GIS [Geographic Information System]

Profile

มหาวิทยาลัยบูรพา Burapha University

คณะภูมิสารสนเทศศาสตร์ Faculty Of Geo - Informatics

การใช้โปรแกรม ArcMap 10

สมาชิกผู้จัดทำ

1.นางสาวณัฐณิชา ใจเย็น รหัสนิสิต 55170202

2.นายเอกสิทธิ์ จั่นแก้ว รหัสนิสิต รหัสนิสิต 55170583

กลุ่มที่ 7

เสนอ

อาจารย์ ดร.ณรงค์ พลีรักษ์

รายงานนี้เป็นส่วนหนึ่งของวิชา ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์2

ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2/2556

ภาควิชาภูมิสารสนเทศศาสตร์ ( ภาคปกติ ) คณะภูมิสารสนเทศศาสตร์

มหาวิทยาลัยบูรพา

การประมาณค่าช่วง (Interpolation)

การวิเคราะห์พื้นผิว (Surface analysis) เป็นการวิเคราะห์การกระจาย ของค่าตัวแปรหนึ่งซึ่งเปรียบเสมือนเป็นมิติที่ 3 ของข้อมูลเชิงพื้นที่
โดยข้อมูลเชิงพื้นที่มีค่าพิกัดตามแนวแกน X และ Y ส่วนตัวแปรที่น ามา วิเคราะห์เป็นค่า Z ที่มีการกระจายตัวครอบคลุมทั้งพื้นที่
ตัวอย่างของค่า Z ได้แก่ ข้อมูลความสูงของพื้นที่ ความเข้มข้นของ สารเคมี ปริมาณน้ำฝน และอุณหภูมิ เป็นต้น

IDW (Inverse Distance Weight)

เป็นการประมาณค่าโดยท้าการสุ่มจุดตัวอย่างแต่ละจุดจากต้าแหน่งที่ สามารถส่งผลกระทบไปยังเซลล์ที่ต้องประมาณค่าได้ ซึ่งจะมีผลกระทบ น้อยลงเรื่อย ๆ ตามระยะทางที่ไกลออกไป
เหมาะกับตัวแปรที่อ้างอิงกับระยะทางในการค้านวณ ยิ่งใกล้ยิ่งมีอิทธิพล มาก เช่น ความดังของเสียง ความเข้มข้นของสารเคมี

เปิดชั้นข้อมูลจุด ชื่อ SPOT ซึ่งมีค่า Elevation

Open Attribute Table ของข้อมูล

ไปที่ ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Interpolation > IDW

ช่อง Input point features ใส่ ชั้นข้อมูล SPOT ช่อง Z value field ให้ใส่ fieldที่เก็บค่าความสูง คือ Elevation ช่อง Output rasterให้เลือกโฟร์เดอร์ เเล้วตั้งชื่อ ช่อง Output cell size ให้ใส่ค่าขนานของ Pixel 40 ก็พอ จากนั้นกด Environments เพื่อตัดขอบข้อมูล

เลือก Processing Extent > ในช่อง Extent เลือกSame as layer PROVINCE

จากนั้นเลือก Raster Analysis > ตรงช่องMask เลือก PROVINCE ซึ่งเป็นขอบเขตจังหวัดที่จะทำการตัดขอบ จากนั้นกด OK

ผลลัพธ์ที่ได้จากการทำ IDW

Natural Neighbors

หลักการของ Natural Neighbors คือ การสร้าง subset ที่อยู่ใกล้จุด ตัวอย่างมากที่สุด จากนั้นจะทำการแทรกค่าโดยใช้ค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนัก ตามขนาดของพื้นที่ของข้อมูลจุดตัวอย่าง
ในเบื้องต้นจะทำการสร้างโพลิกอนรอบล้อมจุดตัวอย่าง เรียกว่า Voronoi (Thiessen) polygon จากนั้นจะมีการสร้าง Voronoi ขึ้นใหม่รอบจุดที่ ต้องการแทรกค่า โดยขนาดพื้นที่ของ Voronoi ที่สร้างใหม่นี้จะนำไปใช้ ค้านวณค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนัก

ไปที่ ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Interpolation > Natural Neighbor

Spline

เป็นวิธีการแทรกค่าให้พอดีกับพื้นผิวที่มีความโค้งเว้าอย่างน้อยตามจุด ข้อมูลตัวอย่างที่นำเข้ามา เหมือนการบิดงอของแผ่นยางผ่านจุดตัวอย่าง โดยพยายามให้อย่างน้อยความโค้งทั้งหมดเข้าหาจุดตัวอย่างเหล่านั้นมา เป็นพื้นผิว
วิธี Spline เป็นการนำสมการทางคณิตศาสตร์มาใช้ในการคำนวณ เหมาะกับพื้นผิวที่มีการเปลี่ยนแปลงแบบค่อยเป็นค่อยไป เช่น ความสูง และความลึกของพื้นน้ำ เป็นต้น

วิธี Spline แบ่งเป็น 2 แบบ ได้แก่

1. Regularized spline เป็นเทคนิคที่ท้าให้ผลลัพธ์ที่ได้มีความเรียบ และค่า ของข้อมูลมีการเพิ่มขึ้นหรือลดลงแบบค่อยเป็นค่อยไปมากขึ้น โดยการ กำหนดค่าน้ำหนักที่เหมาะสมควรอยู่ระหว่าง 0-0.5
2. Tension spline เป็นเทคนิคที่มีการควบคุมความแข็งกระด้างของพื้นผิว ให้เป็นไปตามลักษณะของปรากฏการณ์ โดยผลลัพธ์ที่ได้มีความเรียบน้อย กว่าแบบ Regularize

ไปที่ ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Interpolation > Spline

เลือก Processing Extent > ในช่อง Extent เลือกSame as layer PROVINCE
จากนั้นเลือก Raster Analysis > ตรงช่องMask เลือก PROVINCE ซึ่งเป็นขอบเขตจังหวัดที่จะทำการตัดขอบ จากนั้นกด OK

รอโปรแกรมประมวลผล แล้วจะได้ข้อมูลที่ผ่านการสร้าง Spline มาเรียบร้อย

Kriging

เป็นวิธีการประมาณค่าชว่งขั้นสูง โดยการใช้กระบวนการทางสถิติและ สมการทางคณิตศาสตร์เข้ามาช่วยในการวเิคราะห์
วิธีการนี้จะทำการเลือกสมการทางคณิตศาสตร์ที่เหมาะสมกับจุดตัวอย่าง ที่เลือกไว้ ภายในรัศมีที่กำหนดเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ในแต่ละพื้นที่ออกมา
การใช้ Kriging ควรต้องรู้ระยะทางที่สัมพันธ์ทางพื้นที่หรือทิศทางเอนเอียงในข้อมูล

Kriging แตกต่างจากการประมาณค่าช่วงด้วยวิธีอื่น เช่น IDW หรือ Spline เนื่องจากทั้ง 2 วิธีนี้เป็นการประมาณค่าโดยรอบจุดตัวอย่าง โดยตรง หรือใช้สมการทางคณิตศาสตร์ ผลลัพธ์ที่ได้จึงมีความเรียบ แต่วิธี Kriging จะท้าการประมาณค่าโดยใช้แบบจ้าลองทางสถิติ เช่น ค่าสหสัมพันธ์ (Correlation)
ดังนั้น เมื่อใช้ Kriging จะได้ผลลัพธ์ที่มาจากการวิเคราะห์ที่แน่นอนและมี ความถูกต้องสูง

ไปที่ ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Interpolation > Kriging

ผลลัพธ์ที่ได้จากการทำ Kriging จะเป็นลักษณะพื้นผิวที่หยาบ

เมื่อ Zoom in เข้าไปจะสามารถเห็นได้ชัดเจน

Trend

วิธีนี้จะท้าการเลือกสมการทางคณิตศาสตร์ที่เหมาะสม โดยการระบุลำดับของพีชคณิต (Polynomial) ให้กับจุดตัวอย่างทั้งหมด
Trend เปรียบได้กับการน้าเอากระดาษไปวางไว้บนจุดตัวอย่าง ซึ่งพื้นผิว ที่ได้จะมีความสอดคล้องกับความสูงของจุดตัวอย่างนั่นเอง
ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นพื้นผิวที่มีความแปรปรวนต่ำ สัมพันธ์กับจุดตัวอย่าง และต่อเนื่องตามแนวโน้มข้อมูล

ในบางกรณี พื้นที่ไม่ได้เป็นลักษณะของพื้นราบเสมอไป เช่น บริเวณที่เป็น หุบเขา
ดังนั้น เมื่อใช้ Trend ในการประมาณค่าช่วง จึงต้องมีการค้านวณสมการ ทางคณิตศาสตร์ใหม่ให้สอดคล้องกับลักษณะของพื้นผิวที่โค้ง โดยหากพื้นที่มีลักษณะเป็นพื้นที่ราบ จะใช้สมการพีชคณิตแบบเส้นตรง (Linear polynomial)
ถ้าพื้นที่มีความโค้งหนึ่งแห่ง จะใช้สมการพีชคณิตแบบก้าลังสอง (Quadratic polynomial)
ถ้าพื้นที่มีความโค้งสองแห่ง จะใช้สมการพีชคณิตแบบก้าลังสาม (Cubic polynomial)
โดยใน ArcGIS Spatial Analyst สามารถประมาณค่าพื้นที่ที่มีความโค้ง ได้สูงสุด 12 แห่ง

ไปที่ ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Interpolation > Tread

ช่อง Input point features ใส่ ชั้นข้อมูล SPOT ช่อง Z value field ให้ใส่ fieldที่เก็บค่าความสูง คือ Elevation ช่อง Output rasterให้เลือกโฟเดอร์ เเล้วตั้งชื่อ ช่อง Output cell size ให้ใส่ค่าขนานของ Pixel 40 ก็พอ ส่วนช่อง Polynomial order ให้ใส่สมการ พีชคณิต ซึ่งถ้าพื้นที่ราบ ให้ใส่ เเค่ กำลัง1 ถ้าพื้นที่มีความโค้งหนึ่งแห่ง จะใช้สมการพีชคณิตแบบกำลังสอง ถ้าพื้นที่มีความโค้งสองแห่ง จะใช้สมการพีชคณิตแบบกำลังสาม โดยใน ArcGIS Spatial Analyst สามารถประมาณค่าพื้นที่ที่มีความโค้งได้สูงสุด 12 แห่ง จากนั้นกด Environments เพื่อตัดขอบข้อมูล

ผลลัพธ์ที่ได้

Topo to Raster

เป็นวิธีการที่ออกแบบมาเพื่อสร้างแบบจำลองความสูงเชิงเลขทางอุทกศาสตร์ (Hydrological correct digital elevation model: DEMs) โดยใช้ข้อมูลเส้น Contour
ผลลัพธ์ที่ได้ ได้แก่ โครงสร้างการระบายน้ำ รวมทั้งการแสดงลักษณะของ สันเขาและลำธารที่มีความถูกต้อง

เปิดชั้นข้อมูลขึ้นมา

ไปที่ ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Interpolation > Topo to Raster

ช่อง Input point features ใส่ ชั้นข้อมูลเเละกำหนดค่าตามรูป ช่อง Output rasterให้เลือกโฟร์เดอร์ เเล้วตั้งชื่อ ช่อง Output cell size ให้ใส่ค่าขนานของ Pixel 40 ก็พอ จากนั้น กด OK

ผลลัพธ์ที่ได้

การสร้าง TIN

ไปที่ ArcToolbox > 3D Analyst Tools >TIN Management > Create TIN

ช่อง Output ให้เลือกโฟเดอร์ที่จะเก็บ เเล้วตั้งชื่อ ช่อง Input Feature Class ให้ใส่ชั้นข้อมูล เเล้วปรับค่าตามรูป เเล้วติ๊กเครื่องหมายถูกหน้า Constrained Delaunay จากนั้นกด OK

การเอาเส้นชั้นความสูงออก

ผลลัพธ์ที่ได้

Video ประกอบข้อมูล

การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่ (Data Analysis)

ระบบพิกัด (Coordinate system) ในแผนที่ที่ใช้อยู่มี 2 ระบบ ได้แก่

1. Geographic Coordinate System
2. Projected Coordinate System
ในการแปลงระบบพิกัดอาจจะเปลี่ยนจากระบบ Geographic Coordinate System ไปเป็นระบบ Projected Coordinate System หรือแปลงในทางตรงกันข้ามก็ได้

เส้นโครงแผนที่ (Map projection) เป็นการถ่ายทอดลักษณะพื้นผิวและ สิ่งที่ปรากฎอยู่บนพื้นที่ลงบนแผ่นระนาบ โดยให้มีคุณลักษณะทางพื้นที่ รูปร่าง ระยะทาง และทิศทาง ได้สัดส่วนตรงกับลักษณะจริงบนพื้นโลก
เส้นโครงแผนที่มี 3 รูปแบบ ได้แก่
- แบบทรงกระบอก
- แบบทรงกรวย
- แบบระนาบ

เปิดข้อมูล

ไปที่ Data Frame Properties

หน่วยในการวัดแผนที่ และหน่วยใน display ที่เราต้องการเลือกตามที่ต้องการ

มาตราส่วนของแผนที่ ที่โปรแกรมได้กำหนดมาให้

หากต้องการเพิ่มมาตราส่วนแผนที่ ให้กรอกมาตราส่วนของแผนที่แล้วกด Add จากนั้นก็กด OK ก็จะำด้มาตราส่วนของแผนที่ที่ต้องการ

การแปลงระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์และเส้นโครงแผนที่ (Transformation and projection)

การแปลงระบบทางภูมิศาสตร์ เป็นการเปลี่ยนจากระบบพิกัดทาง ภูมิศาสตร์หนึ่งไปเป็นอีกระบบหนึ่ง เช่น เปลี่ยนจากระบบ Geographic coordinate system เป็น Projected (Grid) coordinate system
ส่วนการแปลงเส้นโครงแผนที่ก็ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการใช้งาน ซึ่ง แต่ละรูปแบบจะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันออกไป

ไปที่ Arc Toolbox >> Projection and Transformation >> Define projection

ทำการเซตค่าพิกัด

เลือกพิกัดที่ต้องการ

รอโปรแกรมประมวลผล แล้วจะได้ข้อมูลที่ผ่านการแปลงค่าพิกัดเรียบร้อยแล้ว

เปิดข้อมูลใหม่ขึ้นมา

ตรวจเช็คค่าพิกัดของข้อมูล

ไปที่ Arc Toolbox >> Projection and Transformation >> Feature >> Project

ป้อนข้อมูล

ตั้งชื่อและเลือกโฟรเดอร์ที่ต้องการจัดเก็บข้อมูล

ทำการเปลี่ยนค่าพิกัดของข้อมูล

เลือกค่าพิกัดที่ต้องการ

จากนั้นกด OK

ผลลัพธ์ที่ได้ จะได้แผนที่ที่แสดงโซนพิกัดที่ WGS1984 47N

การซ้อนทับข้อมูล (Overlay)

การซ้อนทับข้อมูล เป็นการนำข้อมูลที่มีอยู่จากหลายแหล่งมารวมกัน เพื่อ ใช้ในการตัดสินใจหรือแก้ปัญหา
การซ้อนทับข้อมูลอาจะใช้กระบวนการทางคณิตศาสตร์ (บวก ลบ คูณ หาร ฯลฯ) หรือตรรกศาสตร์ ก็ได้ (AND OR ฯลฯ)
ข้อมูลแผนที่ที่จะนำมาซ้อนทับกันนั้นจะต้องมีระบบพิกัดเดียวกัน และ ข้อมูลตารางจะถูกสร้างขึ้นมาใหม่

เปิดข้อมูลใหม่ขี้นมา

ทำการเช็คค่าพิกัดของแผนที่

ผลลัพธ์ที่

พื้นหลักฐานที่ยังไม่ได้ทำการแปลหลักฐานจะทำให้ข้อมูลไม่ตรงกัน

เมื่อทำการ Zoom in เข้าไป จะเห็น พื้นที่ที่ข้อมูลต่างกัน Over Lab

ทำการทำให้ข้อมูลไม่มีการ Over Lab กัน โดยการปรับเปลี่ยนค่าพิกัด

ทำการเลือกค่าพิกัด

ค่าคงที่จากการแปลงค่าจาก Indene1975 เป็น WGS1984

จะได้แผนที่ที่มีความถูกต้อง และมีค่าพิกัดที่ตรงกัน

การรวมข้อมูล

- การทำ Append โดยที่จะรวบเอาข้อมูลที่1 มารวมกับข้อมูลที่2

เปิดข้อมูล

ทำการ Input ข้อมูล

Test ข้อมูลที่เหมือนกัน
No test ข้อมูลที่ไม่เหมือนกัน

ผลลัพธ์ที่ได้ จะได้ข้อมูลที่รวมกัน

การลบข้อมูล (Erase)

เปิดข้อมูลขึ้นมา

กด Zoom in เข้าไปจะเห็นได้ว่ามีการซ้อนทับกันของข้อมูลทั้งสอง

ไปที่ Arc Toolbox >> Analysis Tool >> Erase

ทำการ Input ข้อมูล

ผลลัพธ์ที่ได้ ข้อมูลจะถูกตัดออกไป จะเหลือข้อมูลที่เป็นข้อมูลชุดเดียวกัน

การจัดกลุ่มข้อมูล (Classification)

เป็นกระบวนการในการจัดกลุ่มของสิ่งที่มีลักษณะเดียวกัน จากนั้นจะต้อง รวมแผนที่ที่มีรายละเอียดเหมือนกันให้เป็นชิ้นเดียวกนั เรียกว่า Map dissolve หรือ Generalization
ในการจัดกลุ่มข้อมูลนี้มักจะดำเนินการโดยใช้ข้อมูลเชิงคุณลักษณะเป็น ส่วนใหญ่

Reclassify

เป็นการจัดกลุ่ม ข้อมูลใหม่ โดยใช้ข้อมูลคุณลักษณะ อันใดอันหนึ่งหรือหลายอันรวมกัน

เปิดข้อมูลขึ้นมาใหม่