155GIS2 / 4. cvičení: Porovnání verzí
mBez shrnutí editace |
|||
(Není zobrazeno 38 mezilehlých verzí od 2 dalších uživatelů.) | |||
Řádek 1: | Řádek 1: | ||
{{GIS}} | {{GIS}} | ||
{{Cvičení|155GIS2| | {{Cvičení|155GIS2|4|Interpolace rastrových dat}} | ||
== Základní pojmy == | == Základní pojmy == | ||
* [http://en.wikipedia.org/wiki/Inverse_distance_weighting IDW (metoda inverzních vzdáleností)] ([http://www.gislounge.com/wp-content/uploads/2013/04/idw.png obr], [http://planet.botany.uwc.ac.za/nisl/GIS/spatial/images/pic006.jpg obr]) | |||
* [http://en.wikipedia.org/wiki/Spline_(mathematics) Spline] ([http://planet.botany.uwc.ac.za/nisl/GIS/spatial/images/pic011.jpg obr]) | |||
* [http://en.wikipedia.org/wiki/Kriging Kriging] ([https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/spatial-analyst/GUID-6A643B32-4C6F-443F-9E73-89929AC53BA5-web.gif obr]) | |||
* [http://gis.zcu.cz/studium/ugi/Prezentace/09-InterpolaceTvorbaDMRTopologickeCisteniDatGeneralizace.pdf Interpolace a tvorba DMR] | |||
* [http://www.ce.utexas.edu/prof/MAIDMENT/giswr2005/geostat/GeostatisticExercise.htm The Geostatistical Analyst] | |||
* [http://blindeye.sweb.cz/gis2/cv7_interpol.pdf Tvorba povrchů pomocí interpolací] | |||
== Poznámky k systému ArcGIS == | |||
* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/3d-analyst/idw.htm IDW] | |||
* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/3d-analyst/kriging.htm Kriging] | |||
* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/3d-analyst/spline.htm Splines] | |||
* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/3d-analyst/natural-neighbor.htm Natural Neighbor] | |||
* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/3d-analyst/topo-to-raster.htm Topo To Raster] | |||
* Data Management Tools {{bullet}} Raster {{bullet}} Raster Processing {{bullet}} [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/data-management/clip.htm Clip Raster] | |||
* Spatial Analyst Tools {{bullet}} Zonal {{bullet}} [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/spatial-analyst/zonal-geometry.htm Zonal Geometry] | |||
{{fig|Idw teplota|Metoda IDW v ArcGIS Pro}} | |||
=== Odkazy === | |||
* [http://www.esri.com/news/arcuser/0704/files/interpolating.pdf Interpolating Surfaces in ArcGIS Spatial Analyst] | |||
* [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/3d-analyst/how-idw-works.htm How IDW works] | |||
* [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/spatial-analyst/how-spline-works.htm How Spline works] | |||
* [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/3d-analyst/how-spline-with-barriers-works.htm How Spline with Barriers works] | |||
* [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/3d-analyst/kriging.htm Kriging] | |||
* [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/spatial-analyst/how-kriging-works.htm How Kriging works] | |||
* [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/spatial-analyst/how-natural-neighbor-works.htm How Natural Neighbor works] | |||
* [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/3d-analyst/how-topo-to-raster-works.htm How Topo to Raster works] | |||
== Úlohy == | |||
{{arccr500}} | |||
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 '''[http://geo102.fsv.cvut.cz/~landa/vyuka/155GIS2/meteodata.zip 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. | |||
{{GISUloha|1|Na základě naměřené teploty odvoďte rastr metodou IDW (výchozí hodnoty). Jaká je průměrná teplota na území ČR|meteodata, StatPolygon (AC)|3,5°C}} | |||
{{GISUloha|2|Jaká je průměrná teplota v nadmořské výšce větší než 700 m při použití rastru vypočteného metodou Kriging (výchozí hodnoty)|meteodata, DigitalniModelReliefu|3,4°C}} | |||
{{GISUloha|3|Jaká je průměrná teplota v nadmořské výšce větší než 700 m při použití rastru vypočteného metodou Spline (výchozí hodnoty)|meteodata, DigitalniModelReliefu|2,9°C}} | |||
{{GISUloha|4|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|meteodata, DigitalniModelReliefu|238 905ha; 40%}} | |||
{{GISUloha|5|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)|bod, meteodata|5,63}} | |||
{{GISUloha|6|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|DigitalniModelReliefu, meteodata, ObceBody (AC)|Vysočina; 6,11°}} | |||
Con("DigitalniModelReliefu", (Spline("meteodata", "teplota", 1000) + | |||
Kriging("meteodata", "teplota", "Spherical", 1000) + Idw("meteodata", "teplota", 1000)) / 3) | |||
{{GISUloha|7|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|meteodata, ObceBody (AC)|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"))) | |||
{{GISUloha|8|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|meteodata, ObceBody (AC)|3,62}} | |||
(FocalStatistics(Idw("meteodata", "teplota", 1000), NbrRectangle(5, 5, "CELL"), "MEAN")) |
Aktuální verze z 25. 3. 2020, 21:14
Interpolace rastrových dat
Základní pojmy
- IDW (metoda inverzních vzdáleností) (obr, obr)
- Spline (obr)
- Kriging (obr)
- Interpolace a tvorba DMR
- The Geostatistical Analyst
- Tvorba povrchů pomocí interpolací
Poznámky k systému ArcGIS
- 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 Raster
- Spatial Analyst Tools • Zonal • Zonal Geometry
Odkazy
- Interpolating Surfaces in ArcGIS Spatial Analyst
- How IDW works
- How Spline works
- How Spline with Barriers works
- Kriging
- How Kriging works
- How Natural Neighbor works
- How Topo to Raster works
Úlohy
V následujících úlohách budeme, pokud nebude uvedeno jinak, používat data z datové sady ArcCR500. Tato datová sada je poskytovaná firmou ArcData zdarma.
V učebně B-870 jdou data nainstalována v adresáři
S:\K155\Public\data\ArcGIS\ArcCR500 3.3
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.
- 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
2.
- 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
3.
- 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
4.
- 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%
5.
- 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
6.
- 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)
7.
- 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")))
8.
- 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"))