Средства анализа геоданных: карты изменений, оконные функции и TimeManager

1. Повторение: что не так с таблицей?

SELECT g."Group", g.year_in, gs.subject
FROM groups g
JOIN group_subjects gs ON g.id = gs.group_id
WHERE g.year_in BETWEEN 2019 AND 2021;

2. Карта изменений: 1992 к 1991 году

Статичные карты по годам из практики 7 почти неотличимы друг от друга. Гораздо интереснее карта изменений — разность населения между соседними годами. Запрос с конструкцией WITH и оконной функцией LAG:

WITH population_diff AS (
    SELECT sr.geom,
        TO_DATE(cn.field_1, 'YYYY') AS "Год",   -- преобразуем строку в дату
        CAST(NULLIF(cn.field_3, '') AS NUMERIC) AS "Население",
        CAST(NULLIF(cn.field_3, '') AS NUMERIC) -
        LAG(CAST(NULLIF(cn.field_3, '') AS NUMERIC))
            OVER (PARTITION BY sr.geom
                  ORDER BY TO_DATE(cn.field_1, 'YYYY')) AS "Разница"
    FROM public."субъекты_РФ" AS sr
    JOIN public."Численность_населения" AS cn ON sr.name = cn.field_2
    WHERE cn.field_1 IN ('1991', '1992')
)
SELECT * FROM population_diff
WHERE "Год" = TO_DATE('1992', 'YYYY');

Разбор приёмов: NULLIF заменяет пустые строки на NULL (иначе CAST упадёт); CAST … AS NUMERIC превращает текст в число; LAG берёт население предыдущего года того же субъекта (PARTITION BY sr.geom, ORDER BY год); внешний SELECT оставляет только строки 1992 года, у которых разность уже вычислена.

2.1. Симметричная классификация

Для слоя изменений: ПКМ → Свойства → Стиль → символизация по диапазонам значений; значение — «Разница»; равные классы; симметричная классификация — вокруг 0; 10 классов; расходящаяся цветовая шкала.

3. Оконные функции

Оконные функции в SQL — особый класс функций, позволяющий производить вычисления по определённым группам строк в базе данных. При этом они не объединяют строки в одну, а возвращают столько же, сколько было на входе. Оконная функция работает с выделенным набором строк — окном (партицией) — и выполняет вычисление для этого набора в отдельном столбце. Партиция — набор строк, указанный для оконной функции по одному из столбцов или группе столбцов таблицы; партиции для каждой оконной функции в запросе могут быть разделены по различным колонкам.

LAG и LEAD возвращают значение выражения, вычисленного для предыдущей (LAG) или следующей (LEAD) строки результирующего набора; PARTITION BY группирует строки по значению определённого столбца.

3.1. Интерактив: GROUP BY против PARTITION BY

Одна и та же таблица населения двух регионов за три года — и два способа посчитать «среднее по региону». Переключайте режимы и следите за числом строк.

3.2. Запрос для всех годов

Оконная функция избавляет от ручного перебора лет — одна конструкция считает разности для всего периода:

SELECT sr.geom,
    cn.field_1 AS "Год",
    CAST(NULLIF(cn.field_3, '') AS NUMERIC) AS "Население",
    CAST(NULLIF(cn.field_3, '') AS NUMERIC) -
    LAG(CAST(NULLIF(cn.field_3, '') AS NUMERIC))
        OVER (PARTITION BY sr.geom ORDER BY cn.field_1) AS "Разница"
FROM public."субъекты_РФ" AS sr
JOIN public."Численность_населения" AS cn ON sr.name = cn.field_2
WHERE cn.field_1 BETWEEN '1992' AND '2019'
ORDER BY sr.geom, cn.field_1;

4. Модуль TimeManager

Time Manager — инструмент в QGIS, который позволяет использовать ползунок времени для фильтрации наборов данных и отображения изменений во времени.

1. Включение: Модули → TimeManager → Toggle visibility.
2. Настройка: Add layer (добавить слой) → Layer (выбираем слой) → Start Time (столбец начала) → End Time (столбец конца).

Экспорт GIF напрямую возможен на Linux или при установке специализированного ПО на Windows — однако на всех системах можно экспортировать набор кадров! Кадры затем собираются в GIF любым онлайн-сервисом, например: maker-gif.com, image.online-convert.com, omnifile.pages.dev.

5. Компоновка

1. Создайте макет (Проект → Менеджер макетов → создать) и разместите карту.
2. Для перемещения изображения внутри рамки используйте инструмент «Перемещение содержимого»; не забудьте вернуться из этого режима.
3. Настройте масштаб «Карты» в свойствах элемента.
4. Настройте рамку «Карты».
5. Зафиксируйте карту «замочком» (галочка под замком) — элементы перестанут случайно сдвигаться.

Карта-врезка. Вернитесь в основное окно QGIS, добавьте слой с вашим регионом и уберите видимость слоя с картой РФ; затем в макете добавьте «Карту 2» — она покажет текущее состояние основного окна. Так на одном листе соседствуют обзорная карта страны и крупный план региона.

6. Домашнее задание

Скачать и изучить данные Росстата по валовому продукту региона, занести таблицу в БД после нормализации данных и визуализировать данные на 2020 год — это вход в главу 2 РГР, где та же связка «ST_Touches + LAG + TimeManager» применяется к динамике ВВП вашего региона и его соседей.

Контрольные вопросы

• Зачем в запросе карты изменений нужны NULLIF и CAST?
  Численность из CSV сохранилась текстом, среди значений есть пустые строки. NULLIF(поле, '') превращает пустую строку в NULL (иначе CAST упадёт с ошибкой), CAST(... AS NUMERIC) делает из текста число, с которым можно вычитать и сравнивать.
• Что вычисляет LAG(...) OVER (PARTITION BY sr.geom ORDER BY год) в демографическом запросе?
  Для каждой строки — население того же субъекта (партиция по геометрии) в предыдущем по порядку году. Разность текущего значения и LAG даёт изменение «год к году»; у первого года партиции LAG возвращает NULL.
• Сформулируйте главное отличие GROUP BY от PARTITION BY.
  GROUP BY с агрегатами сокращает число строк, сворачивая каждую группу в одну строку. Оконная функция с PARTITION BY сохраняет все строки исходной таблицы и дописывает вычисленное по окну значение в отдельный столбец.
• Как настроить шкалу слоя изменений и почему именно так?
  Символизация по диапазонам значений, равные классы, симметричная классификация вокруг 0, ~10 классов, расходящаяся цветовая шкала. Ноль — содержательная граница между убылью и ростом: симметричные ступени кодируют и знак, и величину изменения.
• Как получить GIF-анимацию из TimeManager на Windows без дополнительного ПО?
  Экспортировать набор кадров (это работает на всех системах), а затем собрать их в GIF онлайн-сервисом (maker-gif.com, image.online-convert.com и т. п.). Прямой экспорт GIF доступен на Linux или при установке специализированного ПО.
• Какие настройки нужны TimeManager, чтобы листать слои по годам?
  Add layer → выбрать слой → указать Start Time (столбец с началом периода, для годовых данных — дата года, полученная to_date/TO_DATE) и End Time. После этого ползунок времени фильтрует объекты по выбранному моменту.
• Зачем фиксировать карту «замочком» в макете и как сделать карту-врезку?
  Фиксация защищает настроенный элемент от случайных сдвигов при доработке макета. Врезка: в основном окне включить только слой региона, затем в макете добавить «Карту 2» — она отобразит текущее состояние окна; на листе получаются обзорная карта и крупный план.

Источники

1. PostgreSQL 15 Documentation. Window Functions : [сайт]. — URL: https://www.postgresql.org/docs/15/tutorial-window.html (дата обращения: 18.08.2026).
2. TimeManager — QGIS Python Plugins Repository : [сайт]. — URL: https://plugins.qgis.org/plugins/timemanager/ (дата обращения: 18.08.2026).
3. QGIS Documentation. Print Layout : [сайт]. — URL: https://docs.qgis.org/3.34/ru/docs/user_manual/print_composer/ (дата обращения: 18.08.2026).