Po obliczeniu skorygowanej odległości w linii prostej można użyć charakterystyki źródła, aby kontrolować tempo pokonywania odległości. Do kontrolowania tempa można też użyć powierzchni kosztów, składnika pionowego i składnika poziomego.
Ogólny wzór na obliczanie szybkości, z jaką pokonywana jest skorygowana odległość w linii prostej, jest następujący:
Charakterystyka składnika osoby poruszającej się (charakterystyka źródła) obejmuje koszt początkowy podróżującego, jego możliwości oraz mnożnik, który może być użyty do kontrolowania trybu podróżowania. Przykładem źródła jest wiele posterunków strażników leśnych. Każdy posterunek może mieć inną liczbę stacjonujących w nim strażników. Na jednym posterunku strażnicy mogą korzystać z quadów, a na innym mogą poruszać się pieszo. W rezultacie różne posterunki mają różny zasięg. Jeśli charakterystyka źródła nie jest kontrolowana, źródła są traktowane jako mające taką samą charakterystykę. W rezultacie prawdziwa odległość interakcji nie jest uchwycona.
Tempo pokonywania skorygowanej odległości w linii prostej może się różnić przy przemieszczaniu się od źródła lub do źródła. Jest to szczególnie widoczne w połączeniu z innymi czynnikami kontrolującymi tempo, takimi jak składnik pionowy i poziomy. Parametr charakterystyki źródła Kierunek podróży kontroluje kierunek podróży.
Jak wynika z powyższego wzoru, mnożnik w charakterystyce składnika osoby poruszającej się jest rzeczywiście mnożnikiem; jednostki mnożnika muszą być spójne względem jednostek w innych składnikach kontrolujących tempo w analizie odległości.
Przykłady wykorzystania charakterystyki źródła
Charakterystykę źródła można wykorzystać do rozwiązywania różnych problemów, takich jak np.:
- Określenie obszaru, który można przeszukać w poszukiwaniu zaginionego turysty z wykorzystaniem dwóch posterunków strażników leśnych, którzy korzystają z różnych trybów podróżowania — quadów w jednym i pieszo w drugim posterunku.
- Zbadanie, jak daleko grupy ratowników mogą szukać zaginionej osoby, gdy w różnych posterunkach znajduje się różna liczba poszukiwaczy. Posterunek z największą liczbą poszukiwaczy może objąć zasięgiem największy obszar.
- Określenie, gdzie rozmieścić stacje tankowania dla pojazdów zaopatrzenia medycznego, które muszą pokonywać duże odległości, aby dotrzeć do odległego celu w ramach operacji pomocy humanitarnej.
- Przeanalizowanie czasu potrzebnego na dotarcie do odległego pożaru zarośli, uwzględniając średnio 16 minut potrzebne strażakom na załadowanie sprzętu.
- Wskazując stacje tankowania dla quadów lub pojazdów wsparcia, należy wziąć pod uwagę dodatkowe zużycie paliwa w trudnym terenie.
Uwzględnienie charakterystyki źródła
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.
- Po obliczeniu odległości w linii prostej można określić tempo pokonywania odległości za pomocą powierzchni kosztów, charakterystyki źródła, składnika pionowego i składnika poziomego. Utwórz skumulowany raster odległości.
- Connect regions over the resulting accumulative distance surface using an optimal network, specific paths, or a corridor.
Na podstawie drugiego obszaru funkcjonalnego należy określić tempo, z jaką będzie pokonywana odległość z uwzględnieniem charakterystyki źródła, jak to pokazano poniżej. Scenariusz obejmuje zbiór czterech posterunków strażników leśnych (fioletowe kropki) i kilku rzek (niebieskie linie).
Quady zostały zakupione dla strażników na posterunku na obszarze zielononiebieskim (wartość = 4). Strażnicy na quadach mogą pokonać dystans w szybszym tempie, dzięki czemu mogą dotrzeć na większy obszar.
Tworzenie mapy odległości z uwzględnieniem charakterystyki źródła
Do utworzenia mapy z charakterystyką źródła należy użyć narzędzia Akumulacja odległości.
- Otwórz narzędzie Akumulacja odległości.
- Podaj źródło w parametrze Raster wejściowy lub dane źródłowe obiektów.
- Nazwij wynikowy raster odległości.
- Rozwiń kategorię Charakterystyki źródeł.
- Wypełnij odpowiednie charakterystyki (Akumulacja początkowa, Akumulacja maksymalna, Mnożnik do zastosowania do kosztów i Kierunek podróży).
- Określ, czy charakterystyka będzie pojedynczą wartością (Podwójnej precyzji), czy będzie wykorzystywać pole (Pole).
- Kliknij przycisk Uruchom.
Charakterystyka źródła wpływa na tempo pokonywania odległości
Charakterystyka źródła pozwala zdefiniować atrybuty poruszających się osób w różnych lokalizacjach źródła i kontrolować następujące elementy:
- Akumulacja początkowa — jeśli na przykład kosztem jest czas, będzie to czas potrzebny na przygotowanie quada, zanim osoba opuści źródło.
- Akumulacja maksymalna — na przykład jak długo quad może jechać, zanim konieczny będzie powrót w celu uzupełnienia paliwa.
- Mnożnik do zastosowania do kosztów — na przykład strażnik na quadzie może pokonać więcej jednostek odległości w większym tempie niż pieszo. Różnicę w trybie podróżowania można uwzględnić za pomocą mnożnika.
- Kierunek podróży — określenie, czy osoba podróżująca przemieszcza się w kierunku od czy do źródła. Gdy kierunek podróży jest używany ze składnikami pionowym i poziomym, wyniki mogą być bardzo różne.
Charakterystyki źródła można określić za pomocą jednej wartości, która jest stosowana do wszystkich źródeł. Można je także określić za pomocą pola w tabeli atrybutów powiązanej ze źródłami, w którym to przypadku każda wartość jest stosowana do odpowiedniego źródła. Przykładowa tabela atrybutów została przedstawiona poniżej.
| OBJECTID | Kształt | ID | Mnożnik | Koszt początkowy | Pojemność |
|---|---|---|---|---|---|
1 | Point (Punkt) | 1 | 3 | 50 | 170 000 |
2 | Point (Punkt) | 2 | 2 | 60 | 160 000 |
3 | Point (Punkt) | 3 | 3 | 50 | 155 000 |
4 | Point (Punkt) | 4 | 1 | 150 | 160 000 |
5 | Point (Punkt) | 5 | 3 | 40 | 130 500 |
6 | Point (Punkt) | 6 | 1,5 | 170 | 185 000 |
7 | Point (Punkt) | 7 | 1 | 120 | 190 000 |
8 | Point (Punkt) | 8 | 3,5 | 60 | 160 000 |
W poniższych sekcjach opisano każdą z charakterystyk źródła, a następnie podano przypadek zastosowania dla danej charakterystyki.
Akumulacja początkowa
Akumulację początkową (koszt początkowy) można określić za pomocą pojedynczej wartości, która zostanie dodana do każdego ze źródeł. W rezultacie określona akumulacja początkowa jest kosztem początkowym z danego źródła zamiast wartości zerowej.
Jeśli koszty początkowe różnią się dla różnych źródeł, są to koszty stałe związane z tymi źródłami.
Jednostka kosztu akumulacji początkowej musi być taka sama jak jednostka kosztu akumulowanego w analizie odległości kosztu. Jeśli powierzchnia kosztów oparta na czasie jest danymi wejściowymi dla narzędzia Akumulacja odległości, koszt akumulacji początkowej musi być w jednostkach czasu. Gdy jednostki kosztu są oparte na względnej skali kosztów opartej na subiektywnych preferencjach, nie jest tak łatwo określić sensowną wartość akumulacji początkowej; jednak koszt początkowy musi być względny w stosunku do skali subiektywnej.
Przypadek zastosowania: czas potrzebny na przygotowania przed opuszczeniem źródła.
Akumulacja maksymalna
Akumulacja maksymalna (możliwości) może być zdefiniowana dla każdego źródła (lub trybu podróżowania ze źródła), za pomocą pojedynczej wartości lub pola. Obliczenia są kontynuowane do momentu osiągnięcia możliwości każdego źródła. Wynikowy przydział odległości może być inny, jeśli parametr możliwości jest ustawiony, w przeciwieństwie do sytuacji, gdy nie jest on ustawiony. Oznacza to, że jeśli źródło o małych możliwościach znajduje się w pobliżu źródła o dużych możliwościach, źródło o dużych możliwościach może przechwycić niektóre komórki z pierwotnego przydziału źródła o małych możliwościach, gdy nie ustawiono żadnych możliwości, ale dotyczy to tylko tych komórek, których akumulowany koszt jest większy niż zdefiniowane możliwości dla źródła o mniejszych możliwościach.
Podobnie jak w przypadku akumulacji początkowej, jednostki kosztów określone w akumulacji maksymalnej muszą być takie same jak jednostki kosztów dla analizy kosztów. Określenie dokładnej wartości akumulacji maksymalnej (możliwości) może być trudne, gdy jednostki kosztów są przedstawione subiektywnej względnej skali kosztów. Na przykład, co oznaczają możliwości w wysokości 500 000 jednostek preferencji? Łatwiej jest uzasadnić pięć godzin w bezwzględnej skali kosztów.
Przypadek zastosowania: identyfikacja potencjalnych lokalizacji stacji tankowania dla pojazdów zaopatrzenia medycznego w odległym obszarze.
Mnożnik do zastosowania do kosztów
Różne tryby podróżowania lub różne wielkości u źródła pozwalają na zwiększenie lub zmniejszenie prędkości poruszania się lub zasięgu na powierzchni kosztów. Charakterystyki te zwiększają lub zmniejszają tempo przemieszczania się przez komórkę.
Przypadek zastosowania 1: różne tryby podróżowania z każdego źródła, np. korzystanie z quada w porównaniu do chodzenia pieszo.
Przypadek zastosowania 2: różna wielkość zasobów w każdym źródle, np. różna liczba ratowników na każdym posterunku poszukujących zaginionej osoby. Posterunek z większą liczbą ratowników może obsłużyć większy obszar w krótszym czasie.
Tryb lub wielkość można zaimplementować za pomocą mnożnika kosztów. Quady będą miały niższy mnożnik w stosunku do chodzenia pieszo, ponieważ mogą pokonywać koszty w większym tempie.
Większa liczba ratowników poszukujących zaginionej osoby może obsłużyć większy obszar niż mniejsza liczba ratowników. Koszty napotkane przez źródło, w oparciu o liczbę ratowników, można kontrolować za pomocą względnego mnożnika. Większa liczba ratowników w danym źródle może mieć niższy mnożnik względny w stosunku do źródła z mniejszą liczbą poszukiwaczy, ponieważ mogą oni obsłużyć większy obszar (szybciej pokonać odległość).
W tym scenariuszu dotyczącym trybu podróżowania — quad kontra poruszanie się pieszo — jednostką w analizie jest czas. W scenariuszu dotyczącym liczby ratowników, początkowymi jednostkami kosztu mógł być czas, ale podczas stosowania mnożnika, jednostki są umieszczane na względnej subiektywnej skali.
Ponieważ ta charakterystyka źródła jest mnożnikiem i wykonywana jest analiza najmniejszego kosztu, rozumowanie może wydawać się odwrotne. Poruszając się pieszo, podróżujący pokonuje odległość w wolniejszym tempie. Aby uchwycić tę interakcję, można spowolnić podróżującego, zwiększając koszt przejścia przez każdą komórkę. Ponieważ quad może pokonać odległość w szybszym tempie, interakcja ta jest ujmowana za pomocą niższego mnożnika, aby umożliwić podróżującemu szybsze pokonanie niższego kosztu.
Należy zachować ostrożność podczas określania jednostek i mnożnika, aby uchwycić tryb podróżowania lub liczbę podróżujących. W przykładzie z trybem podróżowania jednostki są w bezwzględnej skali kosztów: czas. Mnożnik musi odnosić się do najszybszego trybu, czyli quada. Ponieważ podróżowanie pieszo jest wolniejsze, jest ujmowane przy użyciu większego mnożnika. Mnożnik zwiększa koszty, sprawiając, że pokonanie każdej jednostki mapy jest dłuższe w przypadku podróżowania pieszo. Zastosowane mnożniki muszą być względem siebie względne, a najszybszy tryb ogólnie określa najniższy mnożnik bazowy. Określenie mnożników w celu uchwycenia różnicy w tempie w zależności od trybu może stanowić wyzwanie.
Dodatkowo, jeśli na przykład wprowadzono powierzchnię kosztów, a jednostki są oparte na czasie, ta sama powierzchnia kosztów zostanie użyta do przemieszczania się quadów i pieszych. Ponieważ istnieje tylko jedna wejściowa powierzchnia kosztów, zakłada się, że oba tryby podróżowania reagują na te same obiekty i przy tych samych względnych przypisaniach kosztów.
Kierunek podróży
Ta charakterystyka źródła pozwala określić kierunek podróży poruszającej się osoby. Opcja Podróż ze źródła symuluje rozpoczęcie podróży w źródle i przejście do wszystkich lokalizacji niebędących źródłami. Opcja Podróż do źródła symuluje rozpoczęcie podróży we wszystkich lokalizacjach niebędących źródłami i przejście do źródła. Kierunek podróży wpływa również na składnik pionowy i składnik poziomy.
Obliczenia dotyczące Podróży do źródła i Podróży ze źródła są zasadniczo odwrócone.
Podczas tworzenia optymalnej sieci, ponieważ do narzędzia Optymalne połączenia regionów wprowadzana jest tylko powierzchnia kosztów, parametr Kierunek podróży nie jest dostępny. Podczas tworzenia korytarza nie można użyć składnika pionowego ani składnika poziomego, dlatego parametr Kierunek podróży nie odniesie żadnego skutku. W obu sytuacjach kierunek poruszania się nie ma znaczenia. Parametr Kierunek podróży wraz ze składnikiem pionowym i składnikiem poziomym można jednak zastosować do ścieżek utworzonych za pomocą narzędzi Ścieżka optymalna jako linia i Ścieżka optymalna jako raster.
Przypadek zastosowania 1: ze względów bezpieczeństwa rysie preferują lokalizacje bardziej oddalone od dróg.
Przypadek zastosowania 2: rysie preferują lokalizacje, z których łatwiej jest dotrzeć do strumienia.
Dodatkowe informacje
Poniższe sekcje zawierają dodatkowe informacje dotyczące charakterystyki źródła.
Uwzględnianie wiatru w analizie
Za pomocą narzędzia Akumulacja odległości można utworzyć powierzchnię akumulowanych kosztów na bazie kosztów, które są określane na podstawie kierunku wiatru.
Uwzględniając czynniki takie jak wiatr, prądy i nachylenia, należy przed rozpoczęciem określić, czy przemieszczanie będzie odbywało się z komórek źródłowych do innych komórek, czy odwrotnie.
Aby w wynikowej powierzchni akumulacyjnej uwzględnić tylko kierunek wiatru, można zakodować azymuty kierunku wiatru (zgodnie z ruchem wskazówek zegara 0–360 od północy; zarówno 0, jak i 360 są traktowane jako północ) w wejściowym rastrze ze składnikiem poziomym. Na poniższym obrazie przedstawiono raster ze składnikiem poziomym o rozmiarze 10 na 10. Ma stałą wartość komórki wynoszącą 90 i reprezentuje wiatr wiejący na wschód z pewną jednolitą prędkością na analizowanym obszarze.
Nie należy używać prędkości wiatru jako tarcia w powierzchni kosztów, ponieważ w powierzchni kosztów koszt jest taki sam niezależnie od kierunku podróży przez komórkę. Powierzchnia tarcia kosztów wcale nie jest konieczna.
Można zmienić koszt ruchu w zależności od kierunku wiatru, ale nie można zmienić kosztu ruchu zarówno dla kierunku, jak i prędkości wiatru.
Podróż ze źródła
W tym scenariuszu obowiązują następujące założenia dotyczące poruszania się:
- Znajdujesz się w pojedynczym punkcie źródłowym (wybrany cyjanowy punkt w centrum rastra na poniższym obrazie).
- Najłatwiej jest poruszać się z wiatrem, a niemożliwe jest poruszanie się pod wiatr lub pod kątem prostym do niego.
- Zamierzasz obliczyć akumulowany koszt z komórki źródłowej do każdej innej komórki w analizowanym obszarze.
W przypadku tego scenariusza parametr Składnik poziomy jest ustawiony na wartość Do przodu. Parametr Kierunek podróży jest ustawiony na wartość Podróż ze źródła. Wynik jest pokazany poniżej. Wynikowy raster zakumulowanej odległości jest definiowany tylko w obszarach, do których można dotrzeć podróżując z wiatrem (lub nieco z wiatrem).
Na powyższym obrazie pojedynczym źródłem jest wybrany punkt w środku i chcesz wiedzieć, jak kosztowne jest dotarcie do innych komórek w analizowanym obszarze. Powierzchnia akumulowanych kosztów pokazuje, że można poruszać się tylko z wiatrem, a najłatwiej jest poruszać się bezpośrednio na wschód.
Powiększ pojedynczą komórkę źródłową i jej ośmiu sąsiadów, aby zobaczyć, jak Akumulacja odległości zamienia kierunek wiatru w koszt podróży (znany również jako waga).
Z tego źródła można poruszać się w ośmiu kierunkach do sąsiedniej komórki i należy określić koszt etapu dla tego ruchu. Każdy wybór tworzy inny kąt w stosunku do kierunku wiatru każdej komórki.
W tym przypadku jedyną rzeczą, która wpływa na koszt etapu jest kierunek wiatru. Kierunek każdego etapu tworzy kąt z preferowanym kierunkiem ruchu, którym w tym przypadku jest kierunek wiatru. Kąt ten należy obliczyć dla każdej sąsiedniej komórki. Kąt ten jest poziomy względem kąta ruchu (HRMA), ponieważ jest to kierunek ruchu względem wartości azymutu zapisanej w rastrze ze składnikiem poziomym.
Po zidentyfikowaniu kąta HRMA stosowana jest funkcja składnika poziomego, która przekształca kąt HRMA w wagę. W tym przykładzie używana jest funkcja składnika poziomego Do przodu. Dodatkowe informacje zawiera sekcja Korygowanie pokonywanej odległości przy użyciu składnika poziomego.
Kąt HRMA i funkcja składnika poziomego są oceniane dwukrotnie dla każdego z etapów: raz dla kierunku wiatru w komórce źródłowej (od środka źródła do krawędzi komórki) i raz dla kierunku w sąsiedniej komórce (od krawędzi komórki źródłowej do środka sąsiedniej komórki). Obliczenia symulują wyjście z komórki źródłowej i przejście do sąsiedniej komórki. Te dwa wyniki są uśredniane w celu uzyskania wagi poziomej używanej podczas obliczania kosztu etapu do sąsiedniej komórki.
Podróż do źródła
W tym scenariuszu pojedynczy punkt źródłowy reprezentuje lokalizację, do której chcesz dotrzeć z innych punktów analizowanego obszaru. Wszystkie dane wejściowe do narzędzia Akumulacja odległości pozostają takie same, z wyjątkiem wyboru opcji Podróż do źródła dla parametru Kierunek podróży. Poniższy obraz przedstawia wynik, który różni się od wyniku poprzedniego scenariusza.
W przypadku opcji Podróż ze źródła powierzchnia akumulowanych kosztów jest rozwijana na zewnątrz, zaczynając od źródła i przechodząc do wszystkich pozostałych komórek. W przypadku opcji Podróż do źródła obliczenie kąta HRMA przebiega inaczej, więc dane wynikowe funkcji składnika poziomego zastosowanego do tego kąta HRMA również są inne. Ten kąt HRMA jest geometrycznym uzupełnieniem kąta HRMA obliczonego w scenariuszu Podróż ze źródła, jak pokazano poniżej.
Narzędzie Akumulacja odległości może skorygować koszt ruchu przez komórkę w oparciu o najłatwiejszy kierunek poruszania się przez komórkę. Obliczenia te mogą dać różne wyniki w zależności od tego, czy przejście nastąpi ze źródła do innych komórek, czy z innych komórek do źródła.
Logika występująca między parametrem Kierunek podróży i składnikiem poziomym może być zastosowana do parametru Kierunek podróży i składnika pionowego. Jednak zamiast uwzględniać wpływy poziome, składnik pionowy określa koszt pokonania zmian wysokości (nachylenia) między komórkami.