تجزیه و تحلیل GIS/GIS و پرس و جوهای فضایی

سود:

• امکان طراحی تحلیل های GIS مانند بافر، تقاطع، ترکیب فضایی و همسایگی با هوش مصنوعی و ساخت گام به گام آنها
• امکان تولید صفت و پرس و جوهای فضایی (SQL/expression) از زبان طبیعی و تطبیق آنها با محیط QGIS/PostGIS
• توانایی تایید خروجی تجزیه و تحلیل GIS با سازگاری توپولوژیکی، تناسب طرح ریزی و منطق منطقه/طول

GIS (سیستم اطلاعات جغرافیایی؛ GIS در انگلیسی) نام کلی سیستم هایی است که داده های مکان را ذخیره، پرس و جو، تجزیه و تحلیل و نقشه برداری می کند. بیشتر کارهای روزانه مهندس نقشه برداری در اینجا انجام می شود: "کدام قطعات به این نهر نزدیکتر از 50 متر است؟"، "مناطق روی هم قرار گرفتن این دو لایه کجا هستند؟"، "در هر محله چند ساختمان؟" تولید پاسخ به سوالاتی مانند استفاده از تحلیل فضایی. در این بخش، نحوه استفاده از هوش مصنوعی برای طراحی این تجزیه و تحلیل ها، تولید پرس و جو از زبان طبیعی و انطباق آنها با محیط QGIS/PostGIS را پوشش می دهیم. اصل: هوش مصنوعی تحلیل را می سازد و پرس و جو را می نویسد. اعتبار نتیجه از طریق طرح ریزی، توپولوژی و کنترل منطقی نزد مهندس باقی می ماند.

ابتدا اصطلاحات اساسی داده های برداری جهان را با نقاط، خطوط و چندضلعی ها (نقاط، جاده ها، چاه ها) نشان می دهد. داده های شطرنجی جهان را در شبکه ای از سلول ها/پیکسل ها نشان می دهد (مدل ارتفاع، تصویر ماهواره ای). ویژگی اطلاعات جدول مربوط به یک هندسه (مساحت بسته، مالک، جزیره/شماره بسته) است. بافر ناحیه ای است که در یک فاصله معین در اطراف یک هندسه ایجاد می شود. پیوند فضایی بر اساس رابطه فضایی (هر ساختمان با همسایگی خود) دو لایه را مطابقت می دهد. توپولوژی قوانین همسایگی / همپوشانی / شکاف بین هندسه ها است.

نقش هوش مصنوعی در تجزیه و تحلیل GIS

هوش مصنوعی GIS را در سه مکان مشخص تسریع می کند:

1. طراحی تحلیل. "کدام لایه ها، به چه ترتیبی، با چه ابزاری برای پاسخ به سوال پردازش می شوند؟" با طرحی گام به گام برای این سوال می آید. این امر بار تفکر را کاهش می دهد، به خصوص در تحلیل های پیچیده چند مرحله ای.
2. تولید پرس و جو درخواست زبان طبیعی را به یک عبارت QGIS، SQL یا تابع PostGIS ترجمه می کند. این درخواست "قطعه هایی با مساحت کمتر از 500 متر مربع و ماهیت کشاورزی" را در یک عبارت فیلتر قرار می دهد.
3. گردش کار و تولید کد. این تجزیه و تحلیل تکراری را به اسکریپت Python/PyQGIS ترجمه می‌کند (ما در واحدهای 10 و 11 عمیق‌تر به این موضوع می‌پردازیم).

اما هوش مصنوعی یک نقطه کور مهم دارد: داده ها را نمی بیند، فقط دستور پخت شما را می بیند. نمی داند لایه در کدام CRS قرار دارد، نام دقیق ستون ویژگی، تمیز بودن یا نبودن داده ها. بنابراین، پرس و جوی که تولید می کند از نظر نحوی صحیح است اما ممکن است در داده های شما اشتباه باشد.

احتیاط: محاسبات مسافت و مساحت فقط در یک CRS متریک (پیش بینی شده) دقیق است. گرفتن یک بافر 50 متری به طور مستقیم در مختصات جغرافیایی (درجه) به دلیل سردرگمی درجه-متر نتایج کاملاً نادرستی می دهد. قبل از تجزیه و تحلیل، لایه را در طرح ریزی مناسب قرار دهید.

گام به گام: ساخت یک تحلیل فضایی

نمونه سوال: "پرونده هایی با مجوزهای ساختمانی را پیدا کنید که نزدیکتر از 100 متر به یک نهر هستند."

1. ورودی ها و CRS را روشن کنید. لایه جریان (خط)، لایه بسته (چند ضلعی)، هر دو باید در CRS متریک باشند (مانند TUREF/TM33).
2. مراحل را برنامه ریزی کنید. به هوش مصنوعی: 100 متر بافر به جریان ← تقاطع/انتخاب با نمودارها ← فیلتر "مجوز" از ویژگی → تعداد نتایج. اجازه دهید دنباله و خروجی هر مرحله را بنویسد.
3. پرس و جو ایجاد شود. عبارت فیلتر ("وضعیت" = "مجوز") و منطق انتخاب را به QGIS/PostGIS ترجمه کنید.
4. تست روی نمونه کوچک تجزیه و تحلیل را بر روی یک زیر مجموعه کوچک به جای کل داده ها اجرا کنید و نتیجه را به صورت بصری بررسی کنید.
5. نتیجه را تأیید کنید. آیا شمارش معقول است (رتبه)؟ آیا بسته های انتخاب شده واقعاً به جریان (بررسی دیداری/توپولوژیکی) نزدیک هستند؟ آیا زمینه ها معنی دارند؟

سه مورد کوچک: با اعداد

مورد 1 - فاجعه سپر درجه. یک کارآموز یک بافر 100 واحدی را مستقیماً به لایه بسته در WGS84 geo CRS اعمال کرد. در نتیجه مناطق پوچ با شعاع تقریباً 11 کیلومتر (1 درجه تا 111 کیلومتر) ایجاد شد. بررسی رتبه ("منطقه بافر نمی تواند هزاران برابر اندازه بسته باشد") بلافاصله خطا را نشان داد. وقتی لایه به CRS متریک وارد شد، بافر 100 متر درست بود.

مورد 2 - نام ستون نادرست است. هوش مصنوعی عبارت "qualified" = "کشاورزی" را برای "پارس های واجد شرایط برای کشاورزی" تولید کرد. در حالی که نام واقعی ستون PLOT_VASF و مقدار FIELD بود. پرس و جو 0 نتیجه را بدون هیچ خطایی برگرداند. هنگامی که مهندس جدول ویژگی را باز کرد و نام ستون و مقادیر واقعی را به هوش مصنوعی داد، پرس و جو بهبود یافت. درس: هوش مصنوعی می تواند نام ستون ها را بسازد. شماتیک واقعی را ارائه دهید

مورد 3 - مسئله توپولوژی. در دو لایه مرزی ناحیه همسایه شکاف‌ها و همپوشانی‌های کوچکی وجود داشت. تجزیه و تحلیل "منطقه کل" مبتنی بر هوش مصنوعی به دلیل این خطاها حدود 2٪ از کل واقعی منحرف شد. پس از کنترل و تصحیح توپولوژی، نواحی یکدست شدند. درس: نتیجه تجزیه و تحلیل فقط به اندازه هندسه ورودی تمیز است.

اعلان ضعیف / اعلان قوی

اعلان ضعیف:

درخواستی بنویسید که بسته‌های نزدیک جریان را پیدا کند.

اعلان قدرتمند:

وظیفه: یک ساختار تحلیل فضایی و بیان برای QGIS تولید کنید. زمینه:- stream_layer: line، CRS EPSG:5256 (TUREF/TM33)- parcel_layer: چند ضلعی، CRS EPSG:5256، ستون‌های ویژگی: ADA_NO، Plot_NO، STATUS (مقادیر: 'مجوز'، 'بدون مجوز')، جریان AREA_M2 m2Quest0 را انتخاب کنید، و AREA_M2Quest0 را نزدیک تر انتخاب کنید: = 'مجوز'، تعداد و مساحت کل آنها را ذکر کنید. درخواست ها: 1) ترتیب مراحل (بافر -> انتخاب فضایی -> فیلتر ویژگی). 2) بنویسید که در هر مرحله از کدام ابزار استفاده می شود. 3) نیاز متریک CRS برای مسافت/منطقه را به من یادآوری کنید. 4) مرحله نتیجه را تأیید کنید (رتبه + کنترل بصری). اضافه کردن

اعلان قدرتمند نام ستون های واقعی، CRS، مجموعه مقدار و مرحله اعتبار سنجی را می دهد. خروجی با داده های شما مطابقت دارد.

چهار قالب قابل کپی

1) ایجاد یک طرح تجزیه و تحلیل:

یک گردش کار گام به گام GIS برای پاسخ به سوال فضایی زیر بنویسید: لایه ورودی، ابزار مورد استفاده و لایه خروجی را در هر مرحله مشخص کنید. مراحلی را که به CRS متریک نیاز دارند بررسی کنید. سؤال: [سوال]. لایه ها: [فهرست]

2) بیان QGIS از زبان طبیعی:

فیلتر زیر را به عبارت ویژگی QGIS تبدیل کنید. فقط از نام ستون ها و مقادیر داده شده استفاده کنید. اتصالات ستون بپرسید که آیا عدم قطعیت وجود دارد. ستون ها/مقدارها: [طرح]. درخواست: [فیلتر]

3) پرس و جو PostGIS:

برای تحلیل فضایی زیر (توابع ST_) PostGIS SQL بنویسید. SRID [srid] هندسه را فرض کنید. فاصله باید متریک باشد. پرس و جو را توضیح دهید و یک کوئری هش برای اعتبار سنجی اضافه کنید. تجزیه و تحلیل: [تعریف]

4) بررسی منطقی بودن نتیجه:

نتایج تجزیه و تحلیل GIS زیر را برای معقول بودن بررسی کنید: رتبه شمارش نتایج، منطق فیلد/طول، سوابق خالی/تکراری، انطباق با CRS. نکات مشکوک را فهرست کنید و علت احتمالی آن را بنویسید. خلاصه نتیجه: [خلاصه]

مقایسه ابزارهای تجزیه و تحلیل GIS

وسیله نقلیه

چه می کند

استفاده معمولی

توجه

بافر

منطقه مسافت اطراف

گروه نگهبانی، نزدیکی

CRS متریک مورد نیاز است

تقاطع

مساحت مشترک را کم می کند

تحلیل تعارض

توپولوژی باید تمیز باشد

پیوستن فضایی

مطابق با مکان

رابطه ساختمان و محله

نوع رابطه (درون/متقاطع)

حل کردن (ترکیب)

همان ویژگی ها را فیوز می کند

ساده سازی مرزها

انتخاب صفت

کلیپ

بر اساس یک محدودیت برش می دهد

محدودیت فضای کاری

آیا هندسه مرز درست است؟

اشتباهات رایج

• محاسبه فاصله / مساحت در geo CRS. عدم تغییر به پیش بینی متریک قبل از تجزیه و تحلیل.
• استفاده از نام ستون های ساخته شده توسط هوش مصنوعی عدم ارائه طرح واقعی؛ بی صدا 0 نتیجه.
• انجام تجزیه و تحلیل با داده های با توپولوژی شکسته. شکاف ها/همپوشانی ها باعث ایجاد فاصله و خطا در شمارش می شود.
• گیج کننده نوع رابطه فضایی. «درون» و «تقاطع» نتایج متفاوتی می دهد.
• نتیجه را در معرض کنترل رتبه قرار ندادن. عدم توجه به فیلدها/اعداد پوچ.
• دویدن کورکورانه از طریق تمام داده ها. اعمال بر روی داده های بزرگ بدون آزمایش بر روی نمونه کوچک.

به طور خلاصه

هوش مصنوعی در تجزیه و تحلیل GIS; این یک دستیار قدرتمند برای برنامه ریزی گردش کار، ترجمه درخواست زبان طبیعی به پرس و جو و تولید کد است. اما هوش مصنوعی داده ها را نمی بیند. شما باید CRS، نام ستون های واقعی و کیفیت توپولوژی را ارائه دهید. مهم ترین قانون این است که محاسبات مسافت و مساحت فقط در CRS متریک دقیق هستند. هر نتیجه را از نظر ترتیب، سازگاری توپولوژیکی و منطق بررسی کنید. آن را بدون آزمایش روی یک نمونه کوچک روی داده های بزرگ اعمال نکنید.

وظیفه کاربردی

یک سوال مکانی را انتخاب کنید (به عنوان مثال "ساختمان های کمتر از 25 متر از جاده"). لایه ها، CRS آنها و نام ستون های مشخصه واقعی را تایپ کنید. آیا هوش مصنوعی برنامه تجزیه و تحلیل و بیان QGIS را مرحله به مرحله ایجاد کند. سپس خروجی را با سه بررسی آزمایش کنید: (1) CRS متریک استفاده شده است، (2) آیا نام ستون ها با طرح واقعی مطابقت دارند، (3) تعداد نتایج معقول به ترتیب است.

چک لیست

• [ ] من لایه ها را به CRS متریک (برای فاصله/منطقه) وارد کردم.
• [ ] من نام و مقادیر ستون مشخصه واقعی را به هوش مصنوعی دادم.
• [ ] من مراحل و ابزار تجزیه و تحلیل را برنامه ریزی کرده بودم.
• [ ] من نوع رابطه فضایی (داخل/متقاطع) را به درستی انتخاب کرده ام.
• [ ] توپولوژی هندسه ورودی را بررسی کردم.
• [ ] ابتدا آنالیز را روی یک نمونه کوچک آزمایش کردم.
• [ ] من نتیجه را برای رتبه و منطق بررسی کردم.
• [ ] نظر نهایی را برای تایید مهندس نگه داشتم.