تعديل المسافة المقطوعة باستخدام سطح تكلفة

بمجرد حساب مسافة الخط المستقيم وربما تعديلها للحواجز والبيانات النقطية للسطح، يمكن تحديد معدل المسافة المقطوعة. سطح التكلفة هو واحد من أربعة عوامل تؤثر على معدل المسافة المقطوعة. والثلاثة الأخرى هي خصائص المصدر والعامل الرأسي والعامل الأفقي.

يحدد سطح التكلفة ما يمر به المتنقل أثناء تحركه عبر المشهد. التنقل عبر حقل أسهل من التنقل عبر غابة، وهو أسهل من التنقل عبر مستنقع. يتم ضرب كل قيمة في سطح التكلفة في مسافة الخط المستقيم المعدلة لتحديد معدل المسافة التي يقطعها المتنقل.

نتيجة لسطح التكلفة، يمكن للمتنقل تغطية وحدات مسافة الخط المستقيم المعدلة بمعدل أسرع في الحقل مقارنة بالغابة أو المستنقع.

تقاس مسافة الخط المستقيم بوحدات خطية مثل الأمتار أو الأقدام. عند تحديد معدل المسافة المقطوعة، يمكن أن تكون الوحدات دولارات أو تفضيلاً أو طاقة مستهلكة أو خطرًا. المعدل هو تكلفة كل وحدة لقياس المسافة.

يعد إنشاء سطح التكلفة عملية متعددة الخطوات. حدد أولاً المعايير التي ستؤثر على الحركة. قم بعد ذلك بتحويل قيم المعيار إلى مقياس تكلفة مشترك. وأخيرًا، قم بترجيح المعايير وادمجها.

يُعرف هذا النوع من التحليل باسم التحليل الأقل تكلفة. يشار إلى سطح التكلفة أيضًا باسم سطح المعاوقة أو الاحتكاك. تعد تغطية وحدات مسافة الخط المستقيم المعدلة في المواقع العالية التكلفة أصعب أو أعلى تكلفة أو أبطأ. يمكن أن يكون إنشاء سطح تكلفة مشابهًا لإنشاء سطح ملاءمة؛ ومع ذلك، في سطح الملاءمة، تفضل القيم الأعلى. في سطح التكلفة، من الأسهل تحريك القيم الأدنى.

يمكن دمج عوامل مختلفة لإنشاء سطح التكلفة. على سبيل المثال، عند إنشاء سطح تكلفة لحركة الحيوانات، تُستخدم عوامل مثل نوع استخدام الأرض والمسافة من الطرق والمسافة من المياه لتحديد تفضيل الحيوانات أثناء تحركها عبر المشهد. نظرًا إلى أن القيم الموجودة في المعايير لها معنى مختلف، يجب تحويل كل معيار إلى مقياس التكلفة نفسه قبل دمجه.

في كثير من الحالات، يحدد سطح التكلفة وحدات التكلفة لتحليل مسافة التكلفة. تمثل خصائص المصدر والعامل الرأسي والعامل الأفقي مضاعفات تلك الوحدات. يجب أن يكون كل مضاعف ذا صلة بوحدات التكلفة نفسها المحددة في سطح التكلفة. إذا تم تحديد أكثر من واحد من عوامل التحكم الأربعة في المعدل (سطح التكلفة وخصائص المصدر والعامل الرأسي والعامل الأفقي)، يمكن أن يحتوي واحد منهم فقط على وحدات، على أن تكون العوامل الأخرى مضاعفات بدون وحدات تقوم بتعديل هذه الوحدات.

يتيح لك سطح التكلفة محاكاة المتنقل في مشهد فعلي.

أمثلة على استخدام سطح التكلفة

يمكن استخدام سطح التكلفة لحل سيناريوهات مختلفة، مثل ما يلي:

• تحديد المسار الأقل تكلفة لإنشاء طريق لمدرسة مقترحة. تكلفة وحدات السطح هي دولارات لكل متر للإنشاء.
• قم بتوصيل بقاع الموائل في الحياة البرية بممرات للسماح للأنواع بالتنقل بين البقاع. وحدات سطح التكلفة هي تفضيل كل قدم للتنقل عبر المعالم في كل موقع.
• حدد موقع خط أنابيب جديد لتوصيل حقول البترول بمصفاة. تعتمد وحدات سطح التكلفة على التأثير البيئي الذي سيحدثه خط الأنابيب في كل موقع.
• حدد أسرع طريقة للوصول إلى متجول مصاب في منطقة نائية. وحدات سطح التكلفة هي دقيقة لكل متر.

دمج سطح تكلفة

Distance analysis can be divided conceptually into the following related functional areas:

• Calculate straight-line distance and optionally adjust the calculations with a barrier or surface raster.
• بمجرد حساب مسافة الخط المستقيم، حدد اختياريًا معدل المسافة التي سيتم قطعها عبر سطح التكلفة وخصائص المصدر والعامل الرأسي والعامل الأفقي. أنشئ بيانات نقطية للمسافة التراكمية.
• Connect regions over the resulting accumulative distance surface using an optimal network, specific paths, or a corridor.

من المنطقة الوظيفية الثانية، تحديد معدل المسافة التي سيتم قطعها عبر سطح التكلفة موضح أدناه. يتضمن السيناريو مجموعة من أربع محطات حراسة غابات (نقاط أرجوانية)، وبعض الأنهار (خطوط زرقاء).

يتم تعديل خريطة أقصر مسافة خط مستقيم من كل خلية إلى أقرب محطة حارس غابات وفقًا لأحد الحواجز ومسافة السطح الفعلية.

تحاكي إضافة سطح تكلفة متنقل يتحرك عبر المشهد. لاحظ في الصورة أدناه أن المسافات لا تمتد بالتساوي من كل محطة من المحطات.

يتم تعديل سطح مسافة الخط المستقيم من أعلى بسطح تكلفة لتحديد أقل مسافة تكلفة من كل خلية إلى أرخص محطة حارس غابات. تتغير الوحدات من وحدات خطية في سطح الخط المستقيم إلى معدل التكلفة في السطح الأقل تكلفة.

سطح التكلفة لمعدل مسافة الخط المستقيم

لإنشاء سطح تكلفة لتحديد معدل مسافة الخط المستقيم المعدلة التي سيتم قطعها، ستفعل ما يلي:

• حدد المعايير لتحديد العوامل التي تؤثر على الحركة. ستحدد هذه المعايير كيفية قطع المتنقل المسافة أثناء تحركه عبر المشهد.
• يمكن استخدام بعض البيانات، مثل استخدام الأرض، مباشرة باعتبارها معايير. يجب اشتقاق المعايير الأخرى—مثل الاتجاه أو المسافة من أحد المعالم أو الرؤية—من البيانات الأساسية. تشمل أدوات التحليل المكاني التي يمكن استخدامها لإنشاء هذه المعايير المشتقة تراكم المسافة، والاتجاه، ومجال الرؤية الجيوديسي، وحساب الكثافة، ومعلمات السطح.
• قم بتحويل المعايير إلى مقياس مشترك. يمكن فعل ذلك باستخدام أداة إعادة التعيين.
• قم بترجيح المعايير المحولة وادمجها. استخدم أداة المجموع المرجح لهذا الغرض.

يؤثر سطح التكلفة على معدل المسافة المقطوعة

يحدد سطح التكلفة التكلفة أو المعاوقة أو الاحتكاك أو التفضيل لكل موقع متعلق بالحركة بناءً على المعالم الموجودة في المواقع. بغض النظر عن الاستخدام المحتمل، أو وحدات التكلفة التي تتم نمذجتها، يكون سير العمل العام مشابهًا.

تعتبر التكاليف المطلقة مثل تكلفة الإنشاء أو الوقت أو الطاقة مثالية، ولكن قد يكون من الصعب تحديدها لكل موقع. ومع ذلك، بالنسبة إلى العديد من الاستخدامات، لا توجد وحدات تكلفة مطلقة فردية. على سبيل المثال، إذا كنت تنشئ سطح تكلفة لتحديد مسار تجول أو ركوب دراجات بين موقعين، فلن يحدد استخدام الطاقة أو الوقت لوحدات التكلفة وحدها العوامل الأخرى التي تؤثر على الأماكن التي يجب أن تنتهي إليها المسارات. قد تشمل هذه العوامل المناظر الخلابة وملكية الأراضي وتجنب المناطق الحساسة بيئيًا. عند إنشاء سطح تكلفة لإنشاء ممرات في الحياة البرية، قد يوازن الحيوان بين الانتقال داخل موئل جيد وبين معيشته في أمان. في كلتا الحالتين، لا توجد وحدة تكلفة فردية يمكنها تحديد نطاق مآلات الحركة.

في هذه الحالات، تُستخدم وحدات التكلفة الموضوعية ذات الصلة مثل التفضيل والأمان والمخاطر. يتم تعيين كل من قيم المعايير على مقياس تكلفة مشترك على أن تكون التكاليف المعينة مرتبطة بعضها ببعض بناءً على الوحدات الموضوعية. أي أن تكلفة 10 تعادل ضعف صعوبة التنقل خلالها مقارنة بتكلفة 5. توضع كل قيمة في كل معيار على مقياس التكلفة المشترك نفسه.

إذا كان سطح التكلفة يحدد وحدات تحليل التكلفة، تكون العوامل الأخرى التي تتحكم في المعدل—خصائص المصدر، والعامل الرأسي، والعامل الأفقي—مضاعفات بدون وحدة تعدل وحدات التكلفة المحددة.

يمكن تعيين وحدات التكلفة المطلقة مباشرة باستخدام أي عدد من أدوات Spatial Analyst. عند تحديد وحدات التكلفة الموضوعية لإنشاء سطح التكلفة، غالبًا ما يُستخدم سير العمل الموضح أدناه.

سير عمل سطح التكلفة

يكون سير عمل إنشاء سطح تكلفة عند تحديد التكاليف النسبية كما يلي:

• تحديد المعايير التي تؤثر على تكلفة التنقل وجمع البيانات الأساسية.
• اشتقاق المعايير من البيانات الأساسية حسب الضرورة.
• تحويل قيم كل معيار إلى مقياس تكلفة مشترك.
• ترجيح المعايير بالنسبة إلى بعضها بعضًا ودمجها لإنشاء سطح تكلفة.

بمجرد إنشاء سطح التكلفة، يمكنك توصيل المناطق بالمسارات الأقل تكلفة على سطح التكلفة هذا.

كما ذكرنا سابقًا، يتبع إنشاء سطح تكلفة خطوات مماثلة لإنشاء سطح ملاءمة. الخطوات المشتركة بينهما هي تحديد المعايير، وجمع البيانات الأساسية، واشتقاق المعايير اللازمة من البيانات الأساسية، وتحويل قيم المعيار إلى مقياس مشترك، والترجيح بين المعايير، ودمج المعايير. على عكس سطح الملاءمة النهائي التي تُفضل فيه القيم الأعلى، ففي سطح التكلفة، تُفضل القيم الأقل للتنقل لأنها تمثل تكاليف أقل. يُستخدم سطح التكلفة في التحليل الأقل تكلفة. نتيجة لذلك، عند تنفيذ عمليات التحويل، تحصل المواقع الأكثر تفضيلاً للتنقل على قيم أقل.

في الأقسام التالية، يتضح مثال على استخدام سير العمل هذا. يتمثل الهدف في تحديد ممرات الحياة البرية لقطط البوبكاتس للتنقل بين بقاع الموائل. سير العمل هو لأغراض العرض فقط ولا يحدد بشكل واقعي جميع تفاعلات البوبكاتس. يمكن استخدام سير العمل الموضح أعلاه لإنشاء أسطح تكلفة للعديد من الاستخدامات الأخرى.

تحديد الهدف ووحدات التكلفة

أولاً، حدد الهدف من الحركة. سيتباين الهدف بناءً على المشكلة الجاري حلها. على سبيل المثال، قد يتمثل الهدف من سطح التكلفة المراد استخدامه لتحديد موقع خط الطاقة في تقليل تكلفة إنشائه إلى أدنى حد. عند تحديد مسار لرجال الإطفاء لنقل الموارد بين حريقين، قد يكون الهدف التنقل بين الحريقين بأسرع ما يمكن. بالنسبة إلى سيناريو البوبكات، يتمثل الهدف من سطح التكلفة في السماح لقطط البوبكاتس بالتنقل بأمان بين بقاع الموائل مع الحفاظ في الوقت نفسه على الوصول إلى موارد معينة.

بعد ذلك، يجب إنشاء وحدات التكلفة. لتحديد موقع خط الطاقة، يمكن تحويل كل معيار بناءً على تكلفة الإنشاء. لتحديد مسار مكافحة الحرائق، قد تتمثل وحدات التكلفة في الوقت. بالنسبة إلى ممرات البوبكات، يمثل تحديد الوحدات تحديَين. الأول هو عدم وجود وحدات تكلفة موضوعية قابلة للقياس. والآخر هو أن للمعايير أهداف مختلفة. على سبيل المثال، يتمثل هدف معيار المسافة إلى التدفقات في الحاجة إلى المياه، بينما يتمثل هدف المسافة من الطرق في أن تظل آمنة. في هذه الحالة، يجب تحويل المعايير على مقياس تكلفة تفضيل موضوعية نسبية قبل أن يمكن دمجها.

بمجرد تحديد الهدف والوحدات، يجب إنشاء طرق لتقييم نتائج النموذج. في سطح تكلفة البوبكات، لتحديد ما إذا كانت المسارات الناتجة ناجحة، يمكنك الانتقال إلى الممرات ومعرفة ما إذا كانت البوبكاتس تستخدم المسارات للتنقل بين البقاع.

توضح الصورة التالية إنشاء سطح تكلفة البوبكات:

حدد المعايير التي تؤثر على تكلفة التنقل

الآن بعد أن حددت الهدف والوحدات وطرق التقييم للتحليل، تتمثل الخطوة الأولى لإنشاء سطح تكلفة في تحديد المعايير التي تحدد التنقل. في هذه الحالة النموذجية، تتمثل المعايير في الأشياء التي تفضلها البوبكاتس أثناء تنقلها عبر المشهد. يجب أن يكون كل معيار يتم تحديده مفيدًا في تحقيق الهدف العام للنموذج، وهو ضمان قدرة البوبكاتس على التنقل بأمان بين بقاع الموائل أثناء الوصول إلى الموارد البالغة الأهمية. يجب أن تحدد المعايير المحددة تفاعلات البوبكاتس بناءً على احتياجاتها في التنقل.

في مثال البوبكات المبسط، ستتم مراعاة المعايير التالية:

• أنواع استخدامات الأراضي—تفضل البوبكاتس التنقل عبر الغابات من أجل التغطية، ولا تحب التنقل في المناطق المتطورة أو شبه المتطورة.
• المسافة إلى الطرق—لدواعٍ تتعلق بالأمان، تفضل البوبكاتس التنقل في مناطق بعيدة عن الطرق.
• المسافة من التدفقات—فيما يخص احتياجاتها من المياه، تحب البوبكاتس البقاء بالقرب من مصادر المياه أثناء تنقلها عبر المشهد.

اشتقاق المعايير من البيانات الأساسية حسب الضرورة

يمكن استخدام بعض المعايير، مثل أنواع استخدام الأراضي في مثال البوبكات، مباشرة في إنشاء سطح التكلفة. تستجيب البوبكاتس مباشرة لأنواع استخدامات الأراضي المختلفة. يجب اشتقاق معايير أخرى. ضع في اعتبارك أن المعايير ليست الطرق أو التدفقات نفسها، بل المسافة من الطرق أو التدفقات التي تستجيب لها البوبكاتس.

نظرًا إلى عدم توفر مجموعات بيانات للمسافة إلى الطرق والجداول في أول الأمر، يمكن استخدام الأدوات المناسبة لاشتقاق هذه المعايير من البيانات الأساسية. استخدم أداة تراكم المسافة لتحديد مدى بعد كل موقع عن أقرب طريق لمعيار الطرق، واستخدمها مرة أخرى لتحديد المسافات من التدفقات لمعيار التدفقات.

يتم عرض معيار المسافة من الطرق بشفافية فوق ظل تل.

تحويل قيم كل معيار إلى مقياس تكلفة مشترك

إن إضافة استخدام الأرض، والمسافة إلى الطرق، والمسافة من البيانات النقطية للتدفقات معًا حسابيًا، ستنتج منها قيم لا معنى لها. على سبيل المثال، قد تكون لموقع معين قيمة لاستخدام الأرض تبلغ 4، وتمثل وحدة سكنية لأسرة واحدة. ويبعد أيضًا 627 مترًا عن طريق و2252 مترًا عن تدفق. ينتج من إضافة هذه القيم معًا 2883، وهو رقم غير ذي صلة. قبل إضافة البيانات النقطية للمعايير معًا، يجب تحويل القيم في كل معيار إلى مقياس تفضيل تكلفة مشترك.

في هذا المثال، سيُستخدم مقياس تكلفة مشترك من 1 إلى 10. لكل قيمة في معيار ما، ستحصل المواقع التي تحتوي على المعالم الأسهل أو الأكثر تفضيلاً للتنقل خلالها على قيم منخفضة التكلفة، وستحصل المواقع الأصعب أو الأقل تفضيلاً على قيم أعلى تكلفة. على سبيل المثال، المواقع في نطاق 100 متر من الطريق هي الأقل تفضيلاً وستحصل على تكلفة تبلغ 10، وقد يتم تعيين قيمة تكلفة تبلغ 5 للمسافات التي تتراوح بين 100 و300 متر، وقد تحصل المسافات التي تزيد على 300 متر على تكلفة تبلغ 1 لأن البوبكاتس تفضل التنقل بعيدًا عن الطرق.

عند تحويل القيم في كل معيار إلى مقياس التكلفة من 1 إلى 10، قم بتحويل القيم المتعلقة بعضها ببعض داخل المقياس. وهذا يعني أن الموقع الذي يتم تعيين قيمة تكلفة له تبلغ 3 يفضل التنقل خلاله مرتين على موقع يتم تعيين قيمة تكلفة له تبلغ 6، والتنقل خلال قيمة تكلفة تبلغ 10 أصعب 10 مرات من التنقل عبر موقع تم تعيين قيمة تكلفة له تبلغ 1.

تنطبق عملية التحويل هذه على كل قيمة في كل معيار محدد لسطح التكلفة. فيما يخص نموذج البوبكات، بالنسبة إلى معيار استخدام الأرض، سيتم تعيين قيمة تكلفة تبلغ 1 لأنواع استخدام الأراضي المفضلة مثل الغابات (مفضلة وأقل تكلفة للتنقل خلالها)، وسيتم تعيين قيمة تكلفة تبلغ 5 للوحدات السكنية، وتكلفة تبلغ 9 لقطاع الصناعة. بالنسبة إلى معيار المسافة من الطرق، ستحصل المواقع الأقرب من الطرق على تكاليف أعلى تبلغ 9 و10، بينما ستحصل المواقع الأبعد عن الطرق على قيم تكلفة أقل (لأن البوبكاتس تفضل التنقل خلالها). بالنسبة إلى معيار المسافة إلى التدفقات، يفضل الاقتراب أكثر من التدفقات، لذلك ستحصل المواقع القريبة على تكاليف أقل تبلغ 1 أو 2 وستحصل المواقع البعيدة على تكاليف أعلى تبلغ 9 أو 10.

من المرغوب فيه أن يكون للتكاليف المعينة التفضيل نفسه بين المعايير. أي أن المسافة المحولة من الطرق التي يتم تعيين تكلفة لها تبلغ 5 لها التفضيل نفسه مثل نوع استخدام الأرض أو المسافة إلى موقع التدفقات التي يتم تعيين تكلفة لها تبلغ 5 أيضًا.

لتحويل المعايير، تُجرى إعادة تصنيف. تم تحديد مقياس التكلفة نفسه في هذه الأدوات لكل معيار. في هذا المثال، سيُستخدم مقياس تفضيل التكلفة من 1 إلى 10.

نوع استخدام الأراضي عبارة عن بيانات فئوية ويُستخدم التحويل التناظري لتعيين أنواع استخدام الأراضي على التكاليف. ستُستخدم أداة إعادة التصنيف. يتم تعيين 1 للغابات ويتم تعيين 9 لقطاع الصناعة، وهكذا في جدول إعادة التصنيف.

جدول التكلفة المعينة لقيم استخدامات الأراضي

قيمة	جديد
الزراعة	2
الأرض الجرداء	1
متطورة، عالية الكثافة	9
متطورة، منخفضة الكثافة	5
متطورة، متوسطة الكثافة	8
غابة، صنوبرية	1
غابة، نفضية	2
غابة، صنوبرية نفضية	2
أرض عشبية	4
شجيرة	3
ماء	10
مستنقع	9
NODATA	NODATA

فيما يلي خريطة استخدام الأراضي المحولة الناتجة. يفضل التنقل عبر المواقع الخضراء على مثيلاتها الحمراء.

خريطة استخدامات الأراضي المحولة الناتجة.

تعد المسافة من الطرق والمسافة من التدفقات بيانات مستمرة. لتحويل قيم المعايير لتحديد تفاعل التكلفة، ستُستخدم دالة. مع كل خطوة تقطعها البوبكاتس على طريق ما، تتناقص تفضيلاتها أو تكلفتها باستمرار بناءً على الدالة المحددة.

ينصب تركيز أداة إعادة القياس حسب الدالة على نمذجة الملاءمة حيث تحصل البيانات الجدولية الأكثر تفضيلاً على القيم الأعلى. في التحليل الأقل تكلفة، يكون المنطق عكسيًا. يتم تعيين قيم منخفضة للمناطق الأكثر تفضيلاً المراد التنقل داخلها، مما يشير إلى انخفاض التكلفة. يمكن لأداة إعادة القياس حسب الدالة استيعاب هذا الانعكاس في المنطق بإحدى الطريقتين التاليتين:

• تحديد معكوس دالة الملاءمة في الأداة. أي أنه يمكن استخدام الدالة الصغيرة لمعايير المسافة إلى التدفقات في نموذج ملاءمة يشير إلى أن الاقتراب من التدفقات أكثر ملاءمة، وبالتالي الحصول على قيم أعلى. عند استخدام المسافة من التدفقات لسطح التكلفة، تُستخدم الدالة الكبيرة، مما يشير إلى أن المواقع الأبعد تحصل على القيم الأعلى (الأقل تفضيلاً). تحصل المواقع الأقرب على القيم الأقل (التكاليف المنخفضة) ويفضل التنقل خلالها.
• يمكن تطبيق المنطق نفسه المستخدم في نموذج الملاءمة ولكن بالعكس. يمكن تحديد الدالة الصغيرة لمعيار المسافة إلى التدفقات لنموذج الملاءمة وعند تحويل معيار المسافة من التدفقات لسطح التكلفة. ومع ذلك، بالنسبة إلى سطح التكلفة، يجب عكس معلمتَي من المقياس وإلى المقياس من 1 إلى 10، إلى 10 إلى 1. نتيجة لذلك، تحصل المواقع الأقرب الآن على قيمة إلى النطاق، والتي أصبحت الآن 1 نظرًا إلى أن التنقل خلالها هو الأقل تكلفة.

معيار المسافة المحولة من الطرق الذي تم إنشاؤه باستخدام دالة مستمرة. يُفضل التنقل خلال المناطق الأبعد عن الطرق (المناطق الخضراء).

لتحديد تفضيل أن البوبكات تريد التنقل بالقرب من التدفقات، استُخدمت دالة مختلفة لمعيار المسافة من التدفقات.

معيار المسافة المحولة من التدفقات الذي تم إنشاؤه باستخدام دالة مستمرة. يُفضل التنقل خلال المناطق الأقرب من التدفقات (المناطق الخضراء).

إذا كنت تستخدم وحدات التكلفة المطلقة عند تحويل قيم المعايير إلى التكلفة، مثل تكلفة الإنشاء أو الوقت، يمكنك استخدام التعيين المباشر أو الصيغ الرياضية. يمكن تطبيق هذه الصيغ باستخدام حاسبة البيانات النقطية بدلاً من تطبيق خطوات التحويل ذات الصلة أعلاه.

تلميح:

يجب أن تكون قيم التكلفة موجبة دائمًا؛ فلا يمكن أن تحتوي البيانات النقطية المدخلة للتكلفة على قيم خلايا أقل من 0 أو تساويه. في حالة وجود مثل هذه القيم، يمكنك إعادة قياس النطاق بالكامل ليكون أكبر من 0 أو استبدال القيم التي تمثل مشكلة بأرقام موجبة صغيرة. يمكنك تنفيذ ذلك باستخدام أداة Con. إذا كانت المناطق ذات القيمة 0 تمثل مناطق يجب استبعادها من التحليل، فقم بتحويل هذه القيم إلى NoData قبل تشغيل تراكم المسافة. يمكنك تنفيذ ذلك باستخدام أداة القيمة الخالية.

يتم الآن تحويل القيم في كل معيار بالنسبة إلى بعضها بعضًا إلى مقياس تكلفة مشترك، ويمكن دمج المعايير المحولة.

ترجيح المعايير بالنسبة إلى بعضها بعضًا ودمجها لإنشاء سطح تكلفة

عند إضافة المعايير الثلاثة المحولة معًا، يمكن أن يتراوح النطاق الناتج بين 3 و30. الموقع الذي تم تعيين قيمة 3 له هو الأكثر تفضيلاً للتنقل خلاله. قد يكون في الغابة، بعيدًا عن الطريق، وبجوار تدفق. ستكون المواقع التي تم تعيين قيم أعلى فيها أقل تفضيلاً (يكون التنقل خلالها أعلى تكلفة)، حسب المعالم الموجودة هناك.

ومع ذلك، قبل إضافة المعايير معًا، قد يكون أحد المعايير أكثر أهمية، أو أكثر أهمية لتكلفة تنقل البوبكاتس من المعايير الأخرى. وإذا كان الأمر كذلك، فسيتم ترجيح المعيار على المعايير الأخرى. لتأكيد التمييز، تحول عملية التحويل القيم في معيار ما بالنسبة إلى بعضها بعضًا. يحدد الترجيح الأهمية النسبية لكل معيار من المعايير بالنسبة إلى بعضها بعضًا.

الترجيح هو مضاعف يطبَّق على كل قيمة محولة في المعيار.

في نموذج ملاءمة البوبكات، يشير تطبيق ترجيح أعلى على معيار ما إلى أن المعيار أكثر أهمية لعلم الأحياء للبوبكاتس. ومع ذلك، في سطح التكلفة، يشير الترجيح إلى أن المعيار أكثر أهمية أو أعلى تكلفة للتنقل من المعايير الأخرى.

في سطح تكلفة البوبكات، تم تحديده، ولدواعٍ تتعلق بالأمان، تريد البوبكاتس تجنب التنقل بالقرب من الطرق. نتيجة لذلك، سيتم تعيين المسافة المحولة من الطرق على ترجيح أعلى من معيار المسافة من التدفقات. على سبيل المثال، قد يتم في البداية تعيين تكلفة تبلغ 10 للمسافة إلى الطرق لموقع ما نظرًا إلى قربه من طريق. قد يتم تعيين تكلفة للموقع تبلغ 1 للمسافة إلى التدفقات نظرًا إلى قربه أيضًا من تدفق. إذا تم تطبيق ترجيح يبلغ 1.5 على معيار المسافة من الطرق بينما تم تعيين ترجيح يبلغ 1 لمعيار المسافة من التدفقات، فسيحصل هذا الموقع على قيمة إجمالية للتكلفة تبلغ 16 (نتيجة 10 × 1.5 + 1) في سطح التكلفة الناتجة. نتيجة لذلك، تصبح المواقع الأقرب من الطرق أعلى تكلفة وأقل تفضيلاً للتنقل خلالها.

في هذا المثال، سيتم أيضًا تعيين ترجيح يبلغ 1 لمعيار استخدام الأرض.

سطح التكلفة النهائية الناتج من دمج جميع المعايير. المناطق الأكثر تفضيلاً لتنقل البوبكات خلالها مميزة باللون الأخضر، والأقل تفضيلاً مميزة باللون الأحمر.

بسبب الترجيح، يُشار أحيانًا إلى التحليل الأقل تكلفة على أنه تحليل مرجح أقل تكلفة.

ملاحظة:‏

إذا استُخدمت وحدات تكلفة مطلقة قابلة للقياس، مثل الدولارات أو الوقت، فلا تستخدم الترجيحات. على الرغم من أن المعيار قد يكون أكثر أو أقل أهمية، فلن تختلف التكلفة المطلقة. الوقت أو التكلفة بالدولار هي التكاليف الفعلية. إذا استُخدم ترجيح، فلن تعد الوحدات المطلقة صالحة، وستكون التكلفة بعد ذلك على مقياس نسبي.

تم الآن إنشاء سطح تكلفة. استنادًا إلى المعالم الموجودة في كل موقع، يشير سطح التكلفة إلى تفضيل كل موقع من المواقع بالنسبة إلى بعضها بعضًا للتنقل من منظور البوبكات. الهدف النهائي من نموذج البوبكات هو توصيل مجموعة من مناطق موائل البوبكات بممرات الحياة البرية على البيانات النقطية الناتجة للتكلفة التراكمية، مما يتيح للبوبكاتس التنقل بينها.

يمكن توصيل بقاع الموائل بالطرق التالية:

• إنشاء شبكة بأقل تكلفة (راجع توصيل المناطق بالشبكة المثلى).
• توصيل بقاع محددة بعضها ببعض (راجع ربط المواقع بالمسارات المثلى).
• توصيل البقاع باستخدام الممرات (راجع توصيل المواقع بالممرات).

الانحدار وسطح التكلفة

يعد سطح التكلفة أحد العوامل الأربعة التي يمكنها التحكم في معدل مسافة الخط المستقيم المعدلة المقطوعة. في سطح التكلفة، تكون التكلفة نفسها سواء أكان التنقل عبر الخلية من الشرق إلى الغرب، أو من الغرب إلى الشرق، أو من الشمال إلى الجنوب، أو من الجنوب إلى الشمال، أو كان التنقل من أي اتجاه قطري وإليه. ومع ذلك، قد يهم المتنقل معرفة الاتجاه الذي ينتقل فيه عبر الخلية. يتطلب التحرك لأعلى جهدًا مختلفًا عن التحرك لأسفل. وبالتالي، قد تكون كيفية قطع هذا المنحدر مهمة. على سبيل المثال، إذا انتقلت إلى موقع به منحدرات شديدة وكنت تتحرك بشكل عمودي على تلك المنحدرات (تتحرك مع الكونتور)، يكون الجهد المبذول أقل منه عند الصعود مباشرة إلى المنحدر الشديد.

تحسب أداة الانحدار الانحدار بتحديد الارتفاع الذي يتخطى الحد المسموح به بدءًا من الارتفاع عند مركز خلية المعالجة ووصولاً إلى الارتفاعات عند كل مركز من مراكز الخلايا الثماني المجاورة. يتم تعيين المنحدر الأكثر انحدارًا من المنحدرات الثمانية للخلية. نظرًا إلى تعيين أقصى هبوط للخلية، فإنها لا تحدد أي اتجاه للحركة في الخلية. عند نمذجة الحركة، قد لا يهم مدى انحدار المنحدر في الموقع، ولكن قد يكون من المهم معرفة كيفية صعود ذلك المنحدر. إذا استُخدمت البيانات النقطية للمنحدر في سطح تكلفة، فقد يتجنب المتنقل دون داعٍ الخلايا التي تم تعيين منحدرات شديدة لها.

بشكل عام، إذا كان اتجاه صعود المتنقل للمنحدرات مهمًا، يلزم تحديد الاتجاه بواسطة العامل الرأسي، وليس من خلال سطح التكلفة. غالبًا ما يُستخدم المنحدر بشكل غير صحيح باعتباره معيار إدخال في سطح التكلفة.

ومع ذلك، هناك حالات يكون من المناسب فيها تضمين البيانات النقطية للمنحدر في سطح التكلفة. على سبيل المثال، تحدد موقع مسار جديد للتجول ويكون المنحدر في إحدى الخلايا شديد الانحدار لدرجة أنه بغض النظر عن اتجاه دخول المتنقل إلى الخلية، فإن المنحدر يؤدي إلى إبطاء المتنقل. في هذه الحالة، لا يكون اتجاه المنحدر ذا أهمية، لذا من المناسب تضمين البيانات النقطية للمنحدر في سطح التكلفة.

تختلف مقاومة الحركة حسب طبيعة الغطاء الأرضي والمنحدر. يشير لون الأشكال إلى التكلفة النسبية للتنقل. يعد المشي على المسار المجهز (باللون الأخضر الفاتح) الخيار الأسهل. يعد التجول على الأرض الوعرة (باللون الأخضر الداكن) أصعب، وأصعب أيضًا على الأرض الوعرة المنحدرة (باللون الأسود المصفر). قد تكون الحركة فوق المنحدرات الشديدة (باللون الأصفر) خطيرة بغض النظر عن اتجاه التنقل. قد تكون المنحدرات شديدة الانحدار للغاية (باللون الأحمر) بمثابة حواجز.

ما يهم المتنقل هو كيفية صعوده للمنحدرات، وليس مدى انحدارها. سيتطلب صعود منحدر شديد بذل أقصى جهد، بينما أقل جهد للنزول، ويتطلب التنقل على المنحدر جهدًا متوسطًا. قد يؤثر الغطاء الأرضي المندمج مع المنحدر على الحركة أيضًا. التنقل على أرض طبيعية أكثر وعورة أصعب من التنقل على طريق. يشار للمتجولين برموز لونية بناءً على مدى سهولة تغلبهم على المنحدرات والغطاء الأرضي. يمكن للأشكال باللون الأخضر التنقل بمعدل أسرع من الأشكال باللون الأحمر.

الوحدات في عوامل التحكم في المعدل

بمجرد حساب مسافة الخط المستقيم المعدلة، يتم التحكم في معدل وحدات المسافة المقطوعة هذه بواسطة سطح التكلفة وخصائص المصدر والعامل الرأسي والعامل الأفقي. يعد كل عامل مضاعفًا لمسافة الخط المستقيم المعدلة. يجب توخي الحذر عند تحديد وحدات العوامل. لا يمكن أن يكون سطح التكلفة الأفضل والعامل الرأسي في الوقت المناسب. يجب أن تكون الوحدات متسقة.

بشكل عام، سطح التكلفة هو الوحدات الدافعة لتحليل المعدل. غالبًا ما يمثل العامل الرأسي والعامل الأفقي وخصائص المصدر مضاعفات بدون وحدات لوحدات التكلفة لسطح التكلفة.

ليس هذا هو الحال عند تطبيق دالة التجول لتوبلر باستخدام العامل الرأسي. في دالة التجول، تمثل الوحدات الوقت وتصبح الوحدات الدافعة لتحليل التكلفة. في حالة إضافة سطح تكلفة إلى التحليل، يجب أن تكون قيم سطح التكلفة مضاعفات بدون وحدة، مع تعديل الوقت للتنقل عبر المشهد أثناء حساب المنحدرات في العامل الرأسي.

إنشاء سطح تكلفة باستخدام ModelBuilder

ModelBuilder هو بيئة فعالة لإنشاء سطح تكلفة. ويوفر القدرة على تقييد معايير الإدخال والإخراج وأدوات المعالجة الجغرافية. يتيح لك التمثيل البياني للنموذج تقديم منطق النموذج بشكل مرئي، ويمكنك دائمًا إجراء تغييرات وإعادة تشغيل النموذج.

عند إنشاء أسطح تكلفة معقدة قد تتضمن أهداف تنقل مختلفة، غالبًا ما تُستخدم نماذج فرعية. لا تنظم النماذج الفرعية أهداف النموذج فحسب، بل يمكن استخدام التحويلات المختلفة لمعايير معينة لتلبية أهداف التنقل المختلفة. على سبيل المثال، في مثال البوبكات لدينا، عند تحويل نوع استخدام الأرض، قد يكون من الأفضل التحرك بالقرب من حافة الحقل للنموذج الفرعي للمورد، ولكنه غير ملائم لنموذج الأمان الفرعي.

استخدامات إضافية لسطح التكلفة

فيما يلي توضيح لكيفية استخدام سطح تكلفة لمعالجة أنواع أخرى من الاستخدامات.

مناطق غير نشطة

يمكنك استخدام سطح تكلفة لتمثيل معدل التقدم الأقصى خلال منطقة غير نشطة في أحد الموانئ. قد يبلغ الحد الأقصى لسرعة نطاق يبلغ 100 متر حول الخط الساحلي 5 عقد ومعدل التقدم له ساعة/(5*1.852) كم. قد يكون لممر النطاق الذي يتراوح بين 100 و200 متر معدل تقدم أقصى يبلغ ساعة/(10*1.852) كم. لاحظ أنه كلما زادت السرعة، انخفض معدل التقدم.

تكلفة إنشاء طريق

لتقدير التكلفة الإجمالية لإنشاء طريق جديد، يمكنك إنشاء سطح تكلفة يقوم بترميز تكاليف الإنشاء لكل ميل. يعد إنشاء طريق جديد مكون من ممرين وغير مقسم في مناطق ريفية أقل تكلفة من إنشاء الطريق نفسه في مناطق حضرية. في هذه الحالة، يمكنك تصنيف الخلايا في سطح التكلفة إلى حضرية مقابل ريفية. استنادًا إلى المعلومات الواردة في الأسئلة الشائعة الآتية من جمعية منشئو الطرق ووسائل التنقل الأمريكية (ARTBA)، تبلغ القيم النموذجية لتكاليف الخلايا الريفية لكل ميل مليوني دولار لكل ميل، و4 ملايين دولار لكل ميل للخلايا الحضرية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إضافة الحواجز استنادًا إلى القوانين المحلية لتقسيم المناطق والعقارات.

معلومات إضافية

تحتوي الأقسام التالية على معلومات إضافية تتعلق بأسطح التكلفة.

مراعاة وقت التنقل من السنة

قد يغير الوقت من السنة سطح التكلفة. هل يكون سطح التكلفة للتنقل في الشتاء أم الصيف أم في موسم الجفاف أم في موسم الأمطار؟ هل التنقل في طقس معتدل أم عاصف، أم في حدث متطرف أم ظروف نموذجية؟

هل هناك مؤثرات زمنية أخرى تؤثر على التنقل؟ لتحليل تكلفة الحياة البرية، هل يكون التنقل لأجل الوصول إلى مواقع الولادة، أم لأجل التنقل اليومي بين البقاع، أم لأجل الهجرة الموسمية؟ هل يكون التنقل خلال موسم الصيد؟

قد لا تؤثر العوامل الزمنية المختلفة التي يمكن أن تؤثر على التنقل على التحويلات والترجيحات فحسب؛ بل قد تؤثر أيضًا على المعايير التي ستُستخدم في سطح التكلفة.

لتحديد الأنواع الموسمية وأنواع التنقل المختلفة، قد تحتاج إلى أسطح تكلفة متعددة وإجراء تحليل المسافة على كل منها. قد يتعين عليك دمج النتائج لتحديد الاحتياجات الكاملة للتنقل السنوي.

دمج الطرق أو المسارات في سطح التكلفة

قم بمراعاة سطح التكلفة الذي سيستخدمه رجال الإنقاذ على المركبات الصالحة لجميع التضاريس (ATVs) للوصول إلى المتجول المصاب. في هذا المثال، تتمثل المعايير في أنواع استخدام الأراضي، والاتجاه، والمنحدرات. ستكون مناطق المستنقعات عالية التكلفة والحقول العشبية أقل تكلفة. نظرًا إلى وقوع عملية الإنقاذ هذه في الربيع، فإن الاتجاهات المواجهة للجنوب أكثر وحلاً وأعلى تكلفة، بينما الاتجاهات المواجهة للشمال المتجمد أقل تكلفة. يمكن دمج صعوبة التغلب على المنحدرات من خلال العامل الرأسي.

عند قطع طريق، تتغير التكلفة. التنقل على الطريق أسرع وأسهل. تعد تكلفة التنقل على الطريق تكلفة منخفضة وثابتة.

لتحديد التكلفة المنخفضة الثابتة للطريق، بمجرد إنشاء سطح التكلفة، يتم دمج الطرق في سطح التكلفة.

1. قم بتحويل الطرق من البيانات الخطية إلى البيانات النقطية باستخدام أداة تحويل المعلم إلى بيانات نقطية، وقم بتعيين تكلفة واحدة للطرق. إذا كانت مجموعة بيانات معالم الطرق لا تحتوي على حقل تكلفة، فقم بتحويل أي حقل بقيم تساوي 0 أو أكثر، مثل FID، من البيانات الخطية إلى البيانات النقطية، وقم باستخدام التعبير التالي في أداة حاسبة البيانات النقطية: Con(rasterRoads >= 0, 50)

   تبلغ التكلفة المعينة 50. سيُطلق على البيانات النقطية الناتجة اسم roadCostValue وتُستخدم كمدخلات في التعبير في الخطوة التالية.

   إن أمكن، فقد تختلف التكلفة حسب نوع الطريق.

2. قم بتحويل قيم NoData إلى صفر باستخدام أداتَي Con وIsNull من القائمة في أداة حاسبة البيانات النقطية. استخدم تعبيرًا بالصيغة: Con(IsNull(roadCostValue), 0, roadCostValue).

   يُطلق على البيانات النقطية الناتجة اسم roadCost وتُستخدم كمدخلات في التعبير في الخطوة التالية.

3. ادمج الطرق في سطح التكلفة باستخدام حاسبة البيانات النقطية. استخدم تعبيرًا بالصيغة: Con(roadCost > 0, roadCost, costSurface)

   في البيانات النقطية الناتجة النهائية، سيتم تعيين التكلفة المرتبطة بطريق للخلايا التي يمر بها الطريق. ستحصل جميع الخلايا التي لا يمر بها طريق على قيمة التكلفة التي تم إنشاؤها في سطح التكلفة.

نتيجة لذلك، ستتحرك المركبة الصالحة لجميع التضاريس عبر المشهد، وعندما تلقى طريقًا، ستنتقل على هذا الطريق لأطول فترة ممكنة قبل مغادرته للوصول إلى المتجول المصاب. يمكن تحسين تكلفة الطريق بشكل أكبر للمقاطع الشديدة الانحدار والمنحنية.

زيادة سُمك الحواجز لمنع التشققات

يمكنك دمج معالم خطية، مثل الطرق أو الأنهار، ذات التكلفة العالية أو التي تشكل حواجز في سطح التكلفة. إذا كان المعلم الخطي متعدد الخطوط، فسيتم تحويله من البيانات الخطية إلى البيانات النقطية. عند تمثيل المعلم الخطي باعتباره بيانات نقطية، فسيكون المعلم الخطي بسمك خلية واحدة فقط. في حين سيتم الحفاظ على طبيعة الحاجز حيث يكون أفقيًا أو رأسيًا تمامًا، فقد يكون قطريًا. في هذه الحالة، من الممكن هندسيًا أن ينزلق المتنقل عبر ما يصل إلى تشققات في الحاجز. إذا حدث ذلك، فإن الحاجز أو الخلايا العالية التكلفة لم تعد تشكل عائقًا أمام الحركة.

يمكن للمتنقل الانزلاق قطريًا عبر الشقوق الموجودة في الحاجز (على اليسار). لمنع ذلك، تتم زيادة سُمك المقاطع القطرية للحواجز قليلاً (على اليمين).

لإضافة معلم خطي إلى سطح التكلفة، أكمل الخطوات التالية:

1. قم بتخزين المعلم الخطي مؤقتًا بما يفوق على الأقل مسافة الخلية القطرية لسطح التكلفة.
2. قم بتحويل المعلم الناتج المخزن مؤقتًا من البيانات الخطية إلى البيانات النقطية باستخدام أداة مضلع إلى بيانات نقطية.
3. قم بتعيين جميع الخلايا المخزنة مؤقتًا والمحولة من البيانات الخطية إلى البيانات النقطية للتكلفة وتعيين جميع خلايا NoData على صفر. باستخدام أداة حاسبة البيانات النقطية، أدخل تعبيرًا بالصيغة: Con(IsNull(buffRaster), 0, 35).

   تمثل القيمة 35 تكلفة المعلم الخطي.

   إذا كان المعلم الخطي يمثل حاجزًا حقيقيًا، فقم بتعيين الخلايا المخزنة مؤقتًا على NoData بعدم تحديد أي شيء للعبارة الخاطئة (the 35) المحددة في التعبير السابق.

4. أضف البيانات النقطية الناتجة من الخطوة 3 إلى سطح التكلفة كما هو موضح في القسم السابق.

تُستخدم هذه الخطوات نفسها إذا كان المعلم الخطي الناتج عبارة عن بيانات نقطية. لا يلزمك تحويل معلم البيانات النقطية الخطية من البيانات الخطية إلى البيانات النقطية أولاً. أنشئ النطاق حول معلم البيانات النقطية باستخدام أداة تراكم المسافة، وقم بتعيين قيمة الحد الأقصى للتراكم (مسافة).

بدلاً من تخزين المعلم الخطي مؤقتًا، يمكنك تحويل المعلم الخطي من البيانات الخطية إلى البيانات النقطية إن لم يكن بالفعل بيانات نقطية. قم بعد ذلك بتشغيل أداة الإحصائيات المحورية في المعلم الخطي الذي تم تحويله من البيانات الخطية إلى البيانات النقطية لتحديد الإحصاء. ستقوم الأداة بتوسيع المعلم الخطي خلية واحدة على أحد جانبي المعلم إذا تم تحديد جوار 3 × 3. ستستند قيم الخلية المعينة إلى الإحصاء المحدد. يمكن بعد ذلك إضافة السطح الناتج إلى سطح التكلفة كما هو موضح في القسم السابق. هذا النهج مفيد بشكل خاص إذا كان المعلم الخطي عبارة عن بيانات نقطية وتمثل تدرجًا مثل العمق أو الملوحة أو الرقم الهيدروجيني أو المسافة.

ملاحظة:‏

إذا كان يراد تعيين تكلفة عالية للمعلم الخطي في مقياس تكلفة نسبي، فتأكد من أن التكاليف المعينة مرتبطة بالقيم المجمعة في سطح التكلفة النهائي.

ومع ذلك، إذا كان هذا المعلم الخطي يمثل حاجزًا حقيقيًا، فقم بتعيين خلايا NoData قبل دمجها في سطح التكلفة. إذا كان هذا المعلم الخطي يمثل حاجزًا حقيقيًا، فمن الأفضل إدخاله من خلال معلمة الحاجز في أداة تراكم المسافة.

استخدم عارض الملاءمة لإنشاء سطح تكلفة

بينما يمكنك إنشاء سطح تكلفة باستخدام أدوات المعالجة الجغرافية الفردية، سيتعين عليك تتبع الأدوات التي تستخدمها والمعلمات المحددة حتى تتمكن من إجراء تغييرات لاحقة. يمثل إنشاء سطح تكلفة باستخدام ModelBuilder الطريقة الموصى بها.

يمكن أيضًا إنشاء سطح تكلفة في عارض الملاءمة. إذا كنت تستخدم Suitability Modeler لإنشاء سطح تكلفة، فتذكر أنه في نموذج الملاءمة، كلما كانت قيمة المعيار مواتية أكثر، زادت الملاءمة التي تتلقاها. يُستخدم سطح التكلفة لتنفيذ التحليل الأقل تكلفة. ستحصل المناطق التي يكون التنقل خلالها أسهل أو أقل تكلفة على قيمة أقل.

تعد طرق تحويل التصنيفات الفريدة ونطاق التصنيفات في Suitability Modeler تعيينًا تناظريًا لقيمة التكلفة للفئة أو التصنيف. في طريقة تحويل الدوال المستمرة، يقدَّم استخدام الدالة العكسية على ما تفعله في نموذج الملاءمة. على سبيل المثال، إذا كان الاقتراب من التدفقات أكثر تفضيلاً في نموذج الملاءمة، يمكنك استخدام دالة التحويل الصغيرة. تحصل المواقع الأصغر أو الأقرب على قيمة ملاءمة أعلى. إذا كان التنقل بالقرب من التدفقات أكثر تفضيلًا أو أقل تكلفة في سطح التكلفة، يمكنك تحديد الدالة الكبيرة. سيتم تحويل المواقع الأبعد إلى قيم أعلى تكون أعلى تكلفة. ستتلقى المواقع الأقرب القيم الأقل، والتي تكون أقل تكلفة وأكثر تفضيلاً للتنقل خلالها.

بدلاً من ذلك، يمكنك استخدام المنطق نفسه لتحديد الدوال المستمرة كما تفعل لنمذجة الملاءمة. تحصل المواقع الأكثر تفضيلاً على قيمة أعلى، ولكن في سطح التكلفة، يجب أن تحصل المواقع الأكثر تفضيلاً للتنقل خلالها على قيم أقل. لعكس قيم سطح التكلفة، استخدم معلمة دالة العكس في طريقة الدوال المستمرة.