Erstellung einer Gebietsbewertung nach der Methode der thermischen Potentiale unter Verwendung offener Daten

In diesem Artikel werden wir den Algorithmus und die Ergebnisse der Analyse großflächiger Gebiete ohne Einschränkung ihrer Grenzen unter Verwendung der Methode der thermischen Potentiale und der Methode der Hauptkomponenten betrachten . Als erste Information wurden offene Daten bevorzugt, hauptsächlich mit OSM. Die Studie wurde auf dem Gebiet von 40 Probanden des europäischen Teils der Russischen Föderation mit einer Gesamtfläche von 1,8 Millionen km² durchgeführt.

Einige Aufgaben, die mit der möglichen Methode gelöst wurden:

• Die Definition einer Reihe von Punktschätzungen an jedem Punkt des Gebiets, die eine Vorstellung vom Entwicklungsstand des Gebiets im Allgemeinen und in einem bestimmten Themenbereich im Besonderen vermitteln. Zum Beispiel Handel, Industrie, Dienstleistungen usw.
• Finden homogener Zonen (Cluster) des analysierten Gebiets und ihrer genauen Grenzen.
• Berechnung von Empfehlungen für die Platzierung einer neuen Einrichtung , einschließlich einer zusammengesetzten Einrichtung, einschließlich anderer Einrichtungen.
• Finden von Kosten- oder Gebietswertmodellen für jeden Cluster.
• Vergleich von Gebieten, d. H. Zusammenstellung von Bewertungen von Gebieten (die in diesem Artikel erörtert werden).

Forschungsumfang

Die genannten Probleme werden für die Stadtebene (mehrere hundert km² mit einer räumlichen Genauigkeit von 25 m) und die Ebene der Regionen (mehrere hunderttausend km² mit einer räumlichen Genauigkeit von 250 m) gelöst. Der Artikel beschreibt die Methoden zur Analyse des Territoriums in einem neuen Maßstab - die Vereinigung von Städten, Regionen und Bezirken in einem einzigen Raum.

Die wichtigsten Forschungsmethoden:

• Es verwendet offene räumliche Informationen, hauptsächlich OSM, und Methoden zu deren Verarbeitung.
• Um den Grad des Einflusses von Objekten unterschiedlicher Art auf das Territorium zu berücksichtigen, wird die Methode der Potentiale angewendet .
• Um die Dimension des Problems zu verringern und die Qualität der Modelle zu verbessern, wird die Hauptkomponentenmethode verwendet.
• Zur Berechnung linearer Modelle wird die Methode der kleinsten Quadrate verwendet.
• Zur Analyse werden Clustering-Methoden verwendet, um homogene Regionen zu bestimmen. Jeder Cluster hat ein eigenes Modell. Die Modelle werden an den Grenzen der Cluster zusammengefügt.

Die Studie wurde auf der Ebene der Mitgliedsgruppen der Russischen Föderation und der Großstädte mit ihrer anschließenden Vereinigung durchgeführt.

Zunächst stellen wir den Algorithmus und die Ergebnisse der Untersuchung homogener Gebiete der konstituierenden Einheiten der Russischen Föderation vor - des Wolga-Bundesdistrikts, des zentralen Bundesdistrikts, des südlichen Bundesdistrikts, des nordwestlichen Bundesdistrikts und eines Teils des Ural-Bundesdistrikts. Die gesamte Forschungsfläche betrug also ungefähr 1,8 Millionen Quadratkilometer.

Beschreibung der Forschungstechnologie:

1. Sammlung von Quellinformationen aus offenen Datenquellen (wir bevorzugen OpenStreetMap) im Kontext jedes Themas der Russischen Föderation. Die Anfangsinformationen werden mit dem maximalen Einflussradius Rmax für alle Faktoren heruntergeladen (in unserem Fall betrug der maximale Einflussradius beispielsweise 50 km, d. H. Wir laden die Informationen mit einem Puffer von 50 km herunter).
2. Die Vernetzung erfolgt klar innerhalb der Grenzen des Subjekts der Russischen Föderation (der Gitterschritt für diese Studie beträgt 1 Kilometer), und das Verfahren zur Aufteilung der Einflussfaktoren in Fragmente zur weiteren Berechnung von Potentialen wird unter Berücksichtigung des konstruierten Puffers durchgeführt, um den Einfluss von Faktoren an der Grenze des Subjekts zu berücksichtigen.
3. Die Berechnung der Potentialwerte und das Ausfüllen der Berechnungsergebnisse in Gitterknoten erfolgt innerhalb der Grenzen des Faches der Russischen Föderation.
4. Die Vereinigung der konstituierenden Einheiten der Russischen Föderation zu einem „einzigen Projekt“ Das heißt, zu diesem Zeitpunkt kombinieren wir alle Gitter, die zuvor für jedes Thema erstellt wurden, zu einem. So erhalten wir ein Raster mit einer Fläche von 1,8 Millionen Quadratkilometern. und enthält 1,8 Millionen Knoten (Analysepunkte) und 88 Einflussfaktoren (unserer Meinung nach sind die einflussreichsten OSM-Faktoren Punkt- und erweiterte Objekte (Autobahnen, Wälder, Flüsse, Infrastrukturobjekte)).
5. Berechnung integraler Indikatoren nach der Hauptkomponentenmethode.
6. Suche nach homogenen Bereichen.

Die untersuchten Gebiete sind in homogenen Gebieten nach Faktoren zusammengefasst, die jede Seite der Entwicklung des Gebiets beschreiben, beispielsweise die soziale Sphäre, den Handel und die Industrie.
Das Bild unten zeigt Bilder von homogenen Bereichen des „Einzelprojekts“ im Kontext von: Industrie, Handel, Dienstleistungen.


Homogene Gebiete des europäischen Teils der Russischen Föderation nach dem Faktor "Industrie"


Homogene Gebiete des europäischen Teils der Russischen Föderation nach dem Faktor „Industrie“ (Fragment von Moskau)


Homogene Gebiete des europäischen Teils der Russischen Föderation durch den Faktor "Handel"


Homogene Gebiete des europäischen Teils der Russischen Föderation nach dem Faktor „Handel“ (Fragment von Moskau)


Homogene Gebiete des europäischen Teils der Russischen Föderation durch den Faktor „Dienst“


Homogene Gebiete des europäischen Teils der Russischen Föderation nach dem Faktor „Dienstleistungen“ (Fragment von Moskau)

In den dargestellten Bildern überwiegen die Zentren der konstituierenden Einheiten der Russischen Föderation ziemlich deutlich, aber es kann auch festgestellt werden, dass einige homogene Regionen (Regionen, die in derselben Farbe hervorgehoben sind) in fast jedem Thema zu finden sind. Mit anderen Worten, diese homogenen (in Bezug auf die Bedeutung) Gebiete in verschiedenen Einheiten sind sowohl bei Investitionen als auch bei anderen Plänen am attraktivsten.

Die nächste Stufe der Studie war die Zusammenstellung der Bewertungen der Probanden des europäischen Teils der Russischen Föderation, die in den nachstehenden Tabellen aufgeführt sind.

Zusammengestellte Bewertungen zeigen den besten Quadratkilometer, die besten 100 Quadratmeter. km und die besten 20.000 km². Es sollte beachtet werden, dass dies kein spezifisches Fragment eines Gebiets von 1, 100 oder 20.000 km² ist, sondern ein Satz von Gitterknoten (Analysepunkten), die auf einem Subjekt aufgebaut sind, das die besten integralen Eigenschaften aufweist, d. H. Diese Knoten können zufällig lokalisiert werden auf dem Gebiet des Themas der Russischen Föderation.

Tabelle 1. Bewertung der Probanden der Russischen Föderation (die besten 1 km²)



Tabelle 2. Bewertung der Probanden der Russischen Föderation (die besten 100 km²)



Tabelle 3. Bewertung der Bestandteile der Russischen Föderation (die besten 20.000 km²)



Die ersten Plätze in der Rangliste belegen Moskau und die Region Moskau, St. Petersburg und die Region Leningrad, die Region Swerdlowsk, die Region Tscheljabinsk, die Region Nischni Nowgorod und Tatarstan. Es ist jedoch zu beachten, dass die Bewertung je nach Umfang der Forschung „schwankt“ (die Themen der Russischen Föderation wechseln die Plätze), dh die Menge der besten Knoten wird durch die Tatsache beeinflusst, dass wir -1 km² oder 100 km² oder 20 000 betrachten km²

Um ein ähnliches Problem für die Zentren der konstituierenden Einheiten der Russischen Föderation zu lösen (wir haben 40 größte und größte Zentren ausgewählt), haben wir den Schritt zum Aufbau eines Rasters von 100 Metern festgelegt und die folgenden Ergebnisse erhalten.

Tabelle 4. Bewertung der Zentren der konstituierenden Einheiten der Russischen Föderation (die besten 0,01 km² - der beste Punkt auf dem Gebiet)



Tabelle 5. Bewertung der Zentren der konstituierenden Einheiten der Russischen Föderation (die besten 10 km²)



Tabelle 6. Bewertung der Zentren der konstituierenden Einheiten der Russischen Föderation (die besten 200 km²)



Wie bei der Aufgabe auf der Ebene der konstituierenden Einheiten der Russischen Föderation stellte sich heraus, dass das Rating von der untersuchten Skala abhängt. Dies liegt daran, dass die Anzahl der Gitterknoten (Analysepunkte) mit den besten Integralindikatoren abhängig von der ausgewählten Skala variiert.

Zusammenfassend ist anzumerken, dass jede Bewertung eine Diskussion fördert. Wir haben jedoch Untersuchungen zu offenen Daten unter Verwendung neuer Methoden zur Analyse des Territoriums durchgeführt, um bestehende Methoden auf einen kleineren Maßstab zu übertragen - das Niveau der Themen der Russischen Föderation, der Bundesdistrikte und darüber hinaus.

Die variable Skala und die neuen Methoden ermöglichen es uns, voneinander entfernte Objekte als Ganzes zu analysieren und dabei die gegenseitige Beeinflussung von Territorien untereinander zu berücksichtigen.