Viktigt
Översättning är en gemenskapsinsats du kan gå med i. Den här sidan är för närvarande översatt till 100.00%.
10. Spatial vektoranalys (buffertar)
|
Mål: |
Förstå användningen av buffring i vektorbaserad spatial analys. |
Nyckelord: |
Vektor, buffertzon, spatial analys, buffertavstånd, upplösbar gräns, utåt- och inåtbuffert, multipelbuffert |
10.1. Översikt
Spatial analysis använder spatial information för att utvinna ny och ytterligare mening ur GIS-data. Vanligtvis utförs spatial analys med hjälp av en GIS-applikation. GIS-applikationer har normalt verktyg för spatial analys för objektstatistik (t.ex. hur många hörn består den här polylinjen av?) eller geobearbetning, t.ex. buffring av objekt. Vilka typer av spatial analys som används varierar beroende på ämnesområde. Personer som arbetar med vattenförvaltning och vattenforskning (hydrologi) kommer troligen att vara intresserade av att analysera terräng och modellera vatten när det rör sig över den. Inom viltförvaltning är användarna intresserade av analytiska funktioner som hanterar platser för vilda djur och deras förhållande till miljön. I det här ämnet diskuterar vi buffring som ett exempel på en användbar spatial analys som kan utföras med vektordata.
10.2. Buffring i detalj
Buffring skapar vanligtvis två områden: ett område som ligger inom ett specificerat avstånd till utvalda funktioner i verkligheten och det andra området som ligger utanför. Området som ligger inom det angivna avståndet kallas buffer zone.
En buffertzon är ett område som har till syfte att hålla olika funktioner i den verkliga världen på avstånd från varandra. Buffertzoner inrättas ofta för att skydda miljön, skydda bostadsområden och kommersiella områden från industriolyckor eller naturkatastrofer eller för att förhindra våld. Vanliga typer av buffertzoner kan vara gröna bälten mellan bostadsområden och kommersiella områden, gränszoner mellan länder (se Fig. 10.42), bullerskyddszoner runt flygplatser eller föroreningsskyddszoner längs floder.
Fig. 10.42 Gränsen mellan Amerikas förenta stater och Mexiko skiljs åt av en buffertzon. (Foto taget av SGT Jim Greenhill 2006).
I en GIS-applikation representeras bufferzoner alltid som vektorpolygoner som omsluter andra polygon-, linje- eller punktfunktioner (se Fig. 10.43, Fig. 10.44, Fig. 10.45).
Fig. 10.43 En buffertzon runt vektorpunkter.
Fig. 10.44 En buffertzon runt vektorpolylinjer.
Fig. 10.45 En buffertzon runt vektorpolygoner.
10.3. Variationer i buffring
Det finns flera olika varianter av buffring. Buffertavståndet** eller buffertstorleken kan variera beroende på de numeriska värden som anges i attributtabellen för vektorlagret för varje funktion. De numeriska värdena måste definieras i kartenheter enligt det koordinatreferenssystem (CRS) som används med data. Bredden på en buffertzon längs en flod kan t.ex. variera beroende på intensiteten i den intilliggande markanvändningen. För intensiv odling kan buffertavståndet vara större än för ekologiskt jordbruk (se figur Fig. 10.46 och tabell table_buffer_attributes).
Fig. 10.46 Buffring av floder med olika buffertavstånd.
Floden |
Intilliggande markanvändning |
Buffertavstånd (meter) |
|---|---|---|
Breede River |
Intensiv odling av grönsaker |
100 |
Komati |
Intensiv bomullsodling |
150 |
Oranje |
Ekologiskt jordbruk |
50 |
Telle älv |
Ekologiskt jordbruk |
50 |
Tabell Buffertattribut 1: Attributtabell med olika buffertavstånd till floder baserat på information om den intilliggande markanvändningen.
Buffertar runt polylinjeobjekt, t.ex. floder eller vägar, behöver inte ligga på båda sidor om linjerna. De kan ligga antingen på vänster eller höger sida av linjefunktionen. I dessa fall bestäms vänster eller höger sida av riktningen från linjens startpunkt till dess slutpunkt under digitaliseringen.
10.3.1. Flera buffertzoner
En funktion kan också ha mer än en buffertzon. Ett kärnkraftverk kan buffras med avstånd på 10, 15, 25 och 30 km, vilket bildar flera ringar runt anläggningen som en del av en evakueringsplan (se Fig. 10.47).
Fig. 10.47 Buffring av en punktfunktion med avstånden 10, 15, 25 och 30 km.
10.3.2. Buffring med intakta eller upplösta gränser
Buffertzoner har ofta upplösta gränser så att det inte finns några överlappande områden mellan buffertzonerna. I vissa fall kan det dock också vara användbart att gränserna för buffertzoner förblir intakta, så att varje buffertzon är en separat polygon och du kan identifiera de överlappande områdena (se figur Fig. 10.48).
Fig. 10.48 Buffertzoner med upplösta gränser (vänster) och med intakta gränser (höger) visar överlappande områden.
10.3.3. Buffring utåt och inåt
Buffertzoner runt polygonelement sträcker sig vanligtvis utåt från polygonens gräns, men det är också möjligt att skapa en buffertzon inåt från polygonens gräns. Säg till exempel att turistdepartementet vill planera en ny väg runt Robben Island och att miljölagarna kräver att vägen ligger minst 200 meter in från kustlinjen. De skulle kunna använda en inåtriktad buffert för att hitta 200-meterslinjen inåt land och sedan planera sin väg så att den inte går utanför den linjen.
10.4. Vanliga problem / saker att vara uppmärksam på
De flesta GIS-program erbjuder buffertskapande som ett analysverktyg, men alternativen för att skapa buffertar kan variera. Det är t.ex. inte alla GIS-program som tillåter att man buffrar på antingen vänster eller höger sida av en linjefunktion, att man löser upp gränserna för buffertzoner eller att man buffrar inåt från en polygongräns.
Ett buffertavstånd måste alltid definieras som ett heltal (heltal) eller ett decimaltal (flyttalsvärde). Detta värde definieras i kartenheter (meter, fot, decimalgrader) enligt vektorlagrets koordinatreferenssystem (CRS).
10.5. Fler verktyg för spatial analys
Buffring är ett viktigt och ofta använt verktyg för spatial analys, men det finns många andra som kan användas i ett GIS och utforskas av användaren.
Spatial overlay är en process som gör att du kan identifiera relationerna mellan två polygonfunktioner som delar hela eller delar av samma område. Det utgående vektorlagret är en kombination av informationen om de ingående funktionerna (se Fig. 10.49).
Fig. 10.49 Spatial överlagring med två ingående vektorlager (a_input = rektangel, b_input = cirkel). Det resulterande vektorlagret visas i grönt.
Typiska exempel på spatial överlagring är:
Intersektion: Utmatningslagret innehåller alla områden där de båda lagren överlappar varandra (skär varandra).
Union: det utgående lagret innehåller alla områden i de två ingående lagren kombinerade.
Symmetrisk skillnad: Utmatningslagret innehåller alla områden i inmatningslagren utom de områden där de två lagren överlappar varandra (korsar varandra).
Differens: Utmatningslagret innehåller alla områden i det första inmatningslagret som inte överlappar (skär) det andra inmatningslagret.
10.6. Vad har vi lärt oss?
Låt oss sammanfatta vad vi behandlat i det här arbetsbladet:
Buffertzoner beskriver områden runt verkliga funktioner.
Buffertzoner är alltid vektorpolygoner.
En funktion kan ha flera buffertzoner.
Storleken på en buffertzon definieras av ett bufferavstånd.
Ett buffertavstånd måste vara ett integer- eller floating point-värde.
Ett buffertavstånd kan vara olika för varje funktion inom ett vektorlager.
Polygoner kan buffras inåt eller utåt från polygongränsen.
Buffertzoner kan skapas med intakta eller upplösta gränser.
Förutom buffring tillhandahåller ett GIS vanligtvis en mängd olika vektoranalysverktyg för att lösa spatiala uppgifter.
10.7. Nu får du försöka!
Här är några idéer som du kan prova med dina elever:
På grund av den dramatiska trafikökningen vill stadsplanerarna bredda huvudvägen och lägga till ett andra körfält. Skapa en buffert runt vägen för att hitta fastigheter som faller inom buffertzonen (se Fig. 10.50).
För att kontrollera protesterande grupper vill polisen upprätta en neutral zon för att hålla demonstranter minst 100 meter från en byggnad. Skapa en buffert runt en byggnad och färglägg den så att evenemangsplanerare kan se var buffertområdet finns.
En lastbilsfabrik planerar att expandera. Enligt kriterierna för lokalisering måste en potentiell plats ligga inom 1 km från en väg för tunga fordon. Skapa en buffert längs en huvudväg så att du kan se var potentiella platser finns.
Föreställ dig att staden vill införa en lag som föreskriver att inga flaskbutiker får finnas inom en 1000 meters buffertzon från en skola eller en kyrka. Skapa en buffert på 1 km runt din skola och gå sedan och se om det skulle finnas några flaskbutiker för nära din skola.
Fig. 10.50 Buffertzon (grön) runt en vägkarta (brun). Du kan se vilka hus som ligger inom buffertzonen, så nu kan du kontakta ägaren och prata med honom om situationen.
10.8. Något att tänka på
Om du inte har tillgång till en dator kan du använda ett toposblad och en kompass för att skapa buffertzoner runt byggnader. Gör små blyertsmarkeringar på lika avstånd längs hela objektet med hjälp av kompassen och anslut sedan markeringarna med en linjal!
10.9. Ytterligare läsning
Böcker:
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
I QGIS User Guide finns också mer detaljerad information om hur man analyserar vektordata i QGIS.
10.10. Vad kommer härnäst?
I avsnittet som följer kommer vi att titta närmare på interpolering som ett exempel på spatial analys som du kan göra med rasterdata.