ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

В предыдущем разделе мы упомянули о важности знания отношений объектов в пространстве. Их анализ - одна из главных задач геоинформатики. Вот почему мы вводим так много данных в БД ГИС. Занимаясь подсистемой анализа ГИС, мы рассмотрим множество имеющихся возможностей. Тем временем будет поучительным начать общую разработку нашего пространственного языка с учетом пространственного сравнения. Это даст нам пищу к размышлениям о том, чтр нужно собрать во время нашего путешествия, поскольку у нас будет широкая база для выяснения типов пространственных отношений, и того, что они могут сообщить нам о нашем окружении в результате анализа объектов, их положений и описаний.

Начнем с последнего примера местоположения, в котором мы определили положение свалки относительно близлежащего города. Этот простой расчет является определениемблизости (proximity), свойства быть расположенным вблизи чего-нибудь. Как мы видели, близость может быть выражена расстоянием между двумя объектами. Однако, мы можем также установить пределы приемлемой близости, расстояния, в пределах которого приемлемо или неприемлемо нахождение двух объектов. В нашем примере, если свалка находится слишком близко к городу, даже хотя бы и с подветренной стороны, некоторым людям придется созерцать неприятный пейзаж. А при удалении более 2000 метров, мы можем считать, что ее не будет видно никому из города. Тогда мы можем установить минимальную приемлемую близость в 2000 метров с тем, чтобы любая свалка располагалась не менее чем за 2000 метров от границы города.

Наш пример со свалкой показал взаимодействие двух пространственных объектов. Однако многие объекты встречаются в гораздо больших количествах: города в стране, дома в городе, животные на природе, природные области в^ государстве, деревья в лесу, дороги в государстве, притоки реки, даже растения в саду встречаются не по одиночке. Не все они распределены равномерно в пределах этих областей. Каждый набор объектов имеет определенноепространственное размещение (pattern). Мы можем заметить, что за особенностями этого пространственного размещения, по-видимому, стоят какие-то процессы, определяющие их. Например, инструкция по посадке томатов может требовать располагать растения на расстоянии 1 метра друг от друга. Следуя ей, мы создадимрегулярное и равномерное (regular and uniform) распределение растений (Рисунок 2.8). Это регулярное распределение существенно отличается от расположения деревьев в лесу, которые кажутся размещеннымислучайно (random), без очевидного плана. С другой стороны, глядя на расположение городов в разных странах, мы часто можем видеть, что эти населенные пункты располагаются близи озер, океанов и рек. Зная, что водоемы являются источниками питьевой воды, ценны для отдыха и торговли, мы можем легко догадаться, что свойство городовгруппироваться вблизи таких объектов обусловлено этими нуждами. Сгруппированное расположение (clustered distribution) городов является примером пространственного распределения с высокойплотностью (density) объектов, в то время как распределение других объектов, таких как ферм, разбросанных по сельской местности, является примером болееразреженного распределения (dispersed pattern).

Рисунок 2.8. Картины точечных распределений. Регулярное равномерное, сгруппированное и случайное распределения пространственных объектов.

Продолжая наше путешествие, то обнаруживаем, что некоторые объекты организованы совсем по-другому. Например, мы можем увидеть, что растительность на крутом северном склоне явно отличается от той, что на южной стороне. Другими словами, растительные скопления имеют определенную связь с ориентацией склона. Свойство ориентированности встречается также и в искусственных лесозащитных полосах, которые расположены перпендикулярно преобладающему направлению ветра. Некоторые улицы города образуют сетку перпендикулярных линий, в то время как другие расположены без определенной системы. Можно отметить, что большинство монументов Американской гражданской войны расположены лицом в ту сторону, откуда появился бы враг. В некоторых регионах мира, подвергшихся континентальному оледенению, мы находим гряды камней и глины, называемые конечными моренами, которые ориентированы перпендикулярно направлению движения льда, и цепи валунов вдоль направления движения ледника.

Если мы вновь посетим те места, в которых бывали прежде, то обнаружим Другие процессы, которые подскажут нам об изменчивости географической среды. Вернувшись в родной город или поселок после отсутствия в течение нескольких лет, можно обнаружить, что он стал больше, чем перед отъездом. Произошла диффузия города на прилежащие земли. Возможно, вы увидите, что прежний деловой центр города стал менее важным для торговли, произошла диффузия магазинов в зоны отдыха на окраинах города. В действительности, процесс диффузии может происходить ежедневно, когда люди из жилых районов крупных городов перемещаются на работу в другие части города. Диффузию можно наблюдать даже на примере распространения идей и технологии геоинформационных систем, когда, поначалу небольшое, число институтов, предлагающих курсы геоинформатики, растет с каждым годом по всему миру.

Рисунок 2.9. Отношения между пространственными явлениями. Пространственная корреляция между геологическими формациями и типами почв, образовавшимися из них.

Глядя на все эти пространственные конфигурации, мы задаемся вопросом об отношениях, которые могут иметь место между одним набором явлений или объектов и другим. Этот вопрос был затронут, когда упоминались некоторые причины расположения городов вблизи водоемов. Мы обнаружили, что одно пространственное распределение может быть частично или полностью быть связано с некоторым другим пространственным распределением. Пространственное расположение склонов имеет сильную связь (association) с растительностью, которая на них имеется. Теперь мы можем задать вопрос не только об одиночных распределениях, но и о пространственно коррелированных распределениях (Рисунок 2.9). Мощные возможности современных ГИС позволяют показывать, описывать и численно представлять пространственные связи (spatial associations), что на протяжении долгого времени было основной задачей географов [Sauer, 1925]. Мы осваиваем пространственный язык географии, и теперь, с помощью ГИС, у нас есть возможность применить компьютеры к реализации этих географических идей. Когда нам известен язык, мы начинаем мыслить в пространственных терминах, фильтровать мысли с тем, чтобы выявлять важные пространственные явления, идентифицировать пространственные паттерны и, в конце концов, задавать вопросы для того, чтобы докопаться до объяснения причин взаимодействия распределений.