Просмотр кода страницы Расчет зон доступности станций метрополитена Москвы в GRASS GIS

В данной статье рассматривается задача построения зон пешей доступности станций метрополитена города Москвы.

Цель работы --- разделить граф дорог города на участки в зависимости от расстояния до ближайшей станции метро. Предполагается, что пешеход будет передвигаться по дорогам, он не может "срезать" путь через дворы, парки и другие территории, если на них явным образом не указано наличие дороги.

Все действия будут производится в геоинформационной системе GRASS GIS.

== Обзор ==
Для построения зон доступности нам понадобится:
# Импортировать данные по дорогам г. Москвы и выходам станций метрополитена из shp файлов в GRASS GIS.
# Произвести построение топологии для импортированных данных.
# Построить граф дорог.
# Расчитать зоны доступности.

== Подготовка данных: импорт и построение топологии ==
Перед началом работы был создан проект, в который были импортированы дороги г. Москвы в формате shp, созданные на основе данных OpenStreetMap. Данные доступны для загрузки по адресу http://beryllium.gis-lab.info/project/osmshp/.

Далее в этот проект были импортированы точки выходов из станций метро.

Проект, полученный в результате импорта данных, можно загрузить по следующей ссылке [[Медиа:MSK_28407.zip]].

Поскольку данные были импортированы из нетопологического формата shp, то следующим действием необходимо построить топологию, т.е. добавить (в случае необходимости) узлы в местах пересечения дорог. Построение топологии производится при помощи команды [http://grass.osgeo.org/grass65/manuals/v.clean.html v.clean]:
 v.clean in=roads out=roads_cross tool=break type=line

В результате будет создана новая карта roads_cross.

== Построение графа дорог ==
Следующим шагом будет построение графа дорог и присоединение к нему дополнительных узлов --- выходов метрополитена. Дело в том, что точки, соответствующие выходам, были получены из другого источника, и они не обязательно попадают в точности на линию дороги. В итоге эти выходы представляются недоступными из дорожной сети. Пример такой ситуации приведен на рисунке.
<gallery>
Файл:Roads.png|Точки выходов из метрополитена и линии дорожной сети.
</gallery>
Поэтому следующим шагом будет поиск для каждой точки-выхода ближайшей к ней дороги. После того, как ближайшая дорога определена, требуется соединить дорогу и точку дополнительной линией, чтобы включить точку в граф дорог.

=== Расчет расстояний от выходов до дорог ===
Посмотрим на каком расстоянии лежат выходы метро от дорог. Будем исходить из предположения, что расстояние от станции до дороги не превышает километра, т.к. маловероятно, что станция метро есть, а подходов к ней нет:
 v.distance -p from=stations to=roads_cross upload=dist col=dist dmax=1000
здесь при помощи команды [http://grass.osgeo.org/grass65/manuals/v.distance.html v.distance] расчитываются расстояния от объектов, хранящихся в stations до ближайших объектов, хранящихся в roads_cross. Получившиеся значения будут выведены на экран в формате: номер станции | расстояние в метрах до ближайшей дороги. Первые несколько строк показаны ниже:
 from_cat|dist
 1|7.637926
 2|7.637926
 3|4.901780
 4|4.901780
 5|8.664475
 6|8.664475
 7|6.610899
 ...

=== Построение графа дорог ===
Из полученной таблицы видно, что 50-ти метровых отрезков достаточно для того, чтобы соединить станции и дороги, поскольку все расстояния меньше 50 метров. Проводим отрезки:
 v.net roads_cross points=stations out=roads_net op=connect thresh=50
В результате выполнения команды [http://grass.osgeo.org/grass64/manuals/v.net.html v.net] точки, лежащие в векторной карте stations будут присоеденены (операция=connect) к карте roads_net. Если бы в векторной карте stations были точки, находящиеся далее пятидесяти метров (thresh=50) от объектов
карты roads_net, то такие точки остались бы без изменений.

В результате выполнения команды будет создан граф roads_net.
<gallery>
Файл:roads_net.png|Фрагмент графа дорог с присоединенными точками --- выходами из метрополитена.
</gallery>

== Построение изолиний на графе дорог ==
На предыдущем шаге был построен граф дорог и к нему были присоеденены точки, соответствующие выходам из станций метрополитена.

Следующим шагом будет построение зон доступности в зависимости от расстояний от станций. Возьмем например, расстояния, равные 500, 1000 и 1500 метров и построим для них зоны доступности. Для этого выполним следующую команду:

 v.net.iso input=roads_net output=roads_net_iso ccats=1-100000 costs=500,1000,1500

В результате выполнения команды [http://grass.osgeo.org/grass64/manuals/v.net.iso.html v.net.iso] будет расчитана карта roads_net_iso, дороги этой карты кодируются так:
 категория 1: расстояние до станции не превышает 500 метров
 категория 2: расстояние до станции 500-1000 метров
 категория 3: расстояние до станции 1000-1500 метров
 категория 4: расстояние до станции свыше 1500 метров.

Пример построенной карты представлен на рисунке.