Как создаются буферные полигоны
При построении буфера проходится каждая вершина объекта и создается отступ буфера. Выходной буферный полигон строится по полученным отступам.
Создание отступов вокруг линий
Входной линейный объект
Созданные вокруг входного линейного объекта отступы.
Буфер, построенный по этим отступам.
Описание буферного расстояния
Параметр буферного расстояния может быть введён как фиксированное значение или как поле, содержащее числовые значения.
Пример 1: Фиксированное расстояние
иже показан буферный полигон для класса линейных объектов с использованием расстояния 20, типа окончания FLAT, типа стороны FULL и типа слияния ALL.
Так как буферное расстояние – константа, буферный полигон строится по одинаковому расстоянию от всех объектов.
Пример 2: Расстояние, заданное значением в атрибутивном поле
В этом примере показан буферный полигон для класса линейных объектов с использованием числового поля со значениями 10, 20 и 30 для расстояния, типом окончания FLAT, типом стороны FULL и типом слияния ALL.
Так как буферные расстояния зависят от значений поля, в одной и той же операции могут использоваться разные значения ширины буфера.
Евклидова и геодезическая буферизация
Важным параметром инструмента Буфер является Метод, который определяет, каким именно образом будут построены буферные зоны. Существует два основных метода построения: Евклидовы и геодезические буферные зоны.
- Евклидов буфер измеряет расстояния на двухмерной координатной плоскости, где расстояние между двумя точками на плоскости измеряется по прямой, то есть как евклидово расстояние. Евклидовы буферы являются наиболее распространенными и хорошо подходят для анализа расстояний вокруг объектов в система координат проекции, которые сосредоточены на относительно небольшой территории (такой как одна зона UTM).
В системе координат проекции существуют области проекции, где расстояния, площади и форма объектов искажаются; это является особенностью систем координат проекции. Например, если используется система координат проекции State Plane или UTM, объекты отображаются точнее вблизи точки начала координат проекции (в центре штата или зоны UTM), но по мере удаления от центра их форма искажается. Аналогично, если используется мировая система координат проекции, часто искажения будут минимальны в одной области, но значительны в другой (для мировой проекции Меркатора искажения минимальны вблизи экватора и значительны вблизи полюсов). Если в наборе данных содержатся объекты, расположенные в областях с низкой и высокой степенью искажения, евклидовы буферы будут более точными в областях с низкой степенью искажения, чем в областях с высокой степенью искажения.
- Геодезические буферы строятся с учетом реальной формы поверхности земли (например, эллипсоид или еще более точную модель – геоид) Расстояния измеряются между двумя точками на сферической поверхности (геоида), что отличается от измерения того же расстояния на плоскости. Создание геодезических буферов предпочтительно в следующих случаях
- ваши входные объекты располагаются далеко друг от друга (в разных зонах UTM, разных регионах мира) либо
- пространственная привязка (проекция карты) входных объектов сильно искажает реальные расстояния, сохраняя при этом другие свойства – в первую очередь площади.
Параметр Метод определяет, как будут строиться буферные зоны.
- Плоскостные строятся по умолчанию. Эта опцию автоматически определяет подходящий метод в зависимости от системы координат Входных объектов.
- Если входные объекты имеют систему координат проекции, будут построены Евклидовы буферы.
- Если входные данные буфера заданы в географической системе координат, и вы указали Буферное расстояние в линейных единицах (метрах, футах и т.д., в противоположность угловым единицам, таким как градусы), будет построен геодезический буфер.
- При выборе этой опции будет получен результат, который получился бы при работе Инструмента Буфер в версиях до ArcGIS 10.3.
- Геодезические – создаются сохраняющие форму геодезические буферные зоны, независимо от системы координат входных данных. Сохраняющие форму геодезические буферные зоны не считают линии между вершинами геодезическими кривыми. Инструмент вместо этого буферизует объекты в системе координат входного класса объектов, чтобы создать буферные зоны, более точно отображающие форму входных объектов. Если вы переживаете по поводу формы буферных зон и их соответствия форме входных объектов, рекомендуется включить эту опцию, особенно если входные данные хранятся в географической системе координат. В некоторых случаях использование опции Плоскостные может занять больше времени, чем построение геодезического буфера, а результатом будет буфер, более точно повторяющий форму входного объекта.
Пример создания геодезического буфера
Цель этого примера – сравнить геодезические и евклидовы буферы в 1000 км для нескольких городов мира. Геодезические буферы были созданы для класса точечных объектов в географической системе координат, а евклидовы буферы – для класса точечных объектов в системе координат проекции (в обоих наборах данных, с проекцией и без проекции, точки представляют одни и те же города).
При работе с набором данных в одной из популярных систем координат проекции всего мира, такой как проекция Меркатора, проекционной искажение может быть минимальным вблизи экватора, но значительным вблизи полюсов. Это означает, что для набора данных в проекции Меркатора измерения расстояний и отступов буферов должны быть достаточно точными вблизи экватора и менее точными на удалении от него.
На рисунке слева показаны местоположения входной точки. Для справки показаны экватор и главный меридиан. Оба рисунка отображаются в проекции Меркатора (карта мира).
На рисунке справа для точек вблизи экватора геодезические и евклидовы буферы совпадают. Для точек вблизи экватора проекция Меркатора вполне способна обеспечить точное измерение расстояния. Однако буферы точек, удаленных от экватора, демонстрируют более значительное искажение расстояний, поскольку евклидовы буферы намного меньше геодезических буферов; это происходит на проекции Меркатора, поскольку области полюсов сильно растянуты (территории вблизи полюсов, такие как Гренландия и Антарктида, имеют огромную площадь в сравнении с территориями вблизи экватора). Все евклидовы буферы длиной в 1000 км имеют одинаковый размер, поскольку процедура построения евклидова буфера предполагает, что расстояния на карте в проекции везде одинаковы (1000 км в Бразилии равны 1000 км в центральной России); это неверно, так как на удалении от экватора расстояния в проекции все больше и больше искажаются. При любом типе анализа расстояния в глобальном масштабе необходимо использовать геодезические буферы, поскольку они обеспечивают точность во всех областях, тогда как евклидовы буферы неточны в областях с высокой степенью искажений.
Примечание:
Отображение геодезических и евклидовых буферов на глобусе наглядно демонстрирует, что геодезические буферы действительно являются более точными.
Это те же самые евклидовы и геодезические буферы в 1000 км, которые были созданы в примере выше. При отображении на глобусе каждый из евклидовых буферов имеет свой размер, несмотря на то что для каждого из них используется одно и то же буферное расстояние (обратите внимание на то, что буфер на Аляске выглядит значительно меньше, чем буфер в Бразилии). Причина в том, что буферы создавались с ложным допущением, согласно которому все расстояния на карте одинаковы независимо от местоположения. Геодезические же буферы при отображении на глобусе имеют правильный одинаковый размер; это происходит потому, что они на них не влияют искажения, возникающие в системе координат проекции.
Дополнительная информация о геодезических буферах
Предполагается, что вершины входных объектов полилиний и полигонов соединены геодезическими линиями (геодезическая линия - это кратчайший путь между двумя точками на эллипсоиде). Если нужен путь между вершинами, не по геодезической линии, сначала необходимо в явном виде уплотнить входные данные. Для уплотнения геометрии можно использовать инструмент Уплотнить. Также можно выбрать метод GEODESIC , чтобы получить буферные полигоны более точно соответствующие форме входных объектов (см. ниже).
Сохраняющие форму геодезические буферы
При построении буферных полигонов вокруг линий или полигонов, метод Геодезический создает геодезические буферы в пространственной привязке входного класса объектов, чтобы обеспечить соответствие буфера геодезической форме входных объектов.
После применения Геодезического метода вы, возможно, найдете очень небольшие отличия в выходных буферах. Это происходит потому, что сохраняющий форму геодезический метод может оказаться неуместным в случаях, когда у входных объектов нет соответствующей плотности вершин для того, чтобы сохранять форму в процессе построения буфера (типично для грубо оцифрованных объектов). Поэтому важно ознакомиться с входными данными перед тем, как использовать Геодезический метод.
Например, ниже приведён очень грубо оцифрованный объект всего с несколькими вершинами (вершины находятся только на изгибах линии), который охватывает большую площадь поверхности Земли:
Если буфер в 500 км использует метод Плоскостные, получится этот выходной объект-буфер (розовый):
Это могло бы быть неожиданным, но как указывалось ранее, метод Плоскостные (при создании геодезических буферов) подразумевает, что вершины входного полилинейного объекта связаны геодезическими линиями, пурпурные на рисунке:
Итак, если посмотреть на входные объекты (синие), полученные геодезические линии (пурпурный) и геодезический буфер (розовый), выходные данные теперь логичны:
Возможно, это совсем не то, что вам нужно.
Метод Геодезический не подразумевает, что вершины, соединяющие линии, соединены геодезическими кривыми. Получившийся с использованием метода Геодезический буфер показан зеленым цветом:
Теперь получился геодезический буфер, более точно сохраняющий форму входного объекта.
Поле BUFF_DIST
Значения в поле BUFF_DIST для выходного класса объектов задаются в линейных единицах измерения, соответствующих системе координат входных объектов. Например, если в инструменте указано буферное расстояние 50 метров, но входной набор данных использует систему координат с футами, то в выходном поле BUFF_DIST 50 метров будут конвертироваться в футы. Есть два исключения из этого:
- Если входные объекты заданы в географической системе координат и буферное расстояние указано в линейных единицах, таких как километры или мили, значения в поле BUFF_DIST будут указаны в метрах.
- Если пространственная привязка входных объектов имеет значение Неизвестно, конвертация не применяется, поэтому значение поля BUFF_DIST также полностью соответствует заданному.
В таблице ниже сведено, что происходит в случае, когда происходит или не происходит конвертация единиц измерения в поле BUFF_DIST.
| Система координат входных объектов | Единицы буферного расстояния | Преобразование единиц |
|---|---|---|
Географические | Угловые или линейные | Конвертируются в метры |
Спроецированная | Угловые | Конвертируются в единицы системы координат входных данных |
Спроецированная | Линейные | Конвертируются в единицы системы координат входных данных |
Географическая или спроецированная | Неизвестно | Допускаются единицы входной системы координат |
Неизвестно | Угловые или линейные | Без преобразований |
| Система координат входных объектов | Единицы буферного расстояния | Преобразование единиц |
|---|---|---|
Географические | Угловые или линейные | Конвертируются в метры |
Спроецированная | Угловые | Конвертируются в метры |
Спроецированная | Линейные | Конвертируются в метры |
Географическая или спроецированная | Неизвестно | Допускаются единицы входной системы координат |
Неизвестно | Угловые или линейные | Без преобразований |
Примечание:
Единицы измерения значения BUFF_DIST всегда совпадают с единицами измерения параметра Выходной системы координат, если он задан.