Лабораторная работа: Пространственные запросы и анализ в QGIS
Ключевые тезисы
- Работа с пространственными запросами (выборка объектов по расположению).
- Построение буферных зон и анализ данных внутри них.
- Подсчёт количества точек в полигонах.
- Расчёт матрицы расстояний между точечными объектами.
- Использование топологических операций (касание, пересечение).
Основное содержание
Подготовка данных и карты
- Для работы используется политическая карта мира (слои стран, крупных городов, рек) и данные о землетрясениях за год (в формате CSV с сайта USGS).
- Для корректного отображения всей карты мира применяется сферическая проекция Робинсона (код EPSG:54030).
- Точечные данные о землетрясениях добавляются в проект через слой CSV, используя поля «широта» и «долгота» для пространственного кодирования.
- Точки землетрясений классифицируются по размеру значка в зависимости от магнитуды для наглядности.
Анализ атрибутов и пространственные запросы
- Атрибутивная таблица данных содержит информацию о времени, координатах, глубине, магнитуде и типе события (землетрясение, взрыв и т.д.).
- С помощью выборки по выражению можно фильтровать объекты по значениям атрибутов (например,
"mag" > 5). - Пространственный запрос (например, «находятся внутри») позволяет выбрать все землетрясения, произошедшие в границах определённой страны (например, США). Результат можно сохранить как новый слой.
- Для выборки объектов, находящихся не только на суше, но и в прибрежной зоне, вокруг границ страны строится буфер фиксированной ширины (например, 250 км). После этого пространственный запрос выполняется уже относительно этой буферной зоны.
Расчёт статистик и подсчёт объектов
- Для числовых полей (например, магнитуда) по выборке рассчитывается базовая статистика: среднее, медиана, стандартное отклонение, минимум и максимум.
- Инструмент «Подсчитать точки в полигоне» позволяет для каждого полигона (страны) вычислить количество попавших в него точечных объектов (например, землетрясений с магнитудой >4). Результат добавляется в атрибутивную таблицу слоя стран.
Матрица расстояний
- Инструмент «Матрица расстояний» вычисляет расстояния от объектов одного точечного слоя (например, городов) до нескольких ближайших объектов другого слоя (землетрясений).
- Для корректного расчёта расстояний в метрах/километрах оба слоя должны быть в одной проекции (не географической системе координат).
- С помощью фильтрации в результирующей таблице можно найти, например, три ближайших землетрясения к столице выбранной страны и узнать их магнитуды.
Топологические операции
- Пространственные запросы могут использовать топологические предикаты, такие как «касаются». Это позволяет, например, найти все страны, граничащие с выбранным государством.
- Аналогично, операция «пересекают» позволяет выбрать все линейные объекты (реки), которые пересекают или находятся внутри выбранного полигона (страны). Для отобранных рек можно затем посчитать их количество и суммарную длину.
Выводы
- Лабораторная работа охватывает ключевые инструменты QGIS для пространственного анализа: запросы, построение буферов, статистику, расчёт расстояний и топологические операции.
- Для повышения производительности при работе с большими наборами данных рекомендуется использовать шейп-файлы (со встроенным пространственным индексом) вместо CSV.
- Все операции направлены на извлечение осмысленной информации из пространственных данных и их атрибутов.