MODULARIZACE VÝUKY EVOLUČNÍ A EKOLOGICKÉ BIOLOGIE CZ.1.07/2.2.00/15.0204 Bi9000 GIS v botanice a zoologii Analytické možnosti GIS můžeme rozdělit do následujících skupin: • měřící funkce • nástroje na prohledávání DB (atributové i prostorové dotazování) • topologické překrytí • vzdálenostní analýzy • analýzy sítí • mapová algebra • analýzy modelu reliéfu a dalších povrchů • geostatistické analýzy • analýzy obrazu • ... další analýzy Analýza a syntéza dat v GIS- -vektor Měřící funkce GIS poskytují funkce na měření vzdáleností, ploch, obvodů, délek a souřadnic. Při měření je třeba dát pozor na to, v jakém je mapa zobrazení (především u map malých a středních měřítek): • konformní - nedochází ke zkreslení úhlů, tato zobrazení se využívají v geodesii (mapy velkých měřítek) S-JTSK i S-42. Nebo např. v námořní plavě. • ekvivalentní - nedochází ke zkreslení ploch, toto zobrazení je vhodné pro možnost srovnávání velikosti různých území. • ekvidistantní v určité soustavě křivek - nezkresluje délky ve směru určité soustavy křivek (většinou ve směru poledníků nebo rovnoběžek, případně jiných křivek), • kompenzační - dochází k deformaci všech geometrických prvků (úhlů, délek i ploch), ale hodnoty deformací nejsou extrémní. Dotazování Dotazy můžeme v GIS rozdělit na: • Atributové - Které geografické objekty (lokality) mají definovanou vlastnost. Př.: „Vyber všechny porosty v mýtním věku„ • Prostorové - Co se nachází na tomto místě, co se nachází v této oblasti. Př.: „Co je tady?“ , „Které porosty zasahují do rezervace?“ • Kombinované - Které objekty splňují definovanou vlastnost a zároveň se nacházejí v nějaké oblasti. Př.: „Zasahují do rezervace nějaké porosty, v nichž je zastoupení smrku pichlavého vyšší než 70%?" První způsob spočívá v identifikaci jednotlivého objektu na základě jeho jména, kódu či jiného atributu (používá se operátoru =) Druhý způsob spočívá ve vyhledání všech objektů splňující intervalové podmínky jednoho nebo více atributů. Atributové dotazy Pro vyhledávání intervalových podmínek je možné použít operátorů <,>,=,<=,>=,<> Identifikační a intervalové podmínky lze dále kombinovat pomocí logických operátorů (AND, OR, NOT) využívajících pravidel Booleovské logiky Atributové dotazy "ELEVATION" <600 AND "BIOREG" = 'SUMPERSKY' Prostorové dotazování • Lze se dotazovat buďto přímo kliknutím myší případně zadáním souřadnic. • Druhá možnost spočívá v prohledání prostoru grafickým geometrickým tvarem ( obdelníky, kružnice, linie) nebo prvky jiné vrstvy (body, linie, polygony) Strahler stream order Topologické operace překrytí Z procesu topologického překrytí vznikají nové objekty (vrstvy), kterým jsou přiřazeny také nové společné atributy. Tím se topologické překrytí liší od prostorových dotazů, kde žádné nové vrstvy nevznikají. • INTERSECT (AND – průnik) • UNION (OR – sjednocení) • IDENTITY • UPDATE Union Všechny vstupní vrstvy musejí být polygony Intersect Polygon inputs and polygon output Polygon inputs and line output. Polygon inputs and point output Intersect Line inputs and line output Line inputs and point output Point inputs Intersect Polygon and line input for line output Polygon and line input for point output Polygon, line, and point input for point output Topologické operace extrakce •Z procesu topologického extrakce vznikají nové tvary vstupních vrstev, kterým zůstávají jejich původní atributy. • ERASE • CLIP • SPLIT • SYMMETRICAL DIFFERENCE Clip Spatial join V jakém druhu porostu byli pozorováni jednotliví jedinci tetřívka? Připojení atributů polygonu bodům Operace, která spojí prvky na základě shodného atributu Dissolve Topologické operace vzdálenosti Operace vzdálenosti (blízkosti) pomáhají nalézt ty objekty, které jsou nejblíže vstupním objektům nebo počítat jejich vzájemné vzdálenosti. BUFFER (nárazník) Konstrukce bufferu • Bod • Linie • Plocha • Plocha a linie s konkávními tvary Multiple Buffer Buffer podle hodnoty atributu Konstantní vzdálenost Vzdálenost podle atributu Analýza sousedství • Mezi vzdálenostní analýzy také patří takzvané analýzy sousedství (proximity analysis). Ty spočívají v tom, že se vytvoří „individuální plochy“ kolem každého ze vstupních bodů, které definují příslušnost dané lokality k nejbližšímu z objektů • Pro vlastní výpočet se používá metody Thiessenových polygonů duální funkce k triangulaci • Polygony představují spádovou oblast bodu Thiessenovy polygony - konstrukce Vytvoření TIN splňující Delaunay kritéria: kružnice opsaná trojúhelníku neobsahuje žádný jiný bod. Kolmice v polovinách stran trojúhelníků; jejich průsečíky tvoří vrcholy Thiessenových polygonů Thiessenovy polygony • Meteorologické stanice a jejich Thiessenovy polygony Point distance INPUT_FID 0 1 2 3 4 0 0 2924 3747 3670 3524 1 2924 0 843 775 2358 2 3747 843 0 84 2406 3 3670 775 84 0 2345 4 3524 2358 2406 2345 0 Vážená vzdálenost • Vážená vzdálenost si všímá jedné podstatné vlastnosti, a to, že při běžných vzdálenostních analýzách se vůbec neuvažují vlivy okolí, vše je měřeno vzdušnou čarou za ideálních podmínek. V reálném světě ale tento model zdaleka neodpovídá skutečnosti (převýšení, vegetace, vítr..) • K výpočtu je třeba vytvořit povrch nákladů - povrch, jehož každá buňka ví, "jak drahé je její překonání" • Skládá se z několika faktorů: • Faktor terénního reliéfu (vzdálenosti na ploché mapě jsou vždy menší než v terénu s převýšením) • Vertikální faktor (pohyb do svahu má jiné náklady, než pohyb ze svahu) • Horizontální faktor (vítr, vodní proud…) • Tematický faktor (vegetace, půda, liniové překážky) Vážená vzdálenost v síti vektorů vytvoření sítě • Liniová vrstva (vodní toky, silnice) musí být topologicky čistá • Definice uzlových a hranových pravidel (směr, rychlost v obou směrech, možnost odbočení), mohou se lišit např. v různé denní době • Analýzy: • Hledání konektivity • Modelování zatížení sítě • Hledání optimální trasy • Alokace zdrojů Vážená vzdálenost v síti vektorů Síťové analýzy v povodí • Vzdálenost k prameni • Vzdálenost k ústi • Velikost dílčího povodi • Hustota říční sítě v povodí • Vybrat všechny toky nad lokalitou • …. Síťové analýzy v povodí 1938 1990 kombinace vrstev téhož jevu v časových intervalech za účelem lokalizace, kvantifikace a hodnocení změn, výsledkem je transition matrix - přechodová matice Crosstabulace