10. Vector ruimtelijke analyse (Buffers)

	Doelstellingen:	Begrijpen van het gebruik van bufferen in ruimtelijke analyse voor vectoren.
	Trefwoorden:	Vector, bufferzone, ruimtelijke analyse, afstand buffer, grens losmaken, buiten en binnen buffer, meerdere buffers

10.1. Overzicht

Ruimtelijke analyse gebruikt ruimtelijke informatie om nieuwe en aanvullende betekenis uit gegevens voor GIS te halen. Gewoonlijk worden ruimtelijke analyses uitgevoerd met behulp van een toepassing voor. Toepassingen voor GIS hebben gewoonlijk gereedschappen voor ruimtelijke analyses voor statistieken van objecten (bijv. uit hoeveel punten bestaat deze lijn?) of voor geoprocessing zoals bufferen van objecten. De types ruimtelijke analyses die worden gebruikt variëren overeenkomstig de gebieden van de onderwerpen. mensen die werken in het waterbeheer en research (hydrologie) zullen zeer waarschijnlijk geïnteresseerd zijn in het analyseren van het terrein en het modelleren van het water als het zich daarin verplaatst. Bij natuurbescherming zullen gebruikers geïnteresseerd zijn in analytische functies die puntlocaties voor wilde dieren afhandelen en hun relatie tot de omgeving. In dit onderwerp zullen we bufferen bespreken als een voorbeeld van nuttige ruimtelijke analyse die kan worden uitgevoerd op vectorgegevens.

10.2. Bufferen in detail

Bufferen maakt gewoonlijk twee gebieden: één gebied dat binnen een gespecificeerde afstand tot geselecteerde objecten in de echte wereld ligt en het andere gebied dat daarbuiten ligt. Het gebied dat binnen de gespecificeerde afstand ligt wordt de bufferzone genoemd.

Een bufferzone is elk gebied dat dient om objecten uit de echte wereld op afstand van elkaar te houden. Bufferzones worden vaak ingesteld om de omgeving te beschermen, woon- en industriegebieden te beschermen tegen industriële ongevallen of natuurrampen, of om geweld te voorkomen. Veelvoorkomende types van bufferzones zijn groenstroken tussen woon- en industriegebieden, grenszones tussen landen (zie Fig. 10.6), zones tegen geluidshinder rondom vliegvelden, of zones ter voorkoming van vervuiling langs rivieren.

Fig. 10.6 De grens tussen de Verenigde Staten en Mexico wordt gescheiden door een bufferzone. (Foto genomen door SGT Jim Greenhill 2006).

In een toepassing voor GIS worden bufferzones altijd weergegeven als vectorpolygonen die andere objecten polygoon, lijn of punt omsluiten (zie Fig. 10.7, Fig. 10.8, Fig. 10.9).

Fig. 10.7 Een bufferzone rondom vectorpunten.

Fig. 10.8 Een bufferzone rondom vectorlijnen.

Fig. 10.9 Een bufferzone rondom vectorpolygonen.

10.3. Variaties in bufferen

Er zijn verschillende variaties in bufferen. De bufferafstand of buffergrootte kan variëren overeenkomstig numerieke waarden die worden verschaft in de attributentabel van de vectorlaag voor elk object. De numerieke waarden moeten zijn gedefinieerd in kaarteenheden overeenkomstig het met de gegevens gebruikte Coördinaten ReferentieSysteem (CRS). Bijvoorbeeld: de breedte van een bufferzone langs de oevers van een rivier kunnen variëren, afhankelijk van de intensiteit van het gebruik van het aansluitende land. Voor intensieve landbouw zou de bufferafstand groter kunnen zijn dan voor organische landbouw (zie Afbeelding Fig. 10.10 en Tabel table_buffer_attributes).

Fig. 10.10 Bufferen van rivieren met verschillende bufferafstanden.

Rivier	Gebruik van aansluitend land	Bufferafstand (meters)
Breede River	Intensieve groententeelt	100
Komati	Intensieve katoenteelt	150
Oranje	Organische landbouw	50
Telle river	Organische landbouw	50

Tabel Bufferattributen 1: Attributentabel met verschillende bufferafstanden tot rivieren, gebaseerd op informatie over het gebruik van het aansluitende land.

Buffers rondom lijnobjecten, zoals rivieren of wegen, hoeven niet aan beide zijden van de lijnen te liggen. Zij kunnen aan de linker- of rechterkant van het lijnobject liggen. In deze gevallen wordt de linker- of rechterkant bepaald door de richting van het beginpunt naar het eindpunt van de lijn tijdens het digitaliseren.

10.3.1. Meerdere bufferzones

Een object kan ook meer dan één bufferzone hebben. Een nucleaire centrale kan zijn gebufferd met afstanden van 10, 15, 25 en 30 km, die dus meerdere ringen rondom de centrale vormen als deel van een evacuatieplan (zie Fig. 10.11).

Fig. 10.11 Bufferen van een puntobject met afstanden van 10, 15, 25 en 30 km.

10.3.2. Bufferen met intacte of verwijderde grenzen

Bufferzones hebben vaak verwijderde grenzen zodat er geen overlappende gebieden liggen tussen de bufferzones. In sommige gevallen zou het echter nuttig kunnen zijn dat de grenzen van de bufferzones intact blijven, zodat elke bufferzone een afzonderlijke polygoon is en u de overlappende gebieden kunt identificeren (zie Afbeelding Fig. 10.12).

Fig. 10.12 Bufferzones met verwijderde (links) en met intacte grenzen (rechts) die overlappende gebieden weergeven.

10.3.3. Bufferen buiten en binnen

Bufferzones rondom polygoonobjecten breiden zich gewoonlijk buitenwaarts uit vanaf een grens van een polygoon, maar het is ook mogelijk om een bufferzone binnenwaarts vanaf een grens van een polygoon te maken. Stel, bijvoorbeeld, dat het Department of Tourism een nieuwe weg wil plannen rondom Robben Island en milieuwetgeving bepaalt dat de weg tenminste 200 meter landinwaarts vanaf de kustlijn moet liggen. Zij zouden een binnenwaartse buffer kunnen gebruiken om de lijn van 200 m landinwaarts te zoeken en dan hun weg zodanig kunnen plannen dat die niet voorbij die lijn komt.

10.4. Algemene problemen / dingen om te onthouden

De meeste toepassingen voor GIS bieden het maken van buffers als gereedschap voor analyse aan, maar de opties voor het maken van buffers kunnen variëren. Bijvoorbeeld: niet alle toepassingen voor GIS stellen u in staat om aan de linker- of rechterkant van een lijnobject te bufferen, om de grenzen van bufferzones te verwijderen of om binnenwaarts vanaf een grens van een polygoon te bufferen.

Een bufferafstand moet altijd worden gedefinieerd als een geheel getal (integer) of als een decimaal getal (floating point). Deze waarde wordt gedefinieerd in kaarteenheden (meters, voet, decimale graden) overeenkomstig het Coördinaten ReferentieSysteem (CRS) van de vectorlaag.

10.5. Meer gereedschappen voor ruimtelijke analyse

Bufferen is een belangrijk en vaak gebruikt gereedschap voor ruimtelijke analyses, maar er zijn nog veel meer andere die in een GIS kunnen worden gebruikt en kunnen worden verkend door de gebruiker.

Ruimtelijk overlappen is een proces dat u in staat stelt de relaties te identificeren tussen twee polygoonobjecten die een geheel of deel van hetzelfde gebied delen. De vectorlaag voor de uitvoer is een combinatie van de informatie van de invoerobjecten (zie Fig. 10.13).

Fig. 10.13 Ruimtelijk overlappen met twee invoer-vectorlagen (a_input = rechthoek, b_input = cirkel). De resulterende vectorlaag is groen weergegeven.

Typische voorbeelden van ruimtelijk overlappen zijn:

• Kruisen: De uitvoerlaag bestaat uit alle gebieden waar beide lagen elkaar overlappen (kruisen).

• Vereniging: De uitvoerlaag bevat alle gecombineerde gebieden van de twee invoerlagen.

• Symmetrisch verschil: De uitvoerlaag bestaat uit alle gebieden van de invoerlagen met uitzondering van die gebieden waar de twee lagen elkaar overlappen (kruisen).

• Verschil: De uitvoerlaag bevat alle gebieden van de eerste invoerlaag die niet overlappen (kruisen) met de twee invoerlaag.

10.6. Wat hebben we geleerd?

Laten we eens samenvatten wat er in dit gedeelte besproken is:

• Bufferzones beschrijven gebieden rondom objecten in de echte wereld.

• Bufferzones zijn altijd vectorpolygonen.

• Een object kan meerdere bufferzones hebben.

• De grootte van een bufferzone wordt gedefinieerd door een bufferafstand.

• Een bufferafstand moet een waarde integer of floating point zijn.

• Een bufferafstand kan verschillend zijn voor elk object op een vectorlaag.

• Polygonen kunnen binnen of buiten, vanaf de grens van de polygoon, gebufferd worden.

• Bufferzones kunnen worden gemaakt met intacte of verwijderde grenzen.

• Naast bufferen verschaft een GIS gewoonlijk een variëteit aan gereedschappen voor vectoranalyses om ruimtelijke taken uit te voeren.

10.7. Nu zelf aan de slag!

Hier zijn enkele ideeën die u kunt proberen met uw leerlingen:

• Door de dramatische toename van verkeer, willen de stadsplanners de hoofdweg verbreden en een tweede rijstrook toevoegen. Maak een buffer rondom de weg om eigendommen te vinden die binnen de bufferzone vallen (zie Fig. 10.14).

• Voor het beheren van protestgroepen wil de politie een neutrale zone instellen om betogers ten minste 100 meter vanaf een gebouw te houden. Maak een buffer rondom een gebouw en kleur die in zodat de planners voor evenementen kunnen zien waar het gebied van de buffer ligt.

• Een fabriek voor vrachtwagens wil uitbreiden. De criteria voor de bouw geven aan dat een potentiële bouwlocatie tenminste binnen 1 km van een weg voor zwaar verkeer moet liggen. maak een buffer rondom een hoofdweg zodat u kunt zien waar potentiéle bouwlocaties liggen.

• Stel u voor dat een gemeente een nieuwe wet wil introduceren die aangeeft dat er geen slijterijen mogen zijn gevestigd binnen een bufferzone van 1000 meter tot een school of een kerk. Maak een buffer van 1 km rondom uw school en ga dan kijken of er een slijterij te dicht bij uw school zou staan.

Fig. 10.14 Bufferzone (groen) op een wegenkaart (bruin). U ziet welke huizen binnen de bufferzone vallen, dus nu zou u contact met de eigenaar kunnen opnemen en met hem spreken over de situatie.

10.8. Iets om over na te denken

Als u geen computer beschikbaar heeft kunt u een topoblad en een kompas gebruiken om bufferzones rondom gebouwen te maken. Maak kleine markeringen met een potlood op een gelijke afstand rondom uw object met behulp van het kompas, en verbindt de markeringen met behulp van een liniaal!

10.9. Meer informatie

Boeken:

• Galati, Stephen R. (2006). Geographic Information Systems Demystified. Artech House Inc. ISBN: 158053533X

• Chang, Kang-Tsung (2006). Introduction to Geographic Information Systems. 3rd Edition. McGraw Hill. ISBN: 0070658986

• DeMers, Michael N. (2005). Fundamentals of Geographic Information Systems. 3rd Edition. Wiley. ISBN: 9814126195

De QGIS Gebruikershandleiding heeft ook meer gedetailleerde informatie over het analyseren van vectorgegevens in QGIS.

10.10. Hoe verder?

In het volgende gedeelte zullen we interpolatie nader gaan bekijken als een voorbeeld van ruimtelijke analyse die u kunt uitvoeren op rastergegevens.