Outdated version of the documentation. Find the latest one here.

Analiza spațială vectorială (Zone tampon)

gentlelogo

Obiective:

Să înțelegem folosirea zonelor tampon în analiza spațială vectorială.

Cuvinte cheie:

Vector, zonă tampon, analiză spațială, distanță tampon, dizolvare limită, zone tampon exterioare și interioare, zone tampon multiple

Vedere generală

Analiza spațială utilizează informațiile spațiale pentru a extrage un sens nou și suplimentar din datele GIS. Analiza spațială obișnuită se realizează folosindu-se o aplicație GIS. Aplicațiile GIS, în mod normal, dispun de instrumente de analiză spațială pentru statistici despre entități (de exemplu, cât de multe noduri alcătuiesc această polilinie?) sau geoprocesare, cum ar fi facilitatea de creare a zonelor tampon. Tipurile de analiză spațială care sunt utilizate variază în funcție de domeniile de interes. Persoanele care lucrează în managementul apei și cercetare (hidrologie) vor fi cel mai probabil interesate în analiza și modelarea resurselor de apă. Utilizatorii specializați în managementul speciilor sălbatice sunt interesați de funcțiile de analiză a locațiilor animalelor sălbatice și relația lor cu mediul înconjurător. În acest subiect vom discuta despre crearea zonelor tampon, ca un exemplu de analiză spațială utilă care poate fi realizată cu datele vectoriale.

Zonă tampon în detaliu

Zonarea creează de obicei două arii: o zonă care este în interiorul unei anumite distanțe până la o entitate și cealaltă zonă, care este dincolo de ea. Zona care se află în interiorul distanței specificate se numește zonă tampon.

O zonă tampon este orice arie care servește la păstrarea unei distanțe între entități ale lumii reale. Zonele tampon sunt înființate adesea pentru a proteja mediul, pentru a preveni violența, sau pentru a proteja zonele rezidențiale și pe cele comerciale de accidente industriale sau de dezastre naturale. Tipurile comune de zone tampon pot fi centurile verzi dintre zonele rezidențiale și comerciale, zonele de frontieră dintre țări (a se vedea figure_buffer_zone), zonele de protecție împotriva zgomotului din jurul aeroporturilor, sau zonele de protecție împotriva poluării de-a lungul râurilor.

Figure Buffer Zone 1:

../../_images/buffer_zone.png

Granița dintre Statele Unite ale Americii și Mexic este separată de o zonă tampon. (Foto: SGT Jim Greenhill 2006).

Într-o aplicație GIS, zonele tampon sunt întotdeauna reprezentate ca poligoane vectoriale incluzând alte entități de tip poligon, linie sau punct (a se vedea figure_point_buffer, figure_line_buffer, ).

Figure Point Buffer 1:

../../_images/point_buffer.png

O zonă tampon în jurul vectorilor de tip punct.

Figure Line Buffer 1:

../../_images/line_buffer.png

O zonă tampon în jurul vectorilor de tip linie.

Figure Polygon Buffer 1:

../../_images/polygon_buffer.png

O zonă tampon în jurul vectorilor de tip linie.

Variante de creare a zonelor tampon

Există mai multe variații în crearea zonelor tampon. Distanța tamponului, denumită și dimensiunea tamponului, poate varia în funcție de valorile numerice furnizate în tabela de atribute a stratului vectorial, pentru fiecare entitate. Valorile numerice trebuie să fie definite în unități de hartă, în funcție de sistemul de coordonate de referință (CRS) utilizat cu datele. De exemplu, lățimea unei zone tampon de-a lungul malului unui râu, poate varia în funcție de intensitatea de utilizare a terenurilor adiacente. Pentru cultivarea intensivă distanța tamponului poate fi mai mare decât pentru agricultura ecologică (a se vedea figura figure_variable_buffer și Tabelul table_buffer_attributes).

Figure Variable Buffer 1:

../../_images/variable_buffer.png

Zonarea râurilor folosind diverse distanțe tampon.

Râu

Utilizarea terenurilor adiacente

Distanța tampon (metri)

Râul Breede

Cultivarea intensivă a legumelor

100
Komati

Cultivarea intensivă a bumbacului

150
Oranje

Agricultura ecologică

50

Râul Telle

Agricultura ecologică

50

Tabelul de atribute al zonelor tampon 1: tabelul de atribute cu diferite distanțe tampon până la râuri, pe baza informațiilor cu privire la utilizarea terenului adiacent.

Zonele tampon din jurul entităților de tip poliline, cum ar fi râurile sau drumurile, nu trebuie să apară de ambele părți ale liniilor. Ele pot fi, fie pe partea stângă fie pe partea dreaptă a entității. În aceste cazuri, partea stângă sau dreaptă este determinată de direcția stabilită în timpul digitizării, începând cu punctul de pornire și încheind cu capătul liniei.

Zone tampon multiple

O entitate poate avea, de asemenea, mai mult de o zonă tampon. Unei centrale nucleare îi pot fi create zone tampon cu distanțe de 10, 15, 25 și 30 km, formând astfel mai multe inele înconjurătoare, ca părți ale unui plan de evacuare (a se vedea figure_multiple_buffers).

Figure Multiple Buffers 1:

../../_images/multiple_buffers.png

Crearea zonelor tampon în jurul unui punct, pe distanțe de 10, 15, 25 și 30 km.

Zonă tampon cu limite intacte sau dizolvate

Zonele tampon au de multe ori limitele dizolvate, în așa fel încât nu se observă zonele de suprapunere. În unele cazuri însă, poate fi util ca limitele zonelor tampon să rămână intacte, fiecare zonă tampon fiind de fapt un poligon separat, ale cărui zone suprapuse se observă cu ușurință (v. fig. figure_buffer_dissolve).

Figure Dissolve Buffers 1:

../../_images/buffer_dissolve.png

Zone tampon cu limită dizolvată (stânga) și cu limită intactă (dreapta) prezentând zonele care se suprapun.

Zone tampon exterioare și interioare

Zonele tampon din jurul entităților poligonale sunt de obicei prelungite în exteriorul granițelor poligonale dar este, de asemenea, posibilă crearea unei zone tampon înspre interior. Sa presupunem, de exemplu, că Departamentul de Turism vrea să-și planifice un drum nou în jurul insulei Robben, iar legislația de mediu cere ca drumul sa fie de cel puțin 200 de metri spre interior, pornind dinspre linia de coastă. În acest caz, s-ar putea crea o zonă tampon interioară care va permite identificarea graniței resprective, iar ulterior se va putea planifica un drum care să nu traverseze acea linie.

Probleme comune / lucruri de care trebuie să fiți conștienți

Majoritatea aplicațiilor GIS pun la dispoziție crearea zonelor tampon în cadrul instrumentelor de analiză, dar opțiunile diponibile la momentul creării zonelor tampon diferă. De exemplu, nu toate aplicațiile GIS permit crearea zonelor tampon în stânga sau dreapta unei entități de tip linie, dizolvarea limitelor zonelor tampon sau crearea de zone tampon în interiorul granițelor poligonale.

Distanța unei zone tampon trebuie să fie definită întotdeauna ca un număr integral (întreg) sau ca un număr zecimal (valoare în virgulă mobilă). Această valoare este definită în unități de hartă (metri, picioare, grade), în conformitate cu sistemul de coordonate de referință (CRS) al stratului vectorial.

Mai multe instrumente de analiză spațială

Zonele tampon reprezintă un instrument important, des folosit în analiza spațială, existând însă multe altele care pot fi utilizate și explorate, într-un GIS, de către utilizator.

Acoperirea spațială este un proces care permite identificarea relațiilor dintre două entități poligonale, care au în comun o întreaga zonă, sau numai o parte din ea. Stratul vectorial de ieșire va fi o combinație a informațiilor entităților de intrare (a se vedea figure_overlay_operations).

Figure Overlay Operations 1:

../../_images/overlay_operations.png

Suprapunere spațială cu două straturi vectoriale de intrare (a_input = dreptunghi, b_input = cerc). Stratul vectorial rezultat este afișat în verde.

Exemple tipice de suprapunere spațială:

  • Intersecția: Stratul de ieșire conține toate zonele în care ambele straturi se suprapun (se intersectează).

  • Uniunea: Stratul de ieșire conține toate zonele celor două straturi de intrare combinate.

  • Diferența Simetrică: Stratul de ieșire conține toate zonele straturilor de intrare, cu excepția acelor zone în care cele două straturi se suprapun (intersectează).

  • Diferența: stratul de ieșire conține toate zonele primului strat de intrare care nu se suprapun (intersectează) cu cel de-al doilea strat de intrare.

Ce am învățat?

Să recapitulăm subiectele abordate în acest capitol:

  • Zonele tampon descriu zonele din jurul entităților din lumea reală.

  • Zonele-tampon sunt întotdeauna poligoane vectoriale.

  • O entitate poate avea mai multe zone tampon.

  • Marimea unei zone tampon este definită de o distanță tampon.

  • O distanță tampon trebuie să fie un număr întreg sau o valoare în virgulă mobilă.

  • O distanță tampon poate fi diferită pentru fiecare entitate dintr-un strat vectorial.

  • Zonele tampon ale poligoanelor pot fi create în interiorul sau exteriorul unui poligon.

  • Zonele tampon pot fi create cu limite intacte sau dizolvate.

  • În afară de crearea zonelor tampon, un GIS oferă, de obicei, o varietate de instrumente de analiză vectorială, pentru rezolvarea sarcinilor spațiale.

Încercați acum!

Aici sunt câteva idei care pot fi testate împreună cu elevii dumneavoastră:

  • Din cauza creșterii dramatice a traficului, planificatorii dintr-un oraș doresc să extindă drumul principal și să adauge un al doilea culoar. Creați o zonă tampon de-a lungul drumului pentru a găsi acele proprietăți care se încadrează în interiorul său (vedeți figure_buffer_road).

  • Pentru controlul grupurilor de protestatari, poliția dorește stabilirea unei zone neutre, pentru a-i ține protestatarii la cel puțin 100 de metri față de o clădire. Creați o zonă tampon în jurul unei clădiri și colorați-o, astfel încât planificatorii evenimentului să poată vedea zona care trebuie ocolită.

  • O fabrică de camioane intenționează să se extindă. Criteriile de amplasare stipulează că potențiala extindere trebuie să fie situată la mai puțin de 1 km față de un drum pentru trafic greu. Creați o zonă tampon de-a lungul unui drum principal, astfel încât să puteți identifica potențialele locații.

  • Imaginați-vă că orașul vrea să introducă o lege care prevede că magazinele de băuturi alcoolice nu pot fi la mai puțin de 1000 de metri de o școală sau o biserică. Creați o zonă tampon de 1 km în jurul școlii și apoi verificați dacă există astfel de magazine în apropiere.

Figure Buffer Road 1:

../../_images/buffer_road.png

Zona tampon (verde) în jurul unor drumuri (maro). Puteți vedea ce case se încadrează în zona tampon, astfel încât să puteți contacta proprietarul și să vorbiți cu el despre situație.

De reținut

Dacă nu aveți disponibil un calculator, aveți posibilitatea să utilizați o foaie topografică și un compas, pentru a crea zone tampon în jurul clădirilor. Faceți mici semne în creion, la distanță egale de-a lungul entității folosind compasul, apoi conectați marcajele utilizând o riglă!

Lecturi suplimentare

Cărți:

  • Galati, Stephen R. (2006). Sistemele de Informații Geografice Demistificate. Artech House Inc. ISBN: 158053533X

  • Chang, Kang-Tsung (2006). Introducere în Sistemele de Informații Geografice. A 3-a ediție. McGraw Hill. ISBN: 0070658986

  • DeMers, Michael N. (2005). Bazele Sistemelor Informatice Geografice. A 3-a ediție. Wiley. ISBN: 9814126195

Site-uri web:

Ghidul Utilizatorului conține, de asemenea, informații detaliate cu privire la analiza datelor vectoriale în QGIS.

Ce urmează?

În secțiunea care urmează, vom arunca o privire mai atentă la interpolare, ca un exemplu de analiză spațială pe care o puteți face asupra datelor raster.