?) Отображаемых на основе полей данных содержат полезная информация о пространственном распределении / закономерностях, присущих данные. В то время как возможность поверхностной карты эта характеристика хорошо известна в сообществе ГИС, она менее известна и крайне мало используются в прикладных науках.Простой опыт в картографировании поверхностей возвышение местности может быть полезно при преодолении этой концептуальной пропасти и часто служит розеттским камнем в стимулировании междисциплинарных дискуссий и распознавание карт как данных, ожидающих количественного анализа, в отличие от традиционные графические изображения для человеческого просмотра и интерпретации.

_____________________________

Примечание автора : для более подробного обсуждения математической / статистической аналитики для сопоставленных данных см. онлайн-книгу Помимо картографии III, Тема 30 A Математическая / статистическая структура для анализа карт размещена на сайте www.Innovativegis.com/basis/MapAnalysis/.

Сегментирование нашего мира

(GeoWorld, июнь 2007 г., стр. 18-19)

(возврат в начало темы)

Разделение географического пространства на значимые группы — это основа всего маппинга.Это справедливо для абстрактные карты, такие как кластеры склонности клиентов к покупке продукта или пригодность среды обитания животных, а также более традиционные приложения для картографии такие как карты растительности, земельные участки, дороги и маршруты трубопроводов. Дальнейшее деление узоров в базе карта часто подразумевает сегментацию.

Рисунок 1. Основные подходы, используемые при сегментации маршрута.

Например, трубопровод часто делится на координаты размещения, которые разделяют серпантин трассы на равномерные линейные расстояния вдоль трубопровода ( Единая сегментация ).В качестве альтернативы маршрут можно сегментировать, указав точку в каждом существенное изменение направления, как показано в правой верхней части рисунка 1. В результате маршрут делится на набор сегменты переменной длины, отвечающие планиметрической ориентации прямой секций ( Угол отклонения сегментация).

Более сложную форму сегментации часто называют динамическая сегментация. Этот подход использует изменения условий на других слоях карты для разделения маршрута. На основе условий процедура сегментации сначала выводит универсальную карту условий путем наложения набор слоев карты для создания отдельных совпадающих полигонов, содержащих одинаковое сочетание условий во всем их интерьере (левая часть рисунка 1). Маршрут пересекается с карта универсальных условий и разбита на серию линейных сегментов в вход и выход из каждого универсального многоугольника условий.

Результатом является серия линейных сегментов переменной длины с одинаковые условия по всей длине.Набор сегментов линии записывается в таблицу, содержащую x, y и z. координаты, за которыми следуют поля, определяющие комбинацию условий вдоль каждый сегмент. Кроме того, стол может сообщать о количестве пересечений, в котором указывается количество пересечений производных отрезки линий и другие линейные объекты, например пересечения рек и дорог.

Другая продвинутая форма сегментации включает нарушение маршрут на сегменты с учетом изменения высоты вдоль поверхности местности как показано в нижней правой части рисунка 1. Сегментация на основе местности делит маршрут на сегменты представляет аналогичную конфигурацию местности, определяемую большим перегибом точки и условия уклона.

Первым шагом является определение профиля высот маршрута путем маскировки поверхности местности с помощью маршрута. Чтобы исключить малозаметные изменения, отметка значения сглаживаются, чтобы охарактеризовать общую тенденцию ландшафта. Это делается путем передачи скользящей средней. окно вдоль профиля высот, что приводит к сглаживанию профиля.

Ширина окна сглаживания критична, потому что если оно слишком велико, сглаживание устранит потенциально важный перегиб точки; если он будет слишком маленьким, будет множество несущественных сегментов перерывы. Дилемма похожа на выбор подходящего коэффициента углового изменения при сегментации угла отклонения и это столько же искусства, сколько и науки. Опыт работы с жидкостными трубопроводами предполагает окно диаметром от 11 до 15 ячеек. на 10-метровой цифровой модели рельефа (ЦМР) работает достаточно хорошо.

Рис. 2. Анализ разницы уклонов вдоль предложенного маршрута.

На рис. 2 показан последний этап процедуры. Инструмент оценивает сглаженную отметку значения путем вычитания текущего значения из предыдущего значения местоположения как решение продвигается слева направо по сглаженному профилю. Если знак тот же, непрерывный указан беговой уклон.Отрицательный разница указывает на наклон вверх; отрицательная разница указывает на спуск вниз; нулевая разница означает отсутствие изменений (плоская часть). Место, где знак различия изменения (от отрицательного к положительному; от положительного к отрицательному) определяет перегиб точка. Координаты и высота значение для места, где изменился знак, записывается в таблицу сегментов.

Например, вычисления в верхней левой части На рисунке 2 показан продолжающийся восходящий наклон до тех пор, пока точка подъема 124 не будет столкнулся.На этом месте знак изменения разницы, указывающие на начало спуска вниз (с отрицательная разница в положительную).

Усовершенствование подхода, позволяющего избежать хранения и обработки полный профиль фактических значений высот путем расчета и сравнения скользящие средние значения (сглаженная высота) на лету. Такой подход намного эффективнее и значительно повышает производительность. В этом приложение окно ячейки 1×15 используется для сглаживания фактического профиля высот и сохраните информацию во временной таблице, используя всего две записи. и текущее среднее значение.

Разница рассчитывается и проверяется на изменение знак; если разные, координаты и значение высоты для текущего местоположение записывается в таблицу сегментов. Окно расширяется, и старое предыдущее среднее значение заменяется, а рассматривается новое сглаженное значение для текущего местоположения. Последовательность шагов 1) заменить, 2) вычислить, 3) сравнить и 4) написать, если смена знака повторяется до тех пор, пока профиль маршрута оценен.

Результат — набор сегментов карты с однородным ландшафтом. конфигурация. Подводя итог среднему наклон вдоль сегментированного файла предоставляет важную информацию для оценки гидравлика вдоль трубопровода и необходимое расположение и проектирование насосной станции для ожидаемых потоков продуктов — большой шаг за пределами простого отображения трубопровода маршрут.

Характеристика Уклон и неровность местности

(GeoWorld, март 2000 г., стр.23-24)

(возврат в начало темы)

Последние несколько столбцов обсудили несколько методов создания карт, которые идентифицируют неровности. (выпуклые элементы), провалы (вогнутые элементы) и наклон (наклон) поверхность местности. Хотя процедуры есть множество практических приложений, скрытая повестка дискуссий должен был заставить вас думать о географическом пространстве менее традиционным способом, как о организованный набор чисел (числовых данных) вместо точек, линий и площадей представлены различными цветами и узорами (особенности графической карты).

Поверхность местности организована в виде прямоугольной «аналитической сетки» с каждая ячейка содержит значение высоты. Обработка на основе сетки включает извлечение значений из одного или нескольких из эти «уровни входных данных» и выполнение математических или статистическая операция над подмножеством данных для создания нового набора чисел. Во время компьютерного картографирования или управления пространственной базой данных часто оперирует числами, определяющими карту, эти типы обработки просто перепакуйте существующую информацию.Пространственный запрос для «определения всех местоположений выше 8000» высота в El DoradoCounty «хороший пример допроса переупаковки.

Операции анализа карты, с другой стороны, создают совершенно новые пространственные Информация. Например, карта уклон местности может быть получен из поверхности возвышения, а затем использован для расширения гео-запрос, чтобы «определить все местоположения выше 8000 футов над уровнем моря в ЭльдорадоКаунти (существующие данные), которые превышают 30% наклон (производные данные).» В то время как обсуждение в этой серии столбцов сосредоточено на приложениях на местности анализ, подсознательное сообщение намного шире, процедуры анализа карты выводят новая пространственная информация из существующей информации.

А теперь вернемся к делу. Прошлый месяц В столбце описаны несколько подходов к вычислению уклона местности по поверхность возвышения. Каждый из подходы использовали «перемещающееся окно 3×3» для получения подмножества данных, но применили другую функцию анализа (максимум, минимум, среднее или «подогнанная» сводка данных).

Рисунок 31-6. 2-D, 3-D и драпированные отображения уклона местности.

На рисунке 31-6 показано карта уклонов, полученная путем «подгонки плоскости» к девяти отметкам значения, окружающие каждое местоположение на карте. На вставке в верхнем левом углу рисунка показано двухмерное отображение карта уклонов. Обратите внимание, что круче локации в основном расположены в верхней центральной части области, в то время как пологие склоны сосредоточены по левому борту.

На вставке справа показаны данные о высоте в виде каркасного графика с карта уклонов, наложенная на поверхность. Примечание совмещение классов откосов с конфигурацией поверхности плоские откосы где выглядит плоской; крутые склоны там, где кажется крутым. Все идет нормально.

Однако трехмерное изображение откоса в левом нижнем углу выглядит немного странно. Большие неровности на этой поверхности обозначают крутые склоны. участки с большими значениями уклона. В взлеты и падения (волны) особенно интересны.Если участок был идеально ровным, уклон значение будет равно нулю везде, и трехмерное изображение также будет плоским. Но как вы думаете, как будет выглядеть трехмерное изображение? как если бы на поверхности образовалась крутая плоскость?

Вы уверены? Значения наклона на каждом местоположение будет таким же, скажем, с уклоном 65%, поэтому трехмерное изображение будет плоская плоскость, «плывущая» на высоте 65. Это подсказывает полезный принцип, например, наклон. карта переходит от постоянной плоскости (везде одно значение) к более взлеты и падения (сгустки разной величины), увеличение неровности местности указывается.

Контуры рисунка 31-7 эта концепция путем построения диаграмм профилей трех различных ландшафтов. поперечные сечения. Поверхность возвышения 2 ^nd производная (наклон карты уклона) количественно определяет количество подъемов и падений местность. Для прямой на слева, «скорость изменения высоты на единицу расстояния» постоянна с одинаковым перепадом высот по всей линии уклон = 65% повсюду.Результирующая карта уклонов будет иметь значение 65, сохраненное в каждой ячейке сетки, поэтому «скорость изменение наклона «равно нулю по всей длине линии (без изменения slope) slope2 = 0% везде.

Рисунок 31-7. Оценка неровностей местности с помощью производной 2 ^nd поверхности возвышения.

Значение slope2, равное нулю интерпретируется как идеально гладкое состояние, которое в этом случае происходит быть крутым.Остальные профили на справа имеют разные уклоны вдоль линии, поэтому «скорость изменения наклона» приведет к увеличению крутизны2 значения по мере того, как разница в наклоне становится все больше.

Так кого это волнует? Капли воды на одного, как крутые гладкие участки идеально подходят для скоростных спусков, а крутые и грубые местность «способствует большему проникновению, а» нежная, но грубая местность »самая.

На рис. 31-8 показан карта шероховатости на основе производной 2 ^и для той же местности, что и изображено на рисунке 31-6.Обратите внимание отношения между двумя фигурами. Области с наибольшим количеством «взлетов и падений» на карте уклонов в рисунки 31-6 соответствуют областям наибольших значений на карте шероховатости в рисунок 31-8. Теперь сконцентрируй свое внимание на большой крутой участок в верхней центральной части карты. Обратите внимание на разницу в шероховатости для одного и того же Как показано на рис. 31-8, любимыми местами для бега по каплям дождя являются гладкие участки крутой местности.

Рисунок 31-8. Двумерное, трехмерное и драпированное отображение местности шероховатость.

Уф! Это много картографических объяснение пары довольно простых понятий: крутизны и шероховатость. В следующем месяце мы продолжим пройти по крутому участку кривой обучения анализу карт, учитывая «паттерны слияния» в анализе микрорельефа.

Дальнейшие карты слияния Определение характеристик микрорельефа

(GeoWorld, апрель 2000 г., стр.22-23)

(возврат в начало темы)

Последний раздел обсуждение было сосредоточено на крутизне и неровностях местности. Хотя концепции просты и понятны, механика их вычисления немного сложнее. Когда вы путешествуете по горам, ваши ноги чувствуют крутизна и ваш разум постоянно оценивает неровность местности. Ровный участок с крутым уклоном заставит вас цепляясь за вещи, в то время как неровный участок с крутым уклоном больше походил бы на ступеньки лестницы.

Вода имеет аналогичный точка обзора склонов, с которыми он сталкивается, за исключением вершины, вода пойдет по крутому спуску (что-то вроде неконтролируемого лыжник). На рисунке 31-91 показана трехмерная сетка. карта высотной поверхности и результирующего слияния потоков. Он основан на предположении, что вода будет следовать по пути, который выбирает самый крутой спуск в каждой точке (ячейка сетки «шаг») по поверхности местности.

Рисунок 31-9. Карта впадения поверхностных потоков.

Фактически, капля воды помещается в каждое место и позволяет собирать ее. путь вниз по поверхности местности. Каждая сетка пройденная ячейка получает добавленное к ней значение единицы. Поскольку пути из других мест считается, что области, разделяющие общие пути, получают все большие значения (один + один + один и т. д.).

Вставка на справа показан путь, пройденный парой капель в небольшую депрессию.На вставке слева показано значительное приток для депрессии в виде высокого пика на трехмерном дисплее. Высокое значение указывает на то, что много подъемов. местоположения связаны с этой функцией. Однако обратите внимание, что пути к впадины сосредоточены по южной окраине ареала.

Теперь обратите внимание на рисунок 31-10. Гребни на поверхности плотности слияния (внизу слева) определяют области высокий поверхностный поток. Обратите внимание, как эти области (темнее) выровняйте по складкам на местности, как показано на задрапированной возвышенности поверхность на правой вставке.Вода сбор в «седле» между двумя холмами очевиден, как и два слияния, выходящие на запад, на склонах холмов. Двухмерная карта в левом верхнем углу дает больше знакомый вид, где не раскатывать спальник, если внезапное наводнение беспокойство.

Различные пространственные методы анализа для характеристики поверхностей местности, представленные в этом серии предоставляют множество различных точек зрения на поверхность конфигурация.Отклонение от тренда, Карты различий и поверхности отклонений используются для определения областей, которые «выпуклый» (выпуклый) или «опускающийся» (вогнутый). Коэффициент вариации поверхности смотрит на общее несоответствие значений высоты, возникающее в пределах небольшой области. Карта уклонов использует аналогичный алгоритм (передвижное окно), но сводка отличается и сообщает «наклон» поверхности. An Карта аспектов расширяет анализ, включая направление наклона, а также величина.Наклон карты склонов (2 ^nd производная) суммирует частоту изменений вдоль наклон и сообщает о шероховатости по всей поверхности возвышения. Наконец, карта слияния требует расширенного вид и характеризует количество точек подъема, связанных с каждым место расположения.

Рисунок 31-10. Двумерное, трехмерное и драпированное отображение поверхностного потока слияние.

Совпадение эти различные точки зрения могут внести ценный вклад в принятие решений.Ровные, крутые и совпадающие участки с высоким слиянием являются сильными кандидатами на промывки оврагов, которые выбивают пейзаж. С другой стороны, участки неровные, пологие и с минимальным слиянием относительно стабильны. Вогнутые особенности в этих областях, как правило, задерживается вода и пополняется почвенной влагой и водой. стол. Выпуклые черты лица при эрозии условия имеют тенденцию становиться более заметными по мере слияния водных потоков вокруг него.

Аналогичные толкования можно дать туристам, которые, как капли дождя, реагируют на конфигурация поверхности интересными способами.Хотя крутых и гладких поверхностей избегают все, кроме скалолазов, слишком нежные поверхности слишком скучны походы. Выраженные выпуклые черты могут сделайте интересные области для просмотра сверху для сердечных и снизу для эстетически настроенных. Области место слияния воды не смешивается с пешеходной тропой, если только значительное количество на тропе установлены водные брусья.

Эти «практические правила» имеют смысл во многих ситуациях, однако есть многочисленные исключения, которые могут подорвать их.В частности, важны две проблемы условия и разрешение. Первый, условия вдоль поверхности могут изменить влияние ландшафта характеристики. Например, почва свойства и растительность на месте сильно влияют на поверхностный сток и транспорт отложений. Характер накопленных расстояние вдоль поверхности также является определяющим. Если подъемы длинные крутые, водный поток накопил силу и значительный потенциал эрозии. Путешественник, поднявшийся по крутому склону долгое время может рухнуть, не дойдя до вершины.Если этот крутой склон ориентирован на юг и без тенистых деревьев истощение наступает еще раньше.

Кроме того, разрешение сетки высот может влиять на расчеты. В случае воды снижает разрешение сетки и точные значения «Z» должны быть высокими до улавливайте тонкие повороты и изгибы, которые направляют поток воды. С другой стороны, турист менее чувствителен. к тонким изменениям высоты. Руб. это то, что сбор соответствующей отметки непомерно дорог в большинство практических приложений.Результат это существующие данные о высоте, такие как цифровые модели местности (DTM) USGS, в большинстве случаев используются по умолчанию. С процедуры ГИС независимы разрешения сетки, несоответствующие карты могут быть созданы и использованы в принимать решение.

Признание важности пространственного анализа и моделирования поверхностей необходимо, как сегодня, так и в будущем. Его эффективное использование требует информированных и осторожных пользователей. Однако, как и все технологические вещи, то, что сегодня кажется информационным барьером, становится рутина в будущем.Например, RTK (кинематика в реальном времени) GPS умеет строить карты высот с сантиметровой точностью, просто их много сантиметров там для измерения.

Более важное ограничение — интеллектуальное. На протяжении десятилетий ручное измерение, интерпретация фотографий и обработка подходы к моделированию служили исходными данными для принятия решений с учетом местности условия. Вместо того, чтобы использовать ГИС для простой автоматизации существующих процедур, наши науке необходимо рассмотреть новые инструменты анализа микрорельефа и инновационные подходы, которые они представляют.
_______________________
Авторские Примечание : Рисунки, представленные в этой серии на «Характеризуя особенности микрорельефа» плюс несколько других иллюстративные доступны в Интернете в виде аннотированных слайдов PowerPoint на странице «Дополнения к колонкам» по адресу http://www.innovativegis.com/basis.

Моделирование эрозии и отложений Загрузка

(GeoWorld, май 2000 г., стр.22-23)

(возврат в начало темы)

Предыдущие обсуждения предположил, что часто комбинирование производных карт необходимо для полного выражение заявки. Простой Модель потенциальной эрозии, например, может быть разработана, охарактеризовав совпадение карты уклона и карты потока (см. предыдущие два столбца в этом серии). Блок-схема на рисунке 31-11 определяет этапы обработки, которые формируют модель, генерируют наклон и карты потоков, установить относительные классы для обоих, а затем объединить.

Пока блок-схема обработка может показаться незнакомой, лежащие в основе предположения довольно простой. Карта склонов характеризует относительную «энергию» потока воды в определенном месте и карта слияния определяет «объем» потока. Здравый смысл подсказывает, что энергия и объем увеличивается, так же как и потенциал эрозии.

Рисунок 31-11. Простая модель потенциала эрозии объединяет информацию на крутизне местности и слиянии водных потоков.

Различные сочетание уклона и диапазона потока от высокого эрозионного потенциала до отложений условия. На карте внизу справа категория «33 Heavy Flow; крутой» (темно-синий) определяет области которые крутые и имеют много подъемов, способствующих обводнению. Ослабленные комья грязи при этих обстоятельствах легко смываются под уклон. Тем не мение, категория «12 Light Flow; Moderate» (светло-зеленый) определяет местоположения. с минимальным потенциалом эрозии.Фактически, отложения (противоположность эрозии) могут происходить на участках с пологим уклоном, например как категория «11 Light Flow; Gentle» (темно-красный).

Прежде чем оспаривать научную ценность упрощенной модели, обратите внимание на основные элементы ГИС-моделирования блок-схема подхода и командный макрос. Блок-схема используется для обобщения логики модели и обработки. шаги. Каждый прямоугольник представляет собой карту и каждая строка представляет собой операцию анализа. Например, на первом шаге показано вычисление SlopeMap на основе базовой карты Elevation.Фактическая команда для этого шага «Наклон Отметка для SlopeMap «образует первую предложение в командном макросе (см. примечание автора).

Остальные предложения в макросе и соответствующие поля / строки в блок-схема завершения модели. Макрос позволяет вводить, редактировать, выполнять, сохранять и извлекать индивидуальные операции, составляющие приложение. Блок-схема представляет собой эффективное средство для сообщения этапы обработки. Большинство «пользователей ГИС» сбиты с толку подробный код в командном макросе, но легко связан с логикой блок-схемы.При разработке ГИС приложений, пользователь является экспертом в логике (предметной области), в то время как разработчик — знаток кода (ГИС экспертиза). Явная связь между макрос и блок-схема обеспечивают общую точку опоры для общения между двумя перспективами ГИС заявление.

Рисунок 31-12. Расширенная модель эрозии с учетом потенциальной нагрузки наносами с учетом пересекающейся местности условия.

Обеспечивает отправная точка и для доработки модели. Предположим, пользователь хочет расширить простую модель эрозии для решения возможность загрузки отложений в открытую воду. Добавленная логика фиксируется дополнительными полями / строками, показанными на рисунок 31-12. Обратите внимание, что верхний левый box (Erosion_classes) подбирает, где блок-схема в рисунок 31-11 оставлен.

Традиционный подход создаст простой буфер в пару сотен футов вокруг поток и ограничить все мешающие грязи активные вещества за пределами буферизованного площадь.Но все ли стопорные ножки одно и тоже? Простой географический охват на любой стороны достаточно, чтобы удерживать осадок? Применяются ли физические законы или просто гражданские законы, успокаивающие планировщиков?

Здравый смысл подсказывает, что промежуточные условия играют роль. На крутых склонах и с высокой водой объем, откат должен быть значительным, так как потенциал эрозии высок. Области с минимальным потенциалом эрозии требуют меньше неудачи. На схеме в рисунок 31-12, грязь тревожащая деятельность на крутом склоне холма, хотя 200 футов прочь, скорее всего, в ручей будет сыпаться грязь.Подобная деятельность по другую сторону поток, однако, мог протекать почти вплотную к ручью.

Первый шаг в расширении модели потенциала эрозии на отложения наносов включает в себя «калибровку» промежуточных условий для дёртбола сопротивление. Карта трения идентифицирована на схеме колеблется от 1 (очень низкое трение для 33 Heavy Flow: Steep состояние) до 10 (очень высокое трение для 11 Light Flow; Gentle). Рыхлый дёртбол в области с высоким коэффициент трения никуда не денется, в то время как один в области очень низкого трения почти имеет собственные ноги.

На втором этапе обработки вычисляется эффективное расстояние до открытой воды. на основе относительного трения. В команда «РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДЫ ДО 50 ЧЕРЕЗ трение НАД высотой в гору для Water_Prox», вводится просто заполнив диалоговое окно. Результатом является буфер переменной ширины, который достигает большего в областях высокий потенциал эрозии и меньше в области с низким потенциалом. Более светлые красные тона обозначают места, которые находятся близко к воде с точки зрения грязного шара на двигаться.Более темные зеленые тона указывают на районы эффективно далекие.

Но обратите внимание на небольшую темно-зеленую область в нижнем левом углу карты потенциал загрузки наносов. Как это может быть фактически подальше от ручья? На самом деле это небольшая депрессия, которая ловит грязные шарики и не могут бесконечно эффективно вносить осадок в поток далеко.

Несколько других реальных расширений являются кандидатами на улучшение модели. Разве нельзя учитывать тип почвы? Шероховатость поверхности? Или время года? Возможностей много.Отчасти это проблема ГИС, она предоставляет новые инструменты для пространственного анализа. это не является частью наших традиционных процедур и парадигм. Большая часть нашей науки была разработана до того, как мы имел эти пространственно-явные операции и основан на упрощении предположения о пространственной независимости и усреднение по микроклиматическим условиям. Но теперь «курица или яйцо» притча спорна. Пространственный анализ здесь, и наша наука нуждается в обновлении, чтобы отразить новые инструменты и очистить упрощение предположений о географических отношениях.

Определение дна долины в горной местности

(GeoWorld, ноябрь 2002 г., стр. 22-23)

(возврат в начало темы)

Иногда меня спрашивают, как я придумываю идеи для Столбец Beyond Mapping каждый месяц на протяжении более десятка лет. Его легко просто повесить вокруг умных людей с интересными вопросами.Это то же самое обоснование, которое я использую для поддержания академических связей в ГИС на протяжении более трех десятилетий. студенты.

Например, в последних разделах говорится о соединении гонщиков с их остановками. является результатом дипломной работы аспирантов, посвященной автоматизированной процедуре для маршрутизация пассажиров альтернативным общественным транспортом (велосипед, автобус и Скоростной трамвай). В этом месяце тема поднимается на другом аспиранте нужно определить долину днища в гористой местности.

На левой верхней вставке на рис. 1 обозначена часть 30-метровая цифровая модель рельефа (ЦМР). Пол составного участка представляет собой 50-метровую контурную карту местности, совместно зарегистрированную с увеличенной трехмерной решеткой для отображения значений высоты. Обратите внимание на крутые уклоны на юго-западе. часть площади.

Рис. 1. Пологие склоны, окружающие ручьи, визуально заметны на трехмерном графике высот.

Увеличенная трехмерная сетка справа графически накладывает каналы ручья на поверхность местности. Обратите внимание, что истоки возникают на довольно пологие склоны переходят в крутой каньон. В то время как ваш глаз может найти участки пологого склона, окружающие ручьи в сюжета, необходим автоматизированный метод, чтобы очертить и охарактеризовать долины на миллионы акров. В кроме того, необходим точный набор правил, чтобы избежать противоречий между субъективные визуальные интерпретации.

Как и ваш глаз, компьютеру необходимо: 1) находить области с пологие склоны, которые 2) связаны с руслами ручьев. При оценке первого шага компьютер не видит красочного трехмерного сюжета, как вы. Он видит относительные перепады высот, а точнее, которые хранятся в матрице значений высот. В Алгоритм наклона извлекает значение высоты для местоположения и его восьми окружающие значения затем математически сравнивают подмножество значений.Если бы все девять значений высоты были то же самое, будет вычислен наклон в ноль процентов (плоский). Поскольку значения высоты в одной части Окно 3×3 становится относительно большим по сравнению с другой частью, увеличивая наклон значения рассчитываются. Вы видите крутой площадь на 3D участке; компьютер видит большое вычисленное значение крутизны.

На рисунке 2 показаны результаты расчета уклона для проекта. площадь. Небольшая трехмерная сетка вверху определяет крутизну местности от 0 до 105% уклона.Пологие участки 0-6% показаны на зеленые тона с более крутыми склонами показаны красными тонами. На пологих участках интерес для определения дна долины, и, как ваш глаз заметил, компьютер размещает их в основном по краю каньона. Но эти районы встречаются только с половиной долины. нижнее определение, какая из плоских областей подключен к потоковым каналам?

Рисунок 2. Значения уклона поверхности местности равны рассчитаны и выявлены пологие участки.

На рисунке 3 показана процедура соединения двух критерии. Сначала плоские участки изолирован для двоичной карты с уклоном 0-6% = 1 и большим уклоном = 0. Затем используется эффективная дистанционная операция. для измерения расстояния от ручьев с учетом только участков пологих склоны. На увеличенной вставке показан Результат с подключенным дном долины до 900 метров.

Хотя прототип метода достижения дна, кажется, работает, необходимо учесть несколько факторов, прежде чем применять его к миллионам области. Во-первых, вопрос, есть ли Данные 30-метровой матрицы высот поддерживают расчет уклона. На рисунке 2 горизонтальная зачистка в значения наклона предполагают, что данные о высоте содержат некоторые несоответствия. Кроме того, какой тип расчета уклона (среднего, подогнанного, максимального и т. д.)? И допущение 0-6% для определения низы долины действительны? Должно быть больше или менее? Меняется ли определение для разные регионы?

Рисунок 3. Дно долины идентифицируется как плоская область подключен к потокам.

Другая проблема связана с направляющей поверхностью, используемой в определение эффективного приближения: измерение расстояния только в гору / под гору или через склоны? Сделайте вмешательство почвы и растительности условия, которые необходимо учитывать при установлении связи? Последнее соображение — проектирование поля. методология эмпирической оценки результатов модели.Есть ли сильная корреляция с прибрежными карты растительности и / или почвы?

Это самое интересное в учебе. Возьмите простую идею и измельчите ее в пыль только в исследовательском тигле. лучшие идеи и решения выживают. Но имейте в виду, что главный ингредиент — это непрерывный поток светлые и энергичные умы.
_________________
Авторские Примечание : Sincerest спасибо аспирантам Джеффу Гокли и Деннису Стейли с университетом Денвер-География для Вдохновение глазурь — это просто, но нас ждет грандиозный пирог исследований.

Использовать площадь поверхности для реалистичных расчетов

(GeoWorld, декабрь 2002 г., стр. 22-23)

(возврат в начало темы)

Земля плоская или около того в большинстве ГИС карты утверждают. Я не имею в виду беспокойство по поводу кривизны земли, но неровности местных местность.После корректировки проекции сделано, мир предполагается сплющенный контурный представление. Но что случилось с морщины вверх-вниз реального мира? А как насчет фактических площадей поверхности и протяженности объектов карты, которые цепляясь за склоны склонов в реальном пейзаже?

Здравый смысл подсказывает, что если вы будете ходить вверх и вниз по крутой местности, вы будете пройдите намного дальше, чем контурная длина вашего пути. Хотя мы знаем этот факт на тысячи лет, расчет площади поверхности и длины был практически невозможен. применяются к бумажным картам.Однако картографическая обработка в ГИС легко справляется с расчетами.

В векторной системе при расчете площади используется плоскость. уравнения геометрии. В сетке системы, контурная площадь вычисляется путем умножения количества Ячейки, определяющие объект карты, умножают на площадь отдельной ячейки. Например, если тип лесного покрова занимает 500 ячеек с пространственным разрешением по 1 га каждая, затем общая планиметрическая площадь для типа покрытия 500 ячеек * 1га / ячейка = 500га.

Однако фактическая площадь каждой ячейки сетки равна в зависимости от его наклона (уклона). Поверхность площадь увеличивается при наклоне ячейки сетки от горизонтального ориентира плоскость (планиметрическая) в ее трехмерное положение на цифровом рельефе поверхность (см. рисунок 1).

Рисунок 1. Площадь поверхности увеличивается с увеличением уклон местности.

Площадь поверхности можно рассчитать, поделив контурную площадь на косинус угла наклона (см. примечание авторов). Например, расположение сетки с 20 процент уклона имеет площадь поверхности 1,019803903 га на основе решения следующая последовательность уравнений:

Tan_Slope_Angle = 20% _ уклон / 100 = .20 slope_ratio

Угол наклона = arctan (.20 slope_ratio) = 11.309

градусов

Surface_Area_Factor = cos (11,309

градусов) = 0,980580676

Площадь_площади = 1 га / 0,980580676 = 1.019803903 га

В таблице на рисунке 2 указана площадь поверхности. расчеты для разрешения координатной сетки в 1 га при нескольких уклонах местности условия. Обратите внимание, что столбец Surface_Area_Factor не зависит от разрешения сетки.Определение площади поверхности ячейки на карте с разрешением 5 гектаров, просто изменяет последний шаг в примере уклона 20% (выше) на 5 га / 0,9806 = 5,0989 га Surface_Area .

Рисунок 2. Площади поверхности для выбранных склоны местности.

Для эмпирического теста преобразования площади поверхности процедуры, я предлагаю студентам разрезать кусок масла под двумя углами, один под 0 градусов (перпендикулярно), а другой — 45 градусов.Затем они штампуют отпечаток каждой лепешки на лист миллиметровой бумаги и подсчитайте количество ячеек сетки, покрытых смазкой пятна, чтобы определить их области. Сравнение результатов с расчетами в таблице выше подтверждает что пирожок под углом 45 градусов примерно на 1,414 больше. Как вы думаете, какая разница в площади будет для пирожка с углом наклона 60 градусов?

В ГИС на основе сеток объекты немного менее беспорядочно. Получена карта уклонов от поверхности возвышения, затем используется для картографического решения набора уравнения для каждой ячейки сетки.в Система MapCalc, набор команд для расчета площади поверхности для каждой среды обитания.

Шаг 1) НАКЛОН ПОДЪЕМ ДЛЯ НАКЛОНА_КАРТА

Шаг 2) РАССЧИТАТЬ (COS ((АРКТАН (SLOPE_MAP / 100))) ) FOR SURFACE_AREA_FACTOR_MAP

Шаг 3) РАСЧЕТ 1.0 / SURFACE_AREA_FACTOR_MAP ДЛЯ ПОВЕРХНОСТИ_ОБЛИЦА_КАРТА

Шаг 4) КОМПОЗИТНАЯ КАРТА HABITAT_DISTRICT_MAP ИТОГО С SURFACE_AREA_MAP

ДЛЯ ОБЛАСТИ_ПОВЕРХНОСТИ_КАРТА_ОРИИ

Командный макрос масштабируется до площади проекта координатной сетки в 1 гектар с помощью присвоение значения 1.0 (га) на третьем этапе. Если стандартная DEM (цифровая модель рельефа с разрешением 30 м) поверхность используется, GRID_RES будет установлен до 0,09 га (30 м * 30 м = 900 м ^2; 900 м ² /10 000 м ² = 0,09 га). Если разрешение сетки доступно в метаданных с базой данных этот коэффициент может быть установлен автоматически. Аналогичную процедуру можно разработать для ArcGIS Spatial Analyst или другое программное обеспечение для анализа карт на основе сетки.

Используется процедура наложения в масштабе всего региона или зонального наложения (Composite). суммировать площади поверхности для ячеек, определяющих любой объект карты. районы в данном случае.На рисунке 2 показано планиметрические и поверхностные результаты по районам с учетом поверхность местности. Обратите внимание, что район 2 (светло-зеленый) совпадает с большинством крутых склонов возвышения. поверхность. В результате площадь поверхности значительно больше (9,62%) его простой контурной площади.

Рис. 3. Планиметрический и поверхностный различия площадей для районов обитания.

На длину трассы также влияет рельеф местности.В этом случае азимут, а также наклон наклонную плоскость необходимо учитывать, поскольку она связана с направлением линия. Если ячейка сетки плоская или линия перпендикулярна наклону наклонной плоскости, поправка на планиметрическая длина линии от ортогональной (1,0 шаг сетки до диагонали (1,414 шага сетки) длина. Если линия параллельна наклону (в том же направлении, что и азимут ячейки) на полную косинусная коррекция его планиметрической проекции имеет место.Геометрические расчеты немного больше сложный и зарезервированный для онлайн-обсуждения (см. примечание авторов ниже).

Так кого волнуют площадь поверхности и длина? Предположим, вам нужно определить количество пестицида, необходимое для борьбы с сорняками. опрыскивание вдоль линии электропередачи вверх-вниз или оценка количества семян для лесовосстановления или пытаются рассчитать поверхностную инфильтрацию в грубой местность. Имейте в виду, что это просто расчеты площади / длины могут значительно недооценить реальный мир условия.Просто спросите покалеченного туриста который прошел пять контурных миль в Скалистых горах Колорадо.
_________________
Авторские Примечание : Для фона теория и уравнения для расчета площади поверхности и длины см. www.innovativegis.com/basis , выберите Дополнения к колонке.

Остерегайтесь склонов Скользкий склон

(GeoWorld, Январь 2003 г., стр.22-23)

( возврат в начало темы )

Если вы лыжник, скорее всего, вы хорошо чувствуете склон местности. Если это крутой двойной ромб, робкий будет зигзагообразно пересекать склон, в то время как бумеры будут следовать за линией падения прямо с холма.

Это говорит о том, что существует множество склонов под гору, поперек и под гору; N, E, S и Запад; 0-360 азимут, любое место.Итак, как может карта уклона сообщать только одно значение уклона для каждого? место расположения? Какой это склон? Как рассчитывается? Как это можно использовать?

Рисунок 1. Местность поверхность хранится в виде сетки значений высот.

Цифровой Данные модели рельефа (ЦМР) легко доступны в нескольких пространственных резолюции. На рисунке 1 показана часть стандартная карта высот с размером ячейки 30 метров (98.43 фута). В то время как ваш глаз легко определяет местонахождение крутые и пологие склоны на 3D-дисплее, компьютер не имеет преимущество визуального представления. Все, что он видит, — это упорядоченный набор значений высоты 10000 чисел. в этом случае организовано как 100 столбцов по 100 строк.

Увеличенная часть рисунка 1 показывает взаимное расположение девяти значения высот и соответствующие им места хранения сетки. Ваш глаз определяет уклон как относительный вертикальный выравнивание ячеек.Тем не менее компьютер вычисляет уклон как относительную разницу в значениях высоты.

Самый простой подход к вычислению уклона основан на восьми окружающих отметки ячейки сетки в центре окна 3 на 3. В этом примере индивидуальный наклон в процентах для d-e — изменение высоты (вертикальный подъем ) деленный на изменение положение (горизонтальный бег ) равно [((8071 футов 8136 футов) / 98,43 футов) * 100] = -66%.Для диагональных позиций, таких как a-e , расчет изменяется на [((8071 футов 8136 футов) / 139,02 футов) * 100] = -47% с использованием скорректированного горизонтального участка SQRT (98,43 ** 2 + 98,43 ** 2) = 139,02 футов

Применение расчетов ко всем соседним склонам приводит к 8 отдельные значения уклона дают (по часовой стрелке от до ) 47, 0, 38, 54, 36, 20, 45 и 66 процентов уклона. Минимальный наклон 0% будет Выберите робкого лыжника, в то время как бумер выберет максимум уклон 66% при условии, что они придерживаются одного из восьми направлений.Самый простой расчет общего уклона представляет собой арифметическое среднее наклон 38%, основанный на восьми отдельных наклонах.

Рисунок 2. Визуальное сравнение различных карт уклонов.

Однако большинство ГИС-систем предлагают более сложные решения для определения общего уклона для местоположения сетки. Один подход суммирует относительные изменения при подъеме для бега для направлений x и y в окне 3×3 ( обобщенное ).Другой подходит для самолета на высоте девяти values ​​( соответствует ) затем вычисляет наклон плоскости.

Уравнения и примеры расчетов для передовых методов выходят за рамки объем этой колонки, но доступны в Интернете (см. примечание авторов). Суть в том, что уклон на основе сетки калькуляторы используют подвижное окно для сбора данных о соседних отметках и соотнесения изменения значений к их относительному положению. Результатом будет значение наклона, присвоенное каждому ячейка сетки.

На рисунке 2 показано несколько карт уклонов, полученных на основе данных о высоте, показанных на рисунок 1 и организован путем увеличения общих оценок наклона. Техники показывают несколько схожие пространственные узоры с самыми крутыми спусками в северо-восточном квадранте. Однако их производные значения различаются. широко. Например, средние оценки наклона варьируются от 0,4 до 53,9%, тогда как максимальный уклон оценки составляют от 3,3 до 120%. Склон значения для выбранного местоположения сетки в центральной части указаны на каждом map и меняются от 0 до 59.4%.

Так что что нужно делать при расчетах уклонов? Разные алгоритмы дают разные результаты и сознательный пользователь следует знать о различиях. А Следствием этого является то, что вы должны не решаться загружать производную карту уклона. не зная своего наследия. Шанс сопоставление кромок карт уклона из различных систем маловероятно. Еще коварнее сомнительный точность использования картографического уравнения откалиброваны с использованием одного метода наклона, а затем оценены с помощью другого.

Рис. 3. Сравнение подобранных и обобщенных карт уклона.

Два продвинутых методы приводят к очень похожим оценкам наклона. На рисунке 3 схематически сравниваются два карты, просто вычитая их. Примечание что оценка уклона примерно для двух третей проектной территории находится в пределах одного процентное согласие (серый). Несогласие между двумя картами преимущественно находится там, где метод , подобранный , оценивает более крутой наклон, чем обобщенный метод (синие тона).Места, где обобщенных уклонов превышают уклонов склоны (красные тона) преимущественно изолированы по долине реки.

Shedd IN Light on Terrain Analysis

(GeoWorld, апрель 2008 г.)

(возврат в начало темы)

Многие ГИС просты и имитируют наших мальчиков и девочек. скаутские дни борьбы с бумажными картами.Мы узнал, что Север наверху (по крайней мере, для нас в северных широтах) и красные дороги и синие ручьи вьются вокруг зеленых сгустков леса. области. Однако коричневый концентрический Кольца представляли собой более сложную концептуальную задачу.

Когда контурные линии образовывали довольно маленький круг, это было вероятно, вершина холма; или депрессия, если на линии выросли усы. Резкие V-образные контурные линии заострены вверх по течению, когда присутствует синяя линия; и несколько закругленный Vs заостренный спуск по гребню.Однажды эти и были освоены несколько других тонких нюансов, и вы пережили день или около того в лесов, был получен знак отличия и власть над географией.

Ваш компьютер лишен такого ностальгического переживания. Все, что он видит, — это организованные наборы бесцветных числа. В случае векторных систем эти числовые наборы идентифицируют линии, определяющие дискретные пространственные особенности способом довольно аналогично традиционному картированию. На первый взгляд, основы измерения направления остаются прежними. Ваши теплые воспоминания о отметках 0-360 ^o вокруг кольца компаса для большинства картографических приложений ГИС.

Рисунок 1. Азимут прерывистый. числовая шкала, охватывающая себя; Облицовка Угол — это непрерывный градиент, указывающий на относительное выравнивание с указанным направление.

Верхняя левая часть рисунка 1 разворачивает кольцо компаса. в континуум азимута от 0 ^o (север) до 360 ^o (север).Ты имеешь в виду, что север находится на обоих концы континуума? По азимуту увеличивается, на какое-то время он становится менее северным, а затем более северным, пока 0 = 360. Этого достаточно, чтобы испортить числовой счетчик бобов, как компьютер. Собственно азимутальное направление называется прерывистый номер устанавливается по мере того, как он наматывается на себя (спираль в правом верхнем углу сторона рисунка 1).

Нижняя шкала на рисунке 1 преобразует направление в более стабильный непрерывный набор чисел, указывающий на относительное совмещение с указанное направление.A Угол наклона использует концепцию обратного азимута, чтобы указать ориентацию как другую как получается 180 ^o — полная противоположность; и 0 ^o точно в том же направлении.

Для местоположения, обращенного на юг, континуум начинается с 0 (Юг) и прогрессирует менее южно как в восточном, так и в западном направлениях. пока ориентация не изменится на 180 градусов на севере. Важность последовательности этого непрерывный масштаб может быть утерян для людей, но для компьютера это означает мир попытка статистического анализа набора направленных данных.Процедура нормализует данные о местности для любых заданный угол обзора в последовательную шкалу от 0 до 180, указывающую степень одинаковая ориентация на всей территории проекта.

На рисунке 2 показана геометрия между азимутом и лицевой стороной. углы. Также он вводит понятие угла Горизонтальный , который принимает направление от плоского 2D к 3D твердому телу геометрия. Hillshade карта горы Сент-Хеленс справа показывает относительная яркость местности с учетом положения солнца от 225 ^до азимут (SSW) и 35 ^o над горизонтом; самые яркие области прямо лицом к солнцу.

Рис. 2. A Hillshade карта определяет относительную яркость в каждом месте сетки в проекте площадь.

На рисунке 3 показано соотношение между азимутом и градиенты горизонтального угла, полученные из карт разреза и уклона. Каждая ячейка сетки (30×30 метров в этом примере) можно рассматривать как наклонную плоскость в трехмерном пространстве.В случае самого яркого места это определяет ячейку сетки, которая перпендикулярна солнцу, как довольная ящерица или позагорать, чтобы поглотить больше всего лучей. Все другие возможные ориентации сетки Фасеты ячеек представляют собой некоторую комбинацию градиентов облицовки и горизонтального угла.

Однако суперзвезда карта -эматиков среди нас знают, что все немного сложнее, чем независимый взгляд на каждую ячейку сетки.Ячейка сетки может быть прямо на солнце, но на небольшом холме в тени большого холм побольше. Чтобы учесть конфигурация окружающей местности необходимо решить углы, используя твердые алгоритмы геометрии, включающие направляющие косинусы для соединения ячейки сетки с sun и проверьте, есть ли какое-либо соединение, блокирующее рельеф местности.

Итак, какие выводы из всей этой дискуссии? На самом деле следует выделить три пункта.Во-первых, технология ГИС охватывает наши мышление на бумажной карте (например, прерывистый азимутальный направление), но цифровая карта позволяет нам выйти за рамки картографии. Во-вторых, карта — это организованный набор сначала числа, а потом картинку; мы должны понимать природу данных (например, непрерывный угол обзора), чтобы полностью использовать потенциал карты анализ.

Рисунок 3. Ориентация ландшафта объединяет азимутальные и горизонтальные углы для каждого фасета ячейки сетки.

Наконец-то новая карта — ematical Выражение карт поддерживает принципиально новые приложения. Например, можно интегрировать ряд карты яркости за сутки для карты солнечного притока (инсоляции) который управляет множеством пространственных систем от мест обитания диких животных до глобальных потепление. Кроме того, эти данные могут быть статистически проанализированы для понимания пространственных закономерностей, отношений и зависимости, которые нельзя было обнаружить несколько лет назад.Короче говоря, ГИС открывает новую эру принятие решений, а не просто отслеживание того, где что есть.

_____________________________

Примечание авторов : обсуждение, связанное с Terrain Анализ находится в теме 6 «Суммирование соседей» в книге Анализ карты (Берри, 2007; GeoTec Media, www.geoplace.com/books/MapAnalysis ) и теме 11 в Интернете Beyond Mapping III сборник ( www.Innovativegis.com/basis/MapAnalysis ).

Коррекция : в следующем письме (25.05.08) изложены некоторые опасения по поводу обсуждение Азимута.

Джозеф За многие годы Beyond Mapping у меня никогда не было серьезного несогласие. В столбце «Май» кажется, что ваш наклон углов откусил конечно. Я не картограф, но азимут не прерывистый; скорее это циклический тип атрибута, который непрерывно перемещается вокруг (и вокруг).Если мы Мы думали о фазовых углах как о прерывистых, нам было бы трудно использовать синусы и косинусы для вычисления среднего наклона направления ветра аспекты или долготы буев к востоку от Новой Зеландии. Вы также говорите, что самые яркие участки на изображении с отмывкой обращены к солнцу. Те склоны, которые точно лицом к солнцу отражают свет обратно к углу падения солнца, а не к зрителю. Когда угол падения с поверхностей наклонен к солнечному углу заставляют угол отражения возвращаться к зрителю над головой поверхность самая яркая.Еще кое-что если вы позволите мне. Ваша гора Сент-Хеленс освещен от 225 градусов, помещая тени в северо-восток. Это нарушает привычку дистанционного зондирования помещать тени на юго-восток, чтобы избежать явления инверсии ландшафта, которое результат псевдоскопического эффекта. Многие люди будут увидеть свой Mt.St. Хеленс, как депрессия с небольшим Внизу курган Сент-Хеленс. Конечно, поэтому по умолчанию Surfer — 335. градусов.

Лучшее желает , Питер Х.Дана , доктор философии, Научный сотрудник и преподаватель кафедры географии Техасского университета в Остине, [email protected]

Питеррайт по отличным пунктам хорошо взяты. Азимут не является прерывистым, и ваш классификация цикличности хорошая. Суть в том, что азимут — это не ваш обычный числовой градиент, и быть немного чокнутым, не могу просто используйте необработанные значения азимута при интеллектуальном анализе пространственных данных. Мое использование термин самые яркие области вводил в заблуждение я имел в виду поверхностное освещение интенсивность (количество солнечного света, падающего на место, содержащееся в облицовке угол), а не относительная яркость изображения, которая зависит от зрителя угол, а также солнечный угол, в сочетании с уникальным расположением местность.Ваше изложение правила интерпретации изображений также имеет силу верно для интерпретации графики. Моя точка зрения, однако, была меньше на интерпретация графического изображения карты как возможность отслеживать данные карты солнечной инсоляции по сравнению с визуализацией. В Суть в том, что я рад, что кто-то действительно читает столбец, особенно с учетом вашего уровня интереса и опыта. В диалог очень ценится, и я исправлюсь. Спасибо. Джо

Идентификация Нагорье Риджес

(GeoWorld, май 2009 г.)

(возврат в начало темы)

Хорошая новость заключается в том, что существует цунами нанесенных на карту данных. там; Плохая новость в том, что существует цунами картографических данных.Редко бывает так просто, как загрузка и отображение идеальной карты для принятия решений. Чаще всего доступные базовые данные являются просто базой для дальнейшего изучения и перевода в значимую информацию для решения, выходящие далеко за рамки простой отделки стен.

(ЦМР) не являются исключением. Хотя постоянно увеличивается богатство данные о высотах с постоянно увеличивающейся детализацией, для большинства приложений требуется перевод взлетов и падений в контекст принятия решений.Например, предположим, что вас интересует определение горных хребтов в гористой местности на случай пожаров, расположение ветряных электростанций или коридоры для животных. Скачивание и отображение набора ЦМР позволяет получить качественное представление топографии, но человеческая интерпретация оказывается подавленной огромное количество возможностей и невозможность применить последовательную определение.

Топографический гребень можно определить как длинный узкий верхний участок или приподнятый гребень возвышения, образованный стыком двух наклонных самолеты.Хотя определение хребта прямолинейно, его практическое выражение немного мрачнее. На рисунке 1 изображена наиболее часто используемая сетка. процедура анализа карты для выявления хребтов. Первый шаг заключается в сглаживании поверхности, чтобы устранить тонкие и часто меняется искусственное возвышение. Этот достигается перемещением небольшого подвижного окна по поверхности, которая усредняет локальные значения высоты в окрестностях каждого местоположения на карте ( 1 скан ).

На следующем шаге моделируется вода, падающая на всю участок проекта и спуск по самой крутой тропе ( 2 Дренаж ).Компьютер держит отслеживать, сколько точек на возвышенности вносят воду в каждую точку сетки, чтобы создать карту накопления потока, наложенную на сглаженную поверхность высот показано в верхней левой части рисунка. Обратите внимание, что более низкие значения (серые тона) указывают на места с минимальным поднимайте участников и выровняйте их с гребнями высот.

На третьем этапе переклассифицируется карта потоков, чтобы изолировать места, содержащие только один путь стока, возможные гребни ( 3, изменить нумерацию ).Однако обратите внимание на загроможденный узор на карте. в правом верхнем углу, что сбивает с толку последовательное и практичное определение гребень. Последний шаг на рисунке использует другая операция перемещающегося окна для присвоения большей стоимости в непосредственной близости от каждое местоположение на карте, тем самым устраняя соль и перец в сыром гребни ( 4 скан ). Если большинство значений в окне 0 (не потенциальный гребень), то местоположению присваивается 0. Однако, если существует большая часть потенциальных выступы в окне, то присваивается 1.Драпированный дисплей в нижнем левом углу подтверждает выравнивание производные гряды с поверхностью местности.

Рис. 1. Накопленный поверхностный поток используется для идентификации кандидаты хребтов.

(MapCalc ^TM программные команды указаны для иллюстрации вариантов обработки)

Рисунок 2 продолжает обработку, чтобы идентифицировать только горные хребты.Смежный гребень местоположения идентифицируются индивидуально ( 5 Clump ), а затем определяется средняя высота для каждой группы гребней. ( 6 Композитный ). Обратите внимание на низкую среднюю высоту трех небольшие выступы в центральной части проектной зоны. Последний шаг на рисунке ( 7 Изменить номер ) исключает возможные выступы. которые ниже средней отметки проектной территории, оставляя только места высоких хребтов (черные).

На рисунке 3 показаны этапы обработки для расширения гребни в зависимости от крутизны местности. Создается карта уклонов ( 8 Уклон ) и откалиброваны для выделения участков пологих уклонов от 0 до 5 процентов ( 9 Перенумерация ). В свою очередь, эти области обрабатываются до устраните узор соли и перца ( 10 Scan ), оставляя относительно большие просторы пологих склонов.

Нижний правый На карте обозначены горные гряды (черные), наложенные на пологий области (красный).Эффективное расстояние операция ( 11 Spread ) используется для расширьте гребни, учитывая не пологие участки (серые) как абсолютные барьеры. Более теплые тона в карта близости, наложенная на поверхность возвышения, указывает на увеличивающееся расстояние с гребня на окружающие относительно ровные участки. В зависимости от области применения горный хребет расширение может быть реклассифицировано с полной на немедленную прилегающие территории (зеленые).

Рисунок 2. Выявлены и устранены низкие гребни.

Рисунок 3. Гребни расширяются в окружающую среду. пологие участки для выявления эффективных горных хребтов.

Простая модель может быть расширен для характеристики условий в пределах производных гребней. Например, карту аспектов можно объединить с расширенными гребнями, чтобы указать их общую ориентацию на местности или точный азимут для каждого местоположения сетки, определяющий горные хребты, которые следует учитывать преобладающее направление ветра или солнечное воздействие.Другое расширение может генерировать время в пути по суше или дорогу. поверхность конструкции, чтобы учесть относительный доступ к гребням.

Итог в том, что для перевода базовых карт в решение контекстов его аналитический характер ГИС, который продвигает его за пределы отображение.

_____________________________

Примечание автора : см. Онлайн-книгу Beyond Картографирование III , Тема 11, Характеризация микрорельефов на www.Innovationgis.com/basis/MapAnalysis/ для дополнительных методов анализа местности .

(возврат в начало темы)

(Вернуться к содержанию)

2.1 — Вывод для пересечения и наклона совокупности

Давайте посмотрим, как мы можем использовать Minitab для вычисления доверительных интервалов и проведения проверки гипотез для наклона \ (\ beta_ {1} \).Результаты регрессионного анализа Minitab для нашего примера смертности от рака кожи и широты приведены ниже.

Строка, относящаяся к предиктору широты, широта , в сводной таблице предикторов была выделена жирным шрифтом. Он говорит нам, что предполагаемый коэффициент наклона \ (b_ {1} \) в столбце Coef равен -5,9776 . Расчетная стандартная ошибка \ (b_ {1} \), обозначенная se (\ (b_ {1} \)), в столбце, обозначенном SE Coef для «стандартной ошибки коэффициента», составляет 0.5984 .

Дисперсионный анализ

Коэффициенты

Обзор модели

Уравнение регрессии

Mort = 389 — 5.98 лат

По умолчанию, тестовая статистика рассчитывается, предполагая, что пользователь хочет проверить, что наклон равен 0. Разделив оценочный коэффициент -5,9776 на оценочную стандартную ошибку 0,5984, Minitab сообщает, что тестовая статистика T составляет -9,99 .

По умолчанию значение P вычисляется исходя из предположения, что альтернативная гипотеза является «двусторонней, не равной» гипотезой. При вычислении вероятности того, что случайная переменная t с n -2 = 47 степенями свободы будет больше 9.99, и умножив вероятность на 2, Minitab сообщает, что P равно 0,000 (с точностью до трех знаков после запятой). То есть значение P меньше 0,001. (Обратите внимание, что мы умножаем вероятность на 2, поскольку это двусторонний тест.)

Minitab Примечание! Значение P в выходных данных регрессионного анализа Minitab всегда вычисляется, предполагая, что альтернативная гипотеза проверяет двусторонний \ (\ beta_ {1} ≠ 0 \). Если ваша альтернативная гипотеза — односторонняя \ (\ beta_ {1} \) <0 или \ (\ beta_ {1} \)> 0, вам необходимо разделить значение P , которое Minitab сообщает в сводной таблице. предикторов на 2.(Однако будьте осторожны, если статистика теста отрицательна для теста с верхним хвостом или положительна для теста с нижним хвостом, и в этом случае вам нужно разделить на 2, а затем вычесть из 1. Нарисуйте изображение кривой плотности с соответствующим оттенком. если вы не знаете почему.)

Поскольку значение P настолько мало (менее 0,001), мы можем отвергнуть нулевую гипотезу и сделать вывод, что \ (\ beta_ {1} \) не равно 0. Имеется достаточно доказательств в \ (\ альфа \) = 0,05 уровня, чтобы сделать вывод о линейной зависимости в популяции между смертностью от рака кожи и широтой.

Легко рассчитать 95% доверительный интервал для \ (\ beta_ {1} \), используя информацию в выходных данных Minitab. Вам просто нужно использовать Minitab, чтобы найти для вас умножитель t . Это \ (t _ {\ left (0,025, 47 \ right)} = 2,0117 \). Тогда 95% доверительный интервал для \ (\ beta_ {1} \) равен \ (- 5,9776 ± 2,0117 (0,5984) \) или (-7,2, -4,8). (В качестве альтернативы Minitab может отображать интервал напрямую, если вы щелкните вкладку «Результаты» в диалоговом окне «Регрессия», выберите «Расширенная таблица» и установите флажок «Коэффициенты.»)

Мы можем быть уверены на 95% в том, что наклон населения находится между -7,2 и -4,8. То есть мы можем быть на 95% уверены, что с каждым дополнительным увеличением широты на один градус средний уровень смертности от рака кожи снижается на 4,8–7,2 смертей на 10 миллионов человек.

Видео: Использование Minitab для теста наклона

Гармонизированная всемирная база данных по почвам v1.2 | ПОЧВЫ ФАО | Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций

На основе параметров почвы, предоставленных HWSD, были определены семь ключевых качеств почвы, важных для растениеводства, а именно: наличие питательных веществ, способность удерживать питательные вещества, условия укоренения, доступность кислорода к корням, избыток солей. , токсичность и работоспособность.Качество почвы связано с ее использованием в сельском хозяйстве и, в частности, с требованиями и допусками конкретных культур. Для иллюстрации качества почвы кукуруза была выбрана в качестве эталонной культуры из-за ее глобального значения и широкого географического распространения.

Качество почвы и соответствующие характеристики почвы

Качество почвы было оценено для последовательности 1 почвы в каждой ячейке сетки с кукурузой в качестве эталонной культуры.Таким образом, полученные карты для отдельных качеств почвы представляют только качества «основных почв».

Подробная информация о процедурах оценки индивидуальных качеств почвы по характеристикам почвы в HWSD:

Наличие питательных веществ (SQ1)

Это качество почвы является решающим для успешного земледелия с низким уровнем затрат и, в некоторой степени, также для среднего уровня затрат. Диагностика, связанная с доступностью питательных веществ, разнообразна. Важными характеристиками верхнего слоя почвы (0-30 см) являются: текстура / структура, органический углерод (OC), pH и общее количество обменных оснований (TEB).Для грунта (30-100 см) наиболее важными считаются следующие характеристики: текстура / структура, pH и TEB.

Характеристики почвы, влияющие на доступность почвенных питательных веществ, в некоторой степени взаимосвязаны. По этой причине наиболее ограничивающая характеристика почвы комбинируется при оценке со средним значением оставшихся менее ограничивающих характеристик почвы для представления качества почвы SQ1.

Удерживающая способность питательных веществ (SQ2)

Удерживающая способность питательных веществ имеет особое значение для эффективности внесения удобрений и поэтому особенно актуальна для условий возделывания сельскохозяйственных культур со средним и высоким уровнем внесения.
Удерживающая способность питательных веществ относится к способности почвы удерживать добавленные питательные вещества против потерь, вызванных вымыванием. Питательные вещества для растений удерживаются в почве на участках обмена, обеспечиваемых глинистой фракцией, органическим веществом и глинисто-гумусовым комплексом. Потери зависят от интенсивности выщелачивания, которая определяется скоростью отвода почвенной влаги через почвенный профиль. Текстура почвы влияет на способность удерживать питательные вещества двумя способами: через свое воздействие на доступные участки обмена глинистых минералов и за счет проницаемости почвы.
Для верхнего слоя почвы используются следующие характеристики почвы: органический углерод (OC), текстура почвы (текст), насыщенность основания (BS), катионообменная способность почвы (CECsoil), pH и катионообменная способность глинистой фракции (CECclay). PH почвы служит индикатором токсичности алюминия и дефицита питательных микроэлементов.
Наиболее ограничивающая из этих характеристик почвы сочетается со средним значением оставшихся менее ограничивающих характеристик почвы для оценки способности удерживать питательные вещества SQ2.

Условия укоренения (SQ3)

Условия укоренения включают эффективную глубину почвы (см) и эффективный объем почвы (об.%), Связанные с наличием гравия и каменистости. На условия укоренения может влиять присутствие почвенной фазы, которая либо ограничивает эффективную глубину укоренения, либо уменьшает эффективный объем, доступный для проникновения корней. Условия укоренения относятся к различным отношениям между почвенными условиями зоны укоренения и ростом урожая. При оценке учитываются следующие факторы:

1. Адекватность точки опоры, т.е.е., достаточная глубина почвы для посадки растений для закрепления;
2. доступный объем почвы и проницаемость почвы для корней для извлечения питательных веществ;
3. место для корнеплодов и клубнеплодов для расширения и повышения урожайности в почве; и
4. отсутствие усадочных и набухающих свойств (вертикальных), влияющих на корнеплоды и клубнеплоды.

Ограничения глубины / объема почвы влияют на проникновение корней и могут препятствовать формированию урожая (корни и клубни). Рассматриваются следующие соответствующие свойства почвы: глубина почвы, текстура / структура почвы, вертикальные свойства, гелеобразные свойства, свойства петриков и наличие крупных фрагментов.Это качество почвы оценивается путем умножения ограничения глубины почвы на наиболее ограничивающее свойство почвы или фазы почвы.

Фазы почвы, имеющие отношение к условиям укоренения, несколько различаются в зависимости от источника карты почвы и используемой классификации почвы. В HWSD это:

1. FAO 74 фазы почвы: каменистая, каменная, каменная, петрокальтовая, нефтегипсовая, нефтеферритовая, фрагипан и дурипан.
2. ФАО 90 почвенных фаз: рудическая, литическая, пертроферричная, плациковая, скелетная, фрагипан и дурипан.
3. ESB фазы почвы и другие характеристики, связанные с глубиной / объемом почвы: каменистая, каменистая, петрокальтовая, нефтегазовая, фрагипан и дурипан, а также наличие гравия или конкрементов, препятствий для корней (6 классов) и непроницаемых слоев (4 класса).

Наличие кислорода (SQ4)

Доступность кислорода в почвах во многом определяется дренажными характеристиками почв. Определение классов дренажа почвы основано на процедурах, разработанных в ФАО (FAO 1995). Эти процедуры учитывают тип почвы, структуру почвы, фазы почвы и уклон местности.

Помимо характеристик дренажа, на качество доступного кислорода в почве могут влиять характеристики почвы и ландшафта, которые определяются наличием определенных фаз почвы. К ним относятся фазы почвы по классификации ФАО 74, указывающие фреатические условия, и фазы почвы по классификации ФАО ’90, указывающие соответственно фреатические, антраквогенные, затопленные или пласовые условия.

Избыток солей (SQ5)

Накопление солей может вызвать засоление.Избыток свободных солей, называемый засолением почвы, измеряется как электрическая проводимость (EC в dS / m) или как насыщение обменного комплекса ионами натрия, которое называется натрием или щелочностью натрия и измеряется как процент обменного натрия (ESP). ).

Засоление влияет на посевы, препятствуя поглощению воды. Умеренное засоление влияет на рост и снижает урожайность; высокий уровень засоления может убить урожай. Содичность вызывает токсичность натрия и влияет на структуру почвы, приводя к массивной или крупно-столбчатой ​​структуре с низкой проницаемостью.Помимо засоления почвы и содержания натрия, условия, обозначенные фазами засоления (соляной) и натриевой почвы, могут влиять на рост сельскохозяйственных культур и урожайность.

При одновременном появлении засоленных (солевых) и натриевых почв ограничения суммируются. Выбирается наиболее ограничивающий из комбинированных условий засоления и / или содовости почвы и наличия засоленной (салиновой) и / или натриевой фазы почвы.

3.2.6 Токсичность (SQ.6)

Низкий pH приводит к токсичности, связанной с кислотностью, например.g., токсичность алюминия, железа, марганца и различных недостатков, например фосфора и молибдена. Известковые почвы обычно проявляют дефицит питательных микроэлементов, например, железа, марганца и цинка, а в некоторых случаях токсичен молибденом. Гипс сильно ограничивает доступную влажность почвы. Устойчивость сельскохозяйственных культур к карбонату кальция и гипсу широко варьирует (FAO, 1990; Sys, 1993).

Низкое значение pH и высокое содержание карбоната кальция и гипса исключают друг друга. Связанная с кислотностью токсичность, такая как токсичность алюминия и дефицит питательных микроэлементов, учитывается соответственно в SQ1, доступность питательных веществ, и в SQ2, способность удерживать питательные вещества.Таким образом, это качество почвы SQ6 включает только токсичность, связанную с карбонатом кальция и гипсом. Для количественной оценки SQ6 выбирается наиболее ограничивающая комбинация избытка карбоната кальция и гипса в почве, а также наличие петрокальциевых и петрогипсовых фаз почвы.

Технологичность (SQ7)

Диагностические характеристики для определения обрабатываемости почвы различаются в зависимости от применяемого метода обработки. Обрабатываемость или легкость обработки почвы зависит от взаимосвязанных характеристик почвы, таких как текстура, структура, содержание органических веществ, консистенция / объемная плотность почвы, наличие гравия или камней в профиле или на поверхности почвы, а также наличие сплошных твердых пород на мелководье. глубина, а также выходы горных пород.Некоторые почвы легко обрабатывать независимо от условий влажности, другие почвы можно обрабатывать только при соответствующем уровне влажности, в частности, для ручной обработки или легкой техники. Неравномерная глубина почвы, гравий и камни в профиле и выходы горных пород могут помешать использованию тяжелой сельскохозяйственной техники. Ограничения почвы, связанные с текстурой почвы и структурой почвы, особенно влияют на LUT сельского хозяйства с низкими и средними затратами, в то время как ограничения, связанные с неравномерной глубиной почвы и каменистыми и каменистыми почвенными условиями, в первую очередь влияют на механизированные операции по подготовке земли и уборке урожая, механизированных затрат высокого уровня. фермерские ЛУТы.Поэтому ограничения технологичности обрабатываются по-разному для низких / средних и высоких затрат.

Обрабатываемость почвы SQ7 включает физические препятствия для возделывания и ограничения на возделывание, обусловленные структурой / минералогией глины. Качество почвы SQ7 получается путем объединения наиболее ограничивающего атрибута почва / фаза почвы со средним значением остальных кодировок атрибутов. При количественной оценке SQ7 учитываются следующие фазы почвы: каменистая, каменная, петритовая, петрокальциевая, нефтеферритовая, фрагипан и дурипан (ФАО 74), а также каменная, нефтеферритовая, рудиковая, скелетная, дурипан и фрагипан (ФАО’90).

Цитирование данных:
Fischer, G., F. Nachtergaele, S. Prieler, H.T. ван Велтуизен, Л. Верелст, Д. Виберг, 2008. Глобальная оценка агроэкологических зон для сельского хозяйства (GAEZ 2008) . МИПСА, Лаксенбург, Австрия, и ФАО, Рим, Италия.

Ключевые факторы производства овощей

Успех в овощеводстве, будь то органическое или нет, во многом зависит от хорошо продуманного растения. Ключевыми факторами, которые следует тщательно учитывать на этапе планирования хозяйственной деятельности, являются: выбор участка, водоснабжение и качество, выбор культур и сортов, а также развитие рынка.Если в отношении кого-либо из них будет принято неправильное решение, операция обречена на провал.

Выбор места —

Минимизация потенциальных производственных проблем имеет важное значение для всех сельскохозяйственных операций. Это особенно актуально для производителей органической продукции. Одним из наиболее эффективных способов уменьшения потенциальных проблем является правильный выбор полевого участка. При выборе поля для выращивания овощей следует учитывать три момента: топографию поля, тип почвы, а также наличие и качество воды.

Топография поля —

Топография относится к физическим характеристикам всего полевого участка и включает такие условия, как: контур, глубина почвы, дренаж воды и воздуха, а также наличие скальных пород и деревьев. Эти характеристики могут иметь значительное влияние на выращивание сельскохозяйственных культур и управление ими. Плохо осушенные поля или поля с низкими участками могут стать заболоченными в периоды сильного дождя. Такие условия могут увеличить заболеваемость, снизить жизнеспособность и урожайность растений, а в чрезмерных условиях вызвать гибель растений.Кустарники или заброшенные поля и пастбища могут служить убежищем для насекомых и являются серьезными хозяевами болезней растений, некоторые из которых могут переноситься насекомыми. Выращивание огородов и деревья на поле могут стать препятствием для сельскохозяйственного инвентаря и усложнить подготовку земли и создание посевов. . Следует избегать участков с уклоном 1,5% (изменение высоты 18 дюймов на 100 футов) или более, чтобы предотвратить проблемы чрезмерной эрозии. Идеальная топография для выращивания овощей — это почти плоский или слегка наклонный, хорошо дренированный и свободный от деревьев, камней и низких участков.Эффективность ухода за посевами, полива и уборки урожая значительно повышается на полях с таким рельефом (6).

Тип и качество почвы —

Тип почвы относится к физическому составу или свойствам почвы. Почвы в основном состоят из разложившихся минеральных веществ (песка, ила и глины) и разложившихся органических веществ. Оптимальная урожайность овощей достигается на хорошо дренированных супесчаных почвах. Хотя овощи можно выращивать на самых разных почвах, большинство овощей плохо приспособлены к тяжелым глинистым почвам.Почвы этого типа, как правило, имеют плохую аэрацию и дренаж и могут ограничивать рост корней. Следовательно, этих почв следует избегать (6). Почва является основной ресурсной базой для всех систем сельскохозяйственного производства. К сожалению, слишком часто слишком мало времени тратится на выбор типа почвы и методов управления почвой. В органическом производстве важное значение имеет здоровье почвы. Качество почвы влияет на ее способность обеспечивать оптимальную среду для роста, поддерживать урожайность сельскохозяйственных культур, поддерживать качество окружающей среды и обеспечивать здоровье растений и животных (17).Таким образом, качество почвы и ее здоровье считаются основой успешного органического производства. Следовательно, основная цель управления органическим производителем должна заключаться в поддержании и улучшении качества или здоровья почвы в долгосрочной перспективе. В таблице 1 представлены важные свойства почвы, влияющие на ее продуктивность. USDA в настоящее время разрабатывает тестовые наборы для оценки свойств индикаторов качества почвы. Свяжитесь с вашим местным полевым офисом USDA-NRCS, чтобы получить тестовый набор.

Таблица 1. Свойства индикатора качества почвы

Вода —

Вода — это жизненная сила овощеводства.Овощные культуры обычно требуют большего количества воды и более частого полива, чем большинство других сельскохозяйственных культур. Немногие овощи можно успешно выращивать в условиях засушливых земель в большинстве районов Техаса. Даже в Восточном Техасе, где ежегодно выпадает более 45 дюймов осадков, посевы могут испытывать стресс от засухи. Следовательно, для выращивания овощей следует рассматривать только поля, которые имеют легкий доступ к обильному источнику воды. Источник воды должен обладать способностью обеспечивать объем, необходимый для максимальных потребностей высеваемых культур с наибольшим водопотреблением.Потребности в воде для отобранных овощей, выращиваемых в Техасе, перечислены в таблице 1 приложения .

Качество воды так же важно, как и объем воды при выборе источника воды на полевом участке. Источник воды для полива овощей должен содержать менее 400 частей на миллион растворимых солей. Поэтому избегайте источников воды, содержащих высокие уровни токсичных элементов, таких как натрий, бор или алюминий. Таблицы 2 и 3 помогают оценить пригодность воды для орошения. Отсутствие адекватного снабжения водой высокого качества не может быть компенсировано идеальным полевым участком с желаемым типом почвы.Знание устойчивости сельскохозяйственных культур к засолению имеет важное значение, если предполагается использовать воду низкого качества (6).

Таблица 2. Допустимые пределы солености для классов оросительной воды.

Таблица 3.Классификация натриевой опасности воды на основе значений SAR.

Выбор культур и сортов —

Фактором, равным важности хорошего здоровья почвы для успешной реализации концепции органического производства, является отбор сельскохозяйственных культур и сортов. Вредители всех типов в изобилии встречаются в большинстве районов Техаса. Однако самым большим ограничивающим фактором для успешного выращивания овощей с точки зрения вредителей является высокая частота вспышек болезней.При меньшем количестве средств борьбы с вредителями, имеющихся в арсенале органического производства, по сравнению с традиционным производством, еще большее значение придается использованию устойчивых культур и сортов в качестве основного средства борьбы с вредителями. В таблице 2 приложения перечислены сорта овощей, рекомендуемые для Техаса. Большинство перечисленных сортов были выбраны отчасти потому, что они обладают максимально доступной устойчивостью ко многим заболеваниям. Следовательно, производители органических продуктов, которые используют сорта или выращивают виды, устойчивые к как можно большему количеству болезней, значительно увеличивают свои шансы на успех.

Развитие рынка —

Поскольку большинство овощных культур являются скоропортящимися, необходимость развития рынков для продукции должна быть определена до их посева. Это особенно важно для овощей, произведенных органическим способом, из-за их ограниченного или нишевого статуса на рынке. По какой бы то ни было причине человек предпочитает коммерческое производство овощей органическими способами, прибыльность является движущей силой, которая удерживает его в бизнесе. Для достижения прибыльности производитель должен иметь хорошо продуманный производственный и маркетинговый план, основанный на надежных научных и деловых принципах.Большинство стартапов по выращиванию овощей обычно терпят неудачу из-за отсутствия рыночных навыков или навыков маркетинга.

Следовательно, потенциальный производитель не может тратить слишком много времени на разработку производственного и маркетингового плана. Коммерческое овощеводство всегда следует рассматривать в первую очередь как бизнес, а во-вторых, как фермерское предприятие. Взгляды или убеждения персонала — это нормально, но создание бизнеса на основе предпочтений и требований потребителей делает предприятие более успешным.

При разработке продуманного маркетингового плана необходимо ответить на следующие вопросы:
-Какие культуры я должен выращивать?
— Сколько этих культур я должен производить?
— Кому или где я буду продавать продукты, которые буду выращивать?
— Каков реальный спрос на рассматриваемые мною культуры
— Сколько мне будет стоить производство и сбыт этих культур?
— А если какие размеры рыночных окон для этих культур?
— Какие риски связаны с выращиванием этих культур?

Чтобы эффективно ответить на эти вопросы, нужно потратить значительное время на изучение рынка.Следует подчеркнуть, что для того, чтобы продавать продукцию как органически выращенную, фермерское хозяйство должно иметь сертификат «Сертифицированный органический продукт» Министерством сельского хозяйства Техаса. Следующее (используется с разрешения TDA) описывает требования Программы сертификации органических продуктов Министерства сельского хозяйства Техаса (16).