ArcGIS Image for ArcGIS Online에서 사용할 수 있습니다.
최적 영역 연결 도구는 일련의 입력 영역을 연결하기 위한 최저 비용 경로의 최적 네트워크를 식별합니다. 이 도구는 하나의 위치를 다른 위치로 연결하는 별도의 경로를 생성하지 않습니다.
여러 영역이 있고 영역 간에 최적의 방법으로 이동하는 방법을 플롯하는 네트워크를 생성하려는 경우 이 도구를 사용합니다. 예를 들어 영역은 일련의 서식지 패치, 공원, 벌목 작업이 될 수 있습니다. 결과 네트워크는 서식지를 연결하는 야생 동물 통로, 공원을 연결하는 자전거 도로, 벌목 작업을 연결하는 벌목 도로가 될 수 있습니다.
결과 네트워크에서 여행자는 다른 영역을 통과하여 먼 영역에 접근하는 것을 포함하여 경로를 통해 하나의 영역에서 다른 영역으로 이동할 수 있습니다.
비용 표면 입력을 제공하는 경우 결과 네트워크는 최저 비용 경로 네트워크가 됩니다. 입력 시작지점만 제공하는 경우 결과 네트워크는 최단 경로 네트워크가 됩니다.
최적 네트워크에서는 이동 방향이 중요하지 않습니다. 여행자가 하나의 영역에서 다른 영역으로 이동하든 또는 두 번째 영역에서 첫 번째 영역으로 다시 이동하든 관계없이 누적 비용은 동일합니다. 이동 방향이 분석과 관련이 있는 경우에는 라인 형식 최적 경로 도구를 사용합니다.
최적 네트워크 응용 사례
위치 간 최저 비용 경로의 최적 네트워크를 사용하여 다음과 같은 다양한 시나리오를 해결할 수 있습니다.
- 재해 구호 활동 시 구조 및 의료진 캠프를 배치할 5개 영역을 식별했습니다. 캠프 사이에 최적의 공급 경로 네트워크를 개발하고자 합니다.
- 목재 수확 시 목재를 추출할 가장 비용 효율적인 벌목 도로 네트워크를 만들고자 합니다.
- 소방 작업 시 다양한 본부 사이에 소방 리소스를 이동하기 위한 최적의 트레일 네트워크를 식별하고자 합니다.
- 적합성 모델에서 야생 고양이를 위한 최고의 서식지 패치 10개를 식별했습니다. 가장 효과적인 야생동물 통행로 네트워크를 통해 야생 고양이가 패치 사이를 이동할 수 있도록 하여 메타개체군 내의 일반적 다양성을 유지하고자 합니다.
최적 네트워크 분석
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.
- Optionally determine the rate the distance will be encountered using a cost surface, source characteristics, vertical factor, and horizontal factor. Create the accumulative distance raster.
- 최적 네트워크, 특정 경로 또는 통로를 사용하여 결과 누적 거리 표면을 통해 영역을 연결합니다.
세 번째 기능 영역의 최적 경로 네트워크를 사용한 영역 연결이 다음 그림에 나와 있습니다. 이 시나리오에는 삼림 관리소(보라색 점)와 일부 강(파란색 라인)에 해당하는 4개의 영역이 포함됩니다.
영역은 경계를 적용하면서 비용 표면을 통해 최적 네트워크로 연결됩니다.
거리 할당 결과를 조사하면 두 하위 영역이 연결되지 않은 이유를 알 수 있습니다. 강 경계로 인해 비용 인접 피처가 아닙니다.
최적 네트워크 생성
최적 네트워크 결과를 생성하려면 다음 단계를 완료합니다.
- 최적 영역 연결 도구를 엽니다.
- 입력 래스터 또는 피처 영역 데이터 매개변수에 연결할 영역을 입력합니다.
- 결과 최적 연결 네트워크의 이름을 지정합니다.
- 필요한 경우 경계 데이터셋을 입력합니다.
- 해당되는 경우 입력 비용 래스터 매개변수에 비용 표면을 입력합니다.
- 필요한 경우 인접 피처 연결의 결과 피처 클래스 매개변수에 이름을 입력합니다.
- 필요한 경우 거리 방법 또는 영역 내 연결 매개변수 값을 지정합니다.
- 실행을 클릭합니다.
최적 영역 연결 도구
최적 영역 연결 도구는 일련의 입력 영역을 연결하기 위한 최저 비용 경로의 최적 네트워크를 식별합니다.
입력 제공
먼저 시작지점 영역을 식별합니다.
영역은 포인트, 라인, 폴리곤 또는 래스터 셀 그룹이 될 수 있습니다. 영역을 통해 연결할 위치를 식별할 수 있습니다. 피처 데이터셋의 위치는 영역으로 간주됩니다. 입력이 래스터인 경우, 영역은 동일한 값을 지닌 인접 셀 그룹입니다.
아래 이미지에서는 입력 영역(색상이 지정된 폴리곤)이 비용 표면 레이어를 통해 표시되어 있습니다.
최저 비용 영역 결정
최저 비용 영역은 거리 할당 도구에서 수행한 계산을 통해 각 비시작지점 셀에 대해 식별됩니다.
아래 이미지에서는 입력 영역이 관련 거리 할당 레이어를 통해 표시되어 있습니다. 할당 래스터의 각 셀 값을 통해 가장 저렴한(최저) 누적 비용으로 접근할 수 있는 영역을 식별할 수 있습니다.
비용 경로 생성
각 영역 및 인접 비용 영역 사이에 비용 경로가 생성됩니다.
아래 이미지에서는 입력 영역 및 각 영역에서 인접 비용 영역(자홍색 라인)까지의 최저 비용 경로가 관련 비용 할당 레이어를 통해 표시되어 있습니다.
영역 및 경로를 그래프로 변환
영역 및 결과 경로가 그래프로 변환됩니다. 이 컨텍스트에서 그래프는 그래프 이론을 통해 페어방식 관계를 모델링하는 데 사용되는 수학 구조입니다. 변환에서 영역은 버텍스이고 경로는 엣지입니다. 경로의 누적 비용은 엣지의 가중치입니다.
개념적으로 이 변환은 다음 그림으로 표현됩니다. 번호가 지정된 원은 버텍스(영역)이고 버텍스 사이의 연결 라인은 엣지(최저 비용 경로)입니다. 엣지의 가중치는 경로의 누적 비용입니다. 그림에서 더 높은 비용은 더 두꺼운 라인으로 표시됩니다.
비고:
이 도구의 작동 방식을 완전히 이해하려면 그래프 이론에 대해 기본적으로 이해하는 것을 권장합니다. 이를 위해 많은 리소스를 이용할 수 있지만, 우선 https://en.wikipedia.org/wiki/Graph_theory의 Wikipedia 항목부터 살펴볼 수 있습니다.
최소 범위 트리는 가장 효과적인(최저 비용) 방식으로 버텍스(영역)를 연결하기 위해 그래프 이론을 사용하여 결정됩니다. 최소 범위 트리는 최상으로 간주되는 엣지 세트가 둘 이상 있을 수 있기 때문에 고유하지 않을 수 있습니다.
비고:
최소 범위 트리에 대한 자세한 내용은 온라인(예: https://en.wikipedia.org/wiki/Minimum_spanning_tree의 Wikipedia 항목)에서 확인할 수 있습니다.
라인 피처에 매핑
최소 범위 트리의 영역과 경로의 공간 표시는 결과 피처 클래스에 다시 매핑됩니다.
아래 이미지에서는 최소 범위 트리(자홍색 라인)의 입력 영역과 최저 비용 경로 네트워크가 관련 비용 표면 레이어를 통해 표시되어 있습니다.
인접 비용 영역에 대한 결과 경로
필요한 경우 인접 비용 영역에 대한 경로의 피처 클래스를 출력할 수 있습니다. 이 결과를 사용하여 자체 네트워크를 생성하거나 최소 범위 트리에 경로를 추가하거나 네트워크 분석에서 추가로 분석할 수 있습니다.
비용 표면이 제공되지 않는 경우 결과는 가능한 최단 경로로 영역을 연결하는 경로 네트워크가 됩니다.
비고:
최적 영역 연결 도구는 경계를 고려합니다. 경계는 경계 매개변수나 마스크의 또는 비용 표면 래스터의 NoData 셀로 지정할 수 있습니다. 결과 네트워크는 이러한 경계를 탐색하는 동안 시작지점에서 각 위치에 접근하기 위한 최단 거리 또는 비용이 가장 적게 드는 물리적 거리를 식별합니다.
추가 정보
다음 섹션에는 최적 경로 네트워크를 사용한 영역 연결과 관련된 추가 정보가 포함되어 있습니다.
영역을 통해 계속되는 경로
각 경로는 별도의 선형 피처이며 경로가 공통 세그먼트를 이동하는 위치에 중복 라인이 존재합니다.
연결된 경로 네트워크의 경우 입력 영역이 폴리곤 또는 다중 셀 영역의 래스터이면, 경로는 여행자가 하나의 경로로 들어가고 영역 내에서 이동하고 다른 경로로 나가 또 다른 영역에 도달할 수 있도록 영역 내의 한 포인트까지 계속됩니다. 여행자가 영역 내에서 어떻게 이동할지 알 수 없기 때문에 영역 내에서 이러한 확장된 세그먼트에 비용이 할당되지 않으며 영역을 통해 이동할 때 비용이 발생하지 않습니다. 이는 선형 영역이 입력된 경우도 마찬가지이며, 다른 경로에 접근하기 위해 선형 영역을 따라 이동할 때 비용이 발생하지 않습니다.
다음 이미지에서는 일련의 독립적인 최저 비용 경로와 관련하여 연결된 결과 네트워크를 설명하기 위해 영역을 연결할 수 있는 두 가지 방법의 차이점을 보여줍니다. 첫 번째 이미지에서는 거리 누적 도구의 결과를 라인 형식 최적 경로 도구에 대한 입력으로 사용한 결과를 보여줍니다. 이 경우 경로는 영역의 엣지에만 접근합니다. 두 번째 이미지에서는 최적 영역 연결 도구로 생성된 영역을 연결하는 경로의 결과 네트워크를 보여줍니다. 이 결과에서 경로는 영역 내에서 계속되어, 여행자가 하나의 경로로 영역에 들어가고 다른 경로로 나갈 수 있습니다.
최적 영역 연결의 결과는 위상적으로 올바른 네트워크이기 때문에 추가 분석을 수행하기 위해 네트워크 분석에 사용할 수 있습니다.
최적 영역 연결 도구를 사용하여 영역 내 연결 매개변수에 연결 없음을 지정하면 경로가 영역을 통해 계속되는 것을 방지할 수도 있습니다.
최적 영역 연결 및 라인 형식 최적 경로 도구
최적 영역 연결 도구는 여러 입력 영역 간에 최적 경로 네트워크를 생성합니다. 거리 누적 및 라인 형식 최적 경로 도구는 식별된 시작지점과 목적지 간의 경로를 생성하기 위해 함께 작동합니다. 거리 누적 및 라인 형식 최적 경로 도구 시퀀스를 사용하여 영역을 시작지점으로 반복적으로 분리하고 목적지로 식별된 다른 영역에 연결하여 경로 네트워크를 생성할 수도 있습니다. 이 프로세스는 각 영역에 대해 반복되며 결과 최저 비용 경로가 결합됩니다.
이러한 반복적 접근 방식에는 다음과 같은 제한 사항이 적용됩니다.
- 각 영역을 다른 모든 영역에 연결하는 것은 특히 영역이 많은 경우 매우 많은 경로를 생성할 수 있는 결합 프로세스입니다. 이러한 접근 방식을 사용하면 여행자와 먼 영역 사이에 있는 영역 시퀀스를 연결하는 일련의 경로를 통해 먼 영역에 접근할 수 없습니다.
- 많은 수의 경로가 생성될 가능성을 줄이기 위해 대다수의 경우에 두 영역 사이의 가장 가까운 직선 거리를 사용하여 시작지점 및 목적지를 식별합니다. 그러나 두 영역이 지리적으로 가까울 수는 있지만 산 또는 강과 같은 끼어 있는 피처로 인해 두 영역 간 이동에 비용이 많이 들 수 있습니다. 최적 영역 연결 도구는 최저 비용 인접도를 기반으로 연결할 영역을 결정합니다.
- 대개 서로 다른 영역의 다양한 경로가 조인하여 공통 영역에 대한 동일한 최저 비용 경로를 따릅니다. 래스터 형식 최적 경로 도구로 생성된 것과 같은 래스터 경로인 경우, 공유 부분을 분석하기가 어렵습니다. 후속 분석을 수행할 때는 각 경로를 별도의 엔티티로 처리하는 것이 좋습니다.
- 라인 형식 최적 경로 도구로 생성된 경로는 영역의 엣지에만 접근합니다. 이러한 경로는 연결된 경로 네트워크를 생성하지 않습니다.
영역 및 구역
영역은 최적 영역 연결에 대한 입력으로 사용됩니다. 영역은 피처 또는 래스터 데이터셋이 될 수 있습니다. 입력 영역이 피처 데이터인 경우 피처는 래스터로 변환됩니다. 영역은 동일한 셀 값을 지닌 인접 셀 그룹입니다. 구역은 동일한 값을 지닌 모든 래스터 셀입니다. 구역은 단일 영역 또는 분리된 여러 영역으로 구성될 수 있습니다. 최적 영역 연결의 경우 입력에 서로 연결되지 않은 동일한 값을 지닌 셀 그룹이 있는 경우 분리된 셀이 있는 단일 영역으로 처리됩니다. 따라서 접근하는 데 가장 비용이 적게 드는 영역 내의 셀 그룹만 네트워크에 연결되므로 입력의 모든 셀이 연결되지는 않습니다.
분리된 여러 셀 그룹을 포함하는 입력은 영역 그룹 도구를 사용하여 일련의 독립적인 영역으로 변환할 수 있습니다. 영역 그룹의 결과를 최적 영역 연결에 대한 입력으로 사용하면 각 영역이 다른 모든 영역에 연결되므로 결과 네트워크를 통해 입력의 모든 셀에 접근할 수 있습니다.
최적 영역 연결 도구 사용 샘플 시나리오
다음은 최적 영역 연결 도구 사용에 대한 일반적인 시나리오입니다.
- 최적 네트워크(최소 범위 트리)는 원하는 결과입니다.
- 최적 네트워크가 취득하지 못한 영역을 연결하기 위해 거리 누적 및 라인 형식 최적 경로를 사용하여 최적 네트워크에 특정 경로를 추가합니다. 예를 들어, 여러 산불을 진압할 때 조건이 변경될 경우 소방관들이 사용할 탈출 경로를 추가합니다.
- 인접 영역에 대한 모든 경로의 결과 옵션을 바탕으로 네트워크를 생성합니다. 선택 도구를 사용하여 경로를 선택합니다.
- 위의 시나리오 중 하나를 네트워크로 전환하고 영역 간 이동에 대한 추가 분석을 수행합니다.