155GIS2 / 4. cvičení: Porovnání verzí

Z GeoWikiCZ
VizuálníWikitext
 
(Není zobrazeno 34 mezilehlých verzí od 2 dalších uživatelů.)
Řádek 1: Řádek 1:
{{GIS}}
{{GIS}}
{{Cvičení|155GIS2|2|Pokročilá mapová algebra, interpolace rastrových dat}}
{{Cvičení|155GIS2|4|Interpolace rastrových dat}}


== Základní pojmy ==
== Základní pojmy ==


; Mapová algebra
* [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])
; Interpolace
* [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://en.wikipedia.org/wiki/Inverse_distance_weighting IDW (metoda inverzních vzdáleností)]
* [http://en.wikipedia.org/wiki/Spline_(mathematics) Spline]
* [http://en.wikipedia.org/wiki/Kriging Kriging]
* [http://gis.zcu.cz/studium/ugi/Prezentace/09-InterpolaceTvorbaDMRTopologickeCisteniDatGeneralizace.pdf Interpolace a tvorba DMR]
* [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://www.ce.utexas.edu/prof/MAIDMENT/giswr2005/geostat/GeostatisticExercise.htm The Geostatistical Analyst]
Řádek 17: Řádek 13:
== Poznámky k systému ArcGIS ==
== Poznámky k systému ArcGIS ==


; Interpolace
* 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]
 


* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} IDW
{{fig|Idw teplota|Metoda IDW v ArcGIS Pro}}
* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} Kriging
* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} Splines
* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} Natural Neighbor
* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} Topo To Raster
* Data Management Tools {{bullet}} Raster {{bullet}} Raster Processing {{bullet}} Clip
* Spatial Analyst Tools {{bullet}} Zona {{bullet}} Zonal Geometry


{{fig|arcgis-gis2-cv3|Řešení první úlohy třetího cvičení GIS 2 v ArcGIS}}


=== Odkazy ===
=== Odkazy ===


; Interpolace
* [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.


* [http://www.esri.com/news/arcuser/0704/files/interpolating.pdf Interpolating Surfaces in ArcGIS Spatal Analyst]
{{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}}
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/How_IDW_works/009z00000075000000/ How Inverse Distance Weighted (IDW) interpolation works]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z00000078000000.htm How Spline works]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/How_Spline_with_Barriers_works/00q900000039000000/ How Spline with Barriers works]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z0000006n000000.htm Kriging]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z00000076000000.htm How Kriging works]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//00q90000003r000000.htm How Natural Neighbor works]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z0000007m000000.htm How Topo to Raster works]


== Poznámky k systému GRASS ==
{{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}}


{{fig|grass-gis2-cv3|Řešení první úlohy třetího cvičení GIS 2 v systému GRASS|size=503}}
{{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}}


== Úlohy ==
{{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%}}


{{arccr500}}
{{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|1|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°}}
{{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) +  
  Con("DigitalniModelReliefu", (Spline("meteodata", "teplota", 1000) +  
  Kriging("meteodata", "teplota", "Spherical", 1000) + Idw("meteodata", "teplota", 1000)) / 3)
  Kriging("meteodata", "teplota", "Spherical", 1000) + Idw("meteodata", "teplota", 1000)) / 3)


{{GISUloha|2|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°}}
{{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(
  Abs(
Řádek 66: Řádek 74:
   Spline("meteodata", "teplota", 1000)], "MINIMUM")))
   Spline("meteodata", "teplota", 1000)], "MINIMUM")))
   
   
{{GISUloha|3|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}}
{{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"))
  (FocalStatistics(Idw("meteodata", "teplota", 1000), NbrRectangle(5, 5, "CELL"), "MEAN"))
{{GISUloha|4|Na základě naměřené teploty odvoďte rastr metodou IDW (výchozí hodnoty). Jaká je průměrná teplota na území ČR|meteodata, StatPolygon (AC)|3,5°C}}
{{GISUloha|5|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|6|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|7|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|8|Jaká je interpolovaná hodnota teploty v bodě z úlohy č.3? (Použijte maximální hodnotu z interpolací Spline, IWD a Kriging, prostorové rozlišení 1000m, na 2 des. místa)|bod, meteodata|5,63}}

Aktuální verze z 25. 3. 2020, 21:14

Interpolace rastrových dat

Základní pojmy

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


Metoda IDW v ArcGIS Pro


Odkazy

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"))
Citováno z „https://geo.fsv.cvut.cz/index.php?title=155GIS2_/_4._cvičení&oldid=37229“