10. Analiza spațială vectorială (Zone tampon)

	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

10.1. 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.

10.2. 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.

A buffer zone is any area that serves the purpose of keeping real world features distant from one another. Buffer zones are often set up to protect the environment, protect residential and commercial zones from industrial accidents or natural disasters, or to prevent violence. Common types of buffer zones may be greenbelts between residential and commercial areas, border zones between countries (see Fig. 10.6), noise protection zones around airports, or pollution protection zones along rivers.

Fig. 10.6 Granița dintre Statele Unite ale Americii și Mexic este separată de o zonă tampon. (Foto: SGT Jim Greenhill 2006).

In a GIS Application, buffer zones are always represented as vector polygons enclosing other polygon, line or point features (see Fig. 10.7, Fig. 10.8, Fig. 10.9).

Fig. 10.7 O zonă tampon în jurul vectorilor de tip punct.

Fig. 10.8 O zonă tampon în jurul vectorilor de tip linie.

Fig. 10.9 A buffer zone around vector polygons.

10.3. Variante de creare a zonelor tampon

There are several variations in buffering. The buffer distance or buffer size can vary according to numerical values provided in the vector layer attribute table for each feature. The numerical values have to be defined in map units according to the Coordinate Reference System (CRS) used with the data. For example, the width of a buffer zone along the banks of a river can vary depending on the intensity of the adjacent land use. For intensive cultivation the buffer distance may be bigger than for organic farming (see Figure Fig. 10.10 and Table table_buffer_attributes).

Fig. 10.10 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.

10.3.1. Zone tampon multiple

A feature can also have more than one buffer zone. A nuclear power plant may be buffered with distances of 10, 15, 25 and 30 km, thus forming multiple rings around the plant as part of an evacuation plan (see Fig. 10.11).

Fig. 10.11 Crearea zonelor tampon în jurul unui punct, pe distanțe de 10, 15, 25 și 30 km.

10.3.2. Zonă tampon cu limite intacte sau dizolvate

Buffer zones often have dissolved boundaries so that there are no overlapping areas between the buffer zones. In some cases though, it may also be useful for boundaries of buffer zones to remain intact, so that each buffer zone is a separate polygon and you can identify the overlapping areas (see Figure Fig. 10.12).

Fig. 10.12 Zone tampon cu limită dizolvată (stânga) și cu limită intactă (dreapta) prezentând zonele care se suprapun.

10.3.3. 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.

10.4. 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.

10.5. 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.

Spatial overlay is a process that allows you to identify the relationships between two polygon features that share all or part of the same area. The output vector layer is a combination of the input features information (see Fig. 10.13).

Fig. 10.13 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.

10.6. 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.

10.7. Încercați acum!

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

• Because of dramatic traffic increase, the town planners want to widen the main road and add a second lane. Create a buffer around the road to find properties that fall within the buffer zone (see Fig. 10.14).

• 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.

Fig. 10.14 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.

10.8. 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!

10.9. 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

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

10.10. 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.