GIS/GIS analizė ir erdvinės užklausos

Pelnas:

• Gebėjimas kurti GIS analizes, tokias kaip buferis, sankirta, erdvinis derinys ir kaimynystė su AI, ir žingsnis po žingsnio jas kurti
• Gebėjimas generuoti atributų ir erdvines užklausas (SQL/išraiška) iš natūralios kalbos ir pritaikyti jas QGIS/PostGIS aplinkai
• Galimybė patikrinti GIS analizės išvestį su topologiniu nuoseklumu, projekcijos tinkamumu ir ploto / ilgio logika

GIS (geografinė informacinė sistema; GIS anglų k.) – tai bendras sistemų, kurios saugo, užklausa, analizuoja ir atvaizduoja vietos duomenis, pavadinimas. Čia vyksta didžioji dalis matavimo inžinieriaus kasdienių darbų: „Kokie sklypai yra arčiau nei 50 metrų iki šio upelio?“, „Kur yra tos vietos, kur persidengia šie du sluoksniai?“, „Kiek pastatų kaimynystėje?“. Atsakymų į klausimus, pavyzdžiui, erdvinės analizės naudojimas. Šiame skyriuje aptariame, kaip naudoti dirbtinį intelektą kuriant šias analizes, generuoti užklausas iš natūralios kalbos ir pritaikyti jas QGIS/PostGIS aplinkai. Principas: AI konstruoja analizę ir parašo užklausą; Rezultato galiojimas lieka inžinieriui per projekciją, topologiją ir loginį valdymą.

Pirmiausia pagrindiniai terminai. Vektoriniai duomenys vaizduoja pasaulį taškais, linijomis ir daugiakampiais (sklypais, keliais, šuliniais). Rastriniai duomenys vaizduoja pasaulį langelių/pikselių tinklelyje (aukštumos modelis, palydovinis vaizdas). Atributas yra lentelės informacija, susijusi su geometrija (sklypo plotas, savininkas, sala / sklypo numeris). Buferis yra plotas, sukurtas tam tikru atstumu aplink geometriją. Erdvinis sujungimas atitinka du sluoksnius pagal erdvinį ryšį (kiekvienas pastatas su savo kaimynyste). Topologija yra kaimynystės/persidengimo/tarpo tarp geometrijų taisyklės.

AI vaidmuo GIS analizėje

AI pagreitina GIS trijose konkrečiose vietose:

1. Analizės dizainas. „Kokie sluoksniai apdorojami, kokia tvarka, kokiomis priemonėmis atsakyti į klausimą? Jame pateikiamas nuoseklus klausimo planas. Tai sumažina mąstymo krūvį, ypač atliekant sudėtingą kelių pakopų analizę.
2. Užklausų generavimas. Paverčia natūralios kalbos užklausą į QGIS išraišką, SQL arba PostGIS funkciją. Jis pateikia užklausą „Mažiau nei 500 m² ploto žemės ūkio paskirties sklypai“ į filtro išraišką.
3. Darbo eiga ir kodo generavimas. Ji paverčia iteracinę analizę į Python/PyQGIS scenarijų (į šią temą gilinamės 10 ir 11 skyriuose).

Tačiau dirbtinis intelektas turi kritinę akląją zoną: jis nemato duomenų, tik mato jūsų receptą. Jis nežino, kurioje CRS yra sluoksnis, tikslaus atributo stulpelio pavadinimo, ar duomenys švarūs, ar ne. Todėl jos sukurta užklausa yra sintaksiškai teisinga, bet gali būti klaidinga jūsų duomenyse.

Atsargiai: atstumo ir ploto skaičiavimai yra tikslūs tik metrinėje (projektuotoje) CRS. Paėmus 50 m buferį tiesiai į geografines koordinates (laipsnius), gaunami visiškai netikslūs rezultatai dėl laipsnometro painiavos. Prieš analizę įdėkite sluoksnį į atitinkamą projekciją.

Žingsnis po žingsnio: erdvinės analizės kūrimas

Klausimo pavyzdys: „Rasti sklypus su statybos leidimais, kurie yra arčiau nei 100 m iki upelio“.

1. Paaiškinkite įvestis ir CRS. Srauto sluoksnis (linija), sklypo sluoksnis (daugiakampis), abu turi būti metrinėje CRS (pvz., TUREF/TM33).
2. Suplanuokite veiksmus. Į AI: 100 m buferis iki upelio → susikirtimas/pasirinkimas su sklypais → filtras „licencijuotas“ iš atributo → rezultatų skaičiavimas. Leiskite jam parašyti kiekvieno žingsnio seką ir išvestį.
3. Sugeneruokite užklausą. Išverskite filtro išraišką ("statusas" = "licencija") ir pasirinkimo logiką į QGIS/PostGIS.
4. Bandymas su nedideliu mėginiu. Atlikite analizę mažam poaibiui, o ne visiems duomenims ir vizualiai patikrinkite rezultatą.
5. Patikrinkite rezultatą. Ar skaičius pagrįstas (rangas)? Ar pasirinkti sklypai tikrai arti upelio (vizualinis/topologinis patikrinimas)? Ar laukai turi prasmę?

Trys mini dėklai: pagal numerius

1 atvejis – laipsnio buferio nelaimė. Stažuotojas pritaikė 100 vienetų buferį tiesiai į siuntinio sluoksnį WGS84 geo CRS; Rezultatas sukūrė absurdiškas sritis, kurių spindulys buvo maždaug 11 km (1 laipsnis ~ 111 km). Rangos patikrinimas („buferio plotas negali būti tūkstančius kartų didesnis už siuntinį“) klaidą parodė iš karto. Kai sluoksnis buvo importuotas į metrinę CRS, buferis buvo teisingas kaip 100 m.

2 atvejis – neteisingas stulpelio pavadinimas. AI sukūrė posakį "kvalifikuotas" = "žemės ūkis" reiškia "žemės ūkiui tinkamus sklypus"; kadangi tikrasis stulpelio pavadinimas buvo PLOT_VASF, o reikšmė – FIELD. Užklausa davė 0 rezultatų be klaidų. Kai inžinierius atidarė atributų lentelę ir AI suteikė tikrąjį stulpelio pavadinimą ir reikšmes, užklausa pagerėjo. Pamoka: AI gali sudaryti stulpelių pavadinimus; Pateikite tikrąją schemą.

3 atvejis – topologijos problema. Dviejuose gretimuose rajonų ribos sluoksniuose buvo nedideli tarpai (skeveldros) ir persidengimai. Dirbtinio intelekto pagrindu atlikta „bendro ploto“ analizė dėl šių klaidų nukrypo nuo tikrosios bendros vertės maždaug 2%. Po topologijos kontrolės ir korekcijos sritys tapo nuoseklios. Pamoka: analizės rezultatas yra toks pat švarus kaip įvesties geometrija.

Silpnas raginimas / stiprus raginimas

Silpnas raginimas:

Parašykite užklausą, kuri randa siuntinius prie upelio.

Galingas raginimas:

Užduotis: Sukurkite QGIS erdvinės analizės konstrukciją ir išraišką. Kontekstas:- srauto_sluoksnis: linija, CRS EPSG:5256 (TUREF/TM33)- sklypo_sluoksnis: daugiakampis, CRS EPSG:5256, atributų stulpeliai: ADA_NO, Plot_NO, STATUS (reikšmės: 'licensed', 'unlicensed'), AREA_M2Question ir arčiau nei parcel1Question. STATUSAS = 'licencijuotas', nurodykite jų skaičių ir bendrą plotą. Prašymai: 1) Užsisakykite veiksmus (buferis -> erdvinis pasirinkimas -> atributų filtras). 2) Parašykite, koks įrankis bus naudojamas kiekviename žingsnyje. 3) Priminkite man metrinį CRS reikalavimą atstumui / plotui. 4) Patikrinkite rezultato žingsnį (rangas + vizualinis valdymas). pridėti.

Galingas raginimas pateikia faktinius stulpelių pavadinimus, CRS, verčių rinkinį ir patvirtinimo žingsnį; Išvestis atitinka jūsų duomenis.

Keturi kopijuojami šablonai

1) Analizės plano sudarymas:

Parašykite nuoseklią GIS darbo eigą, kad atsakytumėte į šį erdvinį klausimą: kiekviename žingsnyje nurodykite įvesties sluoksnį, naudojamą įrankį ir išvesties sluoksnį. Patikrinkite veiksmus, kuriems reikalinga metrinė CRS. Klausimas: [klausimas]. Sluoksniai: [sąrašas]

2) QGIS išraiška iš natūralios kalbos:

Konvertuokite šį filtrą į QGIS atributo išraišką. Naudokite TIK pateiktus stulpelių pavadinimus ir reikšmes; kolonos tvirtinimas. Paklauskite, ar yra neaiškumų.Stulpeliai/reikšmės: [schema]. Užklausa: [filtras]

3) PostGIS užklausa:

Parašykite PostGIS SQL sekančiai erdvinei analizei (ST_ funkcijos). Tarkime, geometrijų SRID [srid]; Atstumas turi būti metrinis. Paaiškinkite užklausą ir pridėkite maišos užklausą patvirtinimui. Analizė: [apibrėžimas]

4) Rezultato pagrįstumo patikrinimas:

Patikrinkite šio GIS analizės rezultato pagrįstumą: rezultatų skaičiaus rangą, lauko / ilgio logiką, nulinius / pasikartojančius įrašus, CRS atitiktį. Išvardykite įtartinus dalykus ir parašykite galimą priežastį. Rezultatų santrauka: [suvestinė]

GIS analizės įrankių palyginimas

transporto priemonė

Kas daro

Tipiškas naudojimas

Dėmesio

Buferis

Atstumas aplinkui

Apsauginė juosta, artumas

Reikalinga metrinė CRS

Susikerta

Atima bendrą plotą

Konfliktų analizė

Topologija turi būti švari

Erdvinis sujungimas

Rungtynės pagal vietą

Pastato ir kaimynystės santykiai

Santykių tipas (vidinis / susikertantis)

Ištirpinti (sujungti)

Sujungia tas pačias savybes

Ribų supaprastinimas

Atributo pasirinkimas

Klipas

Pjaustoma pagal limitą

Darbo vietos apribojimas

Ar teisinga ribos geometrija?

Dažnos klaidos

• Atstumo/ploto skaičiavimas geo CRS. Prieš analizę neperjungiama prie metrinės projekcijos.
• Naudojant dirbtinio intelekto sukurtus stulpelių pavadinimus. Nepateikia tikrosios schemos; tylus 0 rezultatų.
• Analizė atliekama naudojant duomenis su pažeista topologija. Dėl tarpų/persidengimų atsiranda vietos ir skaičiavimo klaidų.
• Painiojantis erdvinių santykių tipą. „Vidus“ ir „susikerta“ duoda skirtingus rezultatus.
• Rezultatas netaikomas rango kontrolei. Nepastebėti absurdiškų laukų/skaičių.
• Aklai bėga per visus duomenis. Taikymas dideliems duomenims nebandant mažos imties.

Apibendrinant

Dirbtinis intelektas GIS analizėje; Tai galingas pagalbininkas planuojant darbo eigą, paverčiant natūralios kalbos užklausą į užklausą ir generuojant kodą. Tačiau AI nemato duomenų; Turite pateikti CRS, tikrus stulpelių pavadinimus ir topologijos kokybę. Svarbiausia taisyklė yra ta, kad atstumo ir ploto skaičiavimai yra tikslūs tik metrinėje CRS. Patikrinkite kiekvieno rezultato tvarką, topologinį nuoseklumą ir logiką; Netaikykite jo dideliems duomenims neišbandę mažame pavyzdyje.

Taikymo užduotis

Pasirinkite erdvinį klausimą (pvz., „pastatai arčiau nei 25 m nuo kelio“). Įveskite sluoksnius, jų CRS ir faktinių atributų stulpelių pavadinimus. Tegul dirbtinis intelektas žingsnis po žingsnio generuoja analizės planą ir QGIS išraišką; tada patikrinkite išvestį trimis patikrinimais: (1) yra naudojama metrika CRS, (2) ar stulpelių pavadinimai atitinka tikrąją schemą, (3) yra pagrįstų rezultatų skaičius.

kontrolinis sąrašas

• [ ] Sluoksnius importavau į metrinę CRS (atstumui / plotui).
• [ ] AI pateikiau faktinių atributų stulpelių pavadinimus ir reikšmes.
• [ ] Suplanavau analizės žingsnius ir įrankius.
• [ ] Erdvinio ryšio tipą (viduje / susikerta) pasirinkau teisingai.
• [ ] Patikrinau įvesties geometrijos topologiją.
• [ ] Pirmiausia aš išbandžiau analizę su nedideliu mėginiu.
• [ ] Patikrinau rezultatą dėl rango ir logikos.
• [ ] Paskutinį komentarą palikau inžinieriaus patvirtinimui.