Kapitel 9. Bearbetning och analys 2018-12-03 Kapitel 9. Bearbetning och analys GIS styrka Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Analys Frågorna… Vad finns vid… Insamling Var ligger… Lagring 2018-12-03 Frågorna… Vad finns vid… Var ligger… Vad har ändrats… Vad finns det för samband… Vad händer om... Insamling Lagring Bearbetning Analys Presentation Besvaras med t.ex… Operationer vid bearbetning Interpolering Sökning Överlagring Avståndsoperationer Nätverksanalys Rasteranalys Bearbetning & analys Ett GIS ska, som vi tidigare förklarat, kunna ge svar på ett antal olika frågeställningar. Systemet ska fungera som ett verktyg vid sökningar efter olika svar, ett system för stöd vid beslutsfattande. Oftast krävs bearbetningar och analyser på grunddata innan man får svar på frågorna. De operationer man gör innan själva analyserna (editering av data) syftar ofta till att ”ställa ordning data” innan analyserna tar vid. Många analyser i sig innebär också att man bearbetar eller snarare genererar nya data ur originaldata. Exempel på frågor är: Vad finns vid… En viss punkt eller inom ett visst område? Var ligger… Hus av en viss typ, ventiler i VA-nätet av en viss ålder och viss typ? Vad har ändrats… Skogliga förändringar, eroderade områden, utbredning av tätort, nya vägar. Kan studeras mha satellitbilder som registrerats med några års mellanrum. Vad finns det för samband... Industriers påverkan på miljön, sjukdomsmönster (t ex har barnleukemi och kraftledningar studerats) Vad händer om… En damm ovanför ett vattenkraftverk brister? Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Grundläggande geometriska operationer 2018-12-03 Följande operationer är vanliga i ett GIS Beräkning av linjelängd längd? A B Beräkning av avstånd Area? Beräkning av polygonarea Omkrets? X, Y? Finna korsning mellan två linjer Hitta punkt i polygon Beräkning omkrets! Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Beräkning av längder och avstånd 2018-12-03 Euklidiska avstånd Räta linjen, Pythagoras sats: a2 = b2 + c2 -> d(1,2) = V (x1-x2)2 + (Y1-Y2)2 Manhattanavstånd Summan av kateter från Pythagoras sats Avstånd i nätverk Oftast Summan av mängd räta linjer Topografiska avstånd TIN-beräkning (eg räta linjer med X,Y,Z) Sfäriska avstånd Beräkningar på krökt yta! Matematiska formler Beräkning av linjelängd längd? A B Beräkning av avstånd Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Spindeldiagramsanalys Avståndsanalyser 2018-12-03 Hitta objekt inom visst avstånd, beräkning av längder, beräkning av ytor mm ”Hitta närmsta punktobjekt från ett annat punkttema - beräkna avstånd!” Avståndsanalys Grundläggande funktioner är att beräkna längder, ytor och koordinatpositioner för objekt. Även andra typer av avståndsanalyser är vanliga, t.ex den spindeldiagramsanalys vi ser ovan. Spindeldiagramsanalys Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Operationer vid inmatning 2018-12-03 För att kontrollera data Generaliseringar Överlagringsoperationer Sammanslagning Klippning Uppdatering Kantpassning Projektion/transformering mm.. Dålig datakvalitet = Svåranalyserat! Kass information! Operationer vid editering (översikt) ”Fel data in – fel information ut!” Geografiska analyser, och all annan dataanalys, är i stort behov av bra eller i alla fall känd datakvalitet. För att uppnå detta krävs därför oftast att man gör kontroller och bearbetar (editerar) data innan analyserna tar vid. Kontrollarbete är oftast tidskrävande men många av operationerna kan göras per automatik. Detta är också en fördel med att använda GIS, man kan lätt generera felrapporter om hur många objekt som t.ex saknar attributinformation eller har felaktig geometri. Att förstå vilka fel som kan uppstå vid olika bearbetningar är därför också viktigt för GIS-operatör. Först när man vet vilka kvaliteter indata har kan man dra slutsatser om resultat från olika analyser. Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Generaliseringar av data 2018-12-03 Förenkling/eliminering Utjämning Aggregering (1d -> 2d) Sammanslagning Kollaps (2d -> 1d) Generaliseringar (editering) Vid kartografisk produktion utförs ofta generaliseringar av data för anpassning till en viss skala. Generaliseringar kan också nyttjas för att begränsa datamängden av ett dataset. All generalisering innebär en försämring av noggrannhet i data. En vanlig generaliseringsalgoritm vid förenkling – eliminering är Douglas-Peucker som beskrivs närmare på sidan 107, Geografisk Informationsbehandling, Eklundh l. (1999). Man skall komma ihåg skillnaden på en kartografisk databas och en geografisk databas innan man utför analyser. Undanhållning (Källa: Harrie, (1999)) Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Överlagringsanalys Vanlig metod i GIS-analys 2018-12-03 Vanlig metod i GIS-analys Kombinerar information från olika skikt Var bygger vi hus?? SVAR Överlagring Vid överlagring, overlay, läggs två skikt över varandra och nya sammanslagna områden bildas med nya attributtabeller. Attributdata förändras inte utan slås ihop. I exempel till vänster ovan innehåller det översta skiktet olika marklämplighet och det andra skiktet består av områden där bygglov får eller inte får ges. Overlay utförs och attributen slås samman. Ur sammanslagningen av data kan vi sedan ställa en fråga där vi söker områden där vi får bygga, och som dessutom är mest lämpligt. Detta är en förenklad analys i många avseenden men eftersom det inte finns någon begränsning i hur många skikt som kan överlagras kan komplexiteten i frågeställningen öka. Sammanslagningen medför dock att man på ett enklare sätt kan ställa frågan på både lämplighet och lov för byggnation samtidigt. Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Andra överlagringsmetoder 2018-12-03 1 4 3 2 1 2 3 4 1 + 1 4 3 2 1 2 3 4 1 Sammanslagning + Kantpassning + Klippning Överlagring (editering) Andra vanliga funktioner vid editering är sk överlagringsfunktioner. Dessa är i tur och ordning: Sammanslagning Två bredvidliggande skikt (tex kartblad 10ENo och 10Env) med samma uppsättning av attribut kan slås ihop till ett skikt. Detta innebär att man slipper att utföra analysen två gånger för olika kartblad. Med sömlösa databaser i detta sammanhang menas databaser utan kartskarvar. Kantpassning Man bör alltid kontrollera linjers och ytors kantpassning vid sammanslagning av skikt. Detta innebär att man passar ihop objekt med samma attribut och ”mjukar upp” övergången. Fel som annars kan uppstå är geometriska felaktigheter (hack) i linjer, samt att t.ex en höjdkurva vid kartbladets kant helt plötsligt ändrar attributvärde. Klippning När man analyserar ett mindre område kan det vara lämpligt att stansa ut en mindre delmängd av data. Detta kan ”snabba upp” analyser och vidare bearbetningar av data. Man bör vara observant att man i dessa fall ofta får dubbellagring av data. Uppdatering Är en automatisk metod för att snabbt uppdatera ett större område i sitt dataset. + Uppdatering Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Projektioner och transformationer 2018-12-03 Projicering Projektion Transformation Transformering Projektion och transformation Olika skalor kräver också olika utseende på kartan. Vid kartografisk presentation vill man kanske byta projektion på sina kartdata. För detta finns det ofta inbyggt färdiga parametrar i GIS-programmen. Detta gäller även transformering av data. Transformering innebär i korthet att man går från ett koordinatsystem till ett annat. Detta innebär att koordinater ändrar läge. För att passa ihop data med olika ursprung behövs känd information om kordinater i in-systemet och ut-systemet. Ibland saknas information om koordinatsystem. Med hjälp av passpunkter (kända koordinater) i området kan transformationsparametrar beräknas. Även sådana funktioner finns i de flesta GIS-system. Transformation av data kan behövas t.ex när två kommuner gör ett gemensamt arbete vid kommungränsen. Koord.system 1 Koord.system 2 Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Projektioner Princip: Alltid något fel vid projektion Ytriktighet 2018-12-03 Princip: Alltid något fel vid projektion Ytriktighet Vinkelriktiget Längdriktighet Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Projektionstyper och användningsområden 2018-12-03 Cylindrisk Konisk Azimutal För ekvatorstrakter För mellanområden För polartrakter Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Geodesi - Svenska projektionssystem 2018-12-03 Vanligast: Gauss’ konforma projektion Gauss’ Hanoverska projektion Transversal Mercatorprojektion (UTM) Som bla används i Rikets nät 7.5 gon v 2,5 gov V 2,5 gon O 5 gon V 5 gon O O gon Medelmeridian Svenska projektionssystem Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

SWEREF 99 Nytt nationellt referenssystem 2018-12-03 Nytt nationellt referenssystem För anpassning till internationella nät Anpassat till GPS mätning Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Transformationer 2018-12-03 Transformera = Översätta koordinater till annat koordinatsystem Transformation Koordinatsystem 1 Koordinatsystem 2 Matematiska formler beräknar: eller Translation (förflyttning) Vridning Skalning eller Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Interpolationer Mätning över litet område representerar stor yta 2018-12-03 Mätning över litet område representerar stor yta Rumslig autokorrelation Antagande och modeller Utspridning av data Interpolation Interpolationsmetoder: Linjär interpolation Ytinterpolation (www.smhi.se) Interpolation Data måste ofta interpoleras (skattas). Detta gäller i princip alla data då man ofta hämtar data från olika stickprovsmätningar. Vid interpolation av geografiska data är det viktigt att förstå hur data hänger samman (korrelerar). Detta ger upphov till olika antagande och modeller för data, något som är grund för all interpolation. Det finns en hel mängd av olika interpolationsmetoder att välja på, man kan dela in dem i interpolationer efter linje eller efter om man tar hänsyn till omgivningen av omkringliggande data (ytinterpolation). Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Linjär interpolation Formel: Exempel: Lösning: Användningsområden: 2018-12-03 Formel: ƒ(xp) = ƒ(x1) + (xp –x1) x2 och x1 är kända positioner Xp är okänd punkts position ƒ(x2) och ƒ(x1) är funktionsvärden (uppmätta värden) ƒ(xp) funktionsvärde för okänd punkt ƒ(x2) –ƒ(x1) (x2 – x1) Exempel: Lösning: ƒ(xp) = 4 + (9 – 0) = 5m 8 - 4 30 - 0 Användningsområden: Isolinjer (Höjdkurvor) Adresser Sjödjup mm… Linjär interpolation Linjär interpolation är en vanlig interpolationsmetod som också kan nyttjas vid ytinterpolationer. Formeln beskriver sambandet mellan kända positioner, kända mätvärden och okända positioner och dess mätvärden. (Efter Red. Eklundh. L, 1999, Geografisk Informationsbehandling) Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

med Thiessen-polygoner 2018-12-03 Ytinterpolation Bildar ytor kring punkter Ytorna definierar den närmsta provpunkten (ärver punktens värde) Användningsområden: NYKO-områden Provtagningsområden Hitta närmsta brandpost… mm… Provpunkter med Thiessen-polygoner Thiessen-polygoner Thiessen-interpolation syftar till att dela in ett område efter de provpunkter som är tagna. Metoden innebär att man skapar ytor som definierar den närmsta provpunkten. Ytorna ärver sedan provpunktens datavärde. Metoden ger upphov till starka gränser. Det finns många användningsområden för denna typ av analys speciellt där frågan: ”sök närmsta” är inblandad. Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Delauney- triangelnät -TIN 2018-12-03 Ytinterpolation besläktad med Thiessen Bildar plan med bl.a lutningsinformation Vektordata Användningsområden: Höjdmodeller Cirkel med Delauney-triangel… …bildar triangelnät (TIN) TIN Delauney-triangelnät-TIN Vid många ytinterpolationsmetoder förändras data. Delauney-triangulering är dock en icke dataförändrande interpolationsmetod. Vid bildning av triangelnäten eller Triangulated Irregular Network (TIN) skapas vektordata med information om trianglarnas yta, lutning och lutningsriktning. Metoden är vanlig när man interpolerar höjdmodeller då datamängden inte behöver bli onödigt stor. Nackdelen kan dock vara det ”skelettliknande” utseende triangelnätet får. Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

GIS med 3 typer av utsökningar 2018-12-03 Grafiska urval Peka på karta – tala om vad som finns Databassökningar Logiska utsökningar på attribut Topologisökningar Söka relationer mellan geometrier Logiska urval Urval > AND < OR = NOT GÖR GIS unikt! Geografiska urval Urvalskriterier: Skär Finns inom Med tyngdpunkt i Inom ett avstånd etc... Inga urval Visa valda Markera valda Söka information GIS är ett informationssystem…alltså måste vi kunna söka information på något sätt. Med GIS kan man söka information på flera sätt jämfört mot en traditionell databas där frågespråket endast bygger på tabellfrågor. Med GIS kan man dessutom välja objekt direkt ifrån kartan och få massor av information, detta givetvis i realtid. Med de geografiska urvalen får vi det som gör ett GIS unikt nämligen att vi kan titta på hur data geografiskt relaterar till varandra. Samtidigt kan många GIS användas som en vanlig databashanterare där man nyttjar frågespråk som SQL osv. Vad man bör fundera på är hur man presenterar den information man söker fram. Det kan naturligtvis göras i tabellform, via diagram eller i multimedieform. På kartan presenteras informationen antingen tillfälligt med en utmärkande färg. Alternativt kan definitiva urval göras där de objekt som inte uppfyller frågevillkoren blir osynliga och där de objekt man söker visas på skärmen. På detta sätt kan man lätt titta efter mönster och strukturer i data på ett ”högre plan” än om man bara skulle titta på data i form av en tabell. Informationen presenteras nämligen i två eller tre dimensioner. Analys Visar mönster Trender Förtydligar Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Grafisk sökning i ett GIS - exempel 2018-12-03 Metoder för direktsökning på karta: Pekare Rektangelsökning Radieväljare Sökning i region Koppling Geometri – Attribut: Urval i ett GIS – exempel Även om mycket av informationen presenteras via kartor och 3D-modeller vill man också ha den exakta informationen som finns i tabellerna bakom det det geografiska data. Kopplingen mellan geometri och attribut syns här tydligt. Genom att välja objekt i kartan väljs de automatisk i tabellen och vice versa. Det finns ofta olika verktyg för att interaktivt välja objekt från kartan. Även andra verktyg underlättar för operatören att snabbt ta fram rätt information. …syns i tabell Urval på karta... Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Logiska sökningar - exempel 2018-12-03 Bygger på logiska SQL frågor mot data i attributtabell a´la databassökning Structured Query Language Matematiska/logiska operatorer mm Logiska urval I ett GIS väljs objekt beroende på attributvärden med hjälp av interaktiva dialogrutor som gör det lätt att söka information. SQL-frågor är vanliga varför det kan vara bra att sätta sig in i hur detta frågespråk är uppbyggt. Villkor, grupperingar, sorteringar mm Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Geografiska urval - exempel 2018-12-03 Vilka länder gränsar till Sydafrika? Söker relationer mellan objekt Svar Söker relationer mellan olika skikt Vilka fastigheter berörs av ledningsdragningen? Svar Olika sätt att söka Helt inom Innehåller helt Geografiska urval På samma enkla sätt som att ställa frågor mot attribut kan man med hjälp av topologin i det geografiska data söka relationer mellan data eller skikt. Frågeställningarna kan variera från GIS-programvara till GIS-programvara men de vanligaste frågorna listas ovan. Dessa typer av frågeställningar saknas i CAD-system och det är också detta som är den största skillnaden mellan de båda systemen. Har tyngdpunkt i Innehåller tyngdpunkt Skär Inom visst avstånd Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Buffertanalys Buffert = Yta kring objekt (zon) Användning: Enkel 2018-12-03 Buffert = Yta kring objekt (zon) 50m Enkel 50m Multipel Användning: Toleranser Begränsningar Riskzoner mm… Buffertanalys Buffring är en form av avståndsanalys där man utifrån ett objekt kan begränsa analysområdet till inom t ex 300 meter runt en vald vägsträckning. Resultatet av en buffring blir alltid ett polygonskikt. Programmen låter ofta användaren skapa enkla eller multipla buffertar och man kan också nyttja attributinformation för olika objekt för avståndsberäkningen. Exempel på områden där buffertanalys kan nyttjas är skapandet av skyddszoner inom skogsbruket eller kontroll av byggnadstillstånd där lagen om strandskydd gäller. Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Digitaliseringsfel vid inmatning 2018-12-03 + ”Overshoot” ”Dangle” ”Undershoot” ”Falska polygoner” Identifieringspunkter saknas eller är för många Digitaliseringsfel (editering) Vid arbete med digitalisering av kartor vill man arbeta snabbt, därför nyttjas ibland vad man kallar ”spagettidigitalisering”. Detta innebär att man digitaliserar alla objekt på en gång utan att direkt göra t.ex linjekonektering och topologiuppbyggnad. Vid sådan digitalisering uppstår medvetet sk overshoots när man digitaliserar för långt och undershoots (glapp) vilket innebär att man får öppna polygoner. Overshoots (eller danglarna) och undershoots kan kontrolleras och justeras automatisk med toleranser (fuzzy_tolerance och dangle_tolerance) som sätts vid topologiuppbyggnad. Ett annat problem är sk falska polygoner eller ”sliver-polygoner”. Det är små polygoner med liten area som kan uppstå när man digitaliserar två linjer nära varandra eller när data med olika kvalitet har överlagrats med varandra. Även dessa kan tas bort med automatik (toleranser eller areaeliminering). Kontroller av digitaliseringsfel bör utföras av annan än själva operatören eftersom man lätt ”ser sig blind” på sitt eget arbete. Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet

Rasteranalys Höjdanalyser Siktanalys Avrinning Vägoptimering 2018-12-03 Höjdanalyser Siktanalys Avrinning Vägoptimering Överlagring Filteroperationer Klassning mm… Kort om rasteranalys Med GIS finns mängder av varianter att analysera data. Med rasteranalys ökar möjligheterna. I teorin är det matematiska matrisoperationer (mapalgebra) som utförs och på samma sätt som för vektordata kan man utföra olika typer av beräkningar och frågeställningar. Operatören kan dock med olika användargränssnitt snabbt utföra olika analyser. I bilden ovan visas några exempel på rasteranalyser. I rasteranalys ingår också ren bildbehandling av rasterdata som t.ex filtreringar och klassningar av satellitbilder. Datum 2018-12-03 . GIS för gymnasiet