Что такое геообработка?

Геообработка предназначена для всех пользователей ArcGIS. Независимо от того, начинающий вы пользователь или продвинутый, геообработка будет важнейшей частью вашей ежедневной работы с ArcGIS. Главными целями геообработки является предоставление в ваше распоряжение инструментов и основ выполнения ГИС-анализа и управления географическими данными. Возможности моделирования и анализа, которые предоставляет геообработка, делают ArcGIS полноценной геоинформационной системой.

Геообработка включает в себя большое количество инструментов для решения ГИС-задач, начиная от простого построения буфера и наложения полигонов до комплексного регрессионного анализа и классификации изображений. Многие из задач, которые необходимо автоматизировать, могут быть обычными, например, преобразовать группы данных из одного формата в другой. Или задачи, которые могут быть очень креативными, решение которых требует последовательности операций моделирования и анализа комплексных пространственных отношений, например, расчет оптимальных маршрутов через транспортную сеть, прогнозирование распространения природных пожаров, анализ и нахождение закономерностей в расположении мест совершения преступлений, определение территорий, подверженных оползням, или прогноз наводнения вследствие ливней.

Геообработка базируется на общей среде преобразования данных. Стандартный инструмент геообработки осуществляет операции с набором данных ArcGIS (таких как класс пространственных объектов, растр или таблица) и создает новый набор данных как результат работы инструмента. Каждый инструмент геообработки выполняет небольшую, но важную операцию с географическими данными.

Геообработка позволяет вам составлять цепочки инструментов, когда выходные данные предыдущего инструмента являются входными для следующего, как показано на примерах ниже. Вы можете использовать эту возможность для формирования неограниченного числа моделей геообработки (последовательность применения инструментов), которые помогут вам автоматизировать вашу работу и решить сложные проблемы. Вы также можете совместно использовать вашу работу с другими пользователями путем упаковки вашего рабочего процесса в легко развертываемый пакет геообработки. Также вы можете создавать веб-сервисы из ваших рабочих процессов геообработки.

Автоматизация задач управления данными: проецирование и вырезание

В приведенном ниже примере рабочего потока используются два инструмента геообработки: Проецировать и Вырезать. Это лишь единичный пример того бесчисленного количества задач, которые вы можете автоматизировать с использованием геообработки.

Предположим, что вы получили 20 шейп-файлов от своего коллеги, и эти данные находятся в различных картографических проекциях и содержат большое количество объектов, которые находятся вне области вашего изучения. Вашей задачей является изменить картографическую проекцию каждого из 20 наборов данных, удалить посторонние объекты ("вырезать" эти наборы объектов), и поместить все нужные объекты в файловую базу геоданных.

Наиболее простым способом решения этой задачи является использование геообработки. Сначала используется инструмент геообработки Проецировать, который применит новую проекцию для входного класса пространственных объектов, для того, чтобы создать новый выходной класс пространственных объектов. На приведенном ниже рисунке показано диалоговое окно инструмента Проецировать (Project) с входными пространственными объектами в правой верхней части. Проецированная система координат должна быть конической равновеликой проекцией Альберса.

Второй шаг — использование инструмента геообработки Вырезать для вырезания данных, которые выходят за рамки рабочей области. Инструмент Вырезать (Clip) в качестве входных данных использует два входных класса, класс пространственных объектов любого типа (точка, полилиния, полигон) и полигональный класс объектов (вырезающий класс объектов), и создает новый класс пространственных объектов, содержащий только те объекты, которые расположены внутри вырезающих полигонов.

Оба инструмента Проецировать (Project) и Вырезать (Clip) могут быть использованы в пакетном режиме, который позволяет вам ввести списком ваши 20 классов пространственных объектов, и инструменты автоматически обработают каждый из 20 классов пространственных объектов. Вы можете создать этот список путем перетаскивания классов пространственных объектов из окна Каталог (Catalog) в диалоговое окно инструмента.

Или еще лучше, вы можете быстро создать модель геообработки, которая соединит в себе инструменты Проецировать (Project) и Вырезать (Clip), и предоставит выходные данные инструмента Проецировать (Project) для использования в качестве входных данных инструмента Вырезать (Clip). Эта модель может использоваться и в пакетном режиме. Созданная вами модель становится новым инструментом в вашей среде геообработки.

Моделирование и анализ: поиск подходящих мест для парков

Пространственный анализ является наиболее интересной и замечательной составляющей ГИС. С его помощью можно сочетать информацию из разных независимых источников и извлекать качественно новую информацию (результаты), применяя различные комбинации инструментов. Такие пространственные операторы являются частью набора инструментов геообработки.

К примеру, эта задача требует несколько более сложного использования геообработки, которая выполняет простую выборку мест для парков, создает набор данных о предполагаемых местах размещения парков, которые в дальнейшем будут анализироваться. Логика выбора места под парк состоит в том, чтобы найти области, расположенные вблизи с плотно заселенными территориями, но не рядом с уже существующими парками, логика такова, что вы хотите расположить парк близко к людям, но вы не хотите, чтобы парки образовывали прилегающие друг к другу кластеры. Кроме того, считается более важным иметь парки близко к населенным областям, чем размещать новый парк дальше, чем существующие парки. Как отмечалось, это очень простая логика и служит она только для идентификации потенциальных мест размещения парков для дальнейшего анализа (например, совместимости использования земель, возможности использования и качества мест).

На расположенном ниже рисунке карта Потенциальных мест для парков показывает наиболее удобные местоположения в темно-фиолетовом цвете, в то время как менее подходящие участки показаны в более светлых тонах. Серые области отмечают расположение уже существующих парков. Рисунок также показывает, что плотность населения является более значимым фактором, то есть, этот фактор имеет большее влияние (60), чем близость к паркам (40) - их вес был выбран полностью произвольно.

Следующая модель геообработки иллюстрирует описанную выше логическую схему. В этой модели присутствуют 5 последовательных шагов, каждый из которых отмечен синим кругом.

• Шаг 1 - рассчитывается плотность населения на основании входного класса точечных пространственных объектов, содержащих центроиды областей проживания и выходных наборов растровых данных, содержащих значения плотности населения для каждой ячейки.
• Шаг 2 - рассчитывается расстояние до парков от растра существующих парков и на выходе получается набор растровых данных с расстоянием до существующих парков в виде значений для каждой ячейки.
• На шаге 3 происходит переклассификация растра плотности населения, а на шаге 4 – переклассификация растра расстояний до парков. Оба процесса переклассификации преобразовывают исходные значения ячеек в значения в интервале от 0 до 100. Переклассифированные значения отмечают пригодность, где 0 обозначает наименее пригодную и 100 - наиболее пригодную область. Например, ячейка, расположенная близко к существующему парку, имеет значение ниже, чем ячейка, расположенная дальше, и ячейка, которая имеет высокую плотность населения, имеет значение выше, чем ячейка с низкой плотностью населения.
• На шаге 5 берутся данные обеих переклассификаций и используются в качестве входных для инструмента Взвешенное наложение (Weighted Overlay), применяющего соответствующие веса (60 и 40). Выходной растр. Потенциальные места размещения парков (Potential Park Sites) содержит оценку пригодности, как показано выше. Наиболее подходящие области имеют значение выше в выходных ячейках и они показаны темно-фиолетовым цветом.

Подобное взвешенное наложение использовалось для отбора возможных мест в округе задолго до появления компьютеров и ГИС. Геообработка делает взвешенное наложение простым и доступным. Например, вы можете изменить значения весов от 60 и 40 до какого-нибудь другого значения и сделать модель еще раз для того, чтобы определить чувствительность к изменению значений весов. Подобным образом вы можете изменить значения переклассификации.

Совместное использование ваших рабочих процессов

Созданные вами модели и данные, используемые ими, могут совместно использоваться с помощью пакетов геообработки. Создаваемый вами пакет может быть послан по электронной почте вашим коллегам либо загружен на arcgis.com где он может использоваться широкой аудиторией пользователей. Вы также можете создавать и публиковать веб-сервисы на основе ваших моделей, которые будут использоваться веб-клиентами, такими как ArcGIS for Desktop, ArcGIS Explorer, а также другими веб-приложениями.

Создание ваших собственных инструментов.

Вы можете создать собственные инструменты с помощью ModelBuilder или Python. Созданные вами инструменты, называемые пользовательскими, становятся составной частью геообработки, так же как системные инструменты (установленные вместе с ArcGIS Desktop). Вы можете открыть и запустить ваши инструменты с использованием окон Поиска, Каталога или ArcToolbox, использовать их в ModelBuilder и окне Python, запускать их из другого скрипта либо добавлять в виде кнопок на панели инструментов.