使用源特征调整遇到的距离

需要 Spatial Analyst 许可。

一旦计算出调整后的直线距离,您就可以使用源特征来控制遇到该距离的比率。 您还可以使用成本表面垂直系数水平系数来控制比率。

用于计算遇到调整后的直线距离的比率的常用公式为:

用于计算累积距离的常用公式

移动者组件的特征(源特征)包括行进者的起始成本、能力以及可用于控制行进模式的乘数。 源示例包括多个护林员站。 对于每个站,可以安置不同数量的护林员。 某个站的护林员可以使用全地形车辆 (ATV),而在另一个站中,护林员可以选择步行出行。 因此,各站具有不同的覆盖范围容量。 如果不控制源特征,则将源视为具有相同特征。 因此,未捕获真实的距离交互情况。

骑 ATV 的护林员的路径比步行的护林员路径长

如果您要从源移动到源,则遇到调整后的直线距离的比率可能会有所不同。 当将该项与其他比率控制系数(例如垂直和水平系数)结合使用时,情况尤其如此。 行进方向源特征参数可控制行进方向。

如上面的公式所示,实际上可将移动者组件的特征中的乘数视为乘数。乘数的单位必须与距离分析中其他比率控制系数的单位保持一致。

源特征使用示例

源特征可用于解决各种问题,例如:

  • 确定从两个护林员站以不同的出行模式(一个骑 ATV,另一个步行)出发搜索失踪的徒步旅行者时可能搜索的区域。
  • 探索在各个站安排不同数量的搜索者时,救援队在搜索失踪人员时可能搜索多远距离。 搜索者最多的站可以覆盖最多的区域。
  • 定义在何处放置需要在人道行动中行驶长距离到达远处目标的医疗器材车辆补给站。
  • 分析到达远处灌丛火灾所要花费的时间,其中要考虑到消防队员装载设备所需的平均 16 分钟时间。
  • 在确定 ATV 或支援车辆补给站时,请考虑严峻区域的额外燃油消耗。

包含源特征

可以在概念上将距离分析分为以下相关功能领域:

在第二个功能区域中,通过源特征确定将遇到距离的比率,如下所示。 该方案包括 4 个护林员站(紫色点)和一些河流(蓝色线)的集合。

护林员步行时可以从每个站到达的区域的地图

距离分配输出可针对每个位置标识到达所需成本最低的护林员站。 当所有护林员均步行出行时,这些是每个站可以覆盖的区域。

已为青色区域中的站的护林员购买 ATV(值 = 4)。 骑 ATV 的护林员可以更快地覆盖距离,因此可以覆盖更大的区域。

关于骑 ATV 的护林员的区域如何扩展的地图

护林员骑 ATV 出行的区域(青绿色区域,值 = 4)会扩展。

使用源特征创建距离地图

借助距离累积工具,使用源特征创建地图。

  1. 打开距离累积工具。
  2. 输入栅格或要素源数据参数提供源。
  3. 为输出距离栅格命名。
  4. 展开源特征类别。
  5. 填充适当的特征(初始累积最大累积要应用于成本的乘数行进方向)。
  6. 指定特征是单个值(双精度型)还是将使用字段(字段)。
  7. 单击运行

源特征会影响遇到距离的比率

源特征可用于在不同的源位置定义移动者的属性,并控制以下各项:

  • 初始累积 - 例如,如果成本为时间,则其为在移动者离开源之前准备 ATV 所花费的时间。
  • 最大积累 - 例如,ATV 可以行驶多长时间才需要返回加油。
  • 要应用于成本的乘数 - 例如,与步行的护林员相比,骑 ATV 的护林员能够以更快的速度覆盖更多的距离单位。 可以通过乘数捕获出行模式的差异。
  • 行进方向 - 标识移动者是远离源还是靠近源。 当将行进方向与垂直水平系数一起使用时,结果可能会非常不同。

源特征可通过适用于所有源的单个值进行标识。 还可以通过与源相关联的属性表(其中每个值均适用于相应的源)中的字段进行标识。 该属性表的示例如下所示。

OBJECTIDShapeID乘数StartCost容量

1

1

3

50

170000

2

2

2

60

160000

3

3

3

50

155000

4

4

1

150

160000

5

5

3

40

130500

6

6

1.5

170

185000

7

7

1

120

190000

8

8

3.5

60

160000

源输入属性表示例

以下部分将描述每个源特征及其用例。

初始累积

初始积累或起始成本可以通过单个值来标识,该值将添加到每个源中。 因此,指定的初始累积是来自源的起始成本,而不是零。

如果起始成本因不同源而异,则为与源相关联的固定成本。

初始累积成本单位必须与成本距离分析中的累积成本单位相同。 如果基于时间的成本表面为距离累积工具的输入,则初始累积成本必须采用时间单位。 当成本单位基于相对的主观偏好成本等级时,指定有意义的初始累积值并不容易。但是,初始成本必须相对于主观等级。

使用情况:离开源之前用于准备的时间。

最大累积

可通过单个值或字段对每个源的最大累积或最大容量(或源的出行模式)进行定义。 计算将继续进行,直到包含每个源的容量为止。 如果设置了容量参数,则输出距离分配可能不同,反之亦然。 也就是说,如果某个容量较低的源在某个容量较高的源附近,则在未设置容量的情况下,高容量源能够捕捉低容量源原始分配的一些像元(但仅限于低容量源中累积成本高于所定义容量的像元)。

与初始累积一样,在最大累积中指定的成本单位必须与成本分析的成本单位相同。 当成本单位处于主观相对成本等级时,可能难以指定准确的最大累积(容量)值。 例如,500,000 个优先单位的容量是什么意思? 绝对成本等级中的五个小时会更容易验证。

用例:标识在远处用于医疗器材车辆补给站的潜在位置。

要应用于成本的乘数

不同出行模式或源的不同量级允许移动速度或成本面覆盖范围进行增减。 这些特征可增加或减少通过像元的移动比率。

用例 1:来自各个源的不同行驶模式,如使用 ATV 和步行。

用例 2:各个源的不同资源量级,例如每个站的搜索失踪人员的救援人员数量有所不同。 救援人员更多的站可以在更短的时间内覆盖更多区域。

可使用成本乘数实施模式或量级。 与步行相比,ATV 的乘数值较低,原因是 ATV 克服成本的速度较快。

更多搜索失踪人员的救援人员所能覆盖的区域要多于更少的救援人员。 可以通过相对乘数来根据救援人员的数量控制源成本。 与搜索者较少的源相比,救援人员较多的源乘数值较低,原因是他们能够覆盖更大的区域(即克服距离的速度较快)。

在出行模式(ATV 与步行)中,时间为分析的单位。 在救援人员较多的场景中,最初的成本单位可能是时间,但在应用乘数时,这些单位将位于相对主观的范围内。

由于此源特征为乘数,并且您要执行最低成本分析,因此逻辑可能看起来相反。 如果行进者步行行进,则将以较慢的速度覆盖距离。 要捕获此交互情况,可以通过增加在每个像元中移动的成本来降低行进者的速度。 由于 ATV 可以更快地覆盖距离,因此您可以使用较低的乘数来捕获此交互情况,以使行进者更快地覆盖较低的成本。

在指定单位和乘数以捕获行进模式或行进者人数时请注意。 在出行模式示例中,单位处于绝对成本等级:时间。 乘数必须相对于最快的模式:ATV。 由于步行行进的速度较慢,因此您可以使用较大的乘数来捕获该模式。 乘数会使成本增加,同时步行通过每个地图像元的时间会更长。 所应用的乘数必须彼此相对,最快的模式通常可确定最低的基本乘数。 标识乘数以捕获基于模式的速度差异可能是一项具有挑战性的工作。

另外,如果已输入成本表面(例如,单位以时间为基础),则同一成本表面将用于 ATV 和步行出行模式。 由于只有一个输入成本表面,因此假设两种出行模式都响应相同的要素并处于相同的相对成本分配阶段。

行驶方向

此源特征可用于指定移动者的行进方向。 行进自源选项可模拟移动者从源开始移动至所有非源位置的过程。 行进至源选项可模拟行进者从所有非源位置开始移动至源的过程。 行进方向也会影响垂直系数水平系数

行进至源行进自源的计算基本相反。

创建最佳网络时,由于仅将成本表面输入到最佳区域连接工具中,因此无法访问行进方向参数。 创建廊道时,不能使用垂直系数和水平系数,因此行进方向参数将无效。 在这两种情况下,移动方向无关紧要。 但是,行进方向参数以及垂直系数和水平系数可以应用于最佳路径为线最佳路径为栅格工具创建的路径。

用例 1:为了安全起见,短尾猫喜欢远离公路的位置。

用例 2:短尾猫喜欢容易到达河流的位置。

其他信息

以下部分将包含有关源特征的其他信息。

将风包含在分析中

您可以使用距离累积工具根据由风向确定的成本来创建累积成本表面。

包含诸如风、洋流和坡度等系数时,请在开始操作之前确定是从源像元移动到其他像元,还是从其他像元移动到源像元。

要仅将风向包含到输出累积表面中,可以在输入水平栅格中对风向方位角(从北向顺时针旋转 0-360;将 0 和 360 都视为北向)进行编码。 下图显示了 10 x 10 的水平栅格。 该栅格具有恒定的像元值 90,可表示在研究区域内以均匀的速度向东吹的风。

请勿将风速用作成本表面的摩擦,原因在于在成本表面上,无论您通过像元的方向如何,成本均相同。 完全不需要成本摩擦表面。

您可以使移动成本根据方向变化,但不能同时改变风的方向和速度的移动成本。

具有风向箭头(指示风向东吹)的 10 x 10 水平方向栅格
10 x 10 水平方向栅格用作距离累积的输入。 每个像元的值为 90(风从西向东吹)。 每个像元中心的矢量场渲染器(蓝色箭头)可指示水平方向。

行驶来自源

在这种情况下,以下移动假设适用:

  • 您正位于单个源点上(下图中删格中心的所选青色点)。
  • 无法逆风或与风成直角移动,顺风移动将会更容易些。
  • 您希望计算从源像元到研究区域中每个其他像元的累积成本。

对于这种情况,水平系数参数会设置为正向行进方向参数会设置为行进自源。 结果如下所示。 输出累积距离栅格仅在随风(或稍微顺风)可以到达的区域中定义。

仅通过像元以东的距离值生成的距中心像元的累积距离的地图
通过上面标识的水平栅格和水平正向函数生成的累积距离。

在上图中,单个源是中心的所选点,您希望了解到达研究区域中其他像元的成本是多少。 累积成本表面表明,您只能顺风移动,直接向东移动将会更容易一些。

放大单个源像元及其八个相邻像元,以查看距离累积如何将风向转化为行进成本(也称为权重)。

3 x 3 栅格,每个像元中的箭头指示西风
源像元(标记为 S)及其八个相邻像元。 每个像元都有风向。

可以从该源沿八个方向移动以到达相邻像元,并且需要确定该移动的梯级成本是多少。 每项选择内容均相对于每个像元的风向形成不同的角度。

3 x 3 栅格,包含中心像元的箭头,该箭头指示通过 8 种方式移动到相邻像元中
您可以通过八种方式从源像元移动到其相邻像元。 每项选择内容均相对于每个像元的风向形成不同的角度。

在这种情况下,唯一影响梯级成本的因素是风向。 每个梯级方向与首选移动方向形成一个角度,在这种情况下,该移动方向为风向。 必须为每个相邻像元计算该角度。 该角度为水平相对移动角度 (HRMA),原因在于其是相对于存储在水平栅格中的方位角值的移动方向。

计算水平相对移动角度
通过相对于风向的移动方向计算 HRMA

标识 HRMA 后,将应用水平系数函数,以将 HRMA 转换为权重。 在此示例中,已使用水平系数正向函数。 有关其他信息,请参阅使用水平系数调整遇到的距离

对于每个步骤,对 HRMA 和水平系数函数进行两次评估:一次针对源像元的风向(从源中心到像元边缘),一次针对相邻像元的风向(从源像元边缘到相邻像元的中心)。 这些计算模拟了移出源像元并移入相邻像元的过程。 将这两个结果取平均值,以获得在计算进入相邻像元的梯级成本时要使用的水平权重。

行驶到源

在这种情况下,单个源点表示您要从研究区域中的其他点到达的位置。 距离累积的所有输入均保持不变,只是为行进方向参数选择了行进到源而已。 下图显示了结果,该结果与先前方案的结果不同。

仅通过像元以西的距离值生成的距中心像元的累积距离的地图
使用距离累积查找从研究区域中其他像元到单个源点的累积成本的结果:已为行进方向设置行进到源。 所有其他输入均相同。

对于行进自源,累积成本表面从源开始向外移动并访问所有其他像元。 对于行进到源,HRMA 的计算是不同的,因此应用于该 HRMA 的水平系数函数的输出也将不同。 HRMA 是在行进自源方案中计算出的 HRMA 的几何补充,如下所示。

指示 HRMA 计算如何成为相对于移动方向的补充的线
HRMA 值根据移动方向而变化。

距离累积工具可以根据在像元中移动的最容易的方向来调整该移动操作的成本。 此计算可能会产生不同的结果,具体取决于希望从源移动到其他像元,还是从其他像元移动到源。

行进方向和水平系数之间的逻辑可应用于行进方向垂直系数。 但是,无需考虑水平影响,垂直系数可确定克服像元之间的高程(坡度)变化的成本。

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