バリアが存在し、サーフェス ラスターを指定している場合は直線距離が変わることがあります。 地形サーフェスの起伏を考慮して調整された、実際の移動距離がサーフェス ラスターによって組み込まれます。 調整済みの直線距離が特定されると、移動者が移動する距離の割合を決定できます。 移動者の実際の動きを把握するために、調整された直線距離は正確である必要があります。
サーフェス ラスターかバリアが適用されていない基本的な直線距離では、理論上はサーフェス上を飛行しているかのように移動者がモデル化されます。 地形サーフェスを距離の計算に組み込むと、地形の起伏を移動するため、移動者が移動する追加の距離が考慮されます。 地形サーフェスはサーフェス ラスターによって特定され、通常は標高サーフェスになります。
以下の画像は一般的な計算がどのように行われるかを表したものです。 A 地点から B 地点までのルートは上り坂であるため、ルートが平坦な場合よりも長い距離を移動する必要があります。 移動する距離はサーフェス距離と呼ばれます。
セルが平坦である場合を除き、セルを移動するための距離はサーフェス ラスターによって常に増加します。
コスト サーフェス、ソース特性、垂直方向ファクター、および水平方向ファクターにより、調整される距離の割合を制御できます。 これらのうちのいずれかのファクターを指定すると、セルに関連付けられたコストで (サーフェス ラスターを考慮して調整された) セルを移動するための距離が乗算されます。
サーフェス距離を垂直方向ファクターと混同しないようにしてください。 サーフェス距離によって、移動者が移動する実際の距離が増えます。 垂直方向ファクターは、地形を移動する際に移動者が登らなければならない傾斜に対する労力を表しています。
サーフェス ラスターの使用例
以下のようなさまざまなシナリオの解決にサーフェス ラスターを役立てることができます。
- 家屋周辺の 500 メートルの直線保護バッファーに散水する際に、迫りくる山火事から山岳エリアの居住区域を守るのに必要な水量を求める。 カバーする必要がある、実際の表面積を決定する必要があります。
- 負傷したハイカーの救助に向かう救助隊が移動する必要がある実際の距離を決定します。
- ランニングをする際にフィットネス トラッカーに登録するステップ数を決定します。
サーフェス ラスターを使った直線距離分析の調整
距離の解析は、概念的に、次の関連機能領域に分けることができます。
- 直線距離を計算し、必要に応じて、バリアまたはサーフェス ラスターを使用して計算を調整します。
- 必要に応じて、コスト サーフェス、ソース特性、垂直方向ファクター、および水平方向ファクターにより、その距離に達する速度を決定します。 累積距離ラスターを作成します。
- 最適ネットワーク、特定のパス、またはコリドーを使用し、生成される累積距離サーフェス上に領域を接続します。
下の図では、最初の機能エリアから、サーフェス ラスターを使って直線距離が調整されています。 シナリオには、4 つの森林管理事務所のコレクション (紫のドット) と数本の河川 (青いライン) が含まれています。
サーフェス距離を考慮して直線距離も調整する場合、ラスター全体にはわずかな空間の変化しかありませんが、値の範囲は変わります。
サーフェスを考慮して調整される累積距離ラスターを作成します。
実際のサーフェス距離を組み込んだ累積距離マップを作成するには、以下の手順を実行します。
- [距離累積 (Distance Accumulation)] ツールを開きます。
- [入力ラスター、またはフィーチャ ソース データ] パラメーターにソースを入力します。
- 出力距離ラスターに名前を付けます。
- [入力サーフェス ラスター] パラメーターでサーフェス ラスターを特定します。
- 必要な他のパラメーターを指定します。
- [実行] をクリックします。
サーフェス ラスターは距離の計算に影響する
あるセルから次のセルまでの実際のサーフェス移動距離を決定するのに入力サーフェス ラスターが使用されます。 サーフェス距離は直線距離に調整を加えたものです。 標高データは入力サーフェス ラスターとして使用されることがよくあります。
新しい建物の建設地を決める際は、既存の電線に建物がなるべく近くなるようにします。 以下の画像では、各セルについて最も近い電線 (青いライン) までの距離が特定されています。 セルの緑が濃いほど、電線への距離が近いことを表しています。 バリアと尾根ライン (紫のライン) を考慮して距離が計算されていますが、サーフェス ラスターは指定されていません。
以下の画像では同じ距離が計算されていますが、今回はサーフェス ラスター入力が指定されています。 2 つのマップは同じように見えますが、凡例で範囲が異なっています。 移動する必要がある全体の距離がサーフェス距離によって増えています。
地形が平坦ではない場合、サーフェス ラスターを指定した時より累積距離が常に大きくなります。 1 つ以上の比率制御ファクター (コスト サーフェス、ソース特性、垂直方向ファクター、または水平方向ファクター) も指定した場合、距離が大きくなるということは、これらのファクターによって決定された比率でより多くのコストが発生するということになります。
特に地形に起伏がある場合、直線距離を計算する際にサーフェス ラスターが出力のバック方向、ソース方向、距離アロケーションの各ラスターに影響することがあります。 コスト サーフェス、垂直方向ファクター、水平方向ファクター、ソース特性の入力を指定した場合、サーフェス ラスターの起伏とその傾斜、およびコスト サーフェスのバリエーションによってこれら 3 つの出力が変わる場合があります。 傾斜がある場所ではサーフェス距離が大きくなり、その場所のコストが高い場合、最終的な出力累積距離とそれに付随する値が大きく増加する場合があります。
多くの場合、サーフェス ラスターに使用されるのと同じ標高ラスターが垂直方向ファクター ラスターとしても使用されます。
サーフェス ラスターを組み込む場合のその他の用途
以下は、特定の問題に対処するためにサーフェス距離を考慮して調整される直線距離の用途の例です。
最短サーフェス距離の特定
2 つのポイント間の最短サーフェス距離を算出するには、いずれかのポイントを [距離累積 (Distance Accumulation)] への入力として使用し、標高サーフェスを [入力サーフェス ラスター] パラメーターで指定します。 累積距離、バック方向出力、および 2 番目のポイントを [最適パス (ライン) (Optimal Path As Line)] ツールへの入力として使用します。 生成されるパスは、最初のポイントまで戻る最短のサーフェス距離になります。
ネットワークに沿った距離の算出
[距離累積 (Distance Accumulation)] ツールとサーフェス ラスターを使用することで、対象ネットワーク上の場所のセットからネットワークに沿ったサーフェス距離を算出できます。 たとえば、量水標から上流に沿った距離や、バス停から道路に沿った距離を算出する際にこれが便利です。 量水標やバス停はソースとして指定し、標高サーフェスは [入力サーフェス ラスター] パラメーターで指定します。 距離を計算するネットワークは [入力コスト ラスター] パラメーターで指定します。 コスト ラスターによって、ネットワーク上のすべてのセルに 1 の値が割り当てられ、ネットワーク上にないすべてのセルに NoData が割り当てられます。
より正確な結果を得るには、ネットワークをラスター化してコスト サーフェスを作成する際にセル サイズを小さく設定します。 次に、ラスター化したバージョンのネットワーク フィーチャに太くする演算子を適用します。 線形ネットワークを表すラスターを厚くするには [フォーカル統計 (Focal Statistics)] が最適です。 このツールは通常、ネットワーク上の各セルの値を維持しながら、ラスター ネットワークのパスを広くします。
セル間の実際の移動距離の計算
このツールでは、ピタゴラスの定理を適用して 2 つのセル間の実際の移動距離が計算されます。 ピタゴラスの定理では、セル間の距離の斜辺と標高の差として実際のサーフェス距離が計算されます。
4 つの隣接する近傍のいずれかに対してコスト距離を計算すると、底辺 (a) の長さはセルのサイズと等しくなります (1 つのセルの中心から別のセルの中心までの距離)。 対角線のセルに対するコスト距離を求めると、底辺はセル サイズに約 1.414214 (または √2) を掛けたものになります。 三角形の高さ (b) を求めるには、サーフェス ラスターの最初のセルの高さを 2 つ目のセルの高さから引きます。
これは計算の概念的な説明です。 詳細については、「距離累積アルゴリズム」をご参照ください。
注意:
場合によっては、入力サーフェス ラスターのリニア x および y の単位が鉛直単位と異なることがあります。 ただし、計算の実行時には単位を揃える必要があります。 単位を揃えるために、このツールでは以下の状況で必要な調整を行います。
- 入力サーフェス ラスターが投影されており、鉛直座標系 (VCS) がある場合、単位が異なると、単位が揃うようにツールによって必要な単位変換が行われます。
- サーフェス ラスターが投影されていて VCS がない場合、サーフェス単位は水平単位と同じと見なされます。
度 (10 進) の単位があるなど、サーフェス ラスターが非投影 (地理) 座標系である場合、[平面] 距離計算方法は使用しないでください。 非投影ラスターでは [測地線] 方法を使用できます。 関連する VCS があり、単位がメートルではない場合はメートルに変換されます。 VCS がない場合、垂直値はメートルと見なされます。 測地線のすべての計算がメートル単位です。