В географических информационных системах (ГИС) и пространственном анализе буферный анализ представляет собой определение зоны вокруг географического объекта , содержащей местоположения, которые находятся в пределах указанного расстояния от этого объекта, буферной зоны (или просто буфера ). [1] Буфер, вероятно, является наиболее часто используемым инструментом в методах анализа близости . [2]
Буферная операция была основной частью функциональности ГИС с момента появления оригинальных интегрированных программных пакетов ГИС конца 1970-х и начала 1980-х годов, таких как ARC/INFO , Odyssey и MOSS . Хотя это была одна из наиболее широко используемых операций ГИС в последующие годы, в самых разных приложениях, было мало опубликованных исследований самого инструмента, за исключением эпизодической разработки более эффективного алгоритма. [3]
Основной метод создания буфера вокруг географического объекта, хранящегося в векторной модели данных, с заданным радиусом r заключается в следующем: [4]
Программные реализации буферной операции обычно используют изменения этой стратегии для более эффективной и точной обработки.
В математике операция GIS Buffer — это сумма (или разность) Минковского геометрии и диска. Другие используемые термины: смещение полигона. [5]
Традиционные реализации предполагали, что буфер создается в плоском декартовом координатном пространстве (т. е. создается проекцией карты ) с использованием евклидовой геометрии , поскольку математика и вычисления относительно просты, что было важно, учитывая вычислительную мощность, доступную в конце 1970-х годов. Из-за присущих искажений, вызванных проекциями карты, буфер, вычисленный таким образом, не будет идентичен буферу, нарисованному на поверхности Земли; в локальном масштабе разница незначительна, но в более крупных масштабах ошибка может быть значительной.
Некоторое современное программное обеспечение, такое как Esri ArcGIS Pro , предлагает возможность вычисления буферов с использованием геодезического расстояния , используя аналогичный алгоритм, но вычисляемый с использованием сферической тригонометрии , включая представление линий между вершинами в виде больших окружностей . [4] Другие реализации используют обходной путь, сначала перепроецируя объект в проекцию, которая минимизирует искажение в этом месте, а затем вычисляя плоский буфер. [6]
Программное обеспечение ГИС может предлагать вариации базового алгоритма, которые могут быть полезны в различных приложениях: [1]