Анализ пригодности

Анализ пригодности — это процесс и процедуры, используемые для установления пригодности системы , то есть способности системы удовлетворять потребности заинтересованной стороны или другого пользователя .

До того, как ГИС (компьютеризированный метод, помогающий определить анализ пригодности) широко использовался в середине-конце 20-го века, городские планировщики передавали свои идеи анализа пригодности, накладывая прозрачные пленки с увеличивающейся темнотой на карты текущих условий. Потомок этого метода используется в приложении ГИС, называемом многокритериальным анализом решений. ^[1] В 1960-х годах был разработан механизм, называемый процессом экологической инвентаризации, для документирования существующих окружающих условий земли, чтобы помочь информировать анализ для рассматриваемой земли. Эти механизмы были компьютеризированы с появлением компьютеров из-за неэффективности методов, таких как невозможность наложения большого количества прозрачных пленок. ^[2]

Чтобы прокормить растущее население, которое стремится к экстенсивному земледелию, анализ пригодности становится все более необходимым для использования наиболее продуктивных земель в полном объеме, более тщательно согласовывая потребности растений с существующими активами в окружающей среде. Этот метод известен как точное земледелие. ^[3]

Анализ пригодности также может использоваться для отслеживания и маркировки потенциальных опасностей, таких как землетрясения, загрязнение или даже преступность. Его также можно использовать для поиска выгодных мест для коммерческих центров. ^[4]

Модель пригодности

Модель пригодности — это модель, которая взвешивает местоположения относительно друг друга на основе заданных критериев. Модели пригодности могут помочь в поиске благоприятного местоположения для нового объекта, дороги или среды обитания для вида птиц. ^[5] Анализ наложения — это распространенный метод создания модели пригодности, который включает в себя использование методов и программного обеспечения ГИС . ^[6] Методы наложения были первоначально разработаны Яном Макхаргом , который использовал ручной картографический процесс наложения, который он описывает в своей книге 1969 года «Дизайн с природой». ^[7] С развитием программного обеспечения для компьютерного картографирования моделирование пригодности стало намного проще и быстрее в реализации, и сегодня оно используется для множества различных задач. ^[7]

Обзор

Для создания приемлемой модели пригодности необходимо выполнить семь основных шагов:

1. Определите проблему
2. Разбить проблему на подмодели
3. Определить значимые слои
4. Переклассифицировать или преобразовать данные внутри слоя
5. Вес входных слоев
6. Добавьте или объедините слои
7. Анализировать ^{[6] [8]}

Определите проблему

Без четкого понимания проблемы, которую необходимо решить, модель пригодности не может быть успешной. Все остальные шаги в процессе будут способствовать решению этой проблемы. Компоненты этой цели также должны быть определены, как и способ узнать, когда проблема будет решена. Рассматривая проблему обезлесения, для снижения темпов обезлесения можно создать модель пригодности для моделирования территорий, которые, скорее всего, будут обезлесены в ближайшем будущем; законы и регулирующие органы затем могли бы сосредоточиться на тех территориях, которые наиболее подвержены обезлесению. Общей целью модели пригодности к обезлесению будет замедление темпов обезлесения. ^[6]

Разбить проблему на подмодели

Сложность большинства проблем моделирования пригодности может быть подавляющей и запутанной; по этой причине целесообразно разбить модель на подмодели . Для обезлесения существует множество различных движущих сил, поэтому потребуется множество подмоделей. Население, плотность населения, перемещение людей, высота, уклон, тип растительного покрова, гидрология, расположение охраняемых территорий, тип почвы, законы, дороги и инфраструктура, список можно продолжать, все эти вещи влияют на то, где происходит обезлесение и на его интенсивность. Объединение этих факторов может привести к подмодели для физической среды (высота, уклон, растительный покров, землепользование, тип почвы и гидрология), для застроенной среды (дороги, инфраструктура и другие соответствующие транспортные сети) и для демографических характеристик (население, плотность населения, темпы роста населения и уровень бедности). ^{[6] [9]}

Определить значимые слои

Каждая подмодель должна определять аспект общей модели, и только факторы подмодели, которые способствуют решению исходной проблемы, должны быть включены в подмодель. Именно на этом этапе должны быть собраны данные и созданы слои; например, может быть известно, что вырубка лесов обычно происходит на определенном расстоянии от города/дороги/сельскохозяйственных районов, поэтому инструмент евклидова расстояния (в программном пакете ГИС) может быть использован для создания растра расстояний вокруг этих районов. ^{[6] [9]}

Реклассификация/трансформация

В модель входит много разных наборов данных, все с разными системами счисления; это означает, что попытка объединить эти наборы данных даст бессмысленные результаты. Поэтому следует выбрать общую числовую шкалу (обычно от 1 до 9 для взвешенного наложения и от 0 до 1 для нечеткого наложения; с большими значениями, обозначающими более благоприятные области), и каждый набор данных переклассифицировать в новую шкалу (в большинстве приложений ГИС для этого должен быть инструмент). ^{[6] [10]}

Масса

Если есть веские доказательства того, что некоторые факторы вносят больший вклад в достижение главной цели, эти факторы следует взвешивать на основе уровня их вклада. ^[6] Например, сосредоточившись конкретно на вырубке лесов в Африке , предыдущие исследования показывают, что одной из основных причин вырубки лесов является добыча топливной древесины; поэтому переменные, связанные с добычей топливной древесины, следует взвешивать сильнее, чем другие переменные. ^[11] Взвешивание не следует выполнять, если используется нечеткое наложение. ^[10]

Добавить/объединить

Для завершения модели все факторы должны быть объединены, обычно с помощью техники взвешенного наложения или нечеткого наложения. Для взвешенного наложения все факторы будут сложены вместе и переклассифицированы для формирования нового слоя данных, где высокие значения означают более благоприятные местоположения, а низкие значения — менее благоприятные местоположения. Анализ нечеткого наложения дает тот же тип результатов, но с помощью более сложных методов. ^{[6] [10]}

Анализировать

После завершения модели пригодности результаты следует проанализировать. Всегда полезно внимательно изучить результаты, чтобы убедиться, что они имеют смысл и не было допущено ошибок. Перед использованием модели результаты также следует проверить и подтвердить. В идеале ценность методов прогнозирования, основанных на пригодности среды обитания для оценки, например, размера популяции обычных видов, следует проверить до проведения крупномасштабного мониторинга, а не апостериорно. Хотя это и сложно с точки зрения логистики, этого можно достичь путем разработки программ мониторинга, включающих интенсивный отбор проб обилия в специальных контрольных областях переменного размера. ^[12] После завершения анализа можно выбрать местоположения с помощью модели, и эту информацию можно применить к исходной проблеме. ^[6]

Пригодность в контексте ГИС

Анализ пригодности в контексте ГИС — это географический или основанный на ГИС процесс, используемый для определения пригодности данной территории для конкретного использования. Основная предпосылка анализа пригодности ГИС заключается в том, что каждый аспект ландшафта имеет внутренние характеристики, которые в некоторой степени подходят или не подходят для планируемых мероприятий. Пригодность определяется посредством систематического многофакторного анализа различных аспектов местности. ^[13] Входные данные модели включают в себя различные физические, культурные и экономические факторы. Результаты часто отображаются на карте, которая используется для выделения областей от высокой до низкой пригодности. ^[14]

Модель пригодности ГИС обычно отвечает на вопрос: «Где лучшее местоположение?» — независимо от того, предполагает ли это поиск лучшего местоположения для новой дороги или трубопровода, нового жилого комплекса или розничного магазина. Например, коммерческий застройщик, строящий новый розничный магазин, может принять во внимание расстояние до основных автомагистралей и магазинов конкурентов, а затем объединить результаты с данными об использовании земли , плотности населения и потребительских расходах , чтобы выбрать лучшее местоположение для этого магазина. ^[15]

ГИС-приложения

• Анализ землепользования : Анализ пригодности землепользования требует использования ГИС (географических информационных систем) для обследования географической пригодности. Этот процесс можно рассматривать с точки зрения техно-позитивизма и социально-политической, общественной вовлеченности. В рамках анализа пригодности также необходимы факторы, касающиеся экономических издержек и социальных последствий в пределах определенных участков земли. Была критика роли, которую оба эти аспекта тщательного пространственного планирования влекут за собой. ^[16] Инструментальный подход к пространственному анализу можно рассматривать либо как инструмент, либо как основной план, когда дело доходит до пригодности. Это поднимает теоретические вопросы пространства, места и социальной конструкции обоих. Пригодность землепользования требует многокритериального анализа, который позволяет актуализировать предполагаемое и теоретическое картирование. ^[17] Большинство юрисдикций используют анализ пригодности земли для выбора участка, изучения воздействия и планирования землепользования. ^[18]
• Выбор места для розничной торговли : Анализ пригодности имеет решающее значение как для маркетинговых, так и для мерчандайзинговых целей, а также для выбора новых мест для розничной торговли. ^[19]
• Сельское хозяйство
• Оборона
• Анализ преступности
• Городское планирование
• Дикая природа : определение физических структур, естественных мест обитания и взаимосвязей между ними и их воздействием на окружающую среду. Это позволяет оптимизировать взаимосвязь улучшения дикой природы, а также позволяет антропогенное развитие. ^[16]

Пространство возможностей

Пространство возможностей — это структура, которая позволяет анализировать все возможные последствия и выгоды анализа пригодности. Это создается посредством геометрического анализа данных, проводимого в режиме реального времени с технологическим картированием земель, что позволяет разрабатывать множественные комбинации пригодности. Физически это визуальная интерактивная база данных, которая позволяет целостную композицию пригодности. ^[20]

Методы

• Метод гештальта: область картируется, и определяются похожие регионы. Дополнительные карты составляются для каждого однородного местоположения, представляющего каждое возможное использование земли, которые сравниваются и анализируются, чтобы определить наилучшее возможное использование земли. Однако этот метод не очень широко используется, поскольку он требует глубоких знаний о рассматриваемом месте, обычно приобретаемых только тогда, когда у планировщика есть возможность жить в этом пространстве и уделять ему достаточно времени. Также его сложнее эффективно донести. ^[4]
• Метод порядковой комбинации: территория картируется в соответствии с качествами земли, включая уклон, тип почвы, растительность, климат и т. д., и каждое качество имеет рейтинг, связанный с ним, соответствующий его значению. Таким образом, использование земли определяется рейтингом пригодности, присвоенным ему на основе сопоставимых качеств других территорий. ^[4] Некоторые недостатки включают в себя то, что рейтинг является субъективным для эксперта, и каждый рейтинг должен быть сделан по одной и той же шкале, чтобы быть сопоставимым.
• Метод порядковых приоритетов (OPA): метод, который вычисляет вес каждого компонента и определяет пригодность системы на основе отношений предпочтений.
• Метод линейной комбинации: Оцененные качества метода порядковой комбинации сравниваются с различными весами, при этом наибольший вес придается наиболее важному значению, а наименьший — наименее важному, хотя каждая оценка присваивается по одной и той же интервальной шкале.
• Анализ пригодности ценностей: Человеческие ценности (например, эстетические предпочтения и т. д.) принимаются во внимание с таким же весом, как и количественные затраты и выгоды при принятии решения о пригодности земли. Это часто делается при принятии решения о включении открытых пространств и методах их управления. ^[21]
• AHP (Analytic Hierarchy Process): Метод, который определяет вес каждого компонента земли, делая его благоприятным или неблагоприятным для каждого использования. Он имеет возможность выявлять несоответствия в суждениях. ^{[ необходима цитата ]}

Результаты

При проведении анализа пригодности для одного и того же участка земли может быть найдено несколько различных вариантов использования. Это может быть как преимуществом, так и ограничением. Если земля оказывается пригодной для двух или более видов использования, которые можно объединить, виды использования земли считаются совместимыми. Примером этого может служить здание с предприятиями на нижнем этаже и жилыми помещениями на верхних этажах. Совместимое использование земли приводит к выигрышной для обеих сторон застройке; удовлетворяется потребность в большей торговле, удовлетворяется потребность в большем количестве жилья, а также люди остаются на улице весь день, тем самым снижая вероятность совершения преступлений. Конфликтное использование земли происходит, когда участок земли может использоваться только для одного или другого вида использования. Это иллюстрируется участком земли, который может использоваться либо как сельскохозяйственная земля, либо как жилой массив — если земля будет освоена; она больше не может использоваться для сельского хозяйства. Анализ пригодности здесь снова вступает в игру, помогая планировщикам расставить приоритеты относительно того, какая потребность больше (в случае примера, жилье или сельскохозяйственная земля более необходимы в свете экономического давления или давления спроса). ^[22]

Смотрите также

• ГИС
• Пространственный анализ
• Геопространственное прогностическое моделирование
• Планирование охраны окружающей среды
• Многокритериальный анализ решений

Ссылки

1. Мальчевский, Яцек (01.07.2004). «Анализ пригодности землепользования на основе ГИС: критический обзор». Прогресс в планировании . 62 (1): 3–65. CiteSeerX  10.1.1.120.5263 . doi :10.1016/j.progress.2003.09.002.
2. Коллинз, Майкл Г.; Штайнер, Фредерик Р.; Рашман, Майкл Дж. (2001-11-01). «Анализ пригодности землепользования в Соединенных Штатах: историческое развитие и перспективные технологические достижения». Environmental Management . 28 (5): 611–621. Bibcode : 2001EnMan..28..611C. doi : 10.1007/s002670010247. ISSN  0364-152X. PMID  11568842. S2CID  38635668.
3. Пракаш, ТН (2003). «Анализ пригодности земель для сельскохозяйственных культур: нечеткий многокритериальный подход к принятию решений» (PDF) . Университет Твенте .
4. Хопкинс, Льюис Д. (1977-10-01). «Методы создания карт пригодности земель: сравнительная оценка». Журнал Американского института планировщиков . 43 (4): 386–400. doi :10.1080/01944367708977903. ISSN  0002-8991.
5. Уэйд, Т. и Соммер, С. ред. A to Z GIS
6. «Понимание анализа наложения». Esri. http://resources.arcgis.com/en/help/main/10.2/index.html#//009z000000rs000000
7. Malczewski, J. 2004. “Анализ пригодности землепользования на основе ГИС: критический обзор”. Progress in Planning, 62(1), 3-65. "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2014-12-18 . Получено 2014-12-03 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
8. Митчелл, А. 2012. Руководство Esri по ГИС-анализу, том 3: Моделирование пригодности, движения и взаимодействия. Esri Press. http://esripress.esri.com/display/index.cfm?fuseaction=display&websiteid=215&moduleid=0
9. Geist, HJ; Lambin, EF (2002). «Непосредственные причины и основные движущие силы вырубки тропических лесов». BioScience . 52 (2): 143–150. doi : 10.1641/0006-3568(2002)052[0143:pcaudf]2.0.co;2 .
10. «Подходы к анализу наложения». Esri. http://resources.arcgis.com/en/help/main/10.2/index.html#//009z000000rt000000
11. Matsika, R.; Erasmus, BFN; Twine, WC (2013). «Двойная опасность: дихотомия использования топливной древесины в сельской местности Южной Африки» (PDF) . Энергетическая политика . 52 : 716–725. Bibcode : 2013EnPol..52..716M. doi : 10.1016/j.enpol.2012.10.030.
12. Фриас, О.; Баутиста, Л. М.; Денес, Ф. В.; Куевас, JA; Мартинес, Ф.; Бланко, Г. (2018). «Влияние пригодности среды обитания и обнаруживаемости, связанной с полом, на оценки плотности и размера популяции певунов, специализирующихся на среде обитания» (PDF) . PLOS ONE . 13 (7): 020148. Bibcode : 2018PLoSO..1301482F. doi : 10.1371 /journal.pone.0201482 . PMC 6066240. PMID  30059562. 
13. Майкл Д. Мерфи (2005) Ландшафтная архитектурная теория
14. Джеймс А. ЛаГро Анализ сайта
15. Пространственный аналитик
16. Malczewski, Jacek. "Анализ пригодности землепользования на основе ГИС: критический обзор". Progress in planning 62.1 (2004): 3-65. Анализ пригодности для улучшения среды обитания диких животных в бассейне реки Йоло Jones & Stokes Associates.; Central Valley Habitat Joint Venture.; California Wetlands Foundation.1994
17. Аскоу, Дж. К., Ректор, HD, Хоаг, DL, Макмастер, GS, Ванденберг, BC, Шаффер, MJ, Вельц, MA, и Ахуджа, LR, «Многокритериальные пространственные системы поддержки принятия решений: обзор, приложения и будущие направления исследований», Труды Интегрированная оценка и поддержка принятия решений, 175 (2002).
18. Эдвард Дж. Кайзер, Дэвид Р. Годшалк и Ф. Стюарт Чапин-младший. Планирование городского землепользования
19. Эла Драмович (2005) Анализ розничной торговли с использованием модели Хаффа
20. Wutthigrai Boonsuk; Chris Harding; Пространство возможностей для анализа пригодности ГИС. Proc. SPIE 9017, Визуализация и анализ данных 2014, 90170R (23 декабря 2013 г.); doi:10.1117/12.2040165.
21. Рид, Патрик; Браун, Грегори (2003-09-01). «Анализ соответствия ценностей: Методология выявления и интеграции общественного восприятия ценностей экосистемы в лесном планировании». Журнал экологического планирования и управления . 46 (5): 643–658. Bibcode : 2003JEPM...46..643R. doi : 10.1080/0964056032000138418. ISSN  0964-0568. S2CID  153420494.
22. Мендоса, Гильермо А. (1 июня 2017 г.). «Многокритериальные подходы на основе ГИС к оценке пригодности землепользования и распределению» (PDF) .