155GIS2 / 3. cvičení

Z GeoWikiCZ
Přejít na: navigace, hledání
předchozí cvičenístránky předmětudalší cvičení

Mapová algebra, interpolace rastrových dat

Základní pojmy

Mapová algebra
  • Raster Operations
  • Rastrový datový model a mapová algebra
  • Velikostní stupnice (poměrová - ratio, intervalová - interval, pořadová, kategoriální)
  • Mapová algebra
    • Lokální funkce (Cell Statistics) (obr)
      • jedna rastrová vrstva (goniometrické funkce, reklasifikace, ...)
      • více rastrových vrstev (min, max, mean, sum, product, majority, minority, variety, ...)
    • Fokální funkce (Neighborhood Statistics) (obr)
      • Fokalní min, max, mean, sum,...
      • Kernelové operace (density, slope, aspect)
    • Inkrementální funkce (globalní funkce) (obr)
      • Např. vzdálenostní funkce, obalová zóna, cost distance, cost path
    • Zonální funkce (Zonal Statistics) (obr)
      • Zonalní sum, mean, min, max, ..
Interpolace

Poznámky k systému ArcGIS

Mapová algebra
  • Zapnout nadstavbu - Customize • Extensions • Spatial Analyst
  • Základní mapová algebra (Math)
  • Pokročilá mapová algebra, rastrový kalkulátor (Map Algebra • Raster Calculator)
  • Spatial Analyst • Map Algebra • Raster Calculator
  • Spatial Analyst • Extraction • Exctract By Mask
  • Spatial Analyst • Raster Creation
  • Spatial Analyst • Zonal • Zonal Geometry
  • 3D Analyst • Functional Surface • Add Surface Information
Interpolace
  • 3D Analyst Tools • Raster Interpolation • IDW
  • 3D Analyst Tools • Raster Interpolation • Kriging
  • 3D Analyst Tools • Raster Interpolation • Splines
  • 3D Analyst Tools • Raster Interpolation • Natural Neighbor
  • 3D Analyst Tools • Raster Interpolation • Topo To Raster
  • Data Management Tools • Raster • Raster Processing • Clip
  • Spatial Analyst Tools • Zona • Zonal Geometry
Rastrový kalkulátor v ArcGIS
Metoda IDW v ArcGIS

Odkazy

Mapová algebra
Interpolace

Poznámky k systému GRASS

Rastrový kalkulátor v GRASS GIS
Metoda IDW v GRASS GIS

Odkazy

Úlohy

V následujících úlohách budeme, pokud nebude uvedeno jinak, používat data z datové sady ArcCR500. Tato datová sada je poskytovaná firmou ArcData zdarma.

Popis dat je k dispozici zde.

V učebně B-870 jdou data nainstalována v adresáři

S:\K155\Public\data\ArcGIS\ArcCR500

Přístupová práva k tomu adresáři jsou omezena pouze na čtení! Nelze tedy datové vrstvy z ArcCR500 upravovat (včetně např. vytváření pyramid).

Data meteorologických stanic byla převzata z http://www.in-pocasi.cz/pocasi-na-web/meteostanice.php. Na základě ukázkového XML souboru byl vytvořen soubor ve formátu MS Excel, který je ke stažení zde.

  • Souřadnice meteorologických stanic jsou uvedny ve WGS-84 (zeměpisná délka a šířka).
  • Rastr interpolovaný z naměřených hodnot meteorologických stanic počítejte v prostorovém rozlišení 1km (pokud není uvedeno jinak) a v souřadnicovém systému S-JTSK. Rastr bude vždy ohraničen státní hranici ČR.

1.

Jaká je plocha území v ha s nadmořskou výškou mezi 500 a 700m?
Datové vrstvy: DigitalniModelReliefu
Výsledek: 197 106ha
("DigitalniModelReliefu" > 500) & ("DigitalniModelReliefu" < 700)

2.

Jaká je výměra území v ha pro kterou platí, že leží v nadmořské výšce nad 700m a má sklon svahu větší než 25 gonů?
Datové vrstvy: DigitalniModelReliefu
Výsledek: 12 401ha
("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") * 10 / 9 > 25)

3.

Jaký průměrný sklon mají svahy, které jsou vzdáleny do 10km od státní hranice. Jak velký rozdíl to je oproti průměrné hodnotě počítané pro celé území státu?
Datové vrstvy: DigitalniModelReliefu, StatPolygon (AC)
Výsledek: 4,82° -1,52°

4.

Jaká je plocha území v ha, kde se sklon limitně blíží k nule?
Datové vrstvy: DigitalniModelReliefu
Výsledek: 197 106ha
Aspect("DigitalniModelReliefu") < 0

5.

Vytvořte pomocí Raster Calculatoru rastr, který obsahuje hodnotu 1 pro území, kde je nadmořská výška nad 700m a sklon menší než 5°; hodnotu 2, kde je platí, že je nadmořská výška nad 700m a sklon je větší než 5°. Jaká je výměra takto určeného území v ha?
Datové vrstvy: DigitalniModelReliefu
Výsledek: 1 - 249 974ha; 2 - 361 191ha
Con( ("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") < 5),
1,
Con(("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") > 5), 2) )

6.

Na základě naměřené teploty odvoďte rastr metodou IDW (výchozí hodnoty). Jaká je průměrná teplota na území ČR?
Datové vrstvy: meteodata, StatPolygon (AC)
Výsledek: 3,5°C

7.

Jaká je průměrná teplota v nadmořské výšce větší než 700 m při použití rastru vypočteného metodou Kriging (výchozí hodnoty)?
Datové vrstvy: meteodata, DigitalniModelReliefu
Výsledek: 3,4°C

8.

Jaká je průměrná teplota v nadmořské výšce větší než 700 m při použití rastru vypočteného metodou Spline (výchozí hodnoty)?
Datové vrstvy: meteodata, DigitalniModelReliefu
Výsledek: 2,9°C

9.

Jaká je plocha území v ha, kde je teplota nižší než 3°C (využijte interpolační metodu Natural Neighbor, prostorové rozlišení 100m) a je současně orientováno na jih. Kolik procent tohoto uzemí leží v nadmořské výšce větší než 1000m?
Datové vrstvy: meteodata, DigitalniModelReliefu
Výsledek: 238 905ha; 40%

10.

Jaká je interpolovaná hodnota teploty v reprezentačním bodě obce Peruc? (Použijte maximální hodnotu z interpolací Spline, IWD a Kriging, prostorové rozlišení 1000m, na 2 des. místa)?
Datové vrstvy: bod, meteodata
Výsledek: 5,63

11.

Vypočítejte pro reprezentační body obcí jejich teplotu. Rastr, ze kterého budete teplotu určovat vypočítejte jako průměr z metod IDW, Kriging a Spline (prostorové rozlišení 1km). Dále určete z takto vypočítaných hodnot průměrné teploty pro kraje. Který z krajů má nejnižší průměrnou teplotu a kolik to je?
Datové vrstvy: DigitalniModelReliefu, meteodata, ObceBody (AC)
Výsledek: Vysočina; 6,11°
Con("DigitalniModelReliefu", (Spline("meteodata", "teplota", 1000) + 
Kriging("meteodata", "teplota", "Spherical", 1000) + Idw("meteodata", "teplota", 1000)) / 3)

12.

Vytvořte dva rastry teplot, které budou obsahovat pro každý pixel minimální, resp. maximální hodnotu z interpolací IDW, Kriging, Spline (výchozí nastavení, prostorové rozlišení 1km). Jaký je rozdíl takto odvozených teplot pro reprezentační bod obce Peruc?
Datové vrstvy: meteodata, ObceBody (AC)
Výsledek: 0,30°
Abs(
(CellStatistics([Idw("meteodata", "teplota", 1000),
 Kriging("meteodata", "teplota", "Spherical", 1000), 
 Spline("meteodata", "teplota", 1000)], "MAXIMUM"))
- 
(CellStatistics([Idw("meteodata", "teplota", 1000), 
 Kriging("meteodata", "teplota", "Spherical", 1000),
 Spline("meteodata", "teplota", 1000)], "MINIMUM")))

13.

Vytvořte rastr teplot, který vznikne z interpolace IDW (výchozí nastavení, prostorové rozlišní 1km) a následně fokální funkcí jako průměrná hodnota (Focal Mean) z oblasti 5x5 pixelů. Jakou teplotu má oblast odpovídající reprezentačnímu bodu obce Peruc?
Datové vrstvy: meteodata, ObceBody (AC)
Výsledek: 3,62
(FocalStatistics(Idw("meteodata", "teplota", 1000), NbrRectangle(5, 5, "CELL"), "MEAN"))