GIS-Lab Усереднення даних про переміщення з урахуванням помилки локації

Географічні інформаційні системи та дистанційне зондування

Опис методу. Застосування в орнітології. Розширення Arcview.

Завдання: Наявний набір точок, відсортований за часом і являє собою послідовні локації об'єкта, що рухається, усереднити враховуючи помилку локації.

При вивченні поведінки тварин за допомогою телеметрії та визначення їх положення методом біангуляції дослідник завжди має справу з помилкою обчислення істинного розташування досліджуваного об'єкта (помилка локації). Ця помилка виникає, по-перше, через похибку у визначенні азимуту (збільшується на 1 метр з видаленням від об'єкта, що досліджується, на кожні 10 м), і, по-друге, вона збільшується зі збільшенням похибки визначення координат супутниковим навігатором або будь-яким іншим методом . При знятті азимутів з реперних точок із заздалегідь відомими координатами, друге джерело помилки, що впливає на загальну помилку обчислення істинного розташування об'єкта, що рухається, виключається.

Відповідно при аналізі переміщень об'єкта, що досліджується, виникає завдання відокремити точки (місце розташування об'єкта), які пов'язані з помилкою локації від точок, відповідних істинному переміщенню об'єкта. Для розподілу застосовується наступний алгоритм. У треку переміщень вибирається найменша відстань між двома сусідніми точками та порівнюється з подвійною помилкою локації. Якщо ця відстань виявляється меншою за подвійну помилку, то замість цих точок створюються дві нові точки з однаковими координатами, рівними середньому арифметичному початкових точок. Час новим точкам надається відповідне двом вихідним точкам. Отримані таким чином парні точки з однаковими координатами, алерізним часом у подальших обчисленнях використовуються як одна точка. Процедура повторюється з оновленим треком до того часу, поки всі відстані між сусідніми точками стають більше помилки локації, тобто. поки сусідні точки не починають відповідати дійсному переміщенню об'єкта, що досліджується (докладніше опис алгоритму див. нижче).

усереднення

даних

До обробки. У цьому прикладі більшість відстаней між точками менша за помилку локації.

Після обробки. Крапки усереднені, але їх кількість залишилася незмінною для того, щоб зберегти тимчасову послідовність.

За допомогою цього розширення для Arcview GIS можна автоматизувати виконання цієї операції.

У цьому розширенні реалізовано дві моделі усереднення (їм відповідає дві кнопки на панелі Arcview GIS).

Модель 1

  1. Розрахувати відстань між першою точкою та наступною за нею.
  2. Якщо відстань менша за помилку локації - усереднити точки. Перейти до другої точки.
  3. Повторити пункт 1 та 2 тощо. до останньої точки.
  4. Повторювати пункти 1, 2, 3 до тих пір, поки всі відстані не стануть більшими за помилку локації.

Модель 2

  1. Розрахувати матрицю відстаней між усіма точками порядку черги, тобто. між 1 і 2, 2 та 3, 3 і 4 і т.д.
  2. Вибрати найменшу відстань у матриці та усереднити відповідні йому точки
  3. Повторити пункт 1
  4. Повторити пункт 2
  5. Повторювати пункти 1, 2 до тих пір, поки всі відстані не стануть більшими за помилку локації.

При усередненні, якщо усереднюються вже одного разу усереднені точки (тобто йде наступна ітерація усереднення), вони розглядаються як одна.

Як вихідні дані для роботи використовується точкова темаArcview (у форматі shape-file). Тема має бути виділена (активна). Точки будуть використані в аналізі в тій послідовності, в якій вони існують у таблиці, таким чином, якщо ваші точки так чи інакше знаходяться в таблиці у випадковому порядку незалежно від часу отримання, рекомендується спочатку перевести їх у відсортовану за часом форму.

Вигляд має бути спроектований, оскільки вимірювання відстаней між точками здійснюються за метри.

Результатом роботи є точковий shape-файл, що містить таку кількість точок, як і вихідний. Всі вони зберігають атрибутивну інформацію вихідних точок, змінюється лише їхнє положення.

Посилання по темі

Останнє оновлення: November 26 2010