Das Werkzeug Gewichtete Überlagerung wendet einen der meistverwendeten Ansätze für die Überlagerungsanalyse an, um Probleme mit mehreren Kriterien, z. B. Standortauswahl und Eignungsmodelle, zu lösen. In der Analyse "Gewichtete Überlagerung" wird jeder der allgemeinen Überlagerungsanalyse-Schritte befolgt.
Wie bei allen Überlagerungsanalysen müssen Sie bei der gewichteten Überlagerungsanalyse das Problem definieren, das Modell in untergeordnete Modelle aufgliedern, und die Eingabe-Layer identifizieren.
Da die Eingabekriterien-Layer in anderen Nummerierungssystemen mit anderen Bereichen sind, muss für eine einzelne Analyse jede Zelle für jedes Kriterium in einen allgemeinen Präferenzmaßstab, z. B. 1 zu 10, reklassifiziert werden, wobei 10 zu bevorzugen ist. Eine zugewiesene Präferenz auf dem allgemeinen Maßstab überträgt die Präferenz für das Kriterium. Die Präferenzwerte werden auf einem relativen Maßstab definiert. Das heißt, ein Präferenzwert von 10 ist zweimal so präferiert wie ein Präferenzwert von 5.
Die Präferenzwerte sollten nicht nur relativ zueinander innerhalb des Layers zugewiesen werden, sondern die gleichen Werte zwischen den Layern haben. Wenn einer Position zu einem Kriterium z. B. eine Präferenz von 5 zugewiesen wird, hat es den gleichen Einfluss auf das Phänomen wie 5 in einem zweiten Kriterium.
In einem einfachen Baueignungsmodell haben Sie möglicherweise drei Eingabekriterien: Neigung, Ausrichtung und Entfernung zu Straßen. Die Neigungen werden auf einer Skala von 1 bis 10 reklassifiziert, wobei eine flachere Neigung weniger kostenintensiv ist. Daher sind sie die Günstigsten und bekommen die höheren Werte zugewiesen. Steilere Neigungen erhalten geringere Werte, wobei die steilsten Neigungen den Wert 1 zugewiesen bekommen. Den gleichen Reklassifizierungsprozess führen Sie für die Ausrichtung durch. Dabei werden den Orten mit den günstigeren Ausrichtungen – in diesem Fall die nach Süden ausgerichteten – höhere Werte auf einer Skala von 1 bis 10 zugewiesen. Der gleiche Reklassifizierungsprozess wird auf das Kriterium Entfernung zur Straße angewandt. Die den Straßen näheren Positionen sind präferiert, da sie weniger kostspielig im Bau sind: Der Zugang zur Energieversorgung ist einfacher und die Einfahrten sind kürzer. Eine den Eignungswert 5 auf dem reklassifizierten Neigungs-Layer zugewiesene Position ist zweimal so kostspielig im Bau wie eine Neigung mit Wert 10. Eine Position mit einer Eignung von 5 auf dem reklassifizierten Neigungs-Layer hat die gleichen Kosten wie eine 5 auf dem reklassifizierten Layer für die Entfernung zur Straße.
Jedes der Kriterien in der gewichteten Überlagerungsanalyse hat möglicherweise eine unterschiedliche Wertigkeit. Wichtige Kriterien können stärker als anderen Kriterien gewichtet werden. In unserem Modell zur Eignung von Wohnstandorten könnten Sie sich zwecks langfristiger Erhaltung entscheiden, dass die Ausrichtung wichtiger ist als die kurzfristigen Kosten aufgrund von Neigung und der Entfernung zu Straßen. Daher ist die Ausrichtung möglicherweise doppelt so wichtig wie die Neigung und die Entfernung zu Straßen.
Die Eingabekriterien werden mit den Gewichtungen multipliziert und anschließend addiert. Im Baueignungsmodell wird die Ausrichtung z. B. mit 2 multipliziert, und anschließend werden die drei Kriterien addiert: (2 * Ausrichtung) + Neigung + Entfernung zu Straßen.
Der abschließende Schritt des Überlagerungsanalyseprozesses ist die Überprüfung des Bauorts im Vergleich zum Modell. Sobald das Modell überprüft wurde, wird ein Bauort ausgewählt und das Haus wird erstellt.
Verwenden des Werkzeugs "Gewichtete Überlagerung"
Das Werkzeug Gewichtete Überlagerung ermöglicht die Ausführung mehrerer der Schritte im allgemeinen Überlagerungsanalyseprozess innerhalb eines einzelnen Werkzeugs.
Mit dem Werkzeug werden folgende Schritte kombiniert:
- Reklassifiziert Werte in den Eingabe-Rastern in einen allgemeinen Auswertungsmaßstab für Eignung oder Präferenz, Risiko oder einen ähnlich universalen Maßstab
- Multipliziert die Zellenwerte aus jedem Eingabe-Raster mit der Gewichtung des Rasters
- Addiert die resultierenden Zellenwerte, um das Ausgabe-Raster zu erzeugen
Mit dem Werkzeug können nur ganzzahlige Raster als Eingabe verwendet werden, z. B. ein Raster von Landnutzung oder Bodenarten. Kontinuierliche (Gleitkomma-) Raster müssen zu ganzzahligen Rastern reklassifiziert werden, bevor sie verwendet werden können.
Im Allgemeinen werden die Werte kontinuierlicher Raster in Bereiche, z. B. für Neigung, oder Euklidische Entfernungsausgaben gruppiert. Jedem Bereich muss ein einzelner Wert zugewiesen werden, bevor er im Werkzeug "Gewichtete Überlagerung" verwendet werden kann. Mit dem Werkzeug Reklassifizieren können solche Raster reklassifiziert werden. Sie können entweder den Wert jedem Bereich zugeordnet lassen (beachten Sie den Wertebereich, dem der neue Wert entspricht) und vergeben Gewichtungen an die Zellenwerte in "Gewichtete Überlagerung", oder Sie vergeben die Gewichtung während der Reklassifizierung. Wählen Sie den korrekten Auswertungsmaßstab und fügen Sie das Raster "Gewichtete Überlagerung" einfach hinzu. Die Zellen im Raster sind bereits nach Eignung oder Präferenz, Risiko oder einem ähnlichen universellen Maßstab eingestellt. Die Ausgabe-Raster können gewichtet und addiert werden, um ein Ausgabe-Raster zu erzeugen.
Wenn das Werkzeug "Gewichtete Überlagerung" für Eignungsmodellierung (um geeignete Flächen zu suchen) verwendet wird, deuten höhere Werte auf eine bessere Eignung hin. Wenn das Werkzeug verwendet wird, um eine Kostenoberfläche (um herauszufinden, wie hoch die Kosten für die Reise durch den Bereich sind) zu generieren, geben hohe Werte im Allgemeinen höhere Reisekosten an. Sie müssen die Maßstabswerte verstehen, die Sie auf Eingabe-Raster anwenden, damit Sie wissen, was die Werte im Ausgabe-Raster bedeuten.
Ausführen des Werkzeugs "Gewichtete Überlagerung"
Die Schritte zum Ausführen des Werkzeugs "Gewichtete Überlagerung" sind:
- Wählen Sie einen Auswertungsmaßstab aus.
Der Auswertungsmaßstab stellt den Bereich der Eignung (oder eines anderen Kriteriums) dar. Die Werte an einem Ende des Maßstabes stellen ein Extrem der Eignung (oder eines anderen Kriteriums) dar; Werte am anderen Ende stellen das andere Extrem dar.
Der Standardauswertungsmaßstab liegt zwischen 1 bis 9 in Schritten von 1 (z. B. mit 1 als geringste und 9 die höchste Eignung). Wenn die Eingabe-Raster bereits zu einem allgemeinen Messmaßstab mit dem Werkzeug "Reklassifizieren" reklassifiziert wurden, ist es wichtig, einen Auswertungsmaßstab auszuwählen, der zum für die Reklassifizierung verwendeten Maßstab passt. Wenn z. B. Raster mit einem Maßstab von 1 bis 10 (wobei 1 die geringste und 10 die höchste Eignung darstellt) reklassifiziert wurden, sollte ein Auswertungsmaßstab von 1 bis 10 mit Schritten von 1 für den Auswertungsmaßstab in "Gewichtete Überlagerung" eingegeben werden.
- Geben Sie das Eingabe-Raster an.
Wählen Sie Layer im Karteninhalt aus oder suchen Sie Raster-Datasets mithilfe der Symbole (v) bzw. (+) in der Gewichtungsüberlagerungstabelle der Eingabe. Wählen Sie eine Rasterzeile in der Tabelle aus und ändern Sie optional das Feld wie gewünscht. Klicken Sie erneut auf die Schaltfläche Raster hinzufügen, um das nächste Raster einzugeben, usw.
Hinweis:
Wenn Landnutzung eine der Eingaben ist, ist möglicherweise ein Beschreibungsfeld vorhanden, in dem jeder Landnutzungstyp beschrieben wird. Die Verwendung dieses Feld anstelle des Standard-Wertefelds erleichtert das Zuweisen von Gewichtungen zu diesem Raster.
Hinweis:
Nur diskrete ganzzahlige Raster können verwendet werden. Reklassifizieren Sie kontinuierliche Raster vor dem Hinzufügen zu "Gewichtete Überlagerung".
- Legen Sie die Maßstabswerte fest.
Den Zellenwerten für jedes Eingabe-Raster in der Analyse werden Werte vom Auswertungsmaßstab zugewiesen. Dies ermöglicht die Ausführung von arithmetischen Operationen auf Rastern, die ursprünglich unterschiedliche Wertetypen enthalten haben. Sie können die jeder Zelle nach Wichtigkeit oder Eignung zugewiesenen Standardwerte ändern. Zum Beispiel verfügt ein Landnutzungs-Raster, das hinzugefügt wird, über Werte, die den Landnutzungstyp (Wald = 7, Wasser = 3, unfruchtbares Land = 1, Sumpfland = 10) darstellen. Um geeignete Standorte für den Bau zu suchen, müssen Sie Maßstabswerte in Abhängigkeit von der Eignung dieser Landnutzungstypen zuweisen. Bei einem Auswertungsmaßstabssatz von 1 bis 9 mit Schritten von 1 könnten Sie z. B. die folgenden Maßstabswerte zuweisen: Wald = 3, Wasser = Eingeschränkt, unfruchtbares Land = 9, Sumpfland = 7.
- Weisen Sie den Eingabe-Rastern Gewichtungen zu.
Jedes Eingabe-Raster kann gewichtet oder einem Prozenteinfluss auf Grundlage seiner Wichtigkeit zugeordnet werden. Der gesamte Einfluss für alle Raster muss 100 Prozent entsprechen. Zum Beispiel könnte es wichtiger sein, ein Einkaufszentrum auf Böden zu erstellen, die stabil sind, als in einer gängigen Einkaufsgegend.
- Führen Sie das Werkzeug Gewichtete Überlagerung aus.
Die Zellenwerte aus jedem Eingabe-Raster werden mit der Gewichtung des Rasters (bzw. dem prozentualen Einfluss) multipliziert. Die resultierenden Zellenwerte werden addiert, um das endgültige Ausgabe-Raster zu erzeugen.
Verwenden von "Eingeschränkt" und "NoData" für den Maßstabswert
Wenn Sie einen Maßstabswert auf "Eingeschränkt" festlegen, wird dieser Zelle in der Ausgabe der gewichteten Überlagerung der Minimalwert des Auswertungsmaßstabssatzes minus 1 zugewiesen. Wenn es keine Eingaben zu "Gewichtete Überlagerung" mit Zellen mit NoData gibt, können Sie "NoData" als Maßstabswert verwenden, um bestimmte Werte auszuschließen. Wenn Sie jedoch NoData-Zellen in einer Eingabe haben, ist es am sichersten, "Eingeschränkt" zu verwenden. Ein Ergebnis aus dem Werkzeug "Gewichtete Überlagerung" könnte möglicherweise NoData-Zellen enthalten, die von einer oder mehreren Eingaben (NoData in einer Eingabe bedeutet NoData im Ergebnis) und eingeschränkten Bereichen stammen, die Sie absichtlich ausgeschlossen haben. NoData und eingeschränkte Werte dürfen nicht verwechselt werden. Beide dienen einem bestimmten Zweck. Es gibt möglicherweise Flächen mit NoData, für die Sie den Wert nicht kennen, bei denen es sich aber tatsächlich um geeignete Flächen handelt. Wenn Sie NoData verwenden, um bestimmte Zellenwerte auszuschließen, und NoData ist in einer oder mehreren Eingaben vorhanden, so wissen Sie nicht, ob eine NoData-Zelle bedeutet, dass die Fläche als eingeschränkt markiert wurde oder ob an diesem Ort keine Eingabedaten verfügbar waren.
Gehen Sie beim Verwenden von "Eingeschränkt" für den Maßstabswert beim Erstellen einer Kostenoberfläche sorgfältig vor. Die Verwendung von "Eingeschränkt" weist der Zelle einen Wert zu, der dem Minimalwert des Auswertungsmaßstabes minus 1 (Null in dieser Übung) entspricht, deshalb scheinen die eingeschränkten Flächen die niedrigsten Kosten aufzuweisen, wenn sie eigentlich von der Analyse ausgeschlossen sind. Sie könnten stattdessen hohe Kosten zuweisen oder den Maßstabswert für Flächen, die Sie von der Analyse ausschließen möchten, auf NoData festlegen.
Beispiel für das Werkzeug "Gewichtete Überlagerung"
Im folgenden Beispiel wird eine Position für einen neuen städtischen Park ausgewählt. Drei Faktoren werden erwogen: Landnutzung, Bevölkerungsdichte, und Entfernung zu vorhandenen Parks. Das Ziel ist es, eine Fläche mit geeigneter Landnutzung (z. B. unbebautes Land) in der Nähe zu stark bevölkterten Orten zu suchen. Auf diese Weise sollen für dicht besiedelte Gegenden, die noch nicht über Parkanlagen verfügen, geeignete Grünflächen ausgewiesen werden.
Die Eingabe-Raster zur gewichteten Überlagerung werden im Bild oben angezeigt. Diese sind (von links nach rechts) Landnutzung, Bevölkerungsdichte, und Entfernung zu Parks.
Das Modell der gewichteten Überlagerung wird im Bild unten als Prozess in ModelBuilder angezeigt:
Jeder Wertklasse in jedem Eingabe-Raster wird ein neuer reklassifizierter Wert in einem Auswertungsmaßstab von 1 bis 5 zugewiesen, wobei 1 der niedrigsten Eignung und 5 der höchsten Eignung entspricht. Zum Beispiel ist leeres Land im Landnutzungs-Raster sehr geeignet, während kommerzielles Land nicht geeignet ist. Im Bevölkerungsdichte-Raster sind Eignungswerte für Flächen mit hoher Dichte hoch und für Flächen mit geringer Bevölkerungsdichte niedrig. Im Raster "Entfernung zu Parks" nimmt die Eignung mit Entfernung zu vorhandenen Parks zu, da Flächen in der Nähe von vorhandenen Parks ungeeignet sind.
Jeder Klasse kann auch der Wert "Eingeschränkt", der bedeutet, dass die entsprechende Fläche unannehmbar ist oder nicht verwendet werden kann, zugewiesen werden. Eingeschränkte Flächen werden von der Analyse ausgeschlossen. Im Landnutzungs-Raster werden z. B. Flughäfen und Gewässer eingeschränkt.
Jedes der drei Eingabe-Raster wird dann gewichtet. In dieser gewichteten Überlagerung hat Landnutzung einen 50-prozentigen Einfluss, Bevölkerungsdichte ein 15-prozentigen Einfluss, und Entfernung zu Parks einen 35-prozentigen Einfluss.
Die Flächen mit höchster Eignung werden in Rot angezeigt. Orangefarbene Flächen folgen in der Eignung, gefolgt von Grün. Blaue und purpurrote Flächen sind am wenigsten geeignete Flächen. Weiße Flächen sind eingeschränkt. Ändern der Eignungswerte oder der Einflussprozentsätze führt zu anderen Ergebnissen.