Lab 5 การประมาณค่าช่วง Interpolation

Lab 5 การประมาณค่าช่วง Interpolation

การประมาณค่าช่วง (Interpolation)

                เป็นการทำนายค่าให้กับเซลล์ในแรสเตอร์ จากข้อมูลตัวอย่างที่มีอยู่อย่างจำกัด

ทำให้ทำนายค่าที่ไม่ทราบได้จากจุดใดๆ เช่น จุดความสูง ปริมาณน้ำฝน เป็นต้น

                สาเหตุที่ต้องการประมาณค่าช่วง เนื่องจากการเข้าไปในพื้นที่เพื่อเก็บค่าความสูง

ขนาดหรือความเข้มข้นของสารเคมีเป็นไปได้ยากมาก หรืออาจมีต้นทุนในการดำเนินการแพงมาก

การประมาณค่าช่วงข้อมูจุดที่ใช้มีวิธี ดังนี้

1. IDW (inver Distance Weigh)

                เป็นการประมาณค่าโดยทำการสุ่มตัวอย่างแต่ละจุดจากตำแหน่งที่สามารถส่งผลกระทบไปยังเซลล์ที่ต้องการประมาณค่าได้ ซึ่งจะมีผลกระทบน้อยลงเรื่อยๆ ตามระยะทางที่ไกลออไป

                เหมาะกับตัวการแปรที่อ้างอิงกับระยะทางในการคำนวณ ยิ่งใกล้ ยิ่งมีอิทธิพลมาก เช่น ความดังของเสียง ความเข้มข้นของสารเคมี

เปิด RTarcGis ไปที่ Kanburi แล้วเลือกข้อมูลจุด Spot ออกมา

จากนั้นคลิกขวาที่ชั้นข้อมูลเลือก Open Attribute Table

แล้วไปที่ Arctoolbox>Spatial Analyst Tools>Interpolation เลือก IDW ออกมา

จะปรากฏหน้าต่าง IDW ช่อง Input poil featues เลือก Spot

ช่อง Z value field เลือก Elevation ช่อง Output raster 

คลิกตั้งชื่อ IDW Output cell size (optional) เลือก 40 แล้ว OK

จะได้ดังรูป

จากนนั้นเราก็มาทำการsetค่า โดยไปกดที่ Identify

ไปที่ Kanburi เลือก Province ออกมา

ช่อง Input point features เลือก Spot   ช่องZ value field เลือก Elevation  ช่อง Output raster คลิกตั้งชื่อ IDW 2 Output cell size (optional) ใส่ 40  แล้วไปกดที่ Environments

Environments > Processing Extent ในช่องเลือก Same as layers Province

Raster Andiysis ช่อง Mask เลือก Province

จะได้ดังรูป

จากนั้นคลิกขวาที่ Properties > Symbology > stretched เปลี่ยนสีตามต้องการ

จะได้ดังภาพ

2.   Natural Neighbors

     หลักการของ  Natural Neighbors คือ การสร้าง Subset ที่อยู่ใกล้จุดตัวอย่างมากที่สุด จากนั้นจะทำการแทรกค่าเหมาะกับจุดตัวอย่างที่มีการกระจายตัวแบบไม่แน่นอน

ให้ไปที่ Arctoolbox > Spatial Analyst Tools เลือกคำสั่ง Natural Neighbors จะปรากฏหน้าต่าง Natural Neighbors ช่อง. Input point features เลือก Spot >Z value field เลือก Elevation ช่อง Output raster คลิกตั้งชื่อ Natural ช่อง Output cell size (optional) ใส่ 40 แล้วกด Environments

Environments > Processing Extent ในช่องเลือก Same as layers Provinc

Raster Analysis  Mask เลือก Province รอโหลด

จะได้ดังรูป

3. Spline

เป็นวิธีการแทรกค่าให้พอดีกับพื้นผิวที่มีความโค้งเว้าอย่างน้อยตามจุดข้อมูลตัวอย่างที่นำเข้ามา เหมือนการบิดงอของแผ่นยางผ่านจุดตัวอย่างโดยพยายามให้อย่างน้อยความโค้งทั้งหมดเข้าหาจุดตัวอย่างเหล่านั้นมาเป้นพื้นผิว

   วิธี Spline เป็นการนำสมการทางคณิตศาสตร์มาใช้ในการคำนวณเหมาะกับพื้นผิวที่มีการเปลี่ยนแปลงแบบค่อยเป็นค่อยไป เช่น ความสูง ความลึกของพื้นที่

    1. Regularized  Spline เป็นเทคนิคที่ทำให้ผลลัพธ์ที่มีความเรียบของข้อมูลมีการเพิ่มขึ้น หรือลดลง  แบบค่อยเป็นค่อยไปมากขึ้น

     2.Tension Spline เป็นเทคนิคที่มีการควบคุมความแข็งกระด้างของพื้นผิว   ปรากฏการณ์ โดยผลลัพธ์ที่ได้มีความเรียบน้อย กว่าแบบ Regularize

เลือกเครื่องมือ Tools Box >  Spatial Analyst Tools > Interpolation >  Spline

แล้วตั้งค่า โดยช่องแรกเลือกSPOT ช่องที่2เลือกELEVATION -ช่องที่3ตั้งโฟล์เดอร์ที่จะจัดเก็บ ช่องที่4ใส่เลข40 ช่องที่ 5เลือกRegularized  Spline แล้วกดEnvironmentsจากนั้น OK

จะได้ดังภาพ

จากนั้นเอาเลือก Splineเหมือนเดิม และติกชั้นข้อมูลออกให้หมดให้เหลือแต่ Spot และเลือกเหมือนเดิมทั้งหมดและตั้งชื่อแล้วSaveจากนนั้นเลือก Environmentsเลือกเหมือนเดิม

จะได้ดังภาพ

4.Kriging

เป็นวิธีการประมาณค่าชว่งขั้นสูง โดยการใช้กระบวนการทางสถิติและ สมการทางคณิตศาสตร์เข้ามาช่วยในการวิเคราะห์

เปิดArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Interpolation > Kriging แล้วใส่ข้อมูลที่เราต้องการตามภาพ จากนนั้นเลือก Environmentsเลือกเหมือนเดิม

จะได้ดังภาพ

5.Trend

วิธีนี้จะทำการเลือกสมการทางคณิตศาสตร์ที่เหมาะสม โดยการระบุลำดับ ของพีชคณิต (Polynomial) ให้กับจุดตัวอย่างทั้งหมด

Trend เปรียบได้กับการน้าเอากระดาษไปวางไว้บนจุดตัวอย่าง ซึ่งพื้นผิว ที่ได้จะมีความสอดคล้องกับความสูงของจุดตัวอย่างนั่นเอง

ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นพื้นผิวที่มีความแปรปรวนต่้า สัมพันธ์กับจุดตัวอย่าง และต่อเนื่องตามแนวโน้มข้อมูล

เปิดArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Interpolation > Trend แล้วใส่ข้อมูลที่เราต้องการตามภาพ จากนนั้นเลือก Environmentsเลือกเหมือนเดิม

จะได้ดังภาพ

6.Topo to Raster

      เป็นวิธีการที่ออกแบบมาเพื่อสร้างแบบจ้าลองความสูงเชิงเลขทางอุทก-ศาสตร์ (Hydrological correct digital elevation model: DEMs) โดยใช้ข้อมูลเส้น Contour

     วิธี Topo to Raster ใช้ตัวแปลหลายตัว มี 6 ตัวแปลที่นำมาใช้ทำ Topo to Raster คือ

1.ข้อมูลจุดความสูง

2.ข้อมูลเส้นชั้นความสูง (Contour)

3.ข้อมูลเส้นทางน้ำ (Strem)

4.ข้อมูลหลุมหรือบ่อน้ำ (Sink)

5.ข้อมูลสระน้ำหรือทะเลสาป (Lake)

6.ข้อมูลขอบเขต(Boundary)

คลิกที่ RTArcGIS >KANCHANABURI >Kanburi > CONTOUR >PROVINCE > SPOT >STREAM คลิกและลาก จะปรากฏดังรูป

คลิกที่ArcToolbox>Spatial Analyst Tools > Interpolation >Topo to Raster จะปรากฏหน้าต่าง Topo to Raster >>> Input feature data คลิกเลือก SPOT >STREAM >CONTOUR >PROVINCE > SPOT ตรง Field เปลี่ยนเป็น ELEVATION และตรง Type เปลี่ยนเป็น PointElevation > STREAM ตรง Type เปลี่ยนเป็น Stream > CONTOUR ตรง Field เปลี่ยนเป็น ELEVATION และตรง Type เปลี่ยนเป็น Contour > PROVINCE ตรง Type เปลี่ยนเป็น Boundary > Output surface raster : Topo > Output cell size (optional) : 100 > Environments

จะปรากฏหน้าต่าง Environments Settings > Processing Extent > Extent คลิกทเลือก Same as layer PROVINCE แล้วไปเลือก Raster Analysis >Mask เลือก PROVINCE > OKจะปรากฏดังรูป

7. การสร้าง TIN

โครงข่ายสามเหลี่ยมหรือ TINs เป็นโครงสร้างข้อมูลเวกเตอร์ที่เก็บและ แสดงแบบจ้าลองพื้นผิว

TINs จะประกอบด้วย Node จ้านวนมาก ซึ่งเก็บค่า Z เอาไว้ แต่ละ Node จะเชื่อมต่อด้วยเส้น เรียกว่า Edge    Edge ของ TINs จะต่อเนื่องกันและสามารถใช้ระบุตำแหน่งของข้อมูลที่ ต้องการได้

คลิกที่ Arctoolbox เลือก 3D Analyst Tools > TIN Management > Create TIN

ช่องOutput TIN >Tin ช่อง Input Feature Class (optional) คลิกเลือก SPOT >STREAM > CONTOUR  >PROVINCE

SPOT ตรง height_fieldเปลี่ยนเป็น ELEVATION และ SF_typeเปลี่ยนเป็น masspointsและ tag_fieldเปลี่ยนเป็น ELEVATION >STREAM ตรง height_fieldเปลี่ยนเป็น None และ SF_typeเปลี่ยนเป็น hardline และ tag_fieldเปลี่ยนเป็น None > CONTOUR ตรง height_fieldเปลี่ยนเป็น ELEVATION และ SF_typeเปลี่ยนเป็น hardline และ tag_fieldเปลี่ยนเป็น ELEVATION >PROVINCE ตรง height_fieldเปลี่ยนเป็น None และ SF_typeเปลี่ยนเป็น softclipและ tag_fieldเปลี่ยนเป็น None > OK

จะได้รูปแล้วขยายดู

วิดีโอขั้นตอนการทำ