Fagstoff

Dataanalyse i GIS

Publisert: 08.08.2010, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

GIS-verktøyet gir mulighet for å koble stedfestet informasjon og transformere den, for eksempel ved å benytte matematiske formler. I tillegg til å være et uttegnings- og lagringsverktøy, er GIS også et analyseverktøy.

Også tradisjonelle kart kan brukes til analyse. Eksempler er beregning av ulike typer skog innen en
GIS analyseGIS-analyse.
Opphavsmann: Narom

kommune eller å finne berørte arealer i forbindelse med bygging av ny vei ved å tegne det planlagte veiarealet på et topografisk kart.

Slik enkel overlagring av informasjon kan sammenfattes i begrepet "tradisjonell kartanalyse". Dette er automatisert i forbindelse med GIS under begrepet "kartografisk analyse" eller "digital kartanalyse".

Digital kartanalyse gjør det mulig å analysere store datamengder og komplekse sammenhenger, analyseoppgaver som var uoverkommelige med tradisjonelle metoder.

Beskrivelsene under viser eksempel på prinsipper for kartografiske analysemetoder.

Kartografisk analyse

Den generelle fremgangsmåten for kartografisk analyse er at en bruker har et problem som skal løses ved hjelp av informasjon som er lagret i kartdatabasen. Denne informasjonen skal brukes på en eller annen måte. Dette skjer via en kobling mellom kartdatabasen og den ønskede kartografiske fremstillingen av problemet. Mellom kartdatabasen og resultatet kan det ligge

* en matematisk modell, hvor informasjonen fra kartdatabasen benyttes som innverdi eller parametre
* matematiske ligninger som kobler informasjonen fra to temalag (aritmetiske operasjoner, funksjonssammenhenger og lignende)
* et utvalg av egenskaper (søking, boolske sammenhenger)
* omarbeiding eller redefinisjon av egenskaper

GIS analyseEtablering av ny hotell- og restaurantvirksomhet. Kartanalyse som viser resultatet av rangerte konkurrenter etter omsetning innenfor 5 min kjøreavstand fra nye lokaler.
Opphavsmann: Geodata AS

Det antas at dataene er lagret i ulike temalag, og at lik informasjon legges på en fil eller et filområde, f.eks. elver på en fil og veier på en annen fil. Analysen lages deretter ved å trekke ut informasjon, kombinere og eventuelt rekalkulere egenskapsverdiene (koblingen).
Avhengig av problemstillingen kan koblingen gjøres ved logiske (boolske), aritmetiske, geometriske og statistiske operasjoner eller en kombinasjon av disse.

Eksempel på bruk av logiske operasjoner:



1. SELECT egenskap 1 = ’x’ AND egenskap 2 = ’y’
2. CALCULATE egenskap 3 = ’x × y’

Resultatet av en analyse kan da presenteres i kart eller tabellform avhengig av hva som er mest hensiktsmessig.

Koblingen av data er bestandig knyttet til romlige enheter. Eksempel på dette er enkle lokaliteter (posisjon av et enkelt objekt), et direkte naboskap rundt et objekt, en sone definert som en polygon (vektor) eller en sone med lik verdi (raster) eller hele området datasettet dekker.

Forutsetningen for digital kartanalyse er en etablert kartdatabase med relevant stedfestet informasjon som er lagret på en hensiktsmessig måte. For vektorbaserte kartdata må topologien være opprettet feilfritt.

Datahenting og datarekoding

Den enkleste type romlig analyse som kan gjøres, er å velge ut bestemte datasett og reklassifisere dem. I praksis går en inn i kartdatabasen og "spør" etter bestemte egenskaper ved hjelp av logiske operasjoner, boolske operasjoner.

Topologisk dataoverlagring

Generell dataoverlagring beskriver en kombinasjon av ulike kartegenskaper.
I praksis er dette en
Topologisk overlagring av to datasett.Topologisk overlagring av to datasett.
Opphavsmann: Narom
kombinasjon av to eller flere temalag, knyttet sammen med en eller annen form for funksjonsammenheng. Dersom det er kvalitative eller kvantitative data som foreligger i vektorformat, vil en overlagring bety en kombinasjon av både geometrien og attributtene som er knyttet sammen ved hjelp av en topologisk datamodell.

Denne analysen kalles topologisk overlay. Her blir altså ikke bare linjer eller polygoner kombinert i et nytt temalag, men også egenskapene fra utgangstemalagene blir tatt med når topologien av det nye temalaget bygges opp. Illustrasjonen viser topologisk overlagring av to datasett bestående av polygoner. Grensene og egenskapene arves til resultatet.

Etter overlagring kan resultatet reklassifiseres basert på en logisk operasjon.
Topologisk overlagring i
Overlagringsprosessen.Overlagringsprosessen.
Opphavsmann: Narom
vektorsystemet er en relativt komplisert prosess. Overlagres polygoner med omtrentlig samme grense, vil det oppstå masse små polygoner uten noen mening.

Det illustreres i skissen (Overlagringsprosessen) nederst til venstre. Gode GIS-systemer har moduler som fjerner slike små polygoner. Resultatet vises i skissen.


Overlagring av kvalitative data med arving av egenskapene er også mulig
Overlagring rasterbaserte data.Overlagring rasterbaserte data.
Opphavsmann: Narom
i rastersystemet, og her kan  det gjennomføres mye raskere.
Det forutsetter at cellestørrelsen er lik i alle datasett.

Prinsippene vises i figuren "Overlagring med rasterbaserte data". Her blir hver celle sammenlignet individuelt.

Ved topologisk overlagring lages det en egenskapstabell som for hver celle inneholder verdier for de to datasett som ble kombinert. Framgangsmåten er ellers den samme som for vektorbaserte data.

Buffersoner

Definisjon av buffersoner rundt kartobjekterDefinisjon av buffersoner rundt kartobjekt.
Opphavsmann: Amendor

Et viktig analyseprinsipp som er mye brukt i offentlig planlegging og forvaltning, er å lage en buffersone rundt ein polygon, linje eller punkt. Illustrasjonen viser definisjon av buffersoner rundt slike kartobjekter (Amendor).

Det er mulig i GIS-systemet å angi bredden av buffersonen direkte eller be systemet om å bruke visse egenskapsverdier til å definere bredden av buffersonen.

Metoden kan for eksempel nyttes i planleggingen av en veitrasé der man ønsker å finne ut hvilke arealer som berøres i en viss omkrets av den planlagte veien.



Nettverksanalyse

Skisse over gangen og topologi i en vektorbasert nettverksanalyseSkisse over gangen og topologien i en vektorbasert nettverksanalyse.
Opphavsmann: Amendor

Det er enkelt for et GIS å beregne den geometriske avstanden mellom to punkter A og B. Det er dermed ikke sagt at denne avstanden virkelig er den korteste når en skal bevege seg fra punkt A til B. Dette illustreres ved startpunkt og endepunkt i figuren. Figuren viser eksempel på en skisse over gangen og topologien i en vektorbasert nettverksanalyse.

Mellom punktene kan det ligge et fjell, og det letteste kan da være å gå rundt. I en nettverksanalyse ville en i et slikt tilfelle kunne finne den letteste vei mellom punktene. Nettverksanalyse handler om å karakterisere forbindelsen mellom to punkt.



Et nettverk i et vektorbasert GIS er definert som et system av sammenhengende linjer som er
Smelting av StorbreenSmelting av Storbreen.
Opphavsmann: Narom

tilknyttet en spesiell topologi. Strekket mellom to punkter kalles lenker. Det tilordnes egenskaper til disse lenkene, som forteller om hvor lett det er å bevege seg langs denne lenken.

I biltrafikken kan det være lyskryss, hastighetsbegrensninger o.l. som forsinker flyten, eller sperringer som hindrer gjennomgang fullstendig. Ved å tildele realistiske egenskaper (kjøretid, kostnader o.l.) til lenkene, kan det simuleres realistiske situasjoner.

Også i rasterbaserte systemer er det mulig å simulere nettverksanalyse. Men her er det mye mindre fleksibilitet. Et spesiell tilfelle av nettverksanalyse i rasterbaserte system er å finne avløpsveier for vann basert på en høydemodell. I denne analysen brukes først en algoritme som finner retningen vannet renner i, basert på helningen av overflaten. Deretter beregnes antall celler som drenerer til hver celle. Et eksempel på dette er analyse av issmelting og hvilke konsekvenser det vil medføre. I sine analyser for å overvåke breene, benytter  Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) ulike metoder og modeller hvor bruk av GIS er et viktig verktøy.

Kartalgebra

Kartalgebra krever rasterbaserte datasett som er delt inn i ulike temalag. Datasettene skal inneholde helst kvantitative, kontinuerlige verdier (for eksempel et satellittbilde). Prinsippet er nå at en kan kombinere ulike datasett ved å koble hver celle innenfor datasettet med samme geografiske posisjon ved hjelp av algebraiske operasjoner/funksjoner, f.eks. addisjon, subtraksjon, trigonometriske funksjoner o.l.

Kartalgebra er en overlay-operasjon som gjør det mulig å behandle kartdatasett (altså 2-dimensjonale datasett) som variabler eller konstanter innenfor en matematisk funksjonssammenheng. Prinsippene her er de samme som ved beregning av vegetasjonsindeksene i fjernanalyse.

Resultatet av kartanalysen

Resultatet av analysen presenteres på en hensiktsmessig form (kart eller rapport). Kartanalyser kan gjennomføres med både rasterbaserte og vektorbaserte kart. Noen analyser lar seg lettere gjennomføre i rastersystemet (f.eks. kartalgebra), andre i vektorsystemet (f.eks. nettverksanalyser). Hvilke type kartanalyse som velges til ulike formål, er også i høy grad avhengig av hvilke datatyper en har lagret i kartdatabasen.

Generelt kan en si at datahenting, reklassifisering, topologisk overlagring og etablering av buffersoner er mest anvendt på vektorbaserte data. Nettverksanalyser brukes mye, både på vektor- og rasterbaserte system, mens kartalgebra er hovedsakelig anvendt på kontinuerlige, rasterbaserte kartdata.

 

Relatert innhold