Изучение пространственно-временных закономерностей
Автодороги Флориды считаются самыми смертоносными в США. В округе Бревард, расположенном недалеко от Орландо, в котором проживает более 600 000 человек, в последние годы растет число дорожно-транспортных происшествий. Выявление самых опасных дорог округа для водителей - первый шаг к результативному курсу на предотвращение большинства несчастных случаев.
Сначала вы загрузите данные ДТП с 2010 по 2015 год в округе Бревард. Затем вы визуализируете тренды ДТП в пространстве и времени, и ближе познакомитесь с данными, которые будете использовать в анализе позднее.
Загрузка данных
Данные ДТП входят в пакет проекта ArcGIS Pro, вместе с данными дорог и моделями, которые вы будете использовать в уроке.
- Загрузите архив Crash_Analysis.
- Извлеките заархивированную папку Crash_Analysis в местоположение на своем компьютере, которое вы легко запомните, например в папку Документы.
Папка содержит пакет проекта ArcGIS Pro (.ppkx) и файл матрицы пространственных весов (.swm). Файл матрицы пространственных весов основан на соединениях в дорожной сети. Вы будете использовать их позже в этом уроке.
- Дважды щелкните CrashAnalysisPkg.ppkx, чтобы открыть его. Если будет предложено, войдите под лицензированной учетной записью ArcGIS.
Примечание:
Если у вас нет доступа к ArcGIS Pro или учетной записи организации ArcGIS, см. варианты доступа к программному обеспечению.
Проект откроется в ArcGIS Pro. В него включена карта расположения ДТП в округе Бревард, Флорида в период с 2010 по 2015.
Панель Содержание включает два слоя: All Crashes (2010 to 2015) и Roads. Вы изучите атрибуты данных ДТП, чтобы подробнее узнать о них.
- На панели Содержание щёлкните правой кнопкой слой All Crashes (2010 to 2015) и выберите Таблица атрибутов.
Появится таблица атрибутов, состоящая из нескольких полей. Большинство полей содержат информацию о каждой аварии, в частности, дата, время, возраст водителя, количество погибших и так далее.
Некоторые поля, например, Number of fatalities и Unbelted injuries, являются числовыми. Другие поля, в частности Alcohol was involved и Driver distraction, содержат текстовый код Y для Да, или N для Нет. В некоторых ячейках значения могут быть пустыми - <Null>, то есть значение неизвестно, или недоступно.
- Дважды щелкните имя поля Crash Date.
Даты хранятся в порядке от наиболее старой к наиболее новой. Самая ранняя дата ДТП в наборе данных - 1 января 2010 года.
- Дважды щелкните имя поля Crash Date еще раз.
Даты отсортированы в порядке от наиболее новой до наиболее старой. Самая последняя дата - 31 декабря 2015 года. Вы будете использовать это поле дат для выполнения временного анализа.
- Закройте таблицу.
Агрегирование ДТП
Далее вы выполните исследовательский анализ ДТП для определения основного направления трендов ДТП в округе. Вы начнете с создания куб пространство-время по агрегации точек. Куб пространство-время - способ форматирования данных, где есть как временной, так и пространственный компонент. Его назвали кубом, так как он содержит три измерения: два для отображения данных на 2D-карте, и третье, представляющее время.
- Щелкните вкладку Анализ на ленте. В группе Геообработка щелкните Инструменты.
Откроется панель Геообработка.
- В панели Геообработки найдите инструмент Создать куб Пространство-Время по агрегации точек. В списке результатов поиска щелкните Создать куб пространство-время по агрегации точек.
Подсказка:
Вы также можете выполнить поиск инструментов геообработки, используя Поиск команд на ленте.
- Для Входных объектов выберите All Crashes (2010 to 2015). Для Выходного куба пространство-время наберите All_Crashes.nc.
Примечание:
Выходной куб пространство-время использует формат network Common Data Form (netCDF) с расширением .nc. Он сохраняется в папке, не в файловой базе геоданных. Для доступа к кубу пространство-время вам необходимо перейти к папке, поэтому запомните путь к выходному файлу.
- Для Поля времени выберите Crash Date.
Далее вы укажете интервал для агрегации временных данных. Ваши данные покрывают отрезок в 6 лет, или 72 месяца. Интервал в 4 месяца, или 16 недель, агрегирует данные в группы, не очень большие, и не очень маленькие, нужного размера для вашего анализа.
- В качестве значения Интервал временного шага введите 16 и выберите Недели.
Для агрегации пространственных данных вы используете гексагональную сетку, где каждый шестиугольник будет шириной в 2 мили.
Вы можете поэкспериментировать и выбрать наиболее подходящие пространственные и временные интервалы для агрегации, но для исследовательского анализа такие значения вполне подойдут.
- Для Тип геометрии для агрегации выберите Гексагональная сетка. Для Интервала расстояния введите 2 и выберите Геодезические мили США.
- Щелкните Запустить.
Инструмент запустится. Через несколько секунд куб пространство-время будет создан. Он агрегирует точки ДТП по границам полигонов шестиугольной сетки, и каждая ячейка сетки содержит определенное число точек. Кроме того, для каждого шестиугольника агрегированы данные во временном интервале 16 недель. Куб пространство-время не визуализируется на карте и не виден в панели Содержание.
- В нижней части панели Геообработка, в строке выполнения щелкните Просмотреть подробности.
Откроется окно с дополнительной информацией о выполнении анализа. В окне есть три вкладки: Параметры, параметры среды и Сообщения.
- Если необходимо, щелкните вкладку Сообщения.
Текст на этой вкладке описывает формат куба пространство-время, число интервалов временных шагов, экстент ячейки каждого шестиугольника сетки и информацию о том, сколько шестиугольников пустые. По описанию видно, что число ДТП возрастает с течением времени.
- Закройте окно.
Создание Горячих точек
Далее вы будете анализировать куб пространство-время с помощью инструмента Анализ возникновения горячих точек. Анализ горячих точек обнаруживает статистически значимые кластеры высоких и низких значений (в этом случае, число ДТП в каждом шестиугольном бине). Анализ возникновения горячих точек требует наличия куба пространство-время, и на основе его определяет, где возникают временные тренды в кластеризации.
Так как в возникновении ДТП есть элемент случайности, очень важно выявить статистически значимые кластеры, а не просто визуально оценить плотность точек ДТП. Статистическая значимость может указать на наличие какой-либо особенности, например плохая видимость или нечеткие указатели, что может привести к большому числу аварий в конкретном районе, а это, в свою очередь, означает, что есть вероятность предотвратить будущие аварии, выполнив какие-либо действия, направленные на безопасность.
- На панели Геообработка щелкните кнопку Назад.
- Найдите и откройте инструмент Анализ возникновения горячих точек.
Вы запустите этот инструмент на основе количеств ДТП в кубе пространство-время.
- Для параметра Входной куб Пространство-Время нажмите кнопку Обзор.
Появится окно Входной куб пространство-время. По умолчанию он обращается к папке проекта.
- В окне Входной куб пространство-время дважды щелкните папку commondata. Выберите All_Crashes.nc и щелкните OK.
Примечание:
Если вы не использовали местоположение выходного куба по умолчанию, возможно он сохранен в другое местоположение.
Куб пространство-время добавлен как параметр. Далее вы выберите переменную для анализа возникновения горячих точек. Существует только одна опция, число ДТП.
- Для Переменная анализа выберите COUNT.
- Для Выходных объектов удалите текст и введите Crash_Trends.
Для этого анализа вам не нужно изменять какие-либо другие параметры.
- Щелкните Запустить.
Инструмент запустится и новый слой добавится на карту и в панель Содержание.
Примечание:
Когда работа инструмента будет завершена, на индикаторе выполнения может появится сообщение предупреждения. Это предупреждение – только для информации. Оно сообщает, что для анализа использовалось Расстояние окрестности по умолчанию.
- В панели Содержание отключите слои: All Crashes (2010 to 2015) и Roads.
Каждый шестиугольный бин, созданный в кубе пространство-время отображен символом, указывающим, является ли он горячей точкой, холодной точкой или не принадлежит ни к одной категории. В панели Содержание представлен список всех вариантов категорий символов.
В справке инструмента есть описание для каждого типа символа.
- В панели Геообработка, в строке выполнения щелкните Просмотреть подробности.
- В окне Сообщения прокрутите вниз до раздела Сводка результатов.
В сводке можно увидеть число горячих и холодных точек в каждой категории. Есть 2 новые горячие точки, 17 последовательных, 59 спорадических, и 13 колеблющихся.
Наиболее распространенная категория на настоящий момент - спорадическая горячая точка - местоположение, которое было горячей точкой менее 90 процентов временных интервалов. В этом местоположении, ни в одном интервале не регистрировалась холодная точка. То есть, время от времени в этой области регистрируется статистически-значимый кластер, но не постоянно.
- Закройте окно. На Панели инструментов быстрого доступа щелкните кнопку Сохранить проект.
Примечание:
Может появиться сообщение, предупреждающее вас о том, что сохранение этого файла проекта в текущей версии ArcGIS Pro не позволит вам снова открыть его в более ранней версии. Если вы видите это сообщение, нажмите Да, чтобы продолжить.
Вы создали куб пространство-время и выполнили исследовательский анализ возникновения горячих точек для данных. Визуализация куба пространство-время в 3D позволите вам лучше увидеть временные тренды, но вы будете выполнять 3D-визуализацию позднее. Вы можете попробовать 3D-визуализацию в истории, связанной с этим уроком.
Вы закончили? Нет. Вы только начали. Есть ряд важных проблем с предварительным исследовательским анализом тенденций в количестве ДТП.
- Пространственный анализ, используемый для оценки областей горячих и холодных точек, основан на евклидовом расстоянии между шестиугольниками, без учета фактической дорожной сети.
- Анализ не учитывает важные временные циклы, в частности часы пик в рабочие дни.
Далее вы отладите анализ с учетом этих факторов.
Идентификация горячих точек по дорожной сети
Анализ, который вы выполнили, дал вам общее представление об основных трендах в количестве ДТП в округе. Но этот анализ не связан с дорожной сетью, на которой происходят аварии. Две аварии, произошедших по разные стороны реки или дорожной магистрали могут быть близко расположенными в терминах Евклидова расстояния, но далеко друг от друга по дорожной сети с несколькими мостами и подземными переходами. Так как анализ горячих точек позволяет выявить высокие показатели аварийности исходя из расположения близко друг к другу, необходимы точные измерения расстояния именно по дорожной сети.
Для более точного анализа вы свяжете каждую аварию с дорожной сетью и выполните анализ горячих точек на этих данных. Вы также сравните горячие точки всех ДТП с горячими точками автокатастроф со смертельным исходом, так как предотвращение таких ДТП значительно важнее.
Связь ДТП и дорог
Хотя ДТП в основном происходят на автодорогах, ваши точки аварий могут не совпадать с линиями дорожной сети. Вы запустите инструмент для замыкания точек на ближайших дорогах, для гарантии соответствия ДТП и линий автодорог. Далее вы соедините ДТП и дороги в один слой.
Так как Замыкание - это инструмент редактирования, который изменяет входные объекты, а не создает новые выходные данные, сначала вы сделаете копию данных ДТП. Копирование исходных данных перед выполнением редактирования геометрии объектов поможет вам избежать ошибок, и сохранит возможность обратиться к исходному набору данных.
- На панели Геообработка щелкните кнопку Назад. Найдите и откройте инструмент Копировать объекты.
- Для Входных объектов выберите All Crashes (2010 to 2015). Для Выходного класса объектов, удалите текст и введите All_Crashes_Copy.
- Щелкните Запустить.
Инструмент запустится и создаст копию исходного набора данных. Вы будете использовать копию для анализа.
- В панели Содержание отключите слой Crash_Trends, и включите слой Roads.
Примечание:
Класс объектов Roads получен на основе полилиний дорог States Census TIGER. В результате обработки полилиний для подготовки их к анализу были созданы объекты 40-метровых пересечений и100-метровых сегментов дорог. Если вас интересуют подробности рабочего процесса, свяжитесь с LGriffin@esri.com.
Далее вы выполните замыкание скопированых точек ДТП и дорог.
- На панели Геообработка щелкните кнопку Назад. Найдите и откройте инструмент Замкнуть.
- Для Входных объектов , выберите All_Crashes_Copy.
Чтобы определить параметры замыкания, примите во внимание, что вы хотите замкнуть точки ДТП на ближайшие ребра объектов дорог. Вы установите расстояние замыкания, чтобы к дорогам притягивались только те точки, которые расположены в пределах четверти мили.
Подсказка:
Чтобы идентифицировать, насколько далеко точки ДТП находятся от линий дорог, можно использовать инструмент Ближайший объект. Используя базовую карту Изображения вы можете оценить максимальное расстояние между точками и дорогами и подобрать подходящее расстояние для замыкания. Таким методом мы рассчитали расстояние в 0.25 миль для этого урока.
- Для Параметров замыкания установите следующие значения:
- Для Объектов , выберите Roads.
- Для Типа введите Edge.
- Для Расстояния введите 0.25 и выберите Геодезические мили США.
- Щелкните Запустить.
Примечание:
Из-за большого количества точек выполнение инструмента может занять несколько минут.
После завершения инструмента на карте виден новый слой, но на первый взгляд ничего не изменилось. Тем не менее, точки ДТП сдвинулись ближе и замкнулись на дороги. Теперь, после того, как ДТП и дороги выровнены, вы может выполнить пространственное соединение, чтобы комбинировать два слоя в один, в котором с каждым сегментом дороги будет связано соответствующее число точек ДТП, произошедших на этой дороге.
- На панели Геообработка найдите и откройте инструмент Пространственное соединение.
- На панели инструмента Пространственное соединение введите следующие параметры:
- Для Целевых объектов , выберите Roads.
- В параметре Присоединить объекты выберите All_Crashes_Copy.
- Для Выходного класса объектов, удалите текст и введите Road_Crash_Counts.
Вы зададите радиус поиска, представляющий собой расстояние, на котором должны быть два объекта друг от друга, чтобы быть присоединенными. Так как вы присоединяете точки ДТП к дорогам, вы используете небольшой радиус поиска.
- Для Радиуса поиска введите 1 и убедитесь, что выбраны Геодезические футы США.
Перед тем, как запустить инструмент, необходимо указать местоположение атрибуты, которые будут включены в выходной слой. Большинство атрибутов присоединенных объектов вам не требуется, но вы сохраните поля, содержащие уникальные ID каждого ДТП и число жертв, так как вы планируете в дальнейшем это проанализировать.
- Разверните Поля.
- В столбце Выходные поля наведите на поле Shape_Length и нажмите на кнопку Удалить.
Поле удалено.
- Удалите все поля из списка Выходные поля, кроме UniqID и Fatalities.
Вы также настроите правило слияния для поля Fatalities, чтобы после соединения для каждого объекта дороги вычислялась общее число человеческих жертв.
- Наведите поле Fatalities и нажмите кнопку Редактировать свойства полей.
Откроется окно Свойства поля.
- В окне Свойства поля для Действия и поля источника выберите Сумму.
- Нажмите OK. На панели Геообработка щелкните Запустить.
Инструмент запустится и слой соединения добавится на карту и в панель Содержание. Новый слой выглядит так же, как и слой Roads, но содержит информацию о ДТП .
Анализ присоединенных данных
Не все дороги или сегменты дорог одинаковой длины, поэтому на более длинных сегментах будет больше точек ДТП. Вы вычислите атрибутивное поле для нормирования числа ДТП, посчитав частоту ДТП на милю в год.
- На панели Геообработка найдите и откройте инструмент Вычислить поле.
- Для Входной таблицы выберите Road_Crash_Counts.
- Для Имени поля введите Crash_Rate. Для Тип поля выберите Двойной точности (64-битное с плавающей точкой).
Для выражения, с помощью которого вычисляется новое поле, вы разделите число ДТП для каждого объекта дороги (поле Join_Count) на число лет, в наборе данных (6), умноженное на длину сегмента дороги. Выражение вычислит число ДТП на милю в год.
- В окне Выражение введите (или скопируйте и вставьте) следующее выражение:
!Join_Count! / (6 * !Shape_Length!)
- Щелкните Запустить.
Поле частоты ДТП будет вычислено и добавлено к таблице атрибутов слоя Road_Crash_Counts. Далее вы запустите анализ горячих точек в слое, используя новое поле. В прошлый раз вы использовали куб пространство-время для выполнения анализа возникновения горячих точек, но сейчас вас интересуют только пространственные тренды, поэтому вы используете другой анализ горячих точек.
- В панели Геообработка найдите и откройте инструмент Анализ горячих точек (Getis-Ord Gi*).
- Для Входного класса объектов выберите Road_Crash_Counts. Для Входного поля выберите Crash_Rate.
- Для Выходного класса объектов удалите текст и введите Road_Crash_Hot_Spots.
Анализ горячих точек интегрирует пространственные отношения непосредственно в вычисления. Пространственные отношения формально определены значениями, которые называются пространственные веса. Пространственные веса организованы в виде матрицы пространственных весов и хранятся в файле матрицы пространственных весов (.swm). Вы загрузили файл матрицы пространственных весов в начале урока, вместе с пакетом проекта. В файле определено, насколько близко, и как связаны между собой значения частоты ДТП с остальными значениями частоты ДТП, так что инструмент сможет идентифицировать пространственные кластеры с высокими значениями частоты ДТП.
Примечание:
Файл матрицы пространственных весов для этого урока был создан с помощью инструмента Построить матрицу пространственных весов для сети и сети улиц, построенной на основании линий дорог округа Бревард. Чтобы горячие точки частоты ДТП рассчитывались локально, параметр Расстояние предельного значения импеданса установлен на 360 футов (длина футбольного поля), что является минимальным тормозным путем для автомобиля, двигающегося со скоростью 45 миль/час.
- Для параметра Определение пространственных отношений выберите Получить пространственные веса из файла.
- Для параметра Файл матрицы весов, перейдите к извлеченной из архива папке Crash Analysis, которую вы загрузили в начале урока и выберите NwSWM360ft.swm.
Вы также примените коррекцию средней доли ложных отклонений гипотезы (FDR). Коррекция FDR потенциально увеличивает точность результатов вашего анализа.
- Отметьте опцию Применить коррекцию средней доли ложных отклонений гипотезы (FDR).
- Щелкните Запустить.
Инструмент запустится. Когда он закончит работу, новый слой будет добавлен на карту и в панель Содержание.
- В панели Содержание отключите слои All_Crashes_Copy, Road_Crash_Counts и Roads layers.
Сейчас вы видите только новый слой и базовую карту.
Участки красного цвета соответствуют сегментам дорог, где выявлены статистически значимые кластеры ДТП, а участки серого цвета соответствуют дорогам, где нет статистически значимых кластеров. Вы уменьшите толщину дорог, которые не являются значимыми, чтобы подчеркнуть горячие точки.
- В слое Road_Crash_Hot_Spots щелкните символ Незначимый.
Появится панель Символы.
- Если необходимо, щелкните Свойства. Для Ширины линии, введите 0.25.
- Щелкните Применить и закройте панель Символы.
Изменения применяются к карте. Вы увидите их лучше, увеличив масштаб.
- На ленте щелкните вкладку Карта. В группе Навигация нажмите Закладки и выберите Cocoa and Merritt Island.
Карта приблизится к округу, где регистрируется большое количество горячих точек.
На закладке присутствует область, где два земельных массива разделены водным объектом, и они соединены между собой единственным мостом. Приблизившись, вы можете идентифицировать отдельные перекрестки, являющиеся горячими точками для ДТП.
- Изучите карту, чтобы увидеть расположение других горячих точек. Когда закончите, перейдите к закладке Full Study Area, чтобы вернуться к полному экстенту области изучения.
- Сохраните проект.
Идентификация горячих точек для ДТП со смертельным исходом
Совпадают ли горячие точки автокатастроф с горячими точками любых ДТП? Ответ на этот вопрос может быть существенным для определения приоритета принятия решений в отношении ДТП. Далее вы запустите такой же анализ горячих точек, как и ранее, чтобы выявить горячие точки автокатастроф.
Когда вы присоединяли данные ДТП к дорожной сети, вы также вычислили сумму жертв ДТП для каждого сегмента дороги. Вы сделаете такое же вычисление, что вы выполняли для всех ДТП, чтобы посчитать число жертв в год на милю, и, таким образом, учесть различия в длине дорог.
- В панели Содержание щелкните Road_Crash_Counts и выберите Таблица атрибутов.
В таблице атрибутов, в поле Number of fatalities для большинства сегментов дорог значение <Null>. На этих дорогах не было зафиксировано ДТП. На других сегментах значения в этом поле варьируются от 0 до 12
Так как большинство значений пустые, вам необходимо изменить вычисление для определения частоты жертв автокатастроф. Вы измените выражение, и добавите туда условие если/то, чтобы заменить пустое значение на 0.
- На панели Геообработка найдите и откройте инструмент Вычислить поле. Укажите параметры следующим образом:
- Для Входной таблицы выберите Road_Crash_Counts.
- Для Имени поля введите Fatality_Rate.
- Для Тип поля выберите Двойной точности (64-битное с плавающей точкой).
- Для Выражения создайте следующее: 0 if not !Fatalities! else !Fatalities! / (6 * !Shape_Length!).
- Щелкните Запустить.
Инструмент запустится. Через некоторое время поле Fatality_Rate добавится к таблице атрибутов. Для сегментов дорог с пустыми значениями атрибута Число жертв, в новом поле вычислено значение 0.
- Закройте таблицу атрибутов.
Далее вы запустите анализ горячих точек со значениями частоты смертельных случаев.
- В панели Геообработка найдите и откройте инструмент Анализ горячих точек (Getis-Ord Gi*). Укажите параметры следующим образом:
- Для Входного класса объектов выберите Road_Crash_Counts.
- Для Входного поля выберите Fatality_Rate.
- Для Выходного класса объектов введите Fatality_Hot_Spots.
- Для параметра Определение пространственных отношений выберите Получить пространственные веса из файла.
- Для Файла матрицы весов выберите файл NwSWM360ft.swm.
- Отметьте опцию Применить коррекцию средней доли ложных отклонений гипотезы (FDR).
- Щелкните Запустить.
Инструмент запустится и новый слой добавится на карту и в панель Содержание. На первый взгляд новый слой очень похож на слой горячих точек частоты ДТП. Вам необходимо изучить его более тщательно, чтобы выявить разницу.
Подсказка:
В панели Содержание у вас есть несколько слоев с большими легендами. Чтобы было проще ориентироваться, вы можете свернуть легенду любого слоя, щелкнув стрелку рядом с именем слоя.
Сравнение карт горячих точек
Вы вычислили горячие точки для аварий и для автокатастроф. Вам понадобится сравнить два слоя горячих точек и ответить на вопрос: Горячие точки автокатастроф совпадают по местоположению с горячими точками любых ДТП? Чтобы последовательно сравнить два слоя, вы создадите новую карту и будете рассматривать ее одновременно с текущей.
- На ленте щелкните вкладку Вставить. В группе Проект щелкните кнопку Новая карта.
Создана новая карта с именем Карта1, и она становится активной картой в проекте. Вы дадите карте более понятное имя.
- На панели Содержание дважды щелкните Карта1, чтобы открыть Свойства карты.
Откроется окно Свойства карты.
- На вкладке Общие для Имени введите Карта сравнения. Нажмите OK.
Подсказка:
Вы также можете переименовать карту, дважды щелкнув Карта1.
Карта переименована. Вы также измените базовую карту, в соответствии с исходной.
- На ленте щелкните вкладку Карта. В группе Слой щелкните Базовая карта, а затем Светло-серое полотно.
Далее вы скопируете слой Fatality_Hot_Spots на новую карту.
- Щелкните вид Map.
Исходная карта становится активной.
- В панели Содержание щелкните правой кнопкой слой Fatality_Hot_Spots и выберите Копировать. Снимите отметку со слоя Fatality_Hot_Spots и убедитесь, что слой Road_Crash_Hot_Spots отмечен.
- Переключитесь на вид Карта сравнений.
- На панели Содержание щелкните правой кнопкой Карта сравнений и выберите Вставить.
Слой горячих точек частоты смертельных случаев добавлен к новой карте. Теперь на одной вашей карте горячие точки ДТП, а на другой - горячие точки автокатастроф. Вы измените виды карт, чтобы просматривать обе карты одновременно.
- Перетащите вкладку Карта сравнений и прикрепите ее справа от вида Карта.
Вы свяжете виды обеих карт, чтобы при навигации на одной карте, вторая карта автоматически изменялась и приближалась к тому же местоположению.
- Щелкните вкладку Вид на ленте. В группе Связь щелкните ниспадающее меню Связать виды и выберите Центрировать и масштабировать.
Виды связаны.
- Перейдите к закладке Merritt Island.
Вы можете интерпретировать сегменты дорог красного цвета на Карте сравнений, как места с более высоким риском дорожно-транспортных происшествий со смертельным исходом.
Теперь хорошо видны различия между горячими точками для всех ДТП (слева) и горячими точками для ДТП со смертельным исходом (справа). Понимание того, почему смертельные случаи более распространены в определенных местах, крайне необходимо. Восстановительные меры в этих местах могут помочь предотвратить будущие смертельные случаи.
Данные об авариях, используемые в этом уроке, также содержат некоторую базовую информацию о причинах аварий, например, о том, был ли обнаружен алкоголь в крови водителя, водитель мог отвлечься или были зафиксированы сложные погодные условия. Вы можете дополнительно провести анализ горячих точек ДТП с участием этих факторов, чтобы определить необходимость принятия конкретных мер по предотвращению ДТП.
- Сохраните проект.
Вы идентифицировали горячие точки аварий и ДТП со смертельным исходом на дорожной сети. Далее вы дополните анализ информацией о времени дня и днях недели, в которые происходили аварии.
Идентификация наиболее опасного временного периода для поездки на автомобиле
Когда вы присоединяли данные ДТП к дорожной сети, вы удалили все временные атрибуты. Теперь вы суммируете данные ДТП по дням недели и по времени суток. Затем вв построите карту горячих точек по ДТП в часы пик.
Создание диаграммы-графика
Сначала вам необходимо выяснить дни и часы пик, в которые происходит больше всего ДТП. Вы построите диаграмму-график для этого.
Так как вам больше не нужно сравнивать ДТП и ДТП со смертельным исходом, просмотр одновременно двух карт не требуется.
- Перетащите вкладку Карта сравнений в центральную зону вида Карта.
- Щелкните вкладку Карта, чтобы сделать ее активной. Приблизьтесь к закладке Full Study Area.
Теперь вы будете строить диаграмму-график по исходным данным ДТП.
- На панели Содержание щелкните правой кнопкой All Crashes (2010 to 2015), выберите Построить диаграмму, и затем, Диаграмма-график.
Откроется панель Свойства диаграммы и вид диаграмм. Вы будете строить график по числу ДТП в каждый час и в каждый день недели.
- На панели Свойства диаграммы на вкладке Дата и Число выберите Crash hour of day. В строке Разбить выберите Crash day of week.
Изменения автоматически применятся к диаграмме. Но дни недели выстроены в алфавитном порядке, а не в привычном для нас. Перед изучением диаграммы измените порядок дней.
- Перейдите на вкладку Серии. В списке значений расположите значения дней недели от Понедельника к Воскресенью.
Подсказка:
Вы можете также изменить цвет любого значения, щелкнув символ. Например, можно выбрать для рабочих дней (Понедельник-Пятница) разные оттенки одного цвета, а для выходных (Суббота и Воскресенье) другим цветом, чтобы выделить их. На рисунке ниже рабочие дни показаны цветом по умолчанию, но вы можете выбрать любые другие цвета.
Также вы измените текст названия диаграммы и подписей по осям.
- Перейдите на вкладку Общие. Укажите параметры следующим образом:
- Для Заголовка диаграммы введите Автомобильные аварии.
- В строке Заголовок по оси X введите Время суток.
- В строке Заголовок по оси Y введите Число ДТП.
- В строке Заголовок легенды введите Дни недели.
Диаграмма готова.
Подсказка:
Вы можете отключать отдельные линии на диаграмме, щелкая элементы легенды. Например, если вас интересуют рабочие дни, вы можете щелкнуть элементы легенды для Субботы и Воскресенья, чтобы отключить их. Чтобы включить их обратно, щелкните элементы легенды еще раз.
На диаграмме видно несколько пиков, но самые выраженные связаны с вечерними часами между 15.00 и 17.00. Этот период суток чаще всего называют часом пик. Также видно, что число ДТП существенно меньше в субботу и воскресенье, так как в эти дни меньше людей садятся за руль.
- Закройте диаграмму и панель Свойства диаграммы.
Примечание:
Чтобы повторно открыть созданную вами диаграмму, дважды щелкните диаграмму Vehicle Crashes в элементах слоя All Crashes (2010 to 2015) на панели Содержание.
Идентификация горячих точек для ДТП в часы пик
Для создания карты горячих точек ДТП, произошедших в период между 15.00 и 17.00 вам необходимо выполнить те же шаги, что вы использовали ранее для вычисления горячих точек: выбрать ДИП, которые вы хотите анализировать, замкнуть их на линии дорожной сети, посчитать аварии, связанные с каждым сегментом, вычислить частоту и запустить анализ горячих точек.
Так как вы уже выполняли подобный рабочий процесс, сейчас вы запустите модель, которая была создана для этого урока. В модели есть все инструменты анализа, нужные для этого рабочего процесса, но с генерализацией, что позволяет оценивать любой поднабор ДТП по вашему выбору.
Сначала вы откроете и изучите модель.
- В случае необходимости щелкните вкладку Вид на ленте. В группе Окна щелкните Панель Каталог.
Появится панель Каталог. Модель находится в наборе инструментов проекта по умолчанию. Вы загрузили его вместе с остальными данными проекта.
- Разверните Наборы инструментов и разверните Crash_Analysis_Model_Tools.tbx.
Вы используете модель Create Day/Time Hot Spot Map. Перед запуском вы посмотрите модель в ModelBuilder, чтобы увидеть, как она работает.
- Щелкните правой кнопкой модель Create Day/Time Hot Spot Map и выберите Изменить.
Вид Create Day/Time Hot Spot Map откроется и покажет модель. В модели есть 4 части. Сначала выбираются ДТП для анализа. Затем он выполняет замыкание выбранных точек аварий на линии дорожной сети. Затем вычисляется частота аварий, и, наконец, выполняется анализ горячих точек.
Элементы, отмеченные символом P, являются параметрами модели, подобно параметрам, которые вы указываете при выполнении анализа с помощью инструментов геообработки. Остальные элементы модели - инструменты, а также входные и выходные данные.
- В панели Каталог дважды щелкните модель Create Day/Time Hot Spot Map.
Открывается панель Геообработка, с параметрами модели. Все элементы, отмеченные символом P, появились в списке параметров.. Чтобы узнать подробнее о параметрах, вы можете посмотреть свойства модели.
- На Ленте на вкладке ModelBuilder в группе Модель щелкните Свойства.
Откроется окно Свойства инструмента.
- Щелкните вкладку Параметры.
- В строке Days наведите на Value List.
Вы увидите значения параметра Days. Вы будете использовать эти значения при установке параметров модели.
- Закройте окно Свойства инструмента.
Вы также можете познакомиться с параметрами, уже заданными для этой модели.
- В виде Create Day/Time Hot Spot Map дважды щелкните инструмент Snap.
Появятся параметры инструмента.
Параметры соответствуют тем, которые вы использовали ранее, запуская инструмент Замыкание в этом уроке, включая расстояние в 0.25 миль.
Примечание:
Создание модели не входит в этот урок. Если вы хотите подробнее изучить принципы построения моделей, посмотрите урок Построение модели для соединения местообитаний горных львов.
- Закройте инструмент Snap и вид Create Day/Time Hot Spot Map. Если будет предложено сохранить изменения в модели, щелкните Нет.
Далее вы запустите модель, уже открытую в панели Геообработка, указав рабочие дни и промежуток с 15.00 до 17.00.
- В панели Геообработка для модели Create Day/Time Hot Spot Map укажите следующие параметры:
- В строке Crash Data выберите All Crashes (2010 to 2015).
- В строке Days выберите Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday и Friday.
- В строке Beginning Hour введите 15.
- В строке Ending Hour введите 17.
- В строке New Rate Field Name введите Work_Week_3_to_5.
- В строке Selected Crash Hot Spot Map введите Work_Week_3_to_5_Hot_Spots.
- Щелкните Запустить.
Выполнение модели может занять несколько минут, так как будут запущены все инструменты в модели. После окончания работы инструмента на карту будет добавлен новый слой Work_Week_3_to_5_Hot_Spots. Вы скопируете его в Карту сравнений, но сначала очистите выборку, которая была сделана при работе модели.
- На ленте щелкните вкладку Карта. В группе Выборка щелкните Очистить.
- В панели Содержание щелкните правой кнопкой Work_Week_3_to_5_Hot_Spots и выберите Копировать. Снимите отметку со слоя Work_Week_3_to_5_Hot_Spots и убедитесь, что слой Road_Crash_Hot_Spots отмечен.
- Активизируйте вид Карты сравнений.
- На панели Содержание щелкните правой кнопкой Карта сравнений и выберите Вставить. Снимите отметку со слоя Fatality_Hot_Spots.
Вы сравните два слоя горячих точек, как уже делали ранее, когда изучали горячие точки ДТП со смертельным исходом.
- Перетащите вкладку Карта сравнений и прикрепите ее справа от вида Карта.
Виды уже связаны, так что вам нет необходимости связывать их еще раз.
- Перейдите к закладке Freeway interchange north of Palm Shores.
Хотя некоторые перекрестки отмечены как горячие точки на обеих картах, местоположения горячих точек на карте слева (все ДТП) существенно отличаются от горячих точек на карте справа (ДТП в часы пик с 15.00 до 17.00 по рабочим дням). Выявление горячих точек в часы пик поможет принять меры по повышению безопасности ля водителей в самые загруженные часы дня.
На этой развязке автострады горячие точки для всех аварий в основном локализованы на въездах на автостраду. Однако в часы пик локализуется больше горячих точек на самой автостраде, включая участки, автострады сливаются. Чиновники округа могут подумать об улучшении структуры автострад и о дорожных указателях, и внести какие-либо изменения, которые могут облегчить водителям перестроение или навигацию в большом потоке других автомобилей.
- Приблизьтесь к закладке Full Study Area и закройте вид Карта сравнений. На панели Содержание снимите отметку со слоя Road_Crash_Hot_Spots.
- Сохраните проект.
Вы идентифицировали дни и часы пик, в которые происходит больше всего ДТП. Итак, вы использовали предварительно построенную модель для выполнения анализа горячих точек, который вы уже сделали в начале урока. Вы также сравнили результаты с горячими точками дя всех ДТП.
Визуализация горячих точек по годам в 3D
Данные ДТП покрывают период с 2010 по 2015 год. Создав карту горячих точек с разбивкой по годам, вы можете показать чиновникам, в каких местах число аварий растет или уменьшается с течением времени. Если чиновники округа на протяжении этого периода вносили какие-либо изменения, ведущие к уменьшению числа аварий, например, меняли дорожных указателей, они могут увидеть, повлияло ли это на количество аварий в том или ином районе.
Для создания карты горячих точек ДТП, произошедших в рабочие дни, в период между 15.00 и 17.00 (или в какой-либо другой период), с годовой периодичностью, вам необходимо запускать модель расчета горячих точек на дату/время 6 раз, для каждого года. Затем вам необходимо объединить все результаты в один слой. Чтобы сэкономит время, мы предлагаем вам модель, в которой реализован этот рабочий процесс.
Запуск модели
Сначала вы откроете модель и изучите ее. Затем вы ее запустите.
- Откройте панель Каталог.
Примечание:
Если панель Каталог закрыта, вы можете открыть ее заново, щелкнув вкладку Вид и выбрав Панель Каталог.
- Если необходимо, разверните Наборы инструментов и Crash_Analysis_Model_Tools.tbx.
- Щелкните правой кнопкой модель Analyze Day/Time Hot Spot Trends и выберите Изменить.
Откроется вид Analyze Day/Time Hot Spot Trends.
В модели есть 2 части. В первой части происходит выбор ДТП в выбранные вами для анализа дни и часы. Она заканчивается элементом Selected Crashes.
В следующей части выбранные ДТП используются как входные данные в отдельной модели, которая называется Yearly Hot Spot Maps. Эта модель создаст горячие точки для каждого года с 2010 по 2015. Результаты будут объединены в один выходной класс объектов. Далее вы изучите модель Yearly Hot Spot Maps.
- В панели Каталог на Crash_Analysis_Model_Tools.tbx щелкните правой кнопкой Yearly Hot Spot Maps и выберите Изменить.
Откроется вид Yearly Hot Spot Maps.
Элемент Iterate Feature Selection создает выборки для каждого года, с 2010 по 2015. Остальные элементы модели выполняют анализ горячих точек, который вы уже знаете. В ней выполняется замыкание выбранных ДТП на линии дорожной сети, подсчитывается число аварий, связанных с каждым сегментом дороги, вычисляется частота ДТП и запускается анализ горячих точек. В последней части модель присоединяет годовые ДТП к результирующему слою и собирает список всех результирующих карт.
- Закройте виды Yearly Hot Spot Maps и Analyze Day/Time Hot Spot Trends. Если появится запрос о сохранении изменений, Нет.
- Если необходимо, перейдите на вкладку Map, чтобы активировать вид Map.
Теперь, когда вы знаете, что каждая модель делает, вы запустите модели для создания слоев горячих точек для каждого года и объедините слои в один окончательный результат.
- В панели Каталог дважды щелкните Analyze Day/Time Hot Spot Trends.
Открывается панель Геообработка, с параметрами модели. Параметры схожи с параметрами модели, которую вы выполняли ранее.
- Укажите параметры следующим образом:
- В строке Crash Data выберите All Crashes (2010 to 2015).
- В строке Days выберите Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday и Friday.
- В строке Beginning Hour введите 15.
- В строке Ending Hour введите 17.
- В строке Space Time Hot Spots введите Work_Week_3_to_5_Trends.
- Щелкните Запустить.
Модель запустится. Так как модель запускает процесс анализа предыдущей модели и повторяет его н6 раз, процесс займет некоторое время.
По завершении работы модели на карту будет добавлен новый слой. В отличие от слоев, которые вы создавали ранее, и у которых были присвоены символы, в зависимости от того, относятся ли они к горячим и холодным точкам, этот слой отображен одним цветом, поэтому выпока не можете сказать, о чем он нам говорит. Вы самостоятельно присвоите ему символы.
- Сохраните проект.
Создание сцены
Выходной слой модели содержит шесть вариантов каждого сегмента дороги, по одному на каждый год. В каждом варианте есть отдельный атрибут горячих точек, указывающий, принадлежит ли объект к статистически значимому кластеру высоких значений частоты ДТП.
Чтобы визуализировать данные, в представите каждый сегмент в виде ленты и состыкуете их вертикально в 3D-сцене. Таким образом вы увидите все шесть вариантов каждого сегмента дороги одновременно, и идентифиируете проблемные области или области, где частота ДТП увеличивается или уменьшается с течением времени.
Сначала вы примените символы горячих точек по умолчанию к выходному слою модели. Вы можете применить символы от какого-го либо ранее сделанного слоя горячих точек.
- На панели Геообработка найдите и откройте инструмент Применить символы слоя.
Этот инструмент применяет символы из слоя к другому слою.
- Для Входного слоя выберите Work_Week_3_to_5_Trends. Для Слоя символов выберите Road_Crash_Hot_Spots.
- Щелкните Запустить.
Соответствющие символы горячих точек применены к слою. Далее вы создадите 3D-сцену, чтобы отобразить слой в 3D.
- На ленте щелкните вкладку Вставить. В группе Проект щелкните ниспадающее меню Новая карта и выберите Новая локальная сцена.
Будет создана сцена. Вы измените базовую карту, чтобы она совпадала с видом Карта.
- На ленте на вкладке Карта в группе Слой щёлкните Базовая карта. В разделе Базовые карты 2D, выберите Светло-серое полотно.
Далее вы скопируете выходной слой модели в сцену.
- Активируйте вид Map и скопируйте слой Work_Week_3_to_5_Trends. Активируйте вид Сцена и вставьте слой в панель Содержание.
Слой деревьев добавится в сцену как 2D-слой. Вы хотите визуализировать слой в 3D, поэтому вы переместите его.
- На панели Содержание перенесите слой Work_Week_3_to_5_Trends в группу 3D-слои.
После перемещения слоя он может отображаться не совсем корректно. Вы можете увидеть предупреждение, что отображение может вызвать затруднения. Вынастроите видимость для слоя, чтобы его бло видно только на определенном приближении, и одновременно отображалось не очень много объектов.
- На панели Содержание щёлкните правой кнопкой слой Work_Week_3_to_5_Trends и выберите Свойства.
- В окне Свойства слоя на вкладке Общие измените Самое большое расстояние на 8000 фт.
- Нажмите OK.
Теперь при полном экстенте данных слой не виден и отображение более четкое.
- На вкладке Карта щелкните Закладки и выберите Melbourne.
Здесь мы можем видеть слой.
Визуализация результатов в 3D
После добавления слоя к сцене вы отобразите его в 3D и присвоите символы. Сначала вы вытяните сегменты дорог от поверхности карты, чтобы они выглядели трехмерными. Чтобы поверхность карты была полностью плоская, вы отключите источник высот для сцены. Источник высот содержит реальные данные рельефа для всего мира и добавлен к сцене по умолчанию.
- В панели Содержание в разделе Поверхности высот снимите отметку со слоя WorldElevation3D/Terrain3D.
Далее вы вытяните сегменты дорог, чтобы они выглядели как ленты, вытянутые перпендикулярно поверхности карты. Сначала вы выберите тип вытягивания. Вы хотите применить вытягивание к сегментам дорог от поверхности карты, поэтому вы применяете вытягивание от базовой высоты.
- В панели Содержание убедитесь, что выбран слой Work_Week_3_to_5_Trends.
- Щелкните на ленте вкладку Векторный слой. В группе Вытягивание щелкните Тип и выберите Базовая высота.
Далее вы создадите выражение, которое определяет насколько высоко вытягиваются объекты в 3D-пространстве. Вы используете для каждого сегмента дороги высоту в 50 футов. (Вы можете экспериментировать с различными значениями высот для вытягивания).
- В группе Вытягивание щелкните кнопку Выражение вытягивания.
Откроется окно Конструктора выражений.
- Для Выражения наберите 50. Нажмите OK.
Слой вытянут, но все шесть вариантов сегментов дороги за каждый год наложены друг на друга, и вы можете видеть только один.
Вы разделите разные сегменты дорог, чтобы сегмент за каждый год отображался на разной высоте над поверхностью.
- На панели Содержание дважды щелкните Work_Week_3_to_5_Trends. Щёлкните вкладку Высоты в диалоговом окне Свойства слоя.
- Для опции Объекты выберите Относительно поверхности земли. Щелкните кнопку Задать выражение.
Так как диапазон лет охватывает период с 2010 до 2015, вы создадите выражение, которое вычитает 2010 из года и умножает результат на 60. То есть, для сегментов дорог, относящихся к 2010 году, высота будет 0 фт, 2011 - 60, 2012 - 120 и так далее. Это выражение также создает разделитель высотой 10 футов между сегментами разных лет, так как исходно вы вытягивали объекты на высоту в 50 футов.
- В окне Конструктор выражений создайте (или скопируйте и вставьте) следующее выражение:
($feature.AnalysisYear - 2010) * 60
- Нажмите OK. В окне Свойства слоя щелкните OK.
Теперь вы измените символы для областей, чтобы выделить только горячие точки, а холодные не визуализировать. таким образом на вашей сцене будут хорошо видны горячие точки.
- В панели Содержание в слое Work_Week_3_to_5_Trends, щелкните символ Not Significant и выберите Нет цвета.
- Откройте закладку 3D Zoom и изучите её.
Горячие точки для каждого года расположены на разной высоте. Горячие точки 2010 года располагаются в самом низу, горячие точки 2015 года расположены сверху. В области, сохраненной в закладке, видно что есть несколько участков, которые идентифицируются как горячие точки в последнее время, некоторые представляют собой спорадические горячие точки, а некоторые были горячими точками однажды, но не более.
Анализ таких трендов может дать округу идеи, где можно попробовать изменить структуру дорожного движения и снизить число ДТП. Это также может помочь округу определить, повлияли ли изменения в регулировании дорожного движения, внесенные в течение какого-то периода, на количество автомобильных аварий.
- Изучите сцену, масштабируя и наклоняя сцену, если необходимо.
Примечание:
Если вы хотите глубже изучить навигацию по 3D сцене, см. раздел справки Навигация в 3D.
- Сохраните проект.
В этом уроке вы ответили на целый ряд вопросов:
- На каких перекрестках и магистралях округа Бревард самая высокая частота ДТП?
- Где и когда происходит больше всего аварий?
- Отличается ли пространственная закономерность ДТП со смертельным исходом от общей закономерности ДТП?
- Как меняется частота ДТП в зависимости от дня недели и времени суток?
- Со временем, какие перекрестки или дороги являются постоянными проблемными зонами для дорожно-транспортных происшествий?
Вы можете расширить этот рабочий процесс и ответить на дополнительные вопросы:
- Где находятся горячие точки аварий, в которых присутствовали пожилые водители, подростки за рулем, алкоголь в крови?
- Когда больше всего происходит аварий, в которых присутствовали пожилые водители, подростки за рулем, алкоголь в крови?
Ответы на эти вопросы позволят вам дать обоснованные рекомендации в отношении различных мер по сокращению числа дорожно-транспортных происшествий в будущем и спасению жизней. Вы можете применить этот рабочий процесс к собственным данным в своей стране. Такой же рабочий процесс можно использовать для изучения преступлений, мошенничеств или страховых случаев.
Вы можете найти больше учебных пособий в галерее учебных пособий.
