Analisi distanza

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L'analisi distanza è un aspetto fondamentale di molte applicazioni GIS. La distanza, nella forma più semplice, è la misura di quanto dista un elemento da un altro. Una linea retta è la misura della distanza tra due posizioni più breve possibile. Tuttavia è necessario considerare altri fattori. Per esempio, in presenza di una barriera, si dovrà aggirarla aumentando la distanza totale per spostarsi da una posizione all'altra. Un altro aspetto da considerare è la texture della superficie che può aumentare la distanza effettiva percorsa se il terreno da pianeggiante diventa irregolare. Esistono molti altri fattori che possono influire sullo sforzo richiesto per andare da un punto di partenza a un punto di arrivo. Alcuni di questi fattori includono la ripidità del terreno, lo spostamento con vento a favore o controvento, la modalità di trasporto e le tipologie di copertura del suolo attraversate. Esiste inoltre una differenza nella misura della distanza se i calcoli sono svolti utilizzando un metodo planare o geodetico.

L'estensione Spatial Analyst fornisce gli strumenti utilizzabili per calcolare la distanza per una serie di scenari. Gli strumenti sono caratterizzati da numerosi parametri utilizzabili per applicare vari modificatori all'operazione. Pertanto, si generano output più accurati da utilizzare per prendere migliori decisioni analitiche.

L'analisi distanza può essere divisa in due attività principali:

• Calcolo della distanza dall'origine più vicina o meno costosa.
• Collegamento di una serie di posizioni con percorsi ottimali su una superficie di distanza.

Calcolo distanza

Quando si calcola la distanza si devono considerare due aspetti:

• Determinare la distanza di qualcosa.
• Una volta stabilita la distanza, definire il modo in cui un viaggiatore affronta la distanza.

Determinare la distanza di qualcosa

Nel calcolo della distanza l'elemento basilare è determinare quanto qualcosa dista da qualcos'altro. Si tratta della distanza in linea retta o euclidea tra due punti. Per ulteriori informazioni si veda Calcolare la distanza in linea retta.

La distanza in linea retta è calcolata da ogni cella alla sottostazione elettrica più vicina (punti viola). La distanza è misurata in unità lineari.

Tuttavia, ci sono altri fattori che possono alterare il calcolo della distanza in linea retta, tra cui le barriere e la distanza di superficie.

Una barriera, come un fiume, una scogliera, un autostrada o un edificio, è qualcosa che ostacola lo spostamento diretto da una posizione all'altra. Aggirare la barriera comporta la percorrenza di un ulteriore tragitto, per cui si potrebbe voler conoscere la distanza più breve possibile. Per i casi d'uso e ulteriori informazioni, si veda Includere le barriere nei calcoli della distanza.

La distanza di superficie è la distanza effettiva sul terreno che deve essere percorsa quando ci si sposta nel paesaggio. Rispetto alla distanza in linea retta la distanza di superficie è maggiore se si tiene conto delle ondulazioni verso l'alto e verso il basso esistenti sul terreno. Per i casi d'uso e ulteriori informazioni, si veda Includere la superficie nei calcoli della distanza.

Distanza affrontata da un viaggiatore

Il modo in cui il viaggiatore affronta la distanza spesso è il tipo d'interazione che interessa. È sempre implicita la presenza di un viaggiatore. Con viaggiatore possiamo intendere un essere vivente, come una persona o un animale. In forma astratta può essere un oggetto come una conduttura o una strada. Ossia, quando si costruisce la conduttura o la strada, all'interno di ogni cella s'incontrano varie caratteristiche del paesaggio come pianori, pendii ripidi, foreste e zone umide. Quando si calcola la distanza in linea retta di base, il viaggiatore può essere un uccello o un aeroplano che vola in basso, sopra il terreno, nell'aria calma, non influenzato dalle condizioni sulla superficie.

Esistono molti fattori che influenzano il modo in cui il viaggiatore affronta la distanza. Ciascuno influisce sul tasso con cui si percorrono le distanze. I fattori che seguono possono essere utilizzati per regolare il tasso con cui si affronta la distanza:

• Superficie di costo
• Caratteristiche del viaggiatore dall'origine
• Fattore verticale
• Fattore Orizzontale

Superficie di costo

Una superficie di costo, identifica per ogni cella il modo in cui le feature della posizione influiscono sullo spostamento attraverso la cella. È il costo sostenuto dal viaggiatore per spostarsi attraverso la posizione. Più basso è il costo definito per una cella, più semplice sarà lo spostamento. Per esempio, un escursionista è in grado di spostarsi rapidamente e con facilità attraverso un campo aperto ma un terreno fangoso nel fitto di una foresta lo rallenterà, richiedendogli più energia e tempo per percorrere ogni unità distanza. Per i casi d'uso e ulteriori informazioni sul modo in cui la superficie di costo influisce sul modo con cui si affrontano le distanze si veda Regolare la distanza affrontata utilizzando una superficie di costo.

La distanza di costo cumulativa è calcolata da ogni cella alla sottostazione elettrica più economica (punti viola) su una superficie di costo.

La distanza è misurata come un tasso di costo. A causa della superficie di costo, le distanze di costo non s'irradiano equamente da ogni origine come avviene nel risultato della distanza in linea retta.

Caratteristiche del viaggiatore dall'origine

Le caratteristiche del viaggiatore possono modificare il modo in cui la distanza è affrontata. Le seguenti caratteristiche del viaggiatore possono alterare il modo in cui è affrontato il tasso distanza:

• Modalità di viaggio: è applicata come un moltiplicatore e può definire i mezzi di trasporto. Per esempio consente di acquisire informazioni sullo spostamento del viaggiatore: a piedi o in ATV. Tiene conto inoltre del numero dei viaggiatori. In entrambi i casi, il modo modifica con quanta rapidità è possibile coprire le distanze.
• Costo di partenza: da utilizzare per acquisire informazioni sul tempo necessario per predisporre l'ATV.
• Capacità massima: può identificare, per esempio, la distanza o il costo prima che l'ATV resti senza combustibile.
• Direzione di percorrenza: è in grado di acquisire informazioni per esempio sullo spostamento di un cervo verso un fiume o lontano da esso.

Per i casi d'uso e ulteriori informazioni sul modo in cui le caratteristiche del viaggiatore influiscono sulle modalità con cui si affrontano le distanze si veda Regolare la distanza affrontata utilizzando caratteristiche di origine.

Fattore verticale

Utilizzare il parametro Fattore verticale per prendere in considerazione lo sforzo che un viaggiatore deve sostenere per superare le pendenze che incontra. Spostarsi direttamente in salita richiede uno sforzo maggiore e rallenta il viaggiatore. Di conseguenza occorre più tempo per coprire quella particolare distanza. Potrebbe essere più semplice coprire la stessa distanza procedendo in discesa, attraversando le pendenze da qualche parte nel mezzo. La caratteristica della direzione di viaggio descritta nella sezione precedente unitamente al fattore verticale influiranno sul modo in cui si affrontano le pendenze. Allontanarsi da un'origine o avvicinarsi ad essa genera risultati differenti.

Per rafforzare la distinzione tra la distanza di superficie descritta in precedenza e il fattore verticale si noti che il fattore verticale modifica il modo in cui si affronta la distanza in base allo sforzo di superare le pendenze, mentre, la distanza di superficie tiene conto della distanza effettivamente percorsa in base alle ondulazioni della superficie. Per i casi d'uso e ulteriori informazioni, si veda Regolare la distanza affrontata utilizzando un fattore verticale.

Fattore Orizzontale

Utilizzare il parametro Fattore orizzontale per tenere conto dell'impatto sulla distanza quando il viaggiatore incontra fattori d'influenza orizzontali come il vento o la corrente dell'oceano. Per esempio, se il viaggiatore è un'imbarcazione che si sposta al verso del vento o della corrente, si sposta tra le distanze a una velocità maggiore. Tuttavia, se si sposta controvento o controcorrente impiegherà più tempo per percorrere la distanza. Se l'imbarcazione incontra il vento o la corrente a una certa angolazione, l'effetto potrebbe essere ininfluente. Per esempio, il fattore orizzontale risulta evidente spostandosi da ovest a est, da Los Angeles a New York in aereo, rispetto a quando ci si sposta da est a ovest. Occorre meno tempo per spostarsi da ovest a est grazie all'influenza del vento prevalente: l'aereo può coprire una distanza maggiore a una velocità superiore. Per i casi d'uso e ulteriori informazioni, si veda Regolare la distanza affrontata utilizzando un fattore orizzontale.

I metodi planari e geodetici influiscono sui calcoli della distanza

La distanza può variare in funzione del sistema di riferimento spaziale, planare o geodetico, utilizzato per il calcolo. Se il calcolo è svolto con metodo planare, la distanza può variare in base a quanto distano i calcoli della distanza, in quale parte del mondo sono svolti e la proiezione specificata. Il calcolo della distanza con metodo geodetico consente di ottenere sempre la distanza a terra effettiva indipendentemente dalla parte del mondo in cui ci si trova e da quanto siano distanti le posizioni. Per ulteriori informazioni si veda Distanza geodetica rispetto a planare.

Sequenza analitica di accumulo distanza

Lo strumento Accumulo distanza incorpora le regolazioni per i calcoli della distanza in linea retta e definisce il tasso con cui la distanza è affrontata tramite una serie di parametri di modifica. Si avanza in sequenza attraverso i parametri nello strumento e si popolano quelli importanti ai fini dell'analisi. Grazie alla serie di parametri di modifica si è in grado di acquisire la maggior parte degli scenari di calcolo per la distanza e di stabilire il tasso con cui sarà affrontata la distanza. Le possibilità di modifica sono descritte di seguito.

Calcolare la distanza

Per il parametro Raster di input o dati feature di origine, identificare le posizioni da cui sarà stabilita la distanza.

Per regolare la distanza in linea retta in modo che tenga conto di un ostacolo o di una barriera identificarli nel parametro Raster barriera di input o dati feature

Per regolare la distanza in linea retta in modo che tenga conto della distanza di superficie percorsa, indicare una superficie di elevazione nel parametro Raster superficie di input

Definire il tasso con cui si affronta la distanza

Per simulare un viaggiatore che si sposta nel paesaggio, identificare ciò che incontrerà il viaggiatore. Indicare una superficie di costo nel parametro Raster di costo di input

Per definire aspetti unici del viaggiatore, espandere la categoria Caratteristiche dell'origine per vedere le opzioni disponibili.

• Per specificare una distanza o costo di partenza sostenuto prima di spostarsi utilizzare il parametro Accumulo iniziale.
• Per impostare un limite alla quantità di distanza o costo che può essere sostenuto, utilizzare il parametro Accumulo massimo.
• Per specificare una modalità di trasporto che varia il tasso con cui la distanza è percorsa, indicare un moltiplicare nel parametro Moltiplicatore da applicare ai costi.
• Per impostare la direzione di spostamento del viaggiatore, dall'origine o verso di essa, specificare la direzione nel parametro Direzione di viaggio.

Per tenere conto dello sforzo necessario per superare le pendenze incontrate, espandere il parametro Costi relativi allo spostamento verticale, indicare una superficie di elevazione per Fattore verticale di input e specificare un fattore verticale.

Per tenere conto dei fattori d'influenza orizzontali, come il vento o la corrente, espandere il parametro Costi relativi allo spostamento orizzontale, indicare un raster per Fattore orizzontale di input e specificare un fattore orizzontale.

Definire il modello di superficie

Per tenere in considerazione la forma effettiva della terra, un ellissoide, impostare il parametro Metodo di distanza su Geodetico. I calcoli per il metodo Planare della terra piatta sono svolti su un piano utilizzando un sistema di coordinate cartesiane 2D. Per l'impostazione Geodetico, i calcoli sono svolti nel sistema di coordinate cartesiane 3D che genera un risultato più accurato ma aumenta il tempo di elaborazione.

Strumento di assegnazione distanza

Lo strumento Accumulo distanza genera un raster di accumulo distanza e, in via opzionale, i raster di direzione contraria, di direzione di origine e di posizione di origine. Lo strumento Allocazione distanza comprende gli stessi parametri e può creare gli stessi raster di output dello strumento Accumulo distanza ma può generare anche un raster di assegnazione distanza.

Il raster di accumulo distanza calcola la distanza cumulativa verso l'origine più vicina o di minimo-costo. Il raster di direzione contraria indica la direzione da percorrere da ogni cella per tornare all'origine più vicina o di minimo-costo. Il raster di direzione origine determina la direzione verso l'origine più vicina o di minimo-costo. Il raster di posizione origine identifica la riga e la colonna dell'origine più vicina o di minimo-costo. Per ogni cella, il raster di assegnazione distanza identifica l'origine più vicina o di minimo-costo da raggiungere.

Strumenti per distanza di costo legacy

Prima di ArcGIS Pro 2.5 occorreva una serie di strumenti per acquisire i vari modificatori di distanza per via del modo in cui essa era calcolata. La distanza euclidea o in linea retta era calcolata direttamente tra il centro della cella di destinazione e il centro della cella di origine. L'analisi della distanza di costo richiedeva alcuni strumenti separati poiché la distanza di costo misura la distanza di rete lungo una sequenza di bordi costruiti tra celle adiacenti. Gli strumenti Accumulo distanza e Assegnazione distanza consentono di calcolare la distanza in linea retta e di costo e tutte le altre variazioni. Per ulteriori informazioni sull'algoritmo sottostante e su come la distanza in linea retta e di costo può essere ora calcolata con un solo strumento, si veda Come funziona l'accumulo distanza.

Collegare le posizioni su una superficie di distanza

Sebbene sia utile conoscere la distanza di qualcosa, si potrebbe voler sapere il modo migliore per collegare una serie di posizioni mediante percorsi più brevi o mediante percorsi che vanno incontro al minor costo possibile. Gli scenari principali per collegare le posizioni sono tre:

• Si desidera collegare una serie di posizioni. Si vuole ottenere una rete di percorsi per collegarle nel modo ottimale: il più breve o di minimo costo.
• Si desidera collegare posizioni specifiche con altre posizioni specifiche mediante percorsi ottimali.
• Si desidera collegare posizioni specifiche con altre posizioni specifiche mediante un corridoio ottimale.

Collegare una serie di posizioni mediante connessioni ottimali

Utilizzare lo strumento Connessioni regione ottimali per connettere una serie di posizioni o regioni con la rete di percorsi più breve o di minimo costo. Con questo strumento non importa quali regioni sono connesse tra loro. Lo scopo è di connetterle nel modo più breve o di minimo-costo possibile. Per procedere in tal senso, si specificano le posizioni o le regioni da connettere e in via opzionale una superficie di costo. Nella rete di percorsi risultante, è possibile raggiungere qualsiasi posizione partendo da qualsiasi altra, anche se può essere necessario passare attraverso una posizione per raggiungerne una distante.

Le quattro sottostazioni elettriche (punti viola) sono connesse tramite linee elettriche distribuite sui percorsi di minimo costo tra le stazioni (linee blu).

Per i casi d'uso e ulteriori informazioni si veda Connettere regioni con la rete ottimale.

Collegare posizioni specifiche mediante percorsi.

In questo scenario si desidera collegare posizioni specifiche con altre posizioni specifiche. Si tratta di una procedura in due fasi. Inizialmente si esegue lo strumento Accumulo distanza utilizzando le posizioni specifiche che si vuole collegare alle altre specifiche posizioni. Si devono generare due output con lo strumento: un raster di accumulo distanza e un raster di direzione contraria. Nella seconda fase, utilizzare i due raster appena creati insieme alle altre specifiche posizioni che si desidera collegare come input dello strumento Percorso ottimale come linea o Percorso ottimale come raster. Gli strumenti delineano un percorso dalle altre posizioni specifiche alle posizioni iniziali utilizzando il raster di direzione contraria. La differenza tra i due strumenti è che uno restituisce i percorsi ottimali risultanti come una feature linea, l'altro come un raster.

Per i casi d'uso e ulteriori informazioni si veda Collegare posizioni con percorsi ottimali.

Collegare posizioni specifiche mediante un corridoio

Questo scenario è simile allo scenario dei percorsi in cui si desidera collegare specifiche posizioni con altre specifiche posizioni. Tuttavia, invece di collegare le posizioni con percorsi lineari in questo caso vengono collegate mediante un corridoio. L'ampiezza del corridoio in un punto qualsiasi si basa sul costo. Non si tratta di un semplice buffer euclideo attorno ai percorsi di collegamento. Per creare il corridoio, eseguire prima di tutto Accumulo distanza sulla posizione iniziale specifica. Quindi eseguire lo strumento sull'altra posizione specifica che si desidera collegare. Successivamente, utilizzare i raster di accumulo distanza e i raster di direzione contraria risultanti come input per lo strumento Corridoio di minimo costo. Per definire l'ampiezza del corridoio, applicare una soglia come percentuale del valore minimo dei raster di distanza di costo cumulativi, sommati o tramite un costo cumulativo specificato.