مطالب تخصصی

معرفی زبان برنامه نویسی R در علوم مکانی

نوشته شده توسط احمد نجفی

R یک زبان برنامه نویسی و محیط نرم افزاری بسیار محبوب و رایگان برای انجام محاسبات آماری پیشرفته و گرافیکی است که بر اساس زبان برنامه نویسی S توسعه داده شده است. این زبان برنامه نویسی در ابتدا توسط Ross Ihaka و Robert Gentleman در سال 1991 در دانشگاه Auckland نیوزیلند طراحی شد و در حال حاضر توسط گروهی بنام R Development Core Team بصورت فعال در حال توسعه است. گرچه نرم‌افزار R اغلب به منظور انجام محاسبات آماری به کار می‌رود، این نرم‌افزار قابل به کارگیری در محاسبات ماتریسی است و در این زمینه، همپای نرم‌افزارهایی چون متلب (MATLAB) می‌باشد.

زبان برنامه نویسی R طیف گسترده ای از تکنیک های آماری (مدلسازی خطی و غیرخطی، آزمون های آماری کلاسیک، تحلیل سری‌های زمانی، طبقه بندی، خوشه بندی و ….) و گرافیکی را فراهم آورده است و به راحتی قابل توسعه است. جهت توسعه قابلیت های R برای کاربردهای مختلف بسته های نرم افزاری (Package) مختلفی نوشته شده است. دسترسی به بسته‌های نرم افزاری R در شبکه جامع آرشیو نرم افزار R یا CRAN) The Comprehensive R Archive Network) امکان پذیر است که نقش ذخیره و بروز رسانی بسته‌ها، فایل های راهنما و کد های R را بر عهده دارد.

R یک زبان برنامه نویسی و محیط نرم افزاری بسیار محبوب و رایگان برای انجام محاسبات آماری پیشرفته و گرافیکی است که بر اساس زبان برنامه نویسی S توسعه داده شده است.

از مزایای R می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • رایگان و متن باز بودن (Open-source)
  • قابلیت اجرا در سیستم عامل های مختلف مانند Windows, Linux و Mac OS
  • وجود بیش از 12000 بسته نرم افزاری در زمینه علوم مختلف
  • وجود راهنمای کامل برای بسته های نرم افزاری ارائه شده
  • قابلیت‌های گرافیکی قابل ملاحضه
  • قابلیت توسعه روش های جدید آماری
  • وجود کنفرانس ها و مجلات مختلف درباره این نرم افزار
  • سادگی یادگیری

جایگاه R در علوم مکانی:

با ارائه بسته نرم افزاری sp در سال 2003، کلاس های داده های مکانی به نرم افزار R معرفی گردید. این نرم افزار دارای توابع زیادی برای خواندن، نمایش و تحلیل اطلاعات مکانی می باشد. توانایی بالا و رو به رشد تحلیل، مدلسازی و نمایش داده های مکانی، نرم افزار R را به یکی از بهترین گزینه ها برای کار داده های مکانی تبدیل کرده است.

توابع پایه R برای انجام محاسبات آماری توسعه داده شده اند، لذا برای انجام تحلیل های پیشرفته تر و کار با داده های مکانی می بایست از بسته های نرم افزاری نوشته شده برای این اهداف استفاده نمود. از قابلیت های R برای متخصصین سنجش از دور و GIS می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • قابلیت فراخوانی فرمت های معمول GIS نظیر Shapefile، Tiff، img و داده های رستری نرم افزار ArcGIS
  • تحلیل داده های مکانی مانند خوشه بندی، بررسی خودهمبستگی مکانی و …
  • طبقه‌بندی تصاوری ماهواره ای با استفاده از معروف‌ترین روش‌های Machine Learning مانند SVM و Random Forest
  • بررسی و مدلسازی رابطه بین متغیرهای مکانی
  • تحلیل های زمانی- مکانی
  • قابلیت بالای درونیابی و تحلیل‌های زمین آماری
  • قابلیت نمایش داده های مکانی
با ارائه بسته نرم افزاری sp در سال 2003، کلاس های داده های مکانی به نرم افزار R معرفی گردید

 

از دیگر ویژگی های بسیار ارزشمند R برای محققان علوم مکانی دسترسی به تکنیک های جدید در زمینه تحلیل‌های آماری و مدلسازی مکانی است که بدلیل سادگی و رایگان بودن این نرم افزار اغلب ابتدا در این محیط پیاده سازی می شوند.

از جمله بسته های نرم افزاری برای خواندن، نمایش و تحلیل داده های مکانی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

نام بسته کاربرد
sp Classes and Methods for Spatial Data
raster Geographic Data Analysis and Modeling
maptools Tools for Reading and Handling Spatial Objects
SpatialTools Tools for Spatial Data Analysis
gstat Spatial and Spatio-Temporal Geostatistical Modelling, Prediction and Simulation
lctools Local Correlation, Spatial Inequalities, Geographically Weighted Regression
rasclass Supervised Raster Image Classification
randomForest Breiman and Cutler’s Random Forests for Classification and Regression
plotKML Visualization of Spatial and Spatio-Temporal Objects in Google Earth
ggmap Spatial Visualization with ggplot2

رشد سریع R در زمینه علوم داده (Data Science) و تحلیل داده‌های مکانی شرکت‌های معروف مانند ESRI  را بر آن داشته تا از قابلیت های این ابزار قدرتمند در نرم افزار خود استفاده کنند.

این شرکت با معرفی یک بسته نرم افزاری در نسخه 10.3.1 نرم افزار ArcGIS تحت عنوان R – ArcGIS Bridge این امکان را فراهم آورده تا این دو نرم افزار به داده های یکدیگر دسترسی داشته باشند و کد ها R بصورت مستقیم در ArcGIS خوانده شود. برای اطلاعات بیشتر و نحوه استفاده از این قابلیت به لینک زیر مراجعه فرمایید:

https://r-arcgis.github.io

محیط گرافیکی نرم افزار R را در شکل زیر مشاهده می کنید.

محیط گرافیگی نرم افزار R بسیار ساده بوده و امکانات اندکی را در اختیار کاربران و برنامه نویسان قرار می‌دهد بدین جهت ابزار های فراونی برای تسهیل کد نویسی در R توسعه داده شده اند. یکی از بهترین و معروف ترین IDE های موجود برای R نرم افزار RStudio است که یک رابط کاربر گرافیکی بسیار عالی برای R می باشد.

محیط گرافیکی کاربر پسند، نمایش متغیرهای ذخیر شده در حافظه و تکمیل خودکار کد (code completion) از ویژگی های این رابط کاربر می باشد.

نمونه ای از نمایش داده های رستری و وکتوری در نرم افزار R:

شما می توانید نرم افزار R را از شبکه جامع آرشیو نرم افزار R در CRAN دانلود نمایید.

https://www.r-project.org

برای دانلود نرم افزار رایگان RStudio به وبسایت آن مراجعه فرمایید.

https://www.rstudio.com/products/rstudio/download

نویسنده: مهندس روزبه ولوی: دانشجوی دکترای اکولوژی مکانی دانشگاه ملبورن


وبیناری در همین زمینه در رابطه با معرفی زبان برنامه نویسی R در سنجش از دور به مدت 2 ساعت برگزار شد که می توانید با مراجعه به لینک زیر تهیه کرده و بلافاصله دانلود کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

صفحه رسمی آکادمی سنجش از دور در اینستاگرامکلیک کنید
+ +