155GIS2 / 2. cvičení: Porovnání verzí

Z GeoWikiCZ
VizuálníWikitext
mBez shrnutí editace
Řádek 1: Řádek 1:
{{GIS}}
{{GIS}}
{{Cvičení|155GIS2|2|Základy mapové algebry, interpolace rastrových dat}}
{{Cvičení|155GIS2|2|Základy mapové algebry, reklasifikace rastrových dat}}


== Základní pojmy ==
== Základní pojmy ==
Řádek 23: Řádek 23:
*** Zonalní sum, mean, min, max, ..
*** Zonalní sum, mean, min, max, ..


; Interpolace
; Reklasifikace
 
* [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]


== Poznámky k systému ArcGIS ==
== Poznámky k systému ArcGIS ==
Řádek 41: Řádek 37:
* Spatial Analyst {{bullet}} Zonal {{bullet}} Zonal Geometry  
* Spatial Analyst {{bullet}} Zonal {{bullet}} Zonal Geometry  
* 3D Analyst {{bullet}} Functional Surface {{bullet}} Add Surface Information
* 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


<center>
<center>
Řádek 68: Řádek 54:
* [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#//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]
* [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 ==
== Poznámky k systému GRASS ==
Řádek 107: Řádek 82:
  ("DigitalniModelReliefu" > 500) & ("DigitalniModelReliefu" < 700)
  ("DigitalniModelReliefu" > 500) & ("DigitalniModelReliefu" < 700)


{{GISUloha|2|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&deg;}}
{{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}}
 
Con("DigitalniModelReliefu", (Spline("meteodata", "teplota", 1000) +
Kriging("meteodata", "teplota", "Spherical", 1000) + Idw("meteodata", "teplota", 1000)) / 3)
 
{{GISUloha|3|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)
  ("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") * 10 / 9 > 25)


{{GISUloha|4|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&deg; -1,52&deg;}}
{{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&deg; -1,52&deg;}}
 
{{GISUloha|5|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&deg;}}
 
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|6|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"))


{{GISUloha|7|Jaká je plocha území v ha, kde se sklon limitně blíží k nule|DigitalniModelReliefu|1 197 567ha}}
{{GISUloha|4|Jaká je plocha území v ha, kde se sklon limitně blíží k nule|DigitalniModelReliefu|1 197 567ha}}


  Aspect("DigitalniModelReliefu") < 0
  Aspect("DigitalniModelReliefu") < 0


{{GISUloha|8|Vytvořte pomocí Raster Calculatoru rastr, který obsahuje hodnotu 1 pro území, kde je nadmořská výška nad 700m a sklon menší než 5&deg;; hodnotu 2, kde je platí, že je nadmořská výška nad 700m a sklon je větší než 5&deg;. Jaká je výměra takto určeného území v ha|DigitalniModelReliefu|1 - 249 974ha; 2 - 361 191ha}}
{{GISUloha|5|Vytvořte pomocí Raster Calculatoru rastr, který obsahuje hodnotu 1 pro území, kde je nadmořská výška nad 700m a sklon menší než 5&deg;; hodnotu 2, kde je platí, že je nadmořská výška nad 700m a sklon je větší než 5&deg;. Jaká je výměra takto určeného území v ha|DigitalniModelReliefu|1 - 249 974ha; 2 - 361 191ha}}


  Con( ("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") < 5),
  Con( ("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") < 5),
Řádek 143: Řádek 98:
  Con(("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") > 5), 2) )
  Con(("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") > 5), 2) )


{{GISUloha|9|Pro území Ústeckého kraje vytvořte rastr s prostorovým rozlišením 100m, jehož buňky mají hodnoty s normálním rozdělením|KrajePolygony|}}
{{GISUloha|6|Pro území Ústeckého kraje vytvořte rastr s prostorovým rozlišením 100m, jehož buňky mají hodnoty s normálním rozdělením|KrajePolygony|}}


  CreateNormalRaster(100, Extent(-842071.81,-1033413.16,-714001.93,-935236,59))
  CreateNormalRaster(100, Extent(-842071.81,-1033413.16,-714001.93,-935236,59))


{{GISUloha|10|Na základě naměřené teploty odvoďte rastr metodou IDW (výchozí hodnoty). Jaká je průměrná teplota na území ČR|meteodata, StatPolygon (AC)|3,5&deg;C}}
{{GISUloha|7|Vypočítejte DMT s využitím výškových kót, vrstevnic, vodních toků, vodních ploch a státní hranice ČR. Dále vypočítejte DMT pouze s využitím výškových kót, vrstevnic a státní hranice ČR. Oba rastry vytvořte s prostorovým rozlišením 1km. Minimální Z hodnotu nastavte na 0. Jaká je výměra území v ha, pro kterou je absolutní hodnota rozdílu výšek DMT větší než 100 metrů|VyskoveKoty, Vrstevnice, VodniToky, VodniPlochy, StatPolygon (AC)|11 500ha}}
 
{{GISUloha|11|Jaká je průměrná teplota v nadmořské výšce větší než 700 m při použití rastru vypočteného metodou Kriging (výchozí hodnoty)|meteodata, DigitalniModelReliefu|3,4&deg;C}}
 
{{GISUloha|12|Jaká je průměrná teplota v nadmořské výšce větší než 700 m při použití rastru vypočteného metodou Spline (výchozí hodnoty)|meteodata, DigitalniModelReliefu|2,9&deg;C}}
 
{{GISUloha|13|Jaká je plocha území v ha, kde je teplota nižší než 3&deg;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|14|Vypočítejte DMT s využitím výškových kót, vrstevnic, vodních toků, vodních ploch a státní hranice ČR. Dále vypočítejte DMT pouze s využitím výškových kót, vrstevnic a státní hranice ČR. Oba rastry vytvořte s prostorovým rozlišením 1km. Minimální Z hodnotu nastavte na 0. Jaká je výměra území v ha, pro kterou je absolutní hodnota rozdílu výšek DMT větší než 100 metrů|VyskoveKoty, Vrstevnice, VodniToky, VodniPlochy, StatPolygon (AC)|11 500ha}}


{{GISUloha|15|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}}


----
----


''Další úlohy najdete v cvičení k předmětu [[153GIS2 / 2. cvičení#Úkoly|153GIS2 (2.cvičení)]] a [[153GIS2 / 2. cvičení#Úkoly|153GIS2 (3.cvičení)]].''
''Další úlohy najdete v cvičení k předmětu [[153GIS2 / 2. cvičení#Úkoly|153GIS2 (2.cvičení)]] a [[153GIS2 / 2. cvičení#Úkoly|153GIS2 (3.cvičení)]].''

Verze z 17. 2. 2015, 15:18

Základy mapové algebry, reklasifikace rastrových dat

Základní pojmy

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

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
Řešení první úlohy třetího cvičení GIS 2 v ArcGIS
Řešení první úlohy čtvrtého cvičení GIS 2 v ArcGIS

Odkazy

Mapová algebra

Poznámky k systému GRASS

Návod na řešení úloh z tohoto cvičení zde.

Příklad určení výměry území s nadmořskou výšku mezi 500 a 700 metry
Řešení první úlohy třetího cvičení GIS 2 v systému GRASS

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.

Jaká je plocha území v ha s nadmořskou výškou mezi 500 a 700m?
Datové vrstvy: DigitalniModelReliefu
Výsledek: 1 970 760ha
("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: 1 197 567ha
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.

Pro území Ústeckého kraje vytvořte rastr s prostorovým rozlišením 100m, jehož buňky mají hodnoty s normálním rozdělením.
Datové vrstvy: KrajePolygony


CreateNormalRaster(100, Extent(-842071.81,-1033413.16,-714001.93,-935236,59))

7.

Vypočítejte DMT s využitím výškových kót, vrstevnic, vodních toků, vodních ploch a státní hranice ČR. Dále vypočítejte DMT pouze s využitím výškových kót, vrstevnic a státní hranice ČR. Oba rastry vytvořte s prostorovým rozlišením 1km. Minimální Z hodnotu nastavte na 0. Jaká je výměra území v ha, pro kterou je absolutní hodnota rozdílu výšek DMT větší než 100 metrů?
Datové vrstvy: VyskoveKoty, Vrstevnice, VodniToky, VodniPlochy, StatPolygon (AC)
Výsledek: 11 500ha


Další úlohy najdete v cvičení k předmětu 153GIS2 (2.cvičení) a 153GIS2 (3.cvičení).

Citováno z „https://geo.fsv.cvut.cz/index.php?title=155GIS2_/_2._cvičení&oldid=30770“