Инструмент Буфер создает буферные полигоны вокруг входных объектов для заданного расстояния.
При построении буфера проходится каждая вершина объекта и создается отступ буфера. Выходной буферный полигон строится из полученных смещений.
Создание отступов вокруг линий
На рисунках ниже показан процесс создания отступов вокруг линий:
- Входной линейный объект
- Созданные вокруг входного линейного объекта отступы.
- Буфер, построенный по этим отступам.
Буферное расстояние
Параметр буферного расстояния может быть введён как фиксированное значение или как поле, содержащее числовые значения.
Пример 1: Фиксированное расстояние
В примере показано построение буферных полигонов для класса линейных объектов со следующими опциями:
- Расстояние [значение или поле] — на расстоянии 20
- Тип стороны — Полный
- Тип окончания — Плоские
- Тип слияния — слияние всех выходных объектов в один пространственный объект
Так как буферное расстояние – константа, буферный полигон строится по одинаковому расстоянию от всех объектов.
Пример 2: Расстояние, заданное значением в атрибутивном поле
В примере показано построение буферных полигонов для класса линейных объектов со следующими опциями:
- Расстояние [значение или поле] — на расстоянии 10, 20 и 30
- Тип стороны — Полный
- Тип окончания — Плоские
- Тип слияния — слияние всех выходных объектов в один пространственный объект
Так как буферные расстояния зависят от значений поля, в одной и той же операции могут использоваться разные значения ширины буфера.
Слияние буферных полигонов для линии по типам стороны
Разница между различными опциями слияния с типами сторон буфера описана ниже.
- Слияние всех выходных объектов в один пространственный объект — входные линейные объекты сначала объединяются в псевдосеть, насколько это возможно. Вдоль самых длинных отрезков соединенных линейных объектов в этой сети затем формируются буферные полигоны с одной стороны. Для отдельных объектов строятся отдельные буферные полигоны, только если они не соединяются ни с одним входным объектом. Это лучше работает на небольших расстояниях (чаще используется для буферизации линий, представляющих дороги или водотоки). В ряде случаев большие расстояния ведут к тому, вы выходные буферные объекты на первый взгляд выглядят некорректно, но кроме этого буферные полигоны большого размера приводят к огромному объему наложений в выходных данных, которое невозможно анализировать без дополнительной пост-инструментальной обработки.
Односторонний буфер будет пытаться сохранить форму результирующего буфера с верной стороны, даже если выходные буферные полигоны взаимодействуют с неверной стороной других линейных объектов.
- Нет слияния — отдельные односторонние буферные полигоны строятся для отдельных линий. Для результирующих буферных полигонов в выходных данных не предполагается никакого взаимодействия.
При использовании опции Слияние всех выходных объектов в один пространственный объект из-за множества входных объектов со сложной геометрией, в процессе создания буфера с одной стороны с указанным буферным расстоянием может произойти внутренний сбой. Если это произойдет, инструмент попробует построить буфер, немного изменив значения. Этот процесс, как правило, менее эффективен, и некоторые буферные полигоны могут отсутствовать из-за невозможности определить, как сформировать буфер на указанной стороне. Результирующий выходной буферный полигон может пересекать другие входные объекты с некорректной стороны. Если входные линейные объекты включают спирали, кольца и сегменты с некорректным направлением, это часто может привезти к проблемам при создании буфера с одной стороны и с опцией Слияние всех выходных объектов в один пространственный объект.
Евклидова и геодезическая буферизация
Важным параметром инструмента Буфер является Метод, который определяет, каким именно образом будут построены буферные полигоны. Существует два основных метода построения: Евклидов (планарный) и геодезический.
- 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 лучше подходят для анализа расстояний вокруг объектов, хранящихся в системе 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.
- Геодезический буфер учитывает кривизну сфероида и корректно обрабатывает данные вблизи, или при пересечении линии перемены дат и полюсов. Геодезический буфер лучше подходит, если ваши данные покрывают большой экстент, или если система координат входных объектов не подходит для вычисления расстояний. Геодезические буферы могут иметь необычную форму на плоской карте, но на глобусе они будут выглядеть корректно.
Геодезический буфер лучше подходит, если ваши данные покрывают большой экстент, или если система координат входных объектов не подходит для вычисления расстояний.
Параметр Метод предлагает следующие варианты значений:
- Планарный — метод построения буферных полигонов будет основываться на значении системы координат Входных объектов. Это значение по умолчанию
- Если входные объекты имеют систему координат проекции, будут построены Евклидовы буферы.
- Если входные данные заданы в географической системе координат (не в проекции) и Буферное расстояние указано в линейных единицах (метрах, футах и т.д., в противоположность угловым единицам, таким как градусы), будет использоваться алгоритм геодезического буфера.
- Геодезический – форма геодезических буферных полигонов сохраняется, независимо от системы координат входных данных. При этом линии между вершинами не считаются геодезическими кривыми. Инструмент вместо этого строит буферные полигоны в системе координат входного класса объектов, чтобы создать буферы, максимально точно отображающие форму входных объектов. Если вы переживаете по поводу формы буферных полигонов и их соответствия форме входных объектов, рекомендуется использовать эту опцию, особенно если входные данные хранятся в географической системе координат. В некоторых случаях на построение геодезических буферов тратится больше времени, чем с опцией Планарный, однако результат точнее соответствует форме входного объекта.
Пример создания геодезического буфера
В этом примере сравниваются 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 первом рисунке показаны местоположения входной точки. Для справки показаны экватор и главный меридиан. Оба рисунка отображаются в проекции Меркатора (карта мира).
На втором рисунке для точек вблизи экватора геодезические и евклидовы буферы совпадают. Для точек вблизи экватора проекция Меркатора обеспечивает точное измерение расстояния. Но буферные полигоны вокруг точек, удаленных от экватора, демонстрируют существенные искажения расстояний, поскольку Евклидовы буферы значительно меньше геодезических. Это происходит в проекции Меркатора, так как 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 используйте 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 разный размер, несмотря на одинаковое буферное расстояние для них (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. Используйте метод Геодезический, чтобы получить буферные полигоны более точно соответствующие форме входных объектов (см. ниже).
Геодезические буферные полигоны используют более сложные вычисления, чем планарные буферы, и на их построение необходимо больше времени. Насколько больше - в первую очередь зависит от плотности вершин объектов. По мере увеличения плотности вершин объектов увеличивается и время, необходимое для построения буферного объекта.
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 возможны очень небольшие отличия в выходных буферах. Это происходит потому, что сохраняющий форму геодезический метод может оказаться неуместным, если у входных объектов нет соответствующего количества вершин для сохранения формы в процессе построения буфера (типично для грубо оцифрованных объектов). Важно изучить входные данные перед тем, как использовать Геодезический метод.
Например, на рисунке ниже 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 Планарный, вы видите на рисунке выходной объект буферный объект (розовый):
Это могло бы быть неожиданным, но как указывалось ранее, метод Планарный (при создании геодезических буферов) подразумевает, что вершины входного полилинейного объекта связаны геодезическими линиями, как видно на рисунке (фиолетовые линии):
Итак, если посмотреть на входные объекты (синие), полученные геодезические линии (фиолетовые) 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 выходного класса объектов в линейных единицах системы координат входных объектов. Например, если в инструменте указано буферное расстояние 50 метров, но входной набор данных использует систему координат с единицами измерения - футы, то в выходном поле BUFF_DIST 50 метров будут конвертироваться в расстояние в футах. Необходимо учитывать следующие исключения:
- Если входные объекты 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 неизвестна, конвертация не применяется, поэтому значения в поле BUFF_DISTбудут соответствовать указанному.
В таблице ниже приведена суммарная информация о том, что происходит если единицы в поле BUFF_DIST не конвертируются.
| Система координат входных объектов | Единицы буферного расстояния | Конвертация единиц измерения |
|---|---|---|
Географический | Угловые или линейные | Конвертируются в метры |
Спроецированная | Угловые | Конвертируются в единицы системы координат входных данных |
Спроецированная | Линейная | 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 | Конвертация единиц измерения |
|---|---|---|
Географический | Угловые или линейные | Конвертируются в метры |
Спроецированная | Угловые | Конвертируются в метры |
Спроецированная | Линейная | Конвертируются в метры |
Географическая или спроецированная | Неизвестно | Допускаются единицы входной системы координат |
Неизвестно | Угловые или линейные | Без преобразований |
Примечание:
BUFF_DIST значение единиц измерения всегда совпадают с единицами измерения в параметре Выходная система координат, если он задан.