Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В контексте пространственного анализа , географических информационных систем и географической информационной науки , А поле это свойство , которое заполняет пространство, и изменяется в пространстве, например, температуры или плотности . [1] Это использование термина было заимствовано из физики и математики из-за их сходства с физическими полями ( векторными или скалярными ), такими как электромагнитное поле или гравитационное поле . Синонимичные термины включают пространственно-зависимые переменные ( геостатистика ),статистическая поверхность ( тематическое картирование ), интенсивная собственность ( химия ) и скрещивание между этими дисциплинами является обычным явлением. Простейшей формальной моделью для поля является функция , которая дает одно значение для точки в пространстве (т. Е. T = f ( x , y , z ))

Это использование поля не следует путать с информатикой и базами данных, которые также часто используются в географических информационных системах .

Природа и типы полей [ править ]

Хотя основная концепция поля пришла из физики, географы разработали независимые теории, модели данных и аналитические методы. Одна из причин этого очевидного несоответствия заключается в том, что хотя географические поля могут показывать модели, подобные гравитации и магнетизму, они могут иметь совершенно иную основную природу и создаваться очень разными процессами. Географические поля могут быть классифицированы по их онтологии или фундаментальной природе как:

  • Природные поля , свойства материи, которые формируются в масштабах ниже человеческого восприятия и, таким образом, кажутся непрерывными в человеческих масштабах, таких как температура или влажность почвы.
  • Агрегированные поля , статистически построенные свойства совокупных групп лиц, такие как плотность населения или покрытие кроны деревьев.
  • Поля потенциала или влияния , которые измеряют концептуальные, нематериальные величины (и, таким образом, наиболее тесно связаны с областями физики), такие как вероятность того, что человек в любом данном месте предпочтет использовать конкретный продуктовый магазин.

Географические поля также можно разделить на категории в соответствии с типом области измерения измеряемой переменной, которая определяет характер пространственного изменения. Непрерывное поле имеет непрерывную (действительное число) домен, и обычно показывает постепенное изменение в пространстве, например, температуры или влажности почвы; дискретное поле, также известное как категориальное покрытие , имеет дискретный (часто качественный) домен, например, земельный типа покрова, класс почвы, или формирование поверхности геологического, и обычно имеет структуру областей однородного значения с границами (или переходными зонами ), где значение меняется.

Как скалярные (имеющие одно значение для любого местоположения), так и векторные (имеющие несколько значений для любого местоположения, представляющие разные, но связанные свойства) поля встречаются в географических приложениях, хотя первое более распространено.

Географические поля могут существовать как во временной области, так и в пространстве. Например, температура меняется во времени, а также в зависимости от местоположения в космосе. Фактически, многие методы, используемые во временной географии и подобных пространственно-временных моделях, рассматривают местоположение человека как функцию или поле во времени.

История и методы [ править ]

Моделирование и анализ полей в географических приложениях было разработано в пяти существенно отдельных направлениях, которые постепенно интегрировались в последние годы.

Поля полезны в географическом мышлении и анализе, потому что, когда свойства меняются в пространстве, они имеют тенденцию делать это в пространственных моделях из-за лежащих в основе пространственных структур и процессов. Согласно первому закону географии Тоблера, общая закономерность заключается в следующем : «Все связано со всем остальным, но близкие вещи более взаимосвязаны, чем отдаленные». [6] То есть поля (особенно те, которые встречаются в природе) имеют тенденцию меняться постепенно, а близлежащие местоположения имеют аналогичные значения. Это понятие было формализовано как пространственная зависимость или пространственная автокорреляция , лежащая в основе метода геостатистики . [7]Параллельная концепция, получившая меньшую огласку, но лежащая в основе географической теории, по крайней мере, с тех пор, как Александр фон Гумбольдт представляет собой пространственную ассоциацию , которая описывает сходное распределение явлений. [8] Это понятие регулярно используется в методе алгебры отображений .

Модели представления [ править ]

Поскольку теоретически поле состоит из бесконечного числа значений в бесконечном количестве местоположений, демонстрирующих непараметрический образец, только конечные представления на основе выборки могут использоваться в инструментах анализа и визуализации, таких как ГИС, статистика и карты. . Таким образом, появилось несколько концептуальных, математических моделей и моделей данных, в том числе:

  • Нерегулярное образец точки , конечное множество выборочных точек, на скорости либо случайные или стратегически важные места. Примеры включают в себя данные от метеорологических станций или Лидарных облаков точек.
  • Растровая ЦМР поверхности Земли с заштрихованными отметками, более светлые значения указывают на более высокую отметку
    Решетки , или обычная точка выборка, состоящие из мест , которые равномерно распределены в каждом декартовом направлении. Обычно они хранятся в структуре растровых данных . Примеры включают цифровую модель рельефа .
  • Choropleth , нерегулярное априорно разбиение, в котором пространство разбивается на область , не связанную с самим полем, такие как страны, а также значения полей суммируется по каждому региону. Обычно они хранятся с использованием векторных многоугольников. Примеры включают плотность населения по округам, полученную на основе результатов переписи.
  • Геологическая карта Грузии , хорохроматическая карта области поверхностного геологического образования .
    Карта Chorochromatic или зона класс карта , нерегулярное стратегическое раздела , как правило , используется для дискретных полей, в которых пространство разделено на участки предназначены , чтобы соответствовать области однородного значения поля, обычно хранится в виде векторных многоугольников. Примеры включают карты геологических слоев или насаждений растительности.
  • Сетки или обычный раздел, в котором пространство разбиваются на равные области (часто квадраты), и значения полей суммируются по каждому региону. Они также обычно хранятся в структуре растровых данных . Примеры включают в себя сигнатуру электромагнитного отражения земного покрова, представленную на изображениях дистанционного зондирования .
  • Поверхность , в которой поле осмысляется в качестве третьего пространственного измерения, и трехмерных моделей данных используются для представления. Примеры включают Триангулированную нерегулярную сеть (TIN).
  • Топографическая карта в Стоу , штат Вермонт . Коричневые контурные линии обозначают высоту . Интервал изолиний - 20 футов .
    Isarithm или изоплета , в котором линии рисуются подключения местоположения равной значению поля, разделяющей пространство на области аналогичного значения. Примером может служить Контурная линия высоты, обычно встречающаяся на топографических картах.

Выбор модели представления обычно зависит от множества факторов, включая концептуальную модель явления аналитика, устройства или методы, доступные для измерения поля, инструменты и методы, доступные для анализа или визуализации поля, а также модели, используемые для другие явления, с которыми будет интегрировано рассматриваемое поле. Основная проблема возникает из-за необходимости интерполяции для оценки значений поля между или в пределах точек отбора проб, что может привести к ряду форм неопределенности или неверной интерпретации, таких как экологическая ошибка и проблема изменяемых единиц площади.. Это также означает, что при преобразовании данных из одной модели в другую (например, создание ЦМР из облака точек лидара) результат будет менее определенным, чем исходный.

См. Также [ править ]

  • Особенность (география)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Peuquet, Донна Дж Барри Смит, Берит Брогаард, изд. Онтология полей , Отчет о встрече специалистов, проведенной в рамках проекта Варениус, 11-13 июня 1998 г. , 1999 г.
  2. ^ Фишер, Терри и Конни Макдональд, Обзор Канадской географической информационной системы (CGIS) , Proceedings of Auto-Carto IV , Картография и географическое информационное общество, 1979
  3. ^ McHarg, Ян, дизайн с природой , Американский музей естественной истории, 1969
  4. ↑ Tomlin, C. Dana, Географические информационные системы и картографическое моделирование, Прентис-Холл, 1990.
  5. ^ Гриффит, Дэниел А., Пространственная статистика: перспектива количественного географа, Пространственная статистика, 1: 3-15, DOI: 10.1016 / j.spasta.2012.03.005
  6. ^ Tobler W., (1970) "Компьютерный фильм, моделирующий рост городов в районе Детройта" . Экономическая география , 46 (Приложение): 234–240.
  7. ^ Клифф, А. и Дж. Орд, Пространственная автокорреляция, Пион, 1973
  8. ^ Брэдли Миллер Основы пространственного прогнозирования www.geographer-miller.com, 2014.