Mô phỏng việc mở rộng các tính năng đa giác

Tôi đã có những gì tôi hy vọng sẽ là một câu hỏi thú vị. Tôi đang thực hiện một nhiệm vụ cho một phần giới thiệu về khóa học GIS sử dụng một số dữ liệu tràn dầu vùng Vịnh để giới thiệu các phương pháp phân tích không gian dựa trên vectơ phổ biến (bộ đệm, lớp phủ, v.v.) Tôi đã có một lớp tính năng đa giác chứa các giới hạn của sự cố tràn dầu Deepwater Horizon vào một ngày nhất định và tôi đang mô phỏng sự mở rộng của nó với bộ đệm.

Nó thực hiện công việc để minh họa khái niệm này, nhưng chắc chắn không cung cấp kết quả thực tế. Nó khiến tôi suy nghĩ về việc làm thế nào điều này có thể được thực hiện theo cách cung cấp kết quả ít đồng nhất hơn, bắt chước / làm giả hiệu ứng của dòng điện dẫn dầu theo nhiều hướng khác nhau khi nó mở rộng.

Nói chung, tôi đang tìm kiếm một quy trình công việc sẽ thực hiện các tính năng đa giác đầu vào sau đây:

• Tạo một tính năng đa giác mới lớn hơn bản gốc theo một khu vực được chỉ định (như 10 km vuông.) Hoặc có thể là một yếu tố được chỉ định (như 5%)
• Tính năng đa giác mới sẽ có hình dạng tùy ý, với cảnh báo rằng ...
• Tính năng đa giác mới sẽ chứa tính năng đa giác ban đầu (điểm này không phải là công cụ giải quyết, nhưng sẽ rất tuyệt nếu có)

Bất kỳ giải pháp trong thế giới thực nào cũng sẽ phải liên quan đến việc mô hình hóa các dòng hải lưu, động lực học chất lỏng và những thứ tương tự, vượt ra ngoài phạm vi của những gì tôi đang cố gắng thực hiện (mặc dù các giải pháp kết hợp điều này chắc chắn rất đáng hoan nghênh và sẽ rất thú vị), nhưng ý tưởng đã khơi gợi sự tò mò của tôi về vấn đề không gian tiềm ẩn và tôi tò mò không biết giải pháp nào hiện có. Tôi đã có một giải pháp trong đầu, nhưng tôi muốn nghe những giải pháp khác mà người khác có thể có.

Tôi đang làm việc trong thế giới ESRI, nhưng các giải pháp liên quan đến các gói / nền tảng khác chắc chắn rất đáng hoan nghênh (mặc dù tôi có thể không kiểm tra được chúng). Các thuật toán chung, mã giả và mã cũng tốt.

Ê

Ở đây tôi nghĩ là một cách thú vị để làm điều đó trong PostGIS. Điều này tôi nghĩ có thể được mở rộng để việc mở rộng tuân theo một số dòng dõi đại diện cho hiện tại. Nhưng bây giờ nó chỉ mở rộng theo một hướng.

Nó lặp lại 50 lần và với mỗi lần lặp sẽ lấy đa giác từ lần lặp cuối cùng, di chuyển nó, đệm nó (đơn giản hóa nó để làm cho mọi thứ chạy trơn tru hơn) và kết hợp nó với lồi. Tôi nghĩ rằng lồi đã cho một kết quả đẹp hơn so với kết hợp nó.

Vì vậy, kết quả là 50 đa giác ngày càng lớn hơn. Mỗi đa giác lớn hơn hoàn toàn chồng lên tất cả các đa giác nhỏ hơn.

Để xem kết quả, bạn có thể dùng thử tại http://postgisonline.org/map.php

Chỉ cần sao chép mã sql bên dưới và nhấp vào "map1"

VỚI RECURSIVE t (the_geom, n) AS (CHỌN 'POLYGON ((10 10,8 13, 10 15, 12 14, 15 15, 16 12, 15 10, 10 10))' :: hình học AS the_geom, 1 là n UNION ALL CHỌN ST_Convexhull (ST_Collect (ST_Simplify (ST_Buffer (ST_Transscale (the_geom, 1.3, 2.7,1,1), 1), 0.1), the_geom)), n + 1 là n TỪ WHERE n <50) ;

Nếu bạn muốn chỉ nhìn thấy đa giác từ lần lặp 30: bạn có thể thêm
giới hạn 1 bù 30
giữa t và dấu chấm phẩy ở cuối

việc tạo ra 50 đa giác đó sử dụng khoảng 50 ms để có thể mở rộng mô hình mà không phải chờ đợi quá nhiều.

Trân trọng Nicklas

Cái này thậm chí còn đẹp hơn tôi nghĩ:

VỚI RECURSIVE t (the_geom, n) AS (CHỌN 'POLYGON ((10 10,8 13, 10 15, 12 14, 15 15, 16 12, 15 10, 10 10))' :: hình học AS the_geom, 1 là n UNION ALL SELECT st_convexhull (ST_collect (ST_Simplify (ST_Buffer (ST_Transscale (the_geom, 1.1 * n, 15,1,1), 0,2 * n), 0,1), the_geom)), n + 1 như n CHỌN the_geom TỪ

mô phỏng mở rộng rẽ phải

Sự cẩn thận của whuber rất quan trọng, và miễn là bạn làm điều này chỉ nhằm mục đích minh họa và không muốn kéo vào chơi động lực học chất lỏng, điều này có thể nhưng làm phức tạp vấn đề.

Điều đó nói rằng, tôi nghĩ đó là một câu hỏi thú vị, và có thể là niềm vui cho các sinh viên. Một cách khác để xem xét vấn đề là nghĩ về nó như một hiện tượng dựa trên raster, với mật độ dầu được đo trong mỗi tế bào. Từ đó, bạn có thể sử dụng một mô hình có tính đến ansiotropy, chẳng hạn như r.spread( tài liệu ) để mô hình hóa tốc độ tăng trưởng, có lẽ bao gồm cả dòng điện giả để 'điều khiển' sự lây lan. Bạn cũng có thể làm điều gì đó tương tự với các loại hoạt động tiêu cự khác nhau trong ArcGIS, sử dụng các hình dạng không đều để khắc phục các vấn đề của bộ đệm tuyến tính.

Tôi nghĩ rằng tôi muốn có các tính năng vectơ đại diện cho dòng điện và sử dụng chúng làm vectơ điều khiển trong hoạt động cong vênh. Chìa khóa sẽ được nhân rộng các vectơ một cách chính xác để bắt chước sự lây lan của một ngày.

Tôi đồng ý với Andy W rằng việc thả ranh giới vào các điểm có thể là điều kiện tiên quyết. Bạn cũng có thể cần tăng mật độ số điểm để có kết quả chính xác.

Không chắc chắn làm thế nào bạn cong vênh trong thế giới ESRI tôi sợ. Tôi biết tiện ích mở rộng Data Interop sẽ làm điều đó, nhưng tôi cho rằng cũng phải có một phương thức tích hợp sẵn hoặc một tiện ích mở rộng dành riêng cho loại điều này.

Tôi sẽ không ngạc nhiên nếu ai đó thực sự đã thực hiện các mô phỏng tương tự, nhưng đây là cách tôi nghĩ rằng tôi sẽ tiếp cận dự án (không có bất kỳ kiến ​​thức nào trước đây về các quá trình Đại dương sẽ khuếch tán sự cố tràn dầu).

Nếu bạn muốn làm việc nghiêm túc với đa giác, tôi sẽ cắt ranh giới của bạn thành một số điểm được xác định trước. Sử dụng các điểm đó, tôi sẽ giới thiệu các mô phỏng của bạn, với các yếu tố ngẫu nhiên liên quan đến hướng mở rộng và khoảng cách mở rộng (trong giới hạn hợp lý được xác định trước), lặp lại các bước đó nhiều lần nếu cần. Sau đó, tạo lại vỏ lồi của tất cả các điểm dựa trên các vị trí mới (nếu bạn muốn điều này luôn bao gồm đa giác trước đó, bạn sẽ phải hạn chế mở rộng ra bên ngoài). Đối với một khóa học giới thiệu về GIS, có lẽ tôi sẽ chỉ hình dung ra một số lần lặp khác nhau có thể có với các yếu tố ngẫu nhiên đó.

Cũng cách tiếp cận khác nhau, tôi nghĩ rằng hình dung dầu như các tác nhân trong một mô phỏng có thể là khá mát mẻ. Ví dụ, đối với mỗi thùng dầu thô tràn ra, tạo ra một tác nhân mới, sau đó thêm các yếu tố ngẫu nhiên giống như tôi đã nói trước đây. Bạn có thể hình dung sự mở rộng của các tác nhân trên khắp Vịnh trong thời gian, hoặc hình dung mật độ dầu theo thời gian.

Nghe có vẻ như một dự án thực sự tuyệt vời, và đăng ảnh khi bạn hoàn thành.

Chỉ để minh họa sự đa dạng của kết quả mà một câu hỏi như thế này có thể tạo ra, tôi sẽ giải quyết vấn đề tôi đã động não khi tôi đăng câu hỏi. Tôi hy vọng sẽ có cơ hội thực hiện nó trong vài ngày tới và sẽ đăng nó khi tôi làm.

1. Rasterize đa giác thành một raster nhị phân.
2. Tạo một raster lớn hơn kết quả của 1 với các giá trị 0 và 1 được đặt ngẫu nhiên. Phân phối của các giá trị 0 và 1 sẽ khớp với số lượng mà đa giác cần mở rộng. Vì vậy, nếu đa giác cần mở rộng 5 km vuông. để đạt được mục tiêu của nó, sẽ có 5 km vuông. trị giá 1 ô.
3. Kết quả liên minh của (1) và (2).
4. Xóa tất cả các ô khỏi kết quả của (3) không liền kề với đa giác rasterized ban đầu.
5. Đưa kết quả của (4) vào (2) thay cho đa giác rasterized ban đầu và lặp lại cho đến khi số lượng (1) ô khớp với vùng đích.

Đây có thể không phải là cách hiệu quả nhất để làm điều đó, nhưng nó nên hoạt động. Ý tưởng này dựa trên một bài tập mô hình tăng trưởng đô thị mà một lớp học năm cuối thực hiện. Raster ngẫu nhiên của họ được tạo ra dựa trên sự phù hợp cho sự tăng trưởng và họ không có giới hạn khu vực, nhưng phần tăng trưởng ngẫu nhiên về cơ bản là giống nhau.