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Optimale Regionsverbindungen (Spatial Analyst)

Mit der Spatial Analyst-Lizenz verfügbar.

Zusammenfassung

Berechnet das optimale Konnektivitätsnetzwerk zwischen mindestens zwei Eingabe-Regionen.

Verwendung

  • Die Eingabe-Regionen können ein Raster oder Feature-Daten sein.

  • In einem Raster ist eine Region eine Gruppe von Zellen mit identischem Wert, die zusammenhängen (benachbart sind). Wenn Ihre Eingabe-Regionen durch ein Raster identifiziert sind und Zonen (Zellen mit demselben Wert) vorhanden sind, die aus mehreren Regionen bestehen, führen Sie als Vorverarbeitungsschritt zunächst das Werkzeug Gruppierung zu Regionen aus, um jeder Region Einzelwerte zuzuweisen. Verwenden Sie das resultierende Raster als Eingabe-Regionen für das Werkzeug Optimale Regionsverbindungen.

  • Wenn Eingabe-Regionen durch Polygon-, Linien- oder Punktdaten identifiziert sind, werden sie anhand der Feature-ID in ein Raster konvertiert, um sicherzustellen, dass die resultierenden Regionen Einzelwerte aufweisen. Daher dürfen Multipart-Polygone nicht als Eingabe verwendet werden. Wenn Multipoint-Daten eingegeben werden, wählt Optimale Regionsverbindungen einen der Punkte an der Position nach dem Zufallsprinzip als Region-Wert aus.

    Die Auflösung der gerasterten Eingabe-Feature-Regionen lässt sich mit der Umgebung Zellengröße steuern. Standardmäßig wird als Auflösung die Auflösung des Eingabe-Kosten-Rasters festgelegt, sofern angegeben.

  • Bei der Verwendung von Polygon-Feature-Daten als Eingabe-Region-Daten muss auf den Umgang mit der Größe der Ausgabezelle geachtet werden, wenn diese, relativ zu dem in der Eingabe vorhandenen Detail, grob ist. Der interne Rasterungsprozess verwendet dieselbe Standardmethode für den Zellenzuweisungstyp wie das Werkzeug Polygon in Raster, nämlich Zellenmittelpunkt. Dies bedeutet, dass Daten, die sich nicht am Zellenmittelpunkt befinden, nicht in die vorläufige, gerasterte Region aufgenommen und nicht in den Entfernungsberechnungen dargestellt werden. Wenn Ihre Regionen beispielsweise aus einer Reihe kleiner Polygone bestehen, etwa Gebäudegrundrissen, die in Relation zur Ausgabe-Zellengröße klein sind, kann es sein, dass nur einige von ihnen an den Mittelpunkten der Ausgabe-Raster-Zellen liegen und scheinbar dazu führen, dass die meisten anderen Polygone in der Analyse nicht enthalten sind.

    Um dies zu vermeiden, rastern Sie die Eingabe-Features in einem Zwischenschritt direkt mit dem Werkzeug Polygon in Raster, legen Sie ein Prioritätsfeld fest, und verwenden Sie die resultierende Ausgabe als Eingabe für das Werkzeug Optimale Regionsverbindungen. Alternativ können Sie eine Zellengröße auswählen, die so klein ist, dass der jeweilige Detaillierungsgrad von den Eingabe-Features erfasst wird.

  • Wenn es sich bei der Regionseingabe um ein Feature handelt, wird das Feld ObjectID als Regionsidentifikator verwendet.

  • Wenn die Eingabe-Region ein Raster und der Bereich der Zeilen-IDs sehr groß ist, kann dies (auch wenn es nur wenige Regionen gibt) negative Auswirkungen auf die Performance von Optimale Regionsverbindungen haben.

  • Anhand von Eingabe-Barriere-Raster- oder -Feature-Daten identifizierte Position oder Zellenpositionen mit NoData-Werten im Eingabe-Kosten-Raster fungieren als Barrieren.

  • Die standardmäßige Verarbeitungsausdehnung entspricht der des Eingabe-Kosten-Rasters, sofern angegeben; anderenfalls wird die Ausdehnung der Eingabe-Regionen verwendet.

  • Das Kosten-Raster darf keine NULL-Werte enthalten, da der Algorithmus ein multiplikativer Prozess ist. Wenn das Kosten-Raster NULL-Werte enthält und diese Werte Gebiete mit den niedrigsten Kosten darstellen, ändern Sie die NULL-Werte in kleine positive Werte (z. B. 0,01), bevor Sie das Werkzeug Optimale Regionsverbindungen ausführen. Führen Sie dazu zuerst das Werkzeug If-Else-Bedingungen aus. Wenn Flächen mit einem NULL-Wert Bereiche darstellen, die von der Analyse ausgeschlossen werden sollen, sollten diese Werte zuerst zu NoData-Werten konvertiert werden, indem Sie das Werkzeug Auf NULL setzen ausführen.

  • Für Ausgabe-Feature-Class benachbarter Verbindungen werden die Nachbarn anhand der euklidischen Entfernung identifiziert, wenn keine Kostenoberfläche angegeben ist. Daher ist der nächstgelegene Nachbar einer Region derjenige mit der geringsten Entfernung. Wenn jedoch eine Kostenoberfläche angegeben ist, werden die Nachbarn anhand der Kostenentfernung identifiziert. Daher ist der nächstgelegene Nachbar einer Region, derjenige, der die geringsten Reisekosten verursacht. Es wird ein Kostenzuordnungsvorgang durchgeführt, um zu ermitteln, welche Regionen benachbart sind.

  • Das optimale Ausgabe-Netzwerk wird aus den Pfaden erstellt, die in der Ausgabe der optionalen benachbarten Verbindungen erzeugt wurden. Die Pfade in der Ausgabe der optionalen benachbarten Verbindungen werden in Graphentheorie konvertiert. Die Regionen sind Stützpunkte, die Pfade sind die Kanten und die akkumulativen Entfernungen oder Kosten sind die Gewichtungen für die Kanten. Der minimale Spannbaum wird aus der Diagrammdarstellung der Pfade berechnet, um das Netzwerk der optimalen Pfade zu bestimmen, das für die Reise zwischen den Regionen erforderlich ist.

  • Jeder optimale Pfad erreicht die äußere Grenze des Polygons oder der Mehrzellenregion zuerst. Das Werkzeug setzt die Pfade vom Umfang der Region mit zusätzlichen Liniensegmenten fort, sodass Anfangs- und Endpunkte zwischen Regionen und Bewegungen zwischen diesen ermöglicht werden. Die Bewegung entlang dieser Liniensegmente verursacht keine zusätzlichen Entfernungen oder Kosten.

  • Je nach Konfiguration der Eingabe-Regionen und der zugeordneten Nachbarn kann ein Pfad durch eine zwischenliegende Region verlaufen (als wäre sie nicht vorhanden), um zu einer benachbarten Region zu gelangen. Beim Durchqueren der zwischenliegenden Region entstehen Kosten.

  • Die Ausgabe optionaler benachbarter Verbindungen kann als alternatives Netzwerk zum Netzwerk des minimalen Spannbaums verwendet werden. Bei dieser Ausgabe wird jede Region mit ihren benachbarten Kostenregionen verbunden, sodass ein komplexeres Netzwerk mit vielen Pfaden entsteht. Die Feature-Class kann direkt verwendet werden oder als Grundlage für die Erstellung eines eigenen Netzwerks fungieren. Wählen Sie zu diesem Zweck die Pfade aus, die im Netzwerk enthalten sein sollen. Sie können dazu die Schaltfläche Nach Attributen auswählen oder die Gruppe Auswählen auf der Registerkarte Karte oder das Werkzeug Layer nach Attributen auswählen verwenden. Für die Entscheidung, welche Pfade ausgewählt werden, können Kenntnisse der Region und die den Pfaden zugeordneten Statistiken in der ausgegebenen Attributtabelle herangezogen werden.

  • Das resultierende Netzwerk, das entweder aus dem minimalen Spannbaum oder den optionalen benachbarten Verbindungen entstanden ist, lässt sich in ein Network Analyst-Netzwerk zwecks Durchführung weiterer Netzwerkanalysen umwandeln.

  • Weitere Informationen zur Geoverarbeitung von Umgebungen mit diesem Werkzeug finden Sie unter Analyseumgebungen und Spatial Analyst.

Syntax

OptimalRegionConnections(in_regions, out_feature_class, {in_barrier_data}, {in_cost_raster}, {out_neighbor_paths}, {distance_method})
ParameterErklärungDatentyp
in_regions

Die Eingabe-Regionen, die durch das optimale Netzwerk verbunden werden sollen.

Regionen können nach Raster oder Feature-Dataset definiert werden.

Wenn die Region-Eingabe ein Raster ist, werden die Regionen nach Gruppen zusammenhängender (benachbarter) Zellen mit identischem Wert definiert. Jede Region muss eindeutig nummeriert sein. Die Zellen, die nicht Teil einer Region sind, müssen vom Typ "NoData" sein. Der Rastertyp muss ein Ganzzahlwert sein, und die Werte können positiv oder negativ sein.

Wenn die Region-Eingabe ein Feature-Dataset ist, kann es sich um Polygone, Linien oder Punkte handeln. Polygon-Feature-Regionen dürfen nicht aus Multipart-Polygonen bestehen.

Raster Layer; Feature Layer
out_feature_class

Die Ausgabe-Polyline-Feature-Class des optimalen Netzwerks von Pfaden, die zum Verbinden der einzelnen Eingabe-Regionen erforderlich sind.

Jeder Pfad (bzw. jede Linie) ist eindeutig nummeriert, und konkrete Informationen über den Pfad sind in zusätzlichen Feldern in der Attributtabelle gespeichert. Dabei handelt es sich um folgende Felder:

  • PATHID: eindeutige Kennung für den Pfad
  • PATHCOST: akkumulative Gesamtentfernung oder Gesamtkosten für den Pfad
  • REGION1: die erste Region, die der Pfad verbindet
  • REGION2: die andere Region, die der Pfad verbindet

Diese Informationen geben Aufschluss über die Pfade innerhalb des Netzwerks.

Da jeder Pfad durch eine eindeutige Linie dargestellt wird, weisen Positionen, an denen Pfade an derselben Route verlaufen, mehrere Linien auf.

Feature Class
in_barrier_data
(optional)

Das Dataset, das die Barrieren definiert.

Die Barrieren können durch ein Ganzzahl- oder Gleitkomma-Raster oder einen konstanten Wert definiert sein.

Raster Layer; Feature Layer
in_cost_raster
(optional)

Ein Raster, das die Impedanz oder die Kosten für eine planimetrische Bewegung durch jede Zelle definiert.

Der Wert an jeder Zellenposition stellt die Kosten pro Einheitenentfernung für die Bewegung durch die Zelle dar. Jeder Zellenpositionswert wird mit der Zellenauflösung multipliziert, und gleichzeitig werden diagonale Bewegungen ausgeglichen, um die Gesamtkosten für die Bewegung durch die Zelle zu erhalten.

Die Werte im Kosten-Raster können ganzzahlige oder Gleitkommawerte sein, sie dürfen jedoch nicht negativ oder 0 sein (negative oder keine Kosten sind nicht zulässig).

Raster Layer
out_neighbor_paths
(optional)

Die Ausgabe-Polyline-Feature-Class, die alle Pfade von jeder Region zu jeder ihrer nächstgelegenen Nachbarn identifiziert.

Jeder Pfad (bzw. jede Linie) ist eindeutig nummeriert, und konkrete Informationen über den Pfad sind in zusätzlichen Feldern in der Attributtabelle gespeichert. Dabei handelt es sich um folgende Felder:

  • PATHID: eindeutige Kennung für den Pfad
  • PATHCOST: akkumulative Gesamtentfernung oder Gesamtkosten für den Pfad
  • REGION1: die erste Region, die der Pfad verbindet
  • REGION2: die andere Region, die der Pfad verbindet

Mit diesen Angaben erhalten Sie nähere Informationen über die im Netzwerk enthaltenen Pfade. Dies ist besonders nützlich, wenn Entscheidungen über zu entfernende Pfade getroffen werden sollen.

Da jeder Pfad durch eine eindeutige Linie dargestellt wird, weisen Positionen, an denen Pfade an derselben Route verlaufen, mehrere Linien auf.

Feature Class
distance_method
(optional)

Gibt an, ob die Entfernung mithilfe einer planaren (flache Erde) oder geodätischen (Ellipsoid) Methode berechnet werden soll.

  • PLANARDie Entfernungsberechnung erfolgt auf einer projizierten flachen Ebene mithilfe eines kartesischen 2D-Koordinatensystems. Dies ist die Standardeinstellung.
  • GEODESICDie Entfernungsberechnung erfolgt für das Ellipsoid. Deshalb ändern sich die Ergebnisse unabhängig von der Eingabe- oder Ausgabeprojektion nicht.
String

Codebeispiel

OptimalRegionConnections – Beispiel 1 (Python-Fenster)

Das folgende Skript veranschaulicht die Verwendung des Werkzeugs OptimalRegionConnections im Python-Fenster.

import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
outOptRegConnect = OptimalRegionConnections("source.shp", "elevation")
outOptRegConnect.save("C:/sapyexamples/output/optregconnect.tif")
OptimalRegionConnections – Beispiel 2 (eigenständiges Skript)

Erstellt das kostengünstigste optimale Pfadnetzwerk, das die Eingabe-Regionen miteinander verbindet.

# Name: OptimalRegionConnections_Ex_02.py
# Description: Calculates for each cell the optimum region connections.
#
# Requirements: Spatial Analyst Extension

# Import system modules
import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *

# Set environment settings
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"

# Set local variables
inSourceData = "source.shp"
inCostRaster = "elevation"
maxDistance = 20000000   
outBkLinkRaster = "C:/sapyexamples/output/outbklink.tif"

# Check out the ArcGIS Spatial Analyst extension license
arcpy.CheckOutExtension("Spatial")

# Execute the tool
outOptRegConnect = OptimalRegionConnections(inSourceData, inCostRaster)

# Save the output 
outOptRegConnect.save.save("C:/sapyexamples/output/optregconnect.tif")

Lizenzinformationen

  • Basic: Erfordert Spatial Analyst
  • Standard: Erfordert Spatial Analyst
  • Advanced: Erfordert Spatial Analyst

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