Корректировка пройденного расстояния с использованием характеристик источника

Доступно с лицензией Spatial Analyst.

После вычисления скорректированного расстояния по прямой, можно использовать характеристики источника для контроля цены прохождения расстояния. Вы также можете использовать поверхность стоимости, вертикальный фактор и горизонтальный фактор для управления ценой.

Общая формула для вычисления цены найденного скорректированной расстояния по прямой выглядит так:

Характеристики компонента перемещающегося объекта (характеристики источника) включают начальную стоимость путешественника, их вместимость и множитель, который может применяться для управления режимом передвижения. Пример источника - несколько лесничеств. В каждом лесничестве разное число базирующихся здесь лесников. Лесники на одной из станций могут использовать вездеходы, на других - нет. В результате разные лесничества имеют разную емкость покрытия. Есди характеристики источника не контролируются, источники обрабатываются как имеющие одинаковые характеристики. В результате истинное влияние расстояний не учитывается.

Цена скорректированного расстояния по прямой может отличаться при движении от источника или к нему. Это особенно верно при комбинировании с другими факторами управления ценой, такими как вертикальный и горизонтальный факторы. За направление отвечает параметр характеристики источника Направление движения.

Как показано в формуле выше, множитель в Характеристиках компонента движущегося объекта является истинным множителем; единицы измерения должны соответствовать единицам других факторов управления ценой, используемых в анализе расстояния.

Примеры использования характеристик источника

Характеристики источника могут использоваться для решения различных пробелем, например:

• Определить площадь, которую можно будет исследовать в поисках пропавшего туриста, из двух лесных станций с различными средствами передвижения - на вездеходе с одной станции и пешком с другой.
• Изучить, как далеко группы спасателей могут продвинуться в поисках пропавшего при различном числе спасателей на разных станциях. Станция с большим числом спасателей может охватить большую территорию.
• Определить место для расположения топливных заправок для медицинских автомобилей, которым необходимо проделать длинный путь в рамках гуманитарной операции.
• Определить время, которое потребуется для прибытия на место пожара с учетом 16 минут, которые в среднем нужны пожарным для загрузки их снаряжения.
• При определении местоположений заправок для вездеходов и другого служебного транспорта необходимо участь дополнительный расход топлива при движении по пересеченной местности.

Примечение характеристик источника

Анализ расстояния можно разделить на следующие функциональные разделы:

• Вычисление расстояния по прямой и, дополнительно, корректировка вычислений с барьером или растром поверхности.
• После вычисления скорректированного расстояния по прямой, дополнительно можно определить цену, затрачиваемую на прохождение расстояния с учетом поверхности стоимости, характеристик источника, вертикального фактора и горизонтального фактора. Создание растра накопления расстояния
• Соединение регионов по поверхности накопленного расстояния, используя оптимальную сеть, заданные пути или коридоры.

Ниже показано, как выполняется во второй рабочей области определение цены расстояния по характеристикам источника. Сценарий включает набор из четырех лесничеств (сиреневые точки) и несколько рек (синие линии).

Выходные данные распределения по расстоянию, определенные для каждого местоположения, которое является наиболее дешевой станцией. Показаны территории, которую могут охватить лесники с каждой станции при движении пешком.

Вездеходы были приобретены для лесников на станции, показанной бирюзовым цветом (значение = 4). Лесники на вездеходах могут быстрее преодолеть расстояние, поэтому могут охватить большую территорию.

Территория, где лесники используют вездеходы (бирюзового цвета, значение = 4) расширяется.

Создание карты расстояний с использованием характеристик источника

Используйте инструмент Накопление расстояния для создания карты с характеристиками источника.

1. Откройте инструмент Накопление расстояния.
2. Укажите источник для параметра Входные растровые или векторные данные источника.
3. Присвойте выходному растру расстояния имя.
4. Разверните категорию Характеристики источников.
5. Заполните соответствующие характеристики (Начальное накопление, Максимальное накопление, Множитель, применяемый к стоимости и Направление движения).
6. Выберите, будут ли характеристики одним значением (Double) или полем (Поле).
7. Щелкните Запустить.

Характеристики источника оказывают влияние на цену расстояния

Характеристики источника позволяют задавать атрибуты движущихся объектов в различных местоположениях источников и управлять следующим:

• Начальное накопление - например, если стоимостью является время, это время, необходимое для подготовки вездехода перед выездом из источника.
• Максимальное накопление - например, сколько времени может передвигаться вездеход перед возвращением для заправки.
• Множитель, применяемый к стоимости - например, лесник на вездеходе может проехать больше единиц расстояния за меньшее время, чем пешком. Разница в режиме передвижения может быть отражена с помощью множителя.
• Направление движения - определяет, двигается ли объект от источника или к нему. Когда направление движения используется с вертикальным и горизонтальным факторами, результаты могут сильно отличаться.

Характеристики источника можно определить одним значением, которое применяется ко всем источникам. Их также можно определить полем в таблице атрибутов, связанной с источником, в этом случае каждое значения применяется к своему источнику. Пример такой атрибутивной таблицы приведен ниже.

Пример таблицы атрибутов входного источника

OBJECTID	Shape	ID	Multiplier	StartCost	Емкость
1	Точка	1	3	50	170000
2	Точка	2	2	60	160000
3	Точка	3	3	50	155000
4	Точка	4	1	150	160000
5	Точка	5	3	40	130500
6	Точка	6	1.5	170	185000
7	Точка	7	1	120	190000
8	Точка	8	3.5	60	160000

В следующих разделах дается описание характеристик источника и примеров их использования.

Начальное накопление

Начальное накопление и начальную стоимость можно определить единым значением, которое будет добавлено ко всем источникам. В результате, заданное Начальное накопление является начальной стоимостью от источника, вместо нуля.

Если начальная стоимость у разных источников отличается, она становится фиксированной стоимостью, связанной с источниками.

Единицы измерения стоимости Начального накопления должны соответствовать единицам накопленной стоимости в анализе стоимости расстояния. Если поверхность стоимости, основанная на времени, является входными данными для инструмента Накопления расстояния, стоимость Начального накопления должна быть задана в единицах времени. Когда значения стоимости основаны на относительной шкале стоимости субъективных предпочтений, задать подходящее значение Начального накопления не так просто; однако начальное накопление должно соотноситься с субъективной шкалой.

Пример: время, необходимое для подготовки перед выходом из источника.

Максимальное накопление

Максимальное накопление или емкость можно задать для каждого источника (или режима передвижения от источника) с помощью единого значения или поля. Вычисления продолжаются пока для каждого источника не будет достигнута указанная емкость. Выходное распределение расстояния может отличаться при использовании параметра емкости, в отличие от тех случаев, когда оно не используется. Таким образом, если источник с низкой емкостью будет находиться рядом с источником с высокой емкостью, то источник с высокой емкостью может охватить некоторые из ячеек источника с низкой емкостью, если параметр емкости не задан, но только те ячейки, накопленная стоимость которых больше, чем заданная емкостью для источника в меньшей емкостью.

Как и с Начальным накоплением, единицы измерения Максимального накопления должны соответствовать единицам стоимости в анализе стоимости. Может быть затруднительно выбрать точное значение Максимального накопления (емкости), когда единицы стоимости основаны на субъективной относительной шкале стоимости. Например, что означает емкость в 500000 предпочитаемых единиц? Проще оценить, что такое пять часов в абсолютной шкале стоимости.

Пример: определить возможные местоположения станций дозаправки для машин скорой помощи в удаленном районе.

Множитель для применения к стоимости

Использование режимов передвижения или различного числа ресурсов в источнике позволит увеличить или уменьшить скорость передвижения или площадь покрытия на стоимостной поверхности. Эти характеристики увеличивают или уменьшают цену передвижения по ячейке.

Пример 1: Различные способы передвижения из каждого источника, например, на автомобиле или пешком.

Пример 2: различное количество ресурсов в каждом источнике, такое как различное число спасателей на каждой станции, участвующих в поисках пропавшего. Станция с большим числом спасателей может охватить большую территорию за меньшее время.

Режим или количество можно использовать посредством множителя стоимости. Для вездеходов будет использоваться меньший коэффициент по сравнению с пешим походом, потому что вездеходы могут преодолеть стоимость быстрее.

Большее число спасателей могут исследовать большую площадь. Стоимость источника, основанная на числе спасателей, может управляться через относительный множитель. Большее число спасателей в источнике будут иметь меньший множитель, по сравнению с источником с меньшим количеством спасателей, поскольку они могут исследовать большую область (быстрее преодолеть расстояние).

В сценарии с режимом передвижения, вездеход против пешего, единицами измерения в анализе является время. В сценарии с числом спасателей, начальными единицами стоимости может быть время, но при применении множителя, единицы измерения переходят на субъективную относительную шкалу.

Поскольку эта характеристика источника является множителем и вы выполняете анализ наименьшей стоимости, логика может оказаться обратной. Пешком путешественник преодолевает расстояние медленнее. Чтобы применить эту закономерность, можно замедлить путешественника, увеличив стоимость передвижения по каждой ячейке. Поскольку вездеход может преодолеть расстояние быстрее, чтобы применить эту закономерность, можно применить меньший множитель и позволить путешественнику быстрее преодолеть низкую стоимость.

Будьте внимательны при выборе единиц измерения и множителя для режима передвижения и числа путешественников. В примере с режимом передвижения, единицы измерения имеют абсолютную шкалу стоимости - время. Множитель должен быть относительным для самого быстрого режима - на вездеходе. Поскольку движение пешком медленнее, вы используете больший множитель. Множитель увеличивает стоимость, увеличивая время перемещения по каждой единице карты при движении пешком. Применяемые множители должны быть относительными друг к другу, более быстрый режим определяет базовый множитель медленного. Определение множителей для описания различий в цене на основе режима может быть затруднительно.

Кроме того, если задана поверхность стоимости и, например, единицы измерения основаны на времени, такая же поверхность стоимости должна быть использована для передвижения на вездеходе и пешком. Поскольку используется только одна входная поверхность стоимости, предполагается, что оба режима передвижения используют одинаковые характеристики и одинаковые настройки относительной стоимости.

Направление движения

Эта характеристика источника позволяет задавать направление перемещения объекта. Опция Перемещение от источника эмулирует начало движения объекта от источника до всех местоположений, не являющимися источниками. Опция Перемещение к источнику описывает начало перемещения путешественника от местоположений, не являющимися источниками, назад к источнику. Направление передвижения также влияет на вертикальный фактор и горизонтальный фактор.

Вычисления Перемещения от источника и Перемещения к источнику являются обратными.

При создании оптимальной сети, поскольку в инструменте Оптимальные соединения регионовзадается только поверхность стоимости, параметр Направление движения недоступен. При создании коридора, вертикальный и горизонтальный факторы не используются, поэтому параметр Направление движения не имеет эффекта. В обоих случаях направление движения не имеет значения. Однако параметр Направление движения вместе с вертикальным и горизонтальным факторами могут применяться к путям, созданным инструментами Оптимальный путь как линия и Оптимальный путь как растр.

Пример 1: рыси предпочитают местоположения, удаленные от дорог.

Пример 2: рыси предпочитает местоположения, откуда легче добираться до ручья.

Дополнительная информация

В следующих разделах приведены дополнительные сведения о характеристиках источника.

Введение ветра в анализ

Можно использовать инструмент Накопление расстояния для создания поверхности накопленной стоимости из стоимостей, которые определяются направлением ветра.

При введении таких факторов, как ветер, течения и уклоны, определите направление движения от источника к другим ячейкам или наоборот до начала анализа.

Чтобы ввести в выходную поверхность накопления только направление ветра, можно кодировать азимуты направления ветра (по часовой стрелке, 0-360 от севера, где 0 и 360 обозначают север) во входной растр горизонтального фактора. На рисунке ниже показан горизонтальный растр 10 на 10. Он содержит постоянное значение ячеек 90 и показывает ветер, дующий над изучаемой областью на восток с постоянной скоростью.

Не используйте скорость ветра как трение на поверхности стоимости, поскольку стоимость на поверхности остается одинаковой, независимо от направления перемещения по ячейке. Поверхность стоимости трения не требуется.

Вы можете сделать стоимость движения меняющейся, в зависимости от направления ветра, но вы не можете менять стоимость движения одновременно для направления и скорости ветра.

Горизонтальный растр направления 10х10, используемый для инструмента Накопление расстояния. Каждая ячейка имеет значение 90 (ветер, дующий с запада на восток). Векторный индикатор поля (синие стрелки) в центре каждой ячейки показывает направление по горизонтали.

Перемещение от источника

В этом сценарии применяются следующие предположения:

• Вы находитесь в единственной точке источника (выбранная синяя ячейка является центром растра на рисунке ниже).
• Легче всего двигаться по ветру, двигаться против него или под прямым углом невозможно.
• Вы хотите вычислить накопленную стоимость от ячейки источника до каждой ячейки в изучаемой области.

В этом сценарии для параметра Горизонтальный фактор выбрано Вперед. Для параметра Направление движения выбрано Перемещение от источника. Результат показан ниже. Выходной растр накопления расстояния создается только для областей, которые доступны при движении по ветру (или почти по ветру).

Итоговые накопленные расстояния с горизонтальным растром и функцией движения вперед по горизонтали.

На рисунке выше, единственным источником является выюранная точка в центре, и вы хотите узнать, стоимость перехода во все остальные ячейки области изучения. Поверхность накопленной стоимости показывает, что вы можете двигаться только по ветру, и легче всего двигаться прямо на восток.

Приблизьтесь к ячейке источника и восьми окружающим ее ячейкам, чтобы увидеть, как Накопление расстояния преобразует направление ветра в стоимость движения (также известной как вес).

Ячейка-источник (обозначена S) и 8 соседних. Каждая ячейка содержит направление ветра.

Из этого источника вы можете двигаться в восьми направлениях, чтобы перейти в соседнюю ячейку, и вам необходимо определить стоимость каждого шага. Каждый выбор создает другой угол относительно направления ветра в ячейке.

Вы можете перейти из центральной ячейки в соседнюю 8 способами. Каждый выбор создает другой угол относительно направления ветра в ячейке.

В этом случае, единственное, что влияет на стоимость шага - это напрвление ветра. Каждое направление создает угол к предпочитаемому направлению движения, в данном случае к направлению ветра. Угол должен быть вычислен для каждой соседней ячейки. Угол - это горизонтальный угол относительного перемещения (HRMA), поскольку это направление движения относительно значения азимута в горизонтальном растре.

Вычисление HRMA между направлением движения относительно направления ветра

После определения HRMA применяется функция горизонтального фактора, преобразующая HRMA в вес. В этом примере используется функция Вперед. Дополнительные сведения см. в разделе Корректировка пройденного расстояния с использованием горизонтального фактора.

HRMA и функция горизонтального фактора для каждого шага вычисляется дважды: один раз для направления ветра в ячейке-источнике (из центра источника к краю ячейки) и один раз для направления на соседнюю ячейку (от края ячейки-источника к центру соседней ячейки). Вычисления эмулируют перемещение из ячейки-источника и перемещение в соседнюю ячейку. Два результата усредняются для получения горизонтального веса, используемого при вычислении стоимости шаги в соседнюю ячейку.

Перемещение к источнику

В этом сценарии единственная точка источника показывает местоположение, в которое вы хотите попасть из других точек области изучения. Все входные данные для Накопление расстояния остаются такими же, но вы выбираете Перемещение к источнику для параметра Направление движения. На рисунке ниже показан результат, который отличается от результата предыдущего сценария.

Результат применения инструмента Накопленное расстояние для поиска накопленной стоимости перемещения в единственную точку источника из других ячеек области изучения: выбрано Перемещение к истчнику для параметра Направление движения. Все остальные входные данные остаются такими же.

С Перемещением от истчника, значения поверхности накопленной стоимости растут по мере удаления от источника. С Перемещением к источнику, вычисление HRMA отличается, поэтому результат функции горизонтального фактора, примененной к этому HRMA, также отличается. HRMA является геометрическим добавлением к HRMA, вычисленном в сценарии Перемещение от источника, как показано ниже.

Значение HRMA меняется в зависимости от направления движения.

Инструмент Накопление расстояние может скорректировать стоимость перемещения через ячейку в зависимости от самого легкого направления перемещения по ней. Это вычисление может создать различные результаты, если вы двигаетесь от источника к другим ячейкам или из других ячеек к источнику.

Логика между Направлением движения и горизонтальным фактором может быть использована и между Направлением движения и вертикальным фактором. Однако вместо учета горизонтальных влияний, вертикальный фактор определяет стоимость преодоления изменений высот (уклонов) между ячейками.