Геоінформаційний підхід до дослідження урбаністичних географічних систем (на прикладі м. Харків та області)
Ключові слова:
урбогеосистема, ГІС, геоінформаційний підхід, урбаністичні дослідження, алгоритмічна послідовність, екстернальна та інтернальна урбогеосистеми, тематичні дослідження
Анотація
Стаття присвячена вдосконаленню і подальшому розвитку концептуального підходу щодо дослідження урбаністичних геосистем (УГС) через ГІС-засоби. Урбогеосистема визначається як онтологічна сутність, що функціонує і розвивається в окремому географічному екстенті урбанізованої території. Подаються два рівня урбогеосистем: екстернальна УГС, як сукупність взаємозв’язаних окремих міст, та інтернальна урбогеосистема – множина районів окремого міста. Отримала подальший розвиток ідея про те, що урбаністичну геосистему можна відтворювати через три модельні сутності: набір дискретних (точкових) географічних об’єктів, що подають суспільно-географічні та економічні атрибути окремих населе-них пунктів або виокремлених частин одного міста; сукупність лінійних об’єктів, що визначають взаємодії між цими скла-довими УГС; та множина об’єктів площі, які, власне, і описують елементи УГС. Пояснюється, чому подібна формалізація змісту УГС надає широкі можливості саме для застосування ГІС-засобів для моделювання, аналізу і візуалізації урбогеоси-стем. Деталізуються чинники, що обумовлюють необхідність впровадження геоіформаційного підходу до дослідження цих систем. У вигляді блок-схеми формалізується алгоритм дослідження УГС через засоби ГІС із подальшим розглядом кож-ного з його ключових блоків. Зокрема, особливо підкреслюється застосування Лідар-технології як для генерації моделей УГС, так і для аналізу їхньої динаміки. Розглядаються ГІС-інтерфейс та функціональність відповідного програмного забезпечення. Наводиться приклад дослідження екстернальної урбогеосистеми – в інтерфейсі ГІС MapInfo була впрова-джена модель маятникової міграції, побудована через аналіз властивостей УГС. Подаються тематичні приклади відтво-рення інтернальної УГС. Розглядається послідовність її моделювання через Лідар-дані. Обговорюється побудована на платформі ArcGIS модель локалізації ділянок міста із визначенням функціонального впливу урбогеосистеми на особливості розподілу закладів соціальної сфери. На завершення узагальнюються результати дослідження і переваги даного підходу щодо цілей муніципального менеджменту.
Завантаження
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Посилання
1. Allen, P. M., Sanglier, M. (1981). Urban Evolution, Self-Organization, and Decision-making. Environment and Planning, 13, 167-83.
2. Awrangjeb, M., Fraser, C. S. (2013). Rule-based segmentation of LiDAR point cloud for automatic extraction of building roof plane // ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, II-3/W3,
1-6.
3. Batty, M., Hutchinson, B. (1982). Systems Analysis in Urban Policy Making and Planning. London / NY: Plenum Press, 617.
4. Bertuglia, C. S., Leonardi, G., Wilson, A. G. (1990). Urban Dynamics: Designing an Integrated Model. London / New York: Routledge, 438.
5. Biljecki, F., Stoter, J., Ledoux, H., et al (2015). Applications of 3D City Models: State of the Art Review. ISPRS International Journal of Geo-Information, 4, 2842-2889.
6. Billen, R., Cutting-Decelle, A. F., Marina, O. et al. (2017) 3D City Models and urban information: Current issues and perspectives. European COST Action TU0801. ESF. Availalable at : http://ru.scribd.com/document/306099832/3D-City-Models-and-Urban-Information-Book.
7. Bourne, L. S., Simmons, J. W. (1987). Systems of Cities: Readings on Structure, Growth, and Policy. Oxford: Oxford University Press, 565.
8. Bozeman, B. (1978). Scientific and technical information and urban policy-making. Urban Systems, 4, 3, 161-172.
9. Cao, R., Zhang, Y., Liu, X., Zhao, Z. (2017). Roof plane extraction from airborne lidar point clouds. International Journal of Remote Sensing, 38 (12), 3684-3703.
10. Carbajales, P. (2013). Introduction to GIS for Urban Studies (URBANST 164). Stanford Geospatial Center. Availalable at : https://sites.google.com/site/stanfordgis2013/introurbanstudies
11. Cheng, T. et al. (2012). Advances in geocomputation (2006-2011). Computers, Environment and Urban Systems, 36, 481-487.
12. Cliff, A. D., Ord, J. K. (1973). Spatial Processes, Models, and Applications, London, 395.
13. Douven, W., Grothe, M., Nijkamp, P., Scholten, H. (1993). Urban and regional planning models and GIS. Diffusion and use of geographic information technologies, 317–37.
14. Du, G. Q. (1997). A Study on the relationship of regional urbanization and socio-economic structure in China. Annals of Japanese Association of Economical Geographers, 43, 151–164.
15. Du, G. (2001). Using GIS for analysis of urban system. GeoJournal, 52, 213-221.
16. ESRI (2006). Geoprocessing in ArcGIS. California: ESRI Press, 370.
17. ESRI. ArcToolBox Window basics (2017). Availalable at : http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.3/index.cfm?id= 618&pid=616&topicname=ArcToolbox_window_basics.
18. Groger, G., Kolbe, T. H., Nagel, C., Hдfele, K. H. (2012). OpenGIS City Geography Markup Language (CityGML) Encoding Standard. Version 2.0.0, Open Geospatial Consortium, OGC Doc, 12-019.
19. Helly, W. (1975). Urban Systems Models. London / New York: Academic Press, 196.
20. Henley, A. (1998). Residential Mobility, Housing Equity and the Labour Market. Economic Journal, 108, 414–427.
21. Hincks, S., Wong, C. (2012). The Spatial Interaction of Housing and Labour Markets: Commuting Flow Analysis of North West England. Urban Studies, 47, 3, 620 – 649.
22. Hofierka, J., Zlocha, M. (2012). A new 3-D solar radiation model for 3-D city models. Trans. GIS, 16, 681–690.
23. Hua, C. I., Porell, F. (1979). A critical review of the development of the gravity model. Int. Reg. Sci. Rev, 4, 97–126.
24. ITC Educational Textbook Series (2009). Principles of Geographic Information Systems. Enschede, The Nether-lands, 540.
25. Kostrikov, S. (2004). Attributive data for GIS and definition of the fluvial topography morphological-morphometric characteristics. GEOINFORMATIKA, Journal of Ukrainian division of EGIS, 4, 70-77.
26. Kostrikov, S., Sehida, K. (2016). GIS-modelling of regional commuting (a case study of Kharkiv region). Actual Problems of Economics. Scientific economic journal, 186(12), 399-410.
27. Kostrikov, S., Sehida, K. (2013). Human geography with geographical geoinformation systems, Chasopus sotsi-alno-ekonomichnoi geographii. Human Geography Journal, 15(2), 39-47.
28. Kostrikov, S., Bubnov, D., Kostrikova, A., Pudlo, R. (2018). Three Key Processing Functionalities of the EOS LiDAR Tool. Technical Session: LiDAR Data Processing. Proceedings of 39th Asian Conference on Remote Sensing, 15-19 October 2018, Renaissance Kuala Lumpur Hotel, 406.
29. Kostrikov, S., Pudlo, R., Kostrikova, A. (2018). Three Key EOS LiDAR Tool Functionalities for Urban Studies. Full Paper Proceeding of ACRO'2018, Kuala Lumpur, Malaysia. Technical Session: LiDAR Data Processing, 3, 1676-1685.
30. Lafarge, F., Mallet, C. (2012). Creating large-scale city models from 3D-point clouds: A robust approach with hybrid representation. International Journal of Computer Vision, 1, 69-85.
31. Liang, J., Gong, J., Zhou, J., Zhou, J., Ibrahim, A. N., Li, M., Li, M. (2015). An open-source 3D solar radiation model integrated with a 3D Geographic Information System. Environmental Modeling Software, 64, 94–101.
32. Li, Y., Wu, H., An, R., Xu, H., He, Q., Xu, J. (2013). An improved building boundary extraction algorithm based on fusion of optical imagery and LIDAR data, 124, 5357– 5362.
33. Murayama, Y. et al (2001). Geography with GIS. GIS: contribution to geography. Tokyo, 1–22.
34. O'Looney, J. (2000). GIS and decision- making in local government, Redlands, Calif.: ESRI Press, 262.
35. Renkow, M., Hoover, D. (2000). Commuting, migration, and rural-urban population dynamics. Journal of Regional Science, 40(2), 261–287.
36. Sadahiro,Y. (2001). Spatial analysis and GIS. GIS: contribution to geography, Tokyo, 284–299.
37. Sampath, A., Shan, J. (2010). Segmentation and reconstruction of polyhedral building roofs from aerial LIDAR point clouds. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 48(3), 1554–1567.
38. Satari, M., Samadzadegan, F., Azizi, A., Maas, H. G. (2012). A multi-resolution hybrid approach for building model reconstruction from LIDAR data. The Photogrammetric Record, 27(139), 330–359.
39. Shan, J. Sampath, A. (2005). Urban DEM generation from raw LIDAR data: a labeling algorithm and its perfor-mance. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 71(2), 217–226.
40. Taylor, G. et al. (2007). Modelling and prediction of GPS availability with digital photogrammetry and LiDAR. International Journal of Geographical Information Science, 21(1), 1–20.
41. Tomlinson, R. F. (1987). Current and potential uses of geographical information systems: the North American experience. International Journal of Geographical Information Systems, 1(3), 203-218.
42. Tomlinson, R. (2001). Thinking about GIS. Redlands: ESRI Press, 254.
43. Unger, J. (2009). Connection between urban heat island and sky view factor approximated by a software tool on a 3D urban database. International Journal of Environmental Pollutinon, 36, 59.
44. Vosselman, G., Dijkman, S. (2001). 3D building model reconstruction from point clouds and ground plans. IAPRS, 34, 37-43.
45. Walloth, C., Gebetsroither-Geringer, E., Atun, A. (2016). Understanding Complex Urban Systems: Integrating Mul-tidisciplinary Data in Urban Models. London / New York: Springer, 148.
46. Wellar, B. S. (1975). Urban data management systems. In Canada: A federal perspective. Papers from the 12th Annual URISA Conference, Urban and Regional Information Systems: Resources and Results, 377-391.
47. Zarea, A. А., Mohammadzadeh A. (2016). A Novel Building and Tree Detection Method From LiDAR Data and Aerial Images. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 9(5), 1864-1875.
48. Bezruk, V., Kostrikov, S., Chuev, A. (2016). GIS-analiz funktsii urbogeosistemu z metoyu optimizatsii rozmishennya zakladiv gromadskogo harchuvanny (na prukladi m. Kharkiv [Optimizing allocation of catering institution estab-lishment through the urbogeosystem GIS-analysis (case study of Kharkiv)]. Human Geography Journal, 21 (2), 91-101.
49. Kostrikov, S. (2014). Geoinformatsijne modelyuvannya prurodno-antropogennogo dovkillya [Geoinformation modeling of the natural & human environment]. Kharkiv: Karazin University Press, 484.
50. Kostrikov, S., Kulakov, D., Sehida, K. (2014). Programne zabezpechennya GIS dlya LiDAR-technologii dustantsijjnogo zonduvannya v tsilyah analizu urbogeosystem [GIS-software for the urban geosystem analysis with LiDAR-technique]. Proceedings of GIS Forum, 19, 45-52.
51. Kostrikov, S., Chuev, O. (2016). Analiz dvorivnevuh urbogeosystem cherez zasobu GIS [Analysis of the two-level urbogeosystems by GIS-tools]. Bulletin in Geology, Geography, and Ecology, 44, 98-109.
2. Awrangjeb, M., Fraser, C. S. (2013). Rule-based segmentation of LiDAR point cloud for automatic extraction of building roof plane // ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, II-3/W3,
1-6.
3. Batty, M., Hutchinson, B. (1982). Systems Analysis in Urban Policy Making and Planning. London / NY: Plenum Press, 617.
4. Bertuglia, C. S., Leonardi, G., Wilson, A. G. (1990). Urban Dynamics: Designing an Integrated Model. London / New York: Routledge, 438.
5. Biljecki, F., Stoter, J., Ledoux, H., et al (2015). Applications of 3D City Models: State of the Art Review. ISPRS International Journal of Geo-Information, 4, 2842-2889.
6. Billen, R., Cutting-Decelle, A. F., Marina, O. et al. (2017) 3D City Models and urban information: Current issues and perspectives. European COST Action TU0801. ESF. Availalable at : http://ru.scribd.com/document/306099832/3D-City-Models-and-Urban-Information-Book.
7. Bourne, L. S., Simmons, J. W. (1987). Systems of Cities: Readings on Structure, Growth, and Policy. Oxford: Oxford University Press, 565.
8. Bozeman, B. (1978). Scientific and technical information and urban policy-making. Urban Systems, 4, 3, 161-172.
9. Cao, R., Zhang, Y., Liu, X., Zhao, Z. (2017). Roof plane extraction from airborne lidar point clouds. International Journal of Remote Sensing, 38 (12), 3684-3703.
10. Carbajales, P. (2013). Introduction to GIS for Urban Studies (URBANST 164). Stanford Geospatial Center. Availalable at : https://sites.google.com/site/stanfordgis2013/introurbanstudies
11. Cheng, T. et al. (2012). Advances in geocomputation (2006-2011). Computers, Environment and Urban Systems, 36, 481-487.
12. Cliff, A. D., Ord, J. K. (1973). Spatial Processes, Models, and Applications, London, 395.
13. Douven, W., Grothe, M., Nijkamp, P., Scholten, H. (1993). Urban and regional planning models and GIS. Diffusion and use of geographic information technologies, 317–37.
14. Du, G. Q. (1997). A Study on the relationship of regional urbanization and socio-economic structure in China. Annals of Japanese Association of Economical Geographers, 43, 151–164.
15. Du, G. (2001). Using GIS for analysis of urban system. GeoJournal, 52, 213-221.
16. ESRI (2006). Geoprocessing in ArcGIS. California: ESRI Press, 370.
17. ESRI. ArcToolBox Window basics (2017). Availalable at : http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.3/index.cfm?id= 618&pid=616&topicname=ArcToolbox_window_basics.
18. Groger, G., Kolbe, T. H., Nagel, C., Hдfele, K. H. (2012). OpenGIS City Geography Markup Language (CityGML) Encoding Standard. Version 2.0.0, Open Geospatial Consortium, OGC Doc, 12-019.
19. Helly, W. (1975). Urban Systems Models. London / New York: Academic Press, 196.
20. Henley, A. (1998). Residential Mobility, Housing Equity and the Labour Market. Economic Journal, 108, 414–427.
21. Hincks, S., Wong, C. (2012). The Spatial Interaction of Housing and Labour Markets: Commuting Flow Analysis of North West England. Urban Studies, 47, 3, 620 – 649.
22. Hofierka, J., Zlocha, M. (2012). A new 3-D solar radiation model for 3-D city models. Trans. GIS, 16, 681–690.
23. Hua, C. I., Porell, F. (1979). A critical review of the development of the gravity model. Int. Reg. Sci. Rev, 4, 97–126.
24. ITC Educational Textbook Series (2009). Principles of Geographic Information Systems. Enschede, The Nether-lands, 540.
25. Kostrikov, S. (2004). Attributive data for GIS and definition of the fluvial topography morphological-morphometric characteristics. GEOINFORMATIKA, Journal of Ukrainian division of EGIS, 4, 70-77.
26. Kostrikov, S., Sehida, K. (2016). GIS-modelling of regional commuting (a case study of Kharkiv region). Actual Problems of Economics. Scientific economic journal, 186(12), 399-410.
27. Kostrikov, S., Sehida, K. (2013). Human geography with geographical geoinformation systems, Chasopus sotsi-alno-ekonomichnoi geographii. Human Geography Journal, 15(2), 39-47.
28. Kostrikov, S., Bubnov, D., Kostrikova, A., Pudlo, R. (2018). Three Key Processing Functionalities of the EOS LiDAR Tool. Technical Session: LiDAR Data Processing. Proceedings of 39th Asian Conference on Remote Sensing, 15-19 October 2018, Renaissance Kuala Lumpur Hotel, 406.
29. Kostrikov, S., Pudlo, R., Kostrikova, A. (2018). Three Key EOS LiDAR Tool Functionalities for Urban Studies. Full Paper Proceeding of ACRO'2018, Kuala Lumpur, Malaysia. Technical Session: LiDAR Data Processing, 3, 1676-1685.
30. Lafarge, F., Mallet, C. (2012). Creating large-scale city models from 3D-point clouds: A robust approach with hybrid representation. International Journal of Computer Vision, 1, 69-85.
31. Liang, J., Gong, J., Zhou, J., Zhou, J., Ibrahim, A. N., Li, M., Li, M. (2015). An open-source 3D solar radiation model integrated with a 3D Geographic Information System. Environmental Modeling Software, 64, 94–101.
32. Li, Y., Wu, H., An, R., Xu, H., He, Q., Xu, J. (2013). An improved building boundary extraction algorithm based on fusion of optical imagery and LIDAR data, 124, 5357– 5362.
33. Murayama, Y. et al (2001). Geography with GIS. GIS: contribution to geography. Tokyo, 1–22.
34. O'Looney, J. (2000). GIS and decision- making in local government, Redlands, Calif.: ESRI Press, 262.
35. Renkow, M., Hoover, D. (2000). Commuting, migration, and rural-urban population dynamics. Journal of Regional Science, 40(2), 261–287.
36. Sadahiro,Y. (2001). Spatial analysis and GIS. GIS: contribution to geography, Tokyo, 284–299.
37. Sampath, A., Shan, J. (2010). Segmentation and reconstruction of polyhedral building roofs from aerial LIDAR point clouds. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 48(3), 1554–1567.
38. Satari, M., Samadzadegan, F., Azizi, A., Maas, H. G. (2012). A multi-resolution hybrid approach for building model reconstruction from LIDAR data. The Photogrammetric Record, 27(139), 330–359.
39. Shan, J. Sampath, A. (2005). Urban DEM generation from raw LIDAR data: a labeling algorithm and its perfor-mance. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 71(2), 217–226.
40. Taylor, G. et al. (2007). Modelling and prediction of GPS availability with digital photogrammetry and LiDAR. International Journal of Geographical Information Science, 21(1), 1–20.
41. Tomlinson, R. F. (1987). Current and potential uses of geographical information systems: the North American experience. International Journal of Geographical Information Systems, 1(3), 203-218.
42. Tomlinson, R. (2001). Thinking about GIS. Redlands: ESRI Press, 254.
43. Unger, J. (2009). Connection between urban heat island and sky view factor approximated by a software tool on a 3D urban database. International Journal of Environmental Pollutinon, 36, 59.
44. Vosselman, G., Dijkman, S. (2001). 3D building model reconstruction from point clouds and ground plans. IAPRS, 34, 37-43.
45. Walloth, C., Gebetsroither-Geringer, E., Atun, A. (2016). Understanding Complex Urban Systems: Integrating Mul-tidisciplinary Data in Urban Models. London / New York: Springer, 148.
46. Wellar, B. S. (1975). Urban data management systems. In Canada: A federal perspective. Papers from the 12th Annual URISA Conference, Urban and Regional Information Systems: Resources and Results, 377-391.
47. Zarea, A. А., Mohammadzadeh A. (2016). A Novel Building and Tree Detection Method From LiDAR Data and Aerial Images. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 9(5), 1864-1875.
48. Bezruk, V., Kostrikov, S., Chuev, A. (2016). GIS-analiz funktsii urbogeosistemu z metoyu optimizatsii rozmishennya zakladiv gromadskogo harchuvanny (na prukladi m. Kharkiv [Optimizing allocation of catering institution estab-lishment through the urbogeosystem GIS-analysis (case study of Kharkiv)]. Human Geography Journal, 21 (2), 91-101.
49. Kostrikov, S. (2014). Geoinformatsijne modelyuvannya prurodno-antropogennogo dovkillya [Geoinformation modeling of the natural & human environment]. Kharkiv: Karazin University Press, 484.
50. Kostrikov, S., Kulakov, D., Sehida, K. (2014). Programne zabezpechennya GIS dlya LiDAR-technologii dustantsijjnogo zonduvannya v tsilyah analizu urbogeosystem [GIS-software for the urban geosystem analysis with LiDAR-technique]. Proceedings of GIS Forum, 19, 45-52.
51. Kostrikov, S., Chuev, O. (2016). Analiz dvorivnevuh urbogeosystem cherez zasobu GIS [Analysis of the two-level urbogeosystems by GIS-tools]. Bulletin in Geology, Geography, and Ecology, 44, 98-109.
Опубліковано
2018-12-16
Цитовано
Як цитувати
Kostrikov, S. V., Niemets, L. M., Sehida, K. Y., Niemets, K. A., & Morar, C. (2018). Геоінформаційний підхід до дослідження урбаністичних географічних систем (на прикладі м. Харків та області). Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна, cерія «Геологія. Географія. Екологія», (49), 107-124. https://doi.org/10.26565/2410-7360-2018-49-09
Розділ
Географія
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
