جهت های مختلف روند

• توضیحات موضوع
• منابع
• اطلاعات نویسنده و استناد
• منابع آموزشی
• مطالب مرتبط
• کلید واژه ها

F C-14 - عملیات جهت دار

به همان شیوه فاصله ، جهت نقش مهمی در GIS ایفا می کند. این مقاله ابتدا روشهای مختلفی برای اندازه گیری جهت ، یا از نظر کمی یا کیفی خلاصه می کند. فرمول ها و نمونه ها ارائه شده است. در بحث زیر ، تفاوت های اساسی بین فاصله و جهت در توصیف روابط مکانی بررسی شده است. خواص زاویه ها در زمینه GIS مورد تأکید قرار می گیرد. و طبقه بندی هر دو جهت کاردینال و پروژکتور نشان داده شده است. با تمرکز بر روی عملیات کمی ، عملیات مختلف جهت بر اساس عواملی مانند مدل داده های اساسی (بردار یا شطرنج) طبقه بندی و شرح داده می شود و اینکه آیا اثر جهت صریح یا ضمنی در داده ها تعبیه شده است.

اطلاعات نویسنده و استناد:

ژو ، R. (2021). عملیات جهت دارعلوم و فن آوری اطلاعات جغرافیایی دانش دانش (سه ماهه چهارم 2021) ، جان پی ویلسون (ویرایش). doi: 10. 22224/gistbok/2021. 4. 2.

این مطلب در نسخه قبلی نیز موجود است:

Dibiase ، D. ، Demers ، M. ، Johnson ، A. ، Kemp ، K. ، Luck ، A. T. ، Plewe ، B. ، and Wentz ، E. (2006). فاصله ، طول و جهت. علوم و فناوری اطلاعات جغرافیایی دانش. واشنگتن ، دی سی: انجمن جغرافیای آمریکایی.(سه ماهه دوم 2016 ، اول دیجیتال).

توضیحات موضوع:

جهت: جهت در GIS به طور کلی به معنای موقعیتی است که یک ویژگی جغرافیایی به سمت آن حرکت می کند یا روبرو می شود. معمولاً به عنوان یک بردار در فضای اقلیدسی نشان داده می شود.

زاویه: این اندازه گیری کمی جهت است.

اثر جهت: مشابه اثر فاصله ، اثر جهت تأثیر جهت را در فرآیند جغرافیایی و الگوی تولید شده آن نشان می دهد.

(AN) ایزوتروپی: ایزوتروپی به معنای یکنواختی در همه جهات است در حالی که ناهمسانگردی نشان دهنده وجود تغییر در جهات مختلف است.

مشابه فاصله ، از جهت به عنوان راهی برای توصیف روابط بین ویژگی های جغرافیایی استفاده می شود. به طور خاص ، اغلب برای نشان دادن موقعیت و حرکت ویژگی های جغرافیایی استفاده می شود. قبل از اینکه فناوری هایی مانند GPS داشته باشیم ، اجداد ما با بررسی رابطه بین جهت حرکت یک قایق و جهت گیری آن به سمت قطب ها ، یاد گرفته بودند که روی دریا حرکت کنند. توسعه هندسه درک ما از جهت را بیشتر پیش می برد و از همه مهمتر ، راهی برای اندازه گیری کمی و در نتیجه مقایسه جهت ها فراهم می کند. در این مقاله به بررسی اندازه گیری جهت از دیدگاه کمی و کیفی می پردازیم.

2. 1 جهت کمی

از مفهوم زاویه ها برای اندازه گیری کمی جهت استفاده می شود. برای انجام این کار ، ابتدا باید یک جهت اولیه و جهت گیری را تعریف کرد ، که در شکل 1 نشان داده شده است.

در GIS ، جهت در درجه اول در یک هواپیمای اقلیدسی (یا فضا) مورد بررسی قرار می گیرد ، در حالی که جهت معمولاً به عنوان یک بردار با استفاده از مختصات دو نقطه (به عنوان مثال ، مبدا و مقصد) نشان داده می شود. به عنوان مثال ، در سیستم مختصات دکارتی دو نقطه p وجود دارد₁: ( ایکس₁، y₁) و P₂: (ایکس₂، y₂) ، و جهت آنها به عنوان بردار تعریف می شود: (Δ x ، Δ y) ، جایی که Δ x = x₂- ایکس₁و δ y = y₂- y₁بشراگر یکی از محورهای متعامد جهت اولیه (به عنوان مثال ، محور X) در نظر گرفته شود و جهت گیری به محور دیگر (به عنوان مثال ، محور y) به عنوان جهت گیری تعریف شود ، می توان زاویه بردار را به عنوان:. این به صورت هندسی در شکل 1. b. نشان داده شده است.

بر خلاف سیستم مختصات دکارتی ، سیستم مختصات قطبی روشی ساده تر برای اندازه گیری زاویه جهت در صفحه اقلیدسی است. در حقیقت ، از زاویه به صراحت برای تشکیل مختصات دو بعدی استفاده می شود. همانطور که شکل 1. C نشان می دهد ، در سیستم مختصات قطبی که در آن محور قطبی است و o قطب است ، محل یک نقطه به عنوان (θ ، r) نشان داده می شود که θ زاویه جهت است و فاصله از فاصله ازقطب به نقطه هدف.

مختصات را می توان بین سیستم مختصات دکارتی و سیستم مختصات قطبی تبدیل کرد. فرمول های خاص تقریباً در هر کتاب درسی هندسه یافت می شود. سیستم مختصات دکارتی به طور گسترده ای در GIS مورد استفاده قرار می گیرد ، بنابراین بحث های زیر از آن به عنوان سیستم مختصات پیش فرض برای بحث در مورد خصوصیات و عملکرد دستورالعمل ها استفاده می شود. همچنین شایان ذکر است که این سیستم های مختصات را می توان از یک هواپیما به یک کره نیز گسترش داد. در یک کره ، دو زاویه ، به عنوان مثال ، عرض جغرافیایی و طول جغرافیایی ، اغلب برای یافتن یک نقطه استفاده می شود.

در سیستم مختصات دکارتی ، اندازه گیری زاویه نیز امکان پذیر است حتی اگر جهت اولیه با محور هماهنگ نباشد. به طور خاص ، از زاویه می توان برای اندازه گیری رابطه بین دو جهت دلخواه استفاده کرد ، که به عنوان دو بردار در این سیستم نشان داده شده اند. به عنوان مثال ، در شکل 1. d دو بردار وجود دارد: (Δ x₁₂، δ y₁₂) و: (Δ x₃₄، δ y₃₄) ؛زاویه θ بین این دو جهت به عنوان cos θ = محاسبه می شود. تفاوت بین زاویه ها در شکل 1. b و 1. D ناشی از مفاهیم ایزوتروپی ثابت و شعاعی است (زو و همکاران ، 2019).

شکل 1. اقدامات جهت. منبع: نویسندگان.

زاویه ها معمولاً با استفاده از واحد درجه (º) یا راد (RAD) اندازه گیری می شوند. دامنه درجه از 0 تا 360 درجه است ، و می تواند یک اعشاری یا در قالب "درجه-دقیقه ثانیه" (1º = 60 '= 360 ") باشد. دامنه رادیان از 0 تا 2π است. رابطهبین درجه و رادیان است: 1º =. هیچ محدودیتی وجود ندارد که باید از کدام واحد در GIS استفاده شود ، اما در عمل ، اگر از زاویه در محاسبات ریاضی استفاده شود ، از واحد رادیان استفاده می شود ، در حالی که اگر هدف حرکت باشدیا برای تجسم زاویه ها در نقشه ها ، واحد درجه اغلب اعمال می شود. علاوه بر این ، اگرچه تعریف زاویه از مقادیر منفی پشتیبانی نمی کند ، اما از یک علامت منفی استفاده می شود تا نشان دهد که جهت گیری در جهت مخالف است. به عنوان مثال ، اگر aجهت به عنوان-θ در سیستم مرجع شکل 1. A اندازه گیری می شود ، به این معنی است که جهت θ از جهت اولیه در یک جهت گیری خلاف جهت عقربه های دور است. از طرف دیگر ، همان زاویه را می توان به عنوان 360-θ اندازه گیری کرد (در درجه) یا 2π - θ (در رادیان).

2. 2 جهت کیفی

برخلاف رابطه کمی که به محاسبات هندسی متکی است ، جهت کیفی مبتنی بر مقایسه بدون استفاده از مقادیر عددی است. در این بخش دو نوع جهت کیفی کلاسیک توضیح داده شده است: کاردینال و پروژکتور و همچنین مبهم بودن آنها در زبان طبیعی.

2. 2. 1 جهت کاردینال

جهت های کاردینال به شمال ، جنوب ، شرق و غرب طبقه بندی می شوند (و در یک دانه بندی دقیق تر ، چهار جهت دیگر نیز می توان اضافه کرد: شمال شرقی ، شمال غربی ، جنوب شرقی و جنوب غربی). اینها اغلب در ناوبری و نجوم استفاده می شود. با استفاده از جهت های کاردینال ، جهت اولیه به عنوان خط شمال-جنوب تعریف می شود ، که مرجع "شمال" را تعیین می کند. چندین مرجع گسترده "شمال" استفاده می شود. شمال واقعی (یا شمال جغرافیایی) از قطب شمال به عنوان مرجع استفاده می کند و در امتداد خطوط طول جغرافیایی قرار دارد. برای تعیین اینکه قطب شمالی کجاست ، مردم در زمان های قدیم از ستاره هایی مانند Polaris استفاده می کردند ، در حالی که اخیراً GyroCompass طراحی شده است که تحت تأثیر زمان روز یا شرایط آب و هوایی قرار نمی گیرد. دومین "شمال" که معمولاً اعمال می شود توسط یک قطب نما مغناطیسی اندازه گیری می شود و به طور مناسب مغناطیسی شمالی نامیده می شود. در این مرجع ، "شمال" به جای محور چرخش زمین با خطوط مغناطیسی زمین تراز می شود. سرانجام ، برای نقشه های پیش بینی شده (به عنوان مثال ، Mercator عرضی جهانی) ، "شمال" بعضاً به عنوان شبکه شمالی گفته می شود ، که به صورت محلی برای مناطق یا شبکه ها تعریف می شود و با نصف النهار مرکزی هماهنگ می شود. شایان ذکر است که جهت خطوط شمال-جنوب در این سیستم های مرجع مختلف در بیشتر موارد با یکدیگر هماهنگ نیستند. برای تجسم جهت کاردینال ، اغلب از گل رز قطب نما استفاده می شود.

جهت کاردینال را می توان با استفاده از مفهوم آزیموت و بلبرینگ اندازه گیری کرد. از نظر آزیموت ، جهت اولیه می تواند هر یک از "شمال" فوق الذکر باشد و جهت گیری در جهت عقربه های ساعت است. زاویه آزیموت از 0 درجه (شمال) ، از طریق 90 درجه (شرقی) ، 180 درجه (جنوب) و 270 درجه (غربی) ، تا 360 درجه (شمال دوباره و با 0º همزمان است) متغیر است. یاتاقان همچنین از یکی از خط فوق الذکر شمال-جنوب به عنوان مرجع استفاده می کند ، اما جهت گیری می تواند در جهت عقربه های ساعت یا خلاف جهت عقربه های ساعت از "شمال" یا "جنوب" باشد. بنابراین ، زاویه تحمل از 0 تا 90 درجه است. یک قالب معمولی از بلبرینگ مانند: شمال 25 درجه غربی است ، به این معنی که جهت هدف 25 درجه از جهت اصلی "شمال" فاصله دارد ، و جهت گیری به سمت غرب ، یعنی خلاف جهت عقربه های ساعت است (شکل 2).

شکل 2. مثال بلبرینگ. منبع: نویسندگان.

تا کنون ، دستورالعمل ها در فضای اقلیدسی مورد بحث قرار گرفته است. با این حال ، هنگامی که فضا خمیده است (فضای غیر الکلیدسی) ، جهت در مسافت های طولانی باید متفاوت عمل شود. به عنوان مثال ، جهت یک دایره بزرگ روی سطح زمین ، آزیموت واقعی نامیده می شود ، با زاویه آن به طور مداوم در بین نصف النهار پی در پی تغییر می کند. با این حال ، در مواردی که دایره بزرگ با استوا یا هر نصف النهار همزمان است ، آن را به عنوان آزیموت ثابت می نامند (کمپبل ، 1993).

2. 2. 2 دستورالعمل های پروژکتور

بر خلاف جهت های کاردینال ، که از یک سیستم مرجع جهانی استفاده می کنند ، جهت های پروژکتور یک نمای محلی را اتخاذ می کنند. نمونه هایی از مسیرهای پیش بینی کننده (سه قلو) شامل ، قبل ، سمت چپ و غیره است. اینها غالباً در زندگی روزمره ما مورد استفاده قرار می گیرند و آنها از یک قاب مرجع ذاتی یا دیکتیک استفاده می کنند (جهت های کاردینال از یک قاب مرجع بیرونی استفاده می کنند). Clementini (2013) یک مدل 5 امتیاز را برای طبقه بندی جهت های پیش بینی سه گانه در بین سه ویژگی جغرافیایی بدون مراجعه به هر قاب مرجع تعریف کرد (شکل 3 را ببینید). برای استنباط روابط پیش بینی شده سه گانه بر اساس موارد مشاهده شده ، کلمنتینی و همکاران.(2019) یک سیستم استدلال را پیشنهاد کرد که هم از قوانین جابجایی و هم ترکیب ترکیب استفاده کرد.

شکل 3. مدل پنج امتیاز برای روابط پروژکتور سه گانه بین نقاط. منبع: نویسندگان.

2. 2. 3 مبهم در جهات کیفی

بسیاری از این جهت های کیفی فوق الذکر با برخی از پیش فرض های انگلیسی مطابقت دارد ، که اغلب در پاسخ به سؤال روزانه ، روباتیک و پاسخ به سؤال جغرافیایی مورد استفاده قرار می گیرند (Retz-Schmidt ، 1988). به عنوان مثال ، ما برای کمک به ناوبری از جهت مسیر کلامی ، مانند چرخش کمی در گذرگاه بعدی استفاده می کنیم. با این حال ، استفاده از چنین جهت های کیفی در زبان طبیعی می تواند مبهم باشد. به عنوان مثال ، هنگام استفاده از مسیرهای پروژکتور ، قاب مرجع غالباً مبهم است ، بنابراین یک عامل شناختی برای تفسیر آنها باید به متن متکی باشد (باتمن ، 2010). به عنوان مثال ، به طور خاص با تمرکز بر مسیر مسیر ، Richer و Klippel (2007) ، یک رویکرد محاسباتی برای تفکیک روابط جهت کمی بین نقطه تصمیم و نقطه عطف ایجاد کرد. این نوع چارچوب محاسباتی بیشتر باعث ایجاد تفکیک ، نمایندگی و استدلال در مورد روابط کیفی مکانی در GIS می شود.

جهت در انواع مطالعات و برنامه های مکانی استفاده شده است. نکته معمولی استفاده از جهت ، به ویژه جهت کیفی ، برای استدلال مکانی است (Freksa ، 1991 ، Frank ، 1996 ، Clementini ، 2009). از آنجا که استدلال مکانی کیفی می تواند به خودی خود یک موضوع واحد باشد و اغلب به عنوان نوعی عملیات GIS اجرا نمی شود ، این مقاله در مورد آن در مورد آن بحث نمی کند. در عوض ، عملیات کمی که جهت درک الگوهای مکانی از جهت استفاده می کنند ، مورد بحث قرار خواهد گرفت.

3. 1 جهت در تعامل مکانی

تعامل فضایی معمولاً به عنوان جریان بین موجودات جغرافیایی تعریف می شود ، جایی که جریان اغلب به عنوان یک وکتور تعبیه شده است که هم اطلاعات فاصله و هم جهت را تعبیه می کند (هاینس و Fotheringham ، 1984). از آنجا که جهت به صراحت در تعریف جریان گنجانده شده است ، بسیاری از عملیات این گروه جهت را در نظر گرفته اند. در زیر چند نمونه وجود دارد.

3. 1. 1 عملیات شطرنجی اساسی

برای محاسبه جهت برای هر سلول در یک شطرنج ، عملکرد جهت جریان معمولاً در GIS استفاده می شود. این عمل جهت سلولها را به عنوان شدیدترین نزول ویژگی هدف در محله محاسبه می کند. یک مثال محاسبه جنبه در مدل ارتفاع دیجیتال (DEM) است. به طور مشابه ، تجمع جریان ، تجمع (وزنی) جریان را به سلول هدف Downslope محاسبه می کند. این عملیات مبتنی بر جریان به شدت در برنامه های هیدرولوژیکی مورد استفاده قرار می گیرد (به عنوان مثال ، برای تعیین جریان جریان). یکی دیگر از عملیات اساسی ، جهت اقلیدسی است که جهت نزدیکترین منبع برای هر سلول را مشخص می کند. همچنین عملیات آماری اساسی برای توصیف الگوی جهت ها وجود دارد. به عنوان مثال ، میانگین جهت از نظر آماری نشان دهنده روند جهت گیری کلی جریان ها و واریانس زاویه ای است که نشان دهنده انحراف آماری جریان از میانگین جهت است. آمار پیشرفته تری در مورد جهت های جریان را می توان در ماردیا و JUPP (2009) یافت.

3. 1. 2 زمینه های بردار (یا زمینه های جریان)

میدان برداری، داده های شطرنجی را با استفاده از نمادهای برداری تجسم می کند، که هم مقدار و هم جهت جریان را نشان می دهد. یک مثال میدان جریان باد است که در شکل 4 نشان داده شده است. همانطور که مشاهده می شود، هر سلول شطرنجی به عنوان نمادی با طول نشان دهنده بزرگی باد و فلش نشان دهنده جهت آن نشان داده شده است. به لطف ماهیت پیوستگی میدان برداری، تکنیک هایی برای درونیابی میدان برداری توسعه داده شده است، که مشابه درون یابی بر روی میدان های عمومی است، اما جهت را شامل می شود. خوانندگان تشویق می شوند برای جزئیات بیشتر به کار توبلر (1975) مراجعه کنند.

شکل 4. نمونه ای از یک فیلد برداری. منبع: اسری

3. 1. 3 Moran's I مبتنی بر برداری

برای اندازه گیری کمی همبستگی فضایی بردارها (جریان ها)، Moran's I مبتنی بر برداری طراحی شده است، که یک تعمیم از Moran's I سنتی با جهت اضافه شده در فرمول است. به طور خاص، این عملیات مشاهده اسکالر اصلی در موران I را با بردار جایگزین می کند که به صورت زیر فرموله می شود:

کجا و، و بردار با مبدا () و مقصد () تعریف می شود.

ماتریس وزن فضایی w با در نظر گرفتن محله مبدا یا محله مقصد یا حتی هر دو تعیین می شود. بحث های مفصل را می توان در لیو و همکاران (2015) یافت. علاوه بر I موران، سایر معیارهای خودهمبستگی فضایی (یعنی C Geary) نیز می توانند با درج جهت به نسخه برداری تعمیم داده شوند.

3. 1. 4 خوشه بندی جریان ها

مانند خوشه بندی نقطه ای مکانی، تشخیص خوشه ای جریان های فضایی به عنوان یک تکنیک ضروری برای درک الگوی جریان ها در نظر گرفته می شود. بر خلاف خوشه بندی نقطه ای مکانی (که در آن فقط فاصله برای مدل سازی مجاورت فضایی استفاده می شود)، خوشه بندی جریان فضایی جهت جریان ها را در نظر می گیرد. رویکردهای متعددی برای جریان های خوشه ای وجود دارد که جهت یا به طور صریح (ژو و همکاران، 2019، یائو و همکاران، 2018) یا به طور ضمنی گنجانده شده است (تائو و تیل، 2016). تا زمانی که مجاورت فضایی با گنجاندن جهت اندازه گیری شود، یک روش خوشه بندی سنتی (مانند تحلیل K Ripley و نقطه داغ) می تواند اتخاذ شود.

3. 2 جهت در ساختارهای فضایی

علاوه بر جریانهای مکانی ، می توان از اطلاعات جهت دار نیز برای کمک به درک ساختار مکانی الگوهای نقطه و داده های زمین آماری استفاده کرد. در این موارد ، اطلاعات جهت دار به صراحت در بازنمایی ویژگی های جغرافیایی (به عنوان مثال ، نقطه یا سلول) مانند جریان مبتنی بر بردار تعبیه نشده است ، اما برای تجزیه و تحلیل روابط بین ویژگی های جغرافیایی در پرواز محاسبه می شود. همانطور که در مورد اثر فاصله ، این نوع اطلاعات با عنوان Direction Effect نامگذاری شده است.

3. 2. 1 اثر جهت در الگوهای نقطه مکانی

برای تعیین کمیت الگوی جهت از نقاط مکانی ، ابتدا می توان یک بیضی انحراف استاندارد را اعمال کرد ، که در آن جهت گیری محور اصلی با روند جهت الگوی نقطه تراز می شود (شکل 5 را ببینید). در مرحله بعد ، یک عملکرد K وابسته به زاویه (Ohser and Stoyan ، 1981) می تواند برای تشخیص وجود هر خوشه نقطه وابسته به جهت استفاده شود. سرانجام ، الگوریتم خوشه بندی مبتنی بر چگالی ناهمسانگرد (مای و همکاران ، 2018) برای خوشه بندی این نقاط به گروه هایی با جهت تراکم نقطه در نظر گرفته شده اختیاری است. عملیات پیشرفته تر برای مطالعه ناهمسانگردی الگوهای نقطه مکانی را می توان در راجالا و همکاران ، (2018) یافت.

شکل 5. مثال بیضی انحراف استاندارد برای یک الگوی نقطه مکانی. منبع: نویسندگان.

3. 2. 2 اثر جهت در داده های زمین آماری

مدلهای ژئئوستاتیکی که به طور گسترده کاربردی مانند Kriging اعمال می شود ، نسخه های ناهمسانگرد خود را نیز دارند ، که در آن وابستگی مکانی و ایزوتروپی به طور مشترک از طریق یک نیمه واریوگرام جهت دار مدل می شوند. این یک تعمیم از روش سنتی نیمه واریوگرام سنتی است اما در جهت های مختلف (به عنوان مثال ، شمال - جنوب ، غرب - شرق و غیره) ایجاد می شود. شکل 6 نمونه ای از استفاده از نیمهرواریوگرام جهت دار برای بررسی الگوی مکانی غلظت روی در یک منطقه را نشان می دهد. مشاهده شده است که در جهات مختلف ، نیمهرواریوگرام تجربی متفاوت است ، که این واقعیت را کشف می کند که این الگوی مکانی ناهمسانگرد است.

شکل 6. مثال یک نیمه واریوگرام جهت دار. منبع: ژو و همکاران. 2019.

قدم بعدی در کریگینگ ، جائی این نیمهرواریوگرام جهت دار تجربی به عنوان یک عملکرد کواریانس مداوم است. بسته به اینکه آیا این ناهمسانگردی هندسی (جایی که دامنه نیمه ایواریوگرام جهت متفاوت است) یا ناهمسانگردی منطقه ای (جایی که هر دو دامنه و آستانه برای جهات مختلف متفاوت هستند) ، می توان از چندین مدل ناهمسانگرد استفاده کرد. ایده اصلی اساسی این عملیات تبدیل میدان جغرافیایی ناهمسانگرد در اصل به یک ایزوتروپیک از طریق یک سری از تحولات مانند چرخش و ترجمه است. به همین ترتیب ، می توان از مدل های نیمه سنتی نیمه واریوگرام ایزوتروپیک برای متناسب با داده های ناهمسانگرد استفاده کرد. برای جزئیات بیشتر ، خوانندگان تشویق می شوند تا فصل 4 Goovaerts (1997) را مرور کنند.

3. 3 عملیات جهت دیگر

علاوه بر عملیات جهت دار فوق ، بسیاری از عملیات معمولی GIS نسخه های جهت دار خود را نیز دارند. به عنوان مثال ، عملیات بافر محبوب دارای یک نسخه ناهمسانگرد به نام بافر مبتنی بر شکل (MU ، 2008) است که در آن سرعت فرآیند بافر در جهات مختلف بسته به شکل چند ضلعی های Voronoi ساخته شده از یک مجموعه هندسه متفاوت است. مثال دیگر ماتریس وزن شبکه است که برای تجزیه و تحلیل شبکه فضایی ایجاد شده است (Ermagun and Levinson ، 2018). متفاوت از ماتریس وزن مکانی ، یک ماتریس وزن شبکه اطلاعات توپولوژیکی مانند جهت لبه را در تجزیه و تحلیل شبکه فضایی رمزگذاری می کند. علاوه بر این ، برای کشف تأثیر جهت ، ژو و همکاران.(2019) یک واریوگرام زاویه ای را به عنوان قیاس با نیمه وسیوگرام مبتنی بر فاصله ، پیشنهاد کرد ، جایی که روابط بین ویژگی های جغرافیایی صرفاً بر اساس اساس زاویه ها و نه مسافت ها مدل می شود. با این حال ، شایان ذکر است که با وجود موفقیت این روش ها در آکادمی ، آنها در حال حاضر به ندرت در بین فروشندگان GIS یافت می شوند.

هر دو به عنوان اساسی ترین مفهوم در GIS، فاصله و جهت ارتباط نزدیکی دارند. فاصله یک کمیت اسکالر است که فاصله دو مکان را اندازه می گیرد در حالی که زاویه ها جهت بین دو مکان را اندازه می گیرند. توصیف رابطه فضایی بین دو جسم در فضای اقلیدسی یا کروی (به عنوان مثال، مکان یابی یک شی با اشاره به مبدا) به فاصله و جهت نیاز دارد که منجر به یک کمیت برداری می شود. به عنوان مثال، اگر مختصات نقطه A را بدانیم و نقطه B دیگری وجود داشته باشد که 500 متر از آن فاصله داشته باشد، مکان نقطه B مشخص نیست. فقط زمانی که جهت بین نقطه A و B نیز ارائه شود (مثلاً B در شمال A باشد)، می توانیم مکان B را با اشاره به A تعیین کنیم. به همین ترتیب، اگر فقط بدانیم B در شمال A است، مکان آن نمی تواندیا ثابت شود

علیرغم ارتباط نزدیک، فاصله و جهت نقش های متفاوتی در GIS دارند. به عنوان مثال، فاصله اغلب برای توصیف روابط ایستا بین دو جسم استفاده می شود در حالی که جهت نشان دهنده روند پویا است. دو سناریوی متضاد می توانند آن را توضیح دهند: دو جسم می توانند از نظر فاصله نزدیک باشند اما بر اساس جهت از یکدیگر دور می شوند. دو جسم که از یکدیگر دور هستند ممکن است به سمت یکدیگر حرکت کنند. اساساً، فاصله رابطه فضایی بین دو نقطه را اندازه گیری می کند در حالی که جهت رابطه بین دو بردار را نشان می دهد که هر یک از حداقل دو نقطه تشکیل شده است. این به وضوح با تعریف فوق الذکر از زاویه، که رابطه بین جهت هدف و یک جهت اولیه است (این دو جهت به عنوان بردار در فضای اقلیدسی نشان داده می شود) مثال زده می شود. بنابراین، عملیات فاصله نمونه هایی از برهمکنش های فضایی دوتایی هستند در حالی که عملیات های جهتی برهمکنش های مرتبه بالاتری را مدل سازی می کنند که بیش از دو ویژگی جغرافیایی را شامل می شود (ژو و همکاران، 2017).

منابع:

آکسوی، اس.، و سینبیس، R. G. (2009). تصویر کاوی با استفاده از محدودیت های فضایی جهت دارIEEE Geoscience and Remote Sensing Letters، 7(1)، 33-37. DOI: 10. 1109/LGRS. 2009. 2014083

بیتمن، جی اِی (2010). زبان و فضا: رویکرد معنایی دو سطحی مبتنی بر اصول مهندسی هستی شناسیمجله بین المللی فناوری گفتار، 13(1)، 29-48. DOI: 10. 1007/s10772-010-9069-x

Bateman, J. A., Hois, J., Ross, R., & Tenbrink, T. (2010). هستی شناسی زبانی فضا برای پردازش زبان طبیعیهوش مصنوعی، 174(14)، 1027-1071. DOI: 10. 1016/j. artint. 2010. 05. 008

Campbell ، J. (1993). استفاده و تجزیه و تحلیل نقشه. Dubuque: Wm. ج.

Clementini ، E. (2013). روابط جهت دار و فریم های مرجع. Geoinformatica ، 17 (2) ، 235-255. doi: 10. 1007/s10707-011-0147-2

Clementini ، E. ، Skiadopoulos ، S. ، Billen ، R. ، & Tarquini ، F. (2009). یک سیستم استدلال از روابط پروژکتور سه گانه. معاملات IEEE در زمینه مهندسی دانش و داده ، 22 (2) ، 161-178. doi: 10. 1109/tkde. 2009. 79

Ermagun ، A. ، & Levinson ، D. (2018). مقدمه ای بر ماتریس وزن شبکه. تجزیه و تحلیل جغرافیایی ، 50 (1) ، 76-96. doi: 10. 1111/gean. 12134

Frank ، A. U. (1996). استدلال فضایی کیفی: جهت کاردینال به عنوان نمونه. مجله بین المللی علوم اطلاعات جغرافیایی ، 10 (3) ، 269-290. doi: 10. 1080/02693799608902079

Freksa ، C. (1991). استدلال کیفی فضایی. در جنبه های شناختی و زبانی فضای جغرافیایی (صفحات 361-372). Springer ، Dordrecht. doi: 10. 1007/978-94-011-2606-9_20

Goovaerts ، P. (1997). زمین شناسی برای ارزیابی منابع طبیعی. انتشارات دانشگاه آکسفورد در مورد تقاضا.

Haynes ، K. E. ، & Fotheringham ، A. S. (1984). مدلهای گرانش و تعامل مکانی (جلد 2). بورلی هیلز ، کالیفرنیا: مریم گلی.

Liu ، Y. ، Tong ، D. ، & Liu ، X. (2015). اندازه گیری همبستگی مکانی بردارها. تجزیه و تحلیل جغرافیایی ، 47 (3) ، 300-319. doi: 0. 1111/gean. 12069

Mai ، G. ، Janowicz ، K. ، Hu ، Y. ، & Gao ، S. (2018). ADCN: یک الگوریتم خوشه بندی مبتنی بر چگالی ناهمسانگرد برای کشف الگوهای نقطه مکانی با نویز. معاملات در GIS ، 22 (1) ، 348-369. doi: 10. 1111/tgis. 12313

Mardia ، K. V. ، & Jupp ، P. E. (2009). آمار جهت (جلد 494). جان ویلی و پسران.

MU ، L. (2008). یک روش بافر مبتنی بر شکل. محیط و برنامه ریزی ب: برنامه ریزی و طراحی ، 35 (3) ، 399-412. doi: doi. org/10. 1068/b33046

Ohser ، J. ، & Stoyan ، D. (1981). در تجزیه و تحلیل مرتبه دوم و جهت گیری فرآیندهای نقطه ثابت مسطح. مجله بیومتریک ، 23 (6) ، 523-533. doi: 10. 1002/bimj. 4710230602

Rajala ، T. ، Redenbach ، C. ، Särkkä ، A. ، & Sormani ، M. (2018). مروری بر تجزیه و تحلیل ناهمسانگردی از الگوهای نقطه مکانی. آمار مکانی ، 28 ، 141-168. doi: 10. 1016/j. spasta. 2018. 04. 005

Retz-Schmidt ، G. (1988). نماهای مختلف در مورد پیش فرض های مکانی. مجله AI ، 9 (2) ، 95-95. doi: doi. org/10. 1609/aimag. v9i2. 678

Richter ، K. F. ، & Klippel ، A. (2006 ، سپتامبر). قبل یا بعد از آن: عبارات در سیستم های محدود شده فضایی. در کنفرانس بین المللی شناخت مکانی (صص 453-469). اسپرینگر ، برلین ، هایدلبرگ. doi: 10. 1007/978-3-540-75666-8_26

Tao ، R. ، & Thill ، J. C. (2016). تشخیص خوشه فضایی در داده های جریان مکانی. تجزیه و تحلیل جغرافیایی ، 48 (4) ، 355-372. doi: 10. 1111/gean. 12100

Tobler ، W. R. (1970). یک فیلم رایانه ای که رشد شهری را در منطقه دیترویت شبیه سازی می کند. جغرافیای اقتصادی ، 46 (SUP1) ، 234-240.

Tobler ، W. (1975). الگوهای تعامل مکانی. مجله سیستم های محیط زیست 6 ، 271-301.

Worboys ، M. F. ، & Duckham ، M. (2004). GIS: یک دیدگاه محاسباتی. مطبوعات CRC.

Yao ، X. ، Zhu ، D. ، Gao ، Y. ، Wu ، L. ، Zhang ، P. ، & Liu ، Y. (2018). یک روش خوشه بندی جریان فضایی و مکانی برای کشف روند تحرک. دسترسی IEEE ، 6 ، 44666-44675. doi: 0. 1109/دسترسی . 2018. 2864662

Zhu ، R. ، Kyriakidis ، P. C. ، & Janowicz ، K. (2017 ، مه). فراتر از جفت ها: تعمیم ژئو-دیپول برای تعیین کمیت الگوهای مکانی در زمینه های جغرافیایی. در کنفرانس بین المللی سالانه علوم اطلاعات جغرافیایی (صفحات 331-348). اسپرینگر ، چم. doi: 10. 1007/978-3-319-56759-4_19

Zhu ، R. ، Janowicz ، K. ، & Mai ، G. (2019). ساختن یک شهروند درجه یک از اولین قانون جغرافیا Tobler. معاملات در GIS ، 23 (3) ، 398-416. doi: 10. 1111/tgis. 12550

اهداف یادگیری:

• روشهای مختلفی را برای اندازه گیری کمی جهت توصیف کنید.
• خصوصیات ذاتی زاویه ها را مشخص کرده و نحوه اتصال آنها را با عملیات جهت دار نشان دهید.
• پنج نوع جهت کیفی را نامگذاری کنید و فریم های مرجع را برای هر یک نشان دهید.
• ارزیابی کنید که آیا عملیات جهت دار مورد نیاز است و در چه نوع.

سوالات ارزیابی آموزشی:

1. دو مؤلفه لازم را برای اندازه گیری جهت و توضیح اهمیت آنها از نظر عملیات جهت دار ذکر کنید.
2. اثر جهت را توضیح دهید و مثال بزنید.
3. اصول را بین فاصله و جهت از نظر توصیف روابط مکانی متمایز کنید.
4. سناریوهایی را توصیف کنید که در آن کار جهت گیری لازم است.

مطالب مرتبط:

• شکل
• نزدیکی و پوسیدگی فاصله
• مجاورت و اتصال
• منطقه و منطقه