Тема Исследовательский анализ пространственных данных

Используя измеренные значения в опорных точках, с помощью модуля Geostatistical Analyst можно интерполировать значения в других точках в пределах данной территории, для которых измерения не проводились. Инструменты исследовательского анализа пространственных данных, включенные в модуль Geostatistical Analyst, применяются для оценки статистических свойств данных, таких как изменчивость пространственных данных, их зависимость и глобальные тренды.

Геостати́стика— наука и технология, которая исследует и анализирует статистическими методами распределение объектов, явлений и процессов в географическом пространстве.

В основе геостатистики — вариограммный анализ (кригинг).

Как правило, объекты, явления и процессы, которые расположены ближе в пространстве, являются более подобными между собой сравнительно с теми, которые более удалены друг от друга.

Вариограмма— график, который показывает зависимость между дисперсией признака в определенных местоположениях и расстоянием между последними. Эта зависимость используется для предсказания значений в других местоположениях, то есть при пространственной интерполяции. Например, по известным значениям высоты земной поверхности в некоторых точках, можно определить значения в неизвестных точках между ними.

Моделирование вариограммы

Геостатистический анализ данных происходит в два этапа:

1) моделирование вариограммы или ковариации для анализа свойств поверхности, и

2) кригинг.

В модуле Geostatistical Analyst возможно использование целого ряда методов, основанных на кригинге, включая методы ординарного, простого, универсального, индикаторного, вероятностного и дизъюнктивного кригинга.

Интерполирование поверхности и моделирование ошибки

С использованием модуля Geostatistical Analyst могут быть созданы различные картографические слои, включая карты проинтерполированных значений, карты квантилей, карты вероятностей, и карты стандартной ошибки интерполяции.

Квантиль в математической статистике — такое число, что заданная случайная величина не превышает его лишь с фиксированной вероятностью.

Картографирование критических значений

Карты вероятностей могут быть использованы для определения участков, где значения могут превысить критические пороговые величины.

Проверка модели и диагностика

Исходные данные могут быть разбиты на два поднабора. Первый поднабор данных может быть использован для создания модели интерполяции. Вычисленные значения могут быть затем сопоставлены с известными значениями в оставшихся точках с использованием инструмента проверки достоверности модели.

Интерполирование поверхности с использованием кокригинга

Кокригинг, усовершенствованный метод моделирования поверхности, включенный в модуль Geostatistical Analyst, может быть использован для улучшения качества интерполяции поверхности для одной переменной путем учета значений других переменных, при условии наличия пространственной корреляции между этими переменными.

Кроме того, модуль Geostatistical Analyst содержит целый ряд уникальных инструментов для совершенствования методов интерполяции, включая инструменты:

· преобразования данных;

· вычитания трендов из данных с использованием интерполяции по методулокальных полиномов;

· выявления параметра смещения в модели взаимной ковариации;

· моделирования ошибки для определения соотношения вариации на микроуровне и ошибок измерений;

· исследования данных на соответствие двумерному нормальному распределению;

· оптимального выбора области поиска соседства; составления карт квантилей.

Практические занятия

Лабораторные работы

Рекомендуемая литература

1. Scott Crosier, Bob Booth, Katy Dalton, Andy Mitchell, Kristin Clark «Что такое ArcGIS?» М. «Дата +» / ESRI USA 2004 г.;

2. Scott Crosier, Bob Booth, Katy Dalton, Andy Mitchell, Kristin Clark « ArcGIS 9 Начало работы с ArcGIS» М. «Дата +» / ESRI USA 2004 г.

3. Rhonda Pfaff, Bob Booth, Jeff Shaner, Scott Crosier, Phil Sanchez, Andy MacDonald «ArcGIS 9 ArcMap Руководство пользователя» М. «Дата +» / ESRI USA 2004 г.

4. Rhonda Pfaff, Bob Booth, Jeff Shaner, Scott Crosier, Phil Sanchez, Andy MacDonald «ArcGIS 9 Редактирование в ArcMap» М. «Дата +» / ESRI USA 2004 г.

5. Aleta Vienneau, Jonathan Bailey, Melanie Harlow, John Banning, Simon Woo « ArcGIS 9 ArcCatalog Руководство пользователя» М. «Дата +» / ESRI USA 2004 г.

6. Bob Booth, Andy Mitchell «ArcGIS 8 3DAnalyst РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ» М. «Дата +» / ESRI USA 2001 г.

7. Bob Booth, Andy Mitchell «ArcGIS 9 Geostatistical Analyst Руководство пользователя» М. «Дата +» / ESRI USA 2004 г.

8. Bob Booth, Andy Mitchell «ArcGIS «ArcGIS 9 Spatial Analyst Руководство пользователя», М. «Дата +» / ESRI USA 2004 г

9. Bob Booth, Andy Mitchell «ArcGIS 9 Картографические проекции» М. «Дата +» / ESRI USA 2004 г.

10. Bob Booth, Andy Mitchell «ArcGIS 9 Системы линейных координат» М. «Дата +» / ESRI USA 2004 г.

11. Приказ Министерства регионального развития РФ от 31 января 2007 г. № 4 "Об утверждении Требований к способам отображения на картах (схемах) точечных, линейных и площадных объектов, предусмотренных Положением о составе схем территориального планирования Российской Федерации".