19. Методы вычисления весов полигональных объектов в ГИС для способа репрезентативных точек

№ п/п	Способ обработки	Точность представл. (0.176)	Сложность реализ. (S1) (0.118)	Производит. (S1) (0.50)	Объем данных (0.059)	Пригодность для S2 (тек.) (0.147)	Общий рейтинг
1	Использование pyosmium для вычисления репрезентативных точек	4 (0.704)	3 (0.354)	5 (2.500)	5 (0.295)	5 (0.735)	4.588
2	Использование osmium export для получения центроидов (вкл. relation)	3.5 (0.616)	3 (0.354)	4 (2.000)	5 (0.295)	4.5 (0.662)	3.927
3	Репрезентативная точка way (representative_point())	4 (0.704)	4 (0.472)	4 (2.000)	5 (0.295)	4 (0.588)	3.859
4	Центроид геометрии way (текущий для полигонов)	2 (0.352)	5 (0.590)	5 (2.500)	5 (0.295)	3 (0.441)	3.737
5	Игнорирование relation, обработка только way как отдельных объектов	1 (0.176)	5 (0.590)	5 (2.500)	5 (0.295)	3 (0.441)	3.561
6	Обработка relation (мультиполигон) -> репрезент. точка (Python/XML)	3 (0.528)	2 (0.236)	2 (1.000)	5 (0.295)	4 (0.588)	2.647
7	Извлечение геометрии relation/way и взятие точек всех вершин	3 (0.528)	3 (0.354)	3 (1.500)	2 (0.118)	2 (0.294)	2.440
8	Сегментация линий (way для дорог, рек) на N точек	3 (0.528)	3 (0.354)	3 (1.500)	2 (0.118)	2 (0.294)	2.440
9	Присвоение атрибута объекту всем H3-гексагонам, которые он покрывает	5 (0.880)	2 (0.236)	1 (0.500)	1 (0.059)	1 (0.147)	1.822

Представьте, что у нас есть огромная карта OpenStreetMap. Нам не нужны все объекты, а только некоторые: школы, дороги, парки, берега моря.

Проблема: Некоторые объекты на карте – это просто точки (например, маленький магазинчик). А другие – это линии (дорога) или целые фигуры (парк, озеро, здание школы). Для наших расчетов нам удобнее, если каждый такой объект будет представлен одной главной точкой.
Как мы находим эту "главную точку" для разных объектов?
1. Для точечных объектов (например, фонарный столб): Все просто, его точка на карте и есть главная точка.
2. Для линий (например, дорога) и простых фигур (например, небольшое прямоугольное здание школы): Мы находим специальную точку, которая как бы "хорошо представляет" эту линию или фигуру. Это не всегда точно центр, а такая точка, которая точно лежит на дороге или внутри фигуры школы. Назовем ее "представительная точка".
  - Пример: Для дороги – это будет какая-то точка на этой дороге. Для здания школы – точка внутри этого здания.
3. Для сложных фигур (например, большой парк с извилистыми границами, или берег моря, или больница из нескольких корпусов): Это самое трудное. Нам нужно как-то "объединить" все части этого сложного объекта и найти одну "представительную точку" для всего объекта целиком.
  - Пример: Для большого парка – это будет точка где-то внутри парка, которая хорошо его характеризует. Для берега моря (если мы его считаем объектом) – это может быть точка, символизирующая "доступ к воде" или "центр пляжной зоны".
Результат Шага 1: Для каждого нужного нам объекта (школа, участок дороги, парк, кусок берега) мы получаем одну "главную" или "представительную" точку с её координатами (широта, долгота). Плюс сохраняем, что это за объект (школа, парк и т.д.).

ТОП-3 Способа найти "главную точку" (из нашей таблицы):

Супер-умный помощник pyosmium (Способ 1 в таблице):
- Мы используем специальный Python-инструмент (pyosmium), который очень быстро читает карту OSM.
- Мы ему говорим: "Найди все школы, парки и т.д."
- Для каждой найденной школы (даже если это большое здание или несколько зданий), для каждого парка (даже сложной формы) этот инструмент помогает нам вычислить одну хорошую "представительную точку".
- Плюсы: Очень быстро, очень точно (даже для сложных объектов).
- Минусы: Чуть сложнее научить этого помощника всем трюкам.
Внешний эксперт osmium-tool (Способ 2 в таблице):
- Мы просим другую программу (osmium-tool): "Эй, эксперт, найди все школы и дай мне для каждой её главную точку. Сделай то же для парков и т.д."
- Этот эксперт сам разбирается со сложными фигурами и выдает нам готовый список объектов с их "главными точками".
- Плюсы: Эксперт делает сложную работу за нас, это довольно быстро.
- Минусы: Мы должны точно объяснить эксперту, что нам нужно, и он может дать точку не совсем так, как мы бы хотели в редких случаях.
Улучшенный старый метод (Способ 3 в таблице):
- Мы сначала просим osmium-tool просто вырезать нам все школы, парки и т.д. в отдельные маленькие карты (в формате XML).
- Потом наш Python-скрипт смотрит на эти маленькие карты.
- Если это простое здание школы (одна фигура) или простая дорога (одна линия), он находит для них "представительную точку".
- Проблема: Если парк очень сложный (много отдельных кусочков, островов) или больница из многих корпусов, этот метод может запутаться и не найти хорошую "главную точку" для всего сложного объекта целиком. Он хорошо работает только для простых фигур.

Шаг 2: Оцениваем влияние объектов на разные места (Скрипт 2)

Теперь у нас есть список "главных точек" для всех интересующих нас школ, парков, участков дорог и т.д. Мы хотим понять, как они влияют на разные шестиугольные участочки земли (наши H3-гексагоны).

Берем один шестиугольник на карте.
Смотрим, какие "главные точки" объектов (школ, парков) находятся рядом с ним.
- Например, рядом со шестиугольником есть "главная точка" школы и "главная точка" парка.
Для каждого объекта рядом оцениваем его влияние:
- Расстояние: Чем ближе "главная точка" объекта к нашему шестиугольнику, тем сильнее влияние.
- Тип объекта: Школа может влиять по-своему (например, хорошо для семей), парк – по-своему (хорошо для отдыха). У каждого типа объекта есть свой "базовый балл влияния" и "радиус действия".
- Сила влияния: Если "главная точка" школы очень близко, её влияние на шестиугольник будет почти максимальным. Если она на границе "радиуса действия", влияние будет слабым. Если дальше радиуса – влияния нет.
Суммируем: Складываем баллы влияния от всех объектов (одного типа), которые влияют на наш шестиугольник.
- Пример: Если на шестиугольник влияют две школы, их баллы сложатся. Отдельно посчитаем влияние от парков.

Примеры:

Школа:
- Шаг 1: Находим "представительную точку" для здания школы (или для всего школьного комплекса, если он большой и сложный – тут лучшие способы 1 или 2 справятся лучше).
- Шаг 2: Если эта точка школы близко к нашему шестиугольнику, шестиугольник получает "школьные" баллы. Это может означать, что место в шестиугольнике хорошо подходит для семей с детьми.
Дорога (например, шоссе):
- Шаг 1: Для участка дороги находится "представительная точка". (Способы 1 или 2 постараются дать осмысленную точку. Способ 3 для длинной дороги даст просто точку где-то на ней, может, не самую удачную).
- Шаг 2: Если эта точка дороги близко к шестиугольнику, он получает "дорожные" баллы. Это может означать хорошую транспортную доступность (если это плюс) или шум (если это минус – это уже мы сами решаем знаком "базового балла").
Берег моря:
- Шаг 1: Если мы рассматриваем "пляжную зону" как полигон, то способы 1 или 2 найдут для нее "представительную точку".
- Шаг 2: Шестиугольники рядом с этой точкой получат баллы "близости к морю".
Парк:
- Шаг 1: Для парка (даже большого и сложной формы) способы 1 или 2 найдут хорошую "представительную точку" внутри парка.
- Шаг 2: Шестиугольники рядом с этой точкой получат "парковые" баллы, что хорошо для отдыха.

В итоге: Мы получаем карту, где каждый шестиугольник имеет разные оценки (баллы) по влиянию от школ, парков, дорог и т.д. Это помогает нам понять, насколько каждый участок земли "хорош" по разным критериям.

Главное, что точность всего этого зависит от того, насколько хорошо мы на Шаге 1 смогли представить каждый реальный объект (особенно большой или сложный) одной-единственной "главной точкой". И самые продвинутые способы (1 и 2 в нашей таблице) делают это лучше всего.