|
|
| Řádek 1: |
Řádek 1: |
| {{GIS}}
| |
| {{Cvičení|155GIS2|4|Mapová algebra, interpolace rastrových dat}}
| |
|
| |
|
| == Základní pojmy ==
| |
|
| |
| ; Mapová algebra
| |
|
| |
| * [http://web.pdx.edu/~jduh/courses/geog475f09/Students/W5_Raster%20presentation%2010-27-09.pdf Raster Operations]
| |
| * [http://gis.fzp.ujep.cz/files/8.pdf Rastrový datový model a mapová algebra]
| |
| * Velikostní stupnice (poměrová - ratio, intervalová - interval, pořadová, kategoriální)
| |
| ** [http://en.wikipedia.org/wiki/Level_of_measurement Level of measurement]
| |
| * Mapová algebra
| |
| ** ''Lokální'' funkce (Cell Statistics) ([http://resources.esri.com/help/9.3/arcgisengine/java/Gp_ToolRef/spatial_analyst_tools/sa_local_combine_illus.png obr])
| |
| *** jedna rastrová vrstva (goniometrické funkce, reklasifikace, ...)
| |
| *** více rastrových vrstev (min, max, mean, sum, product, majority, minority, variety, ...)
| |
| ** ''Fokální'' funkce (Neighborhood Statistics) ([https://www.e-education.psu.edu/geog586/sites/www.e-education.psu.edu.geog586/files/image/L06_focalMaxOutputGrid.gif obr])
| |
| *** Fokalní min, max, mean, sum,...
| |
| *** ''Kernelové'' operace (density, slope, aspect)
| |
| ** ''Inkrementální'' funkce (globalní funkce) ([http://courses.washington.edu/gis250/lessons/raster_analysis1/images/map_algebra2.gif obr])
| |
| *** Např. vzdálenostní funkce, obalová zóna, cost distance, cost path
| |
| ** ''Zonální'' funkce (Zonal Statistics) ([http://www.supermap.com/EN/online/Deskpro%206.0/SDTechTheme/images/RasterStatistics_6.JPG obr])
| |
| *** Zonalní sum, mean, min, max, ..
| |
|
| |
| ; Interpolace
| |
|
| |
| * [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 ==
| |
|
| |
| ; Mapová algebra
| |
|
| |
| * Zapnout nadstavbu - Customize {{bullet}} Extensions {{bullet}} [http://www.esri.com/software/arcgis/extensions/spatialanalyst/index.html Spatial Analyst]
| |
| * Základní mapová algebra (Math)
| |
| * Pokročilá mapová algebra, rastrový kalkulátor (Map Algebra {{bullet}} [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z000000z7000000.htm Raster Calculator])
| |
| * Spatial Analyst {{bullet}} Map Algebra {{bullet}} Raster Calculator
| |
| * Spatial Analyst {{bullet}} Extraction {{bullet}} Exctract By Mask
| |
| * Spatial Analyst {{bullet}} Raster Creation
| |
| * Spatial Analyst {{bullet}} Zonal {{bullet}} Zonal Geometry
| |
| * 3D Analyst {{bullet}} Functional Surface {{bullet}} Add Surface Information
| |
|
| |
| ; Interpolace
| |
|
| |
| * 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} IDW
| |
| * 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-cv4|Rastrový kalkulátor v ArcGIS}}
| |
| {{fig|arcgis-gis2-cv3|Metoda IDW v ArcGIS}}
| |
|
| |
| === Odkazy ===
| |
|
| |
| ; Mapová algebra
| |
|
| |
| * [http://gis.zcu.cz/studium/ugi/cviceni/ch07s04.html 3D Analyst. Vizualizace dat v ArcScene. Mapová algebra]
| |
| * [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z000000w4000000.htm Zonal Geometry]
| |
| * [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/How_Cell_Statistics_works/009z00000088000000/ How Cell Statistics works]
| |
| * [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z000000r7000000.htm How Focal Statistics works]
| |
| * [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/How_Zonal_Statistics_works/009z000000wt000000/ How Zonal Statistics works]
| |
|
| |
| ; Interpolace
| |
|
| |
| * [http://www.esri.com/news/arcuser/0704/files/interpolating.pdf Interpolating Surfaces in ArcGIS Spatal Analyst]
| |
| * [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 ==
| |
|
| |
| {{fig|grass-gis2-cv4|Rastrový kalkulátor v GRASS GIS|size=503}}
| |
| {{fig|grass-gis2-cv3|Metoda IDW v GRASS GIS|size=503}}
| |
|
| |
| === Odkazy ===
| |
|
| |
| * [http://training.gismentors.eu/grass-gis-zacatecnik/rastrova_data/rastrova-algebra.html Rastrová algebra]
| |
|
| |
| == 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|Jaká je plocha území v ha s nadmořskou výškou mezi 500 a 700m|DigitalniModelReliefu|197 106ha}}
| |
|
| |
| ("DigitalniModelReliefu" > 500) & ("DigitalniModelReliefu" < 700)
| |
|
| |
| {{GISUloha|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|DigitalniModelReliefu|12 401ha}}
| |
|
| |
| ("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") * 10 / 9 > 25)
| |
|
| |
| {{GISUloha|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|DigitalniModelReliefu, StatPolygon (AC)|4,82° -1,52°}}
| |
|
| |
| {{GISUloha|4|Jaká je plocha území v ha, kde se sklon limitně blíží k nule|DigitalniModelReliefu|197 106ha}}
| |
|
| |
| Aspect("DigitalniModelReliefu") < 0
| |
|
| |
| {{GISUloha|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|DigitalniModelReliefu|1 - 249 974ha; 2 - 361 191ha}}
| |
|
| |
| Con( ("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") < 5),
| |
| 1,
| |
| Con(("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") > 5), 2) )
| |
|
| |
| {{GISUloha|6|Na základě naměřené teploty odvoďte rastr metodou IDW (výchozí hodnoty). Jaká je průměrná teplota na území ČR|meteodata, StatPolygon (AC)|3,5°C}}
| |
|
| |
| {{GISUloha|7|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|8|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|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|meteodata, DigitalniModelReliefu|238 905ha; 40%}}
| |
|
| |
| {{GISUloha|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)|bod, meteodata|5,63}}
| |
|
| |
| {{GISUloha|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|DigitalniModelReliefu, meteodata, ObceBody (AC)|Vysočina; 6,11°}}
| |
|
| |
| Con("DigitalniModelReliefu", (Spline("meteodata", "teplota", 1000) +
| |
| Kriging("meteodata", "teplota", "Spherical", 1000) + Idw("meteodata", "teplota", 1000)) / 3)
| |
|
| |
| {{GISUloha|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|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|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|meteodata, ObceBody (AC)|3,62}}
| |
|
| |
| (FocalStatistics(Idw("meteodata", "teplota", 1000), NbrRectangle(5, 5, "CELL"), "MEAN"))
| |
