Hekken en Gordijnen Maken met Geostatistiek

RichieCarmichael

<\/HEAD>

<\/A>

De parallelle hekken gegenereerd in de X- en Y-richtingen door twee afzonderlijke runs van de Parallel Fences tool.<\/P><\/DIV>

Opmerking:  De 3D Fences Toolbox is bijgewerkt op 28 feb 2017.<\/EM><\/STRONG>  <\/EM>

Dit artikel introduceert en bespreekt een geoprocessing toolbox die geostatistiek kan uitvoeren op verticale doorsneden van driedimensionale puntwolken.Klik

hier<\/A> om de toolbox te downloaden.<\/STRONG>

Jarenlang konden gebruikers van ArcGIS en de Geostatistical Analyst extensie geavanceerde geostatistische interpolatie uitvoeren op datasamples in twee dimensies. Daarmee was het creëren van continue kaarten van elk fenomeen dat alleen op geselecteerde locaties werd gemeten mogelijk. Met de groeiende populariteit van analyse in 3D en de beschikbaarheid van 3D-data, is de noodzaak voor een optie om geostatistiek op 3D-data uit te voeren toegenomen. Studies van atmosferische dwarsdoorsneden, geologische profielen en bathymetrische transecten zijn een integraal onderdeel geworden van GIS. In elk van deze drie klassieke elementen (lucht, aarde en water) kunnen we natuurlijke fenomenen meten, zoals de gradiënt van luchttemperatuur, de inhoud van een ertslagen op verschillende dieptes van de geologische lagen, of de zoutgehalte van de oceaan langs aangrenzende verticale transectlijnen.

In GIS analyseren we niet alleen natuurlijke fenomenen, maar ook door mensen gemaakte. Menselijke invloeden op lucht, aarde en water worden ook gemeten. Onder die menselijke bijdragen aan het milieu die in 3D geanalyseerd kunnen worden, zijn rookpluimen van luchtvervuiling en olielekken. Laatstgenoemden kunnen naar beneden migreren in de grond en verplaatst worden door het grondwaterstroming, of migreren vanaf de bodem van een oceaan naar het oppervlak terwijl ze soms meegesleurd worden door oceaanstromingen. Inzicht in dergelijke gebeurtenissen kan ons begrip van deze fenomenen aanzienlijk vergroten. Dit was de motivatie voor het creëren van de 3DFences Toolbox<\/STRONG>.

Een slice<\/STRONG> is een verticale subset van de 3D-data analoog aan een snee brood uit een brood. Hoewel typisch smal in één dimensie is het nog steeds een 3D-object. Een fence<\/STRONG> is een 2D-weergave van een slice van 3D-data. Alle punten die tot een slice behoren worden geprojecteerd, of gedrukt op een 2D-vlak. De term fence diagram, of fence, wordt in de geologie gebruikt om een dwarsdoorsnede van geologische lagen te illustreren die gegenereerd is uit interpolatie van data afkomstig uit een lineaire reeks verticale boringen. Het equivalent van een fence in de atmosferische wetenschappen wordt meestal aangeduid als een curtain<\/STRONG>.<\/A>

Bovenaanzicht van een slice punten getoond in paars, en het resulterende fence gepresenteerd als een gekleurde lijn in het midden van de invoerpunten.<\/P><\/DIV>

<\/A>

Zijaanzicht van de invoerslice punten gelegen aan één zijde van het resulterende fence. De punten zijn metingen van olie in zeewater na een olielek.<\/P><\/DIV>

Om expliciet te zijn, voeren de tools in de 3D Fences toolbox geen 3D-interpolatie uit. De benadering aangeboden door de 3DFences Toolbox<\/STRONG> implementeert geen geostatistische analyse direct op verticale slices van de 3D-data. In plaats daarvan transformeren de tools een slice van de 3D-data, met zijn X-, Y-, Z-coördinaten en de maat van een fenomeencomponent door deze met 90b0 te roteren naar een horizontaal tweedimensionaal vlak. De geostatistische interpolatiemethode

Empirical Bayesian Kriging<\/A> (EBK) wordt uitgevoerd op deze punten wat resulteert in ofwel het geostatistische oppervlak van Voorspelling, wat een continue kaart is van de concentratie of intensiteit van iets, ofwel een kaart van de Voorspellingsstandaardfout, wat kan worden uitgelegd als een kaart die het vertrouwen in de Voorspellingskaart op elke locatie weergeeft. De resulterende output wordt omgezet naar een puntdataset waarbij de punten de geïnterpoleerde waarde vertegenwoordigen in het midden van rastercellen. De punten worden vervolgens teruggeplaatst in de oorspronkelijke coördinatieruimte als een regelmatige matrix punten die lijken op een fence. Het fence wordt gepositioneerd in het midden van de geselecteerde punten van de initiële slice wanneer weergegeven in ArcScene of ArcGIS Pro. Het raster wordt omgezet naar een puntdataset omdat ArcGIS momenteel geen ondersteuning biedt voor weergave van rasterdata als verticaal vlak en punt-symbologie-opties bieden extra flexibiliteit bij het weergeven van resultaten.

Elke standaard ArcGIS- of geostatistische puntinterpolatietool had geïmplementeerd kunnen worden in deze tools. Voor het prototype hebben we gekozen voor Empirical Bayesian Kriging (EBK), bekend om zijn beste standaardparameters en nauwkeurige voorspellingen.<\/A>

De 3DFences<\/STRONG>-toolbox bestaat uit drie afzonderlijke tools ter ondersteuning van verschillende methoden voor het genereren van hekken. De Parallel Fences<\/STRONG>-tool kan sets parallelle hekken genereren in richtingen gerelateerd aan lengtegraden, breedtegraden of dieptes. Met andere woorden, de outputsets parallelle hekken strekken zich uit van N naar Z, W naar O, of door de Z-dimensie. Het aantal hekken in elke set wordt bepaald door de gebruiker. Alle tools ondersteunen selectie sets om hekken te maken uit een subset van steekproefpuntfeatures.<\/A>

Een fence gemaakt langs gedigitaliseerde "S" vorm.<\/P><\/DIV>

De Interactive Fences<\/STRONG>-tool kan hekken genereren gebaseerd op lijnen die op de kaart zijn gedigitaliseerd. De gebruiker stelt de bufferafstand vanaf de gedigitaliseerde lijn in. Alle punten binnen deze buffer worden gebruikt voor geostatistische analyse. De gebruiker kan meerdere lijnen digitaliseren en zelfs zelfkruisende lijnen met veel vertices maken. De derde tool, genaamd Feature based Fences<\/STRONG>, maakt hekken gebaseerd op bestaande features in een polyline feature. In dit geval wordt de vorm bepaald door bestaande feature(s) en strekt zich uit door de Z-dimensie van geselecteerde steekproefpunten. Bijvoorbeeld kan dit toegepast worden om olielekkages boven een oliepijpleiding op zeebodem te onderzoeken.

Alle tools bevatten opties waarmee gebruikers het minimum aantal steekproefpunten en hekafmetingen kunnen bepalen dat nodig is om een redelijke geostatistische oppervlakte te genereren. De tools zijn ook tijdsgevoelig. Als steekproefdata over datum-tijdvelden beschikt en deze optie is ingeschakeld, zal er voor elk tijdsinterval een fence gegenereerd worden indien aan minimumvereisten voor dat interval en locatie voldaan wordt volgens gebruikerinstellingen. De resulterende hekken die opeenvolgende tijdvensters representeren worden gepositioneerd op dezelfde locaties. Om betere visuele analyse mogelijk te maken dienen deze als tijdanimaties weergegeven te worden.

<\/>\n

Een voorbeeld van een atmosferisch curtain gemaakt uit backscatter data verkregen door NASA via haar Calipso satelliet die op ongeveer \u00a032 km boven het aardoppervlak draait.<\/>\n<\/>\nBijdrage door Bob G. en <\/>Witold F.<\/>\n\n\n\n<\/>\n