Considere as barreiras nos cálculos de distância

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Uma barreira é um obstáculo presente entre os dois locais para os quais você está calculando a distância. As barreiras podem ser feições como um lago, uma rodovia dividida ou uma cordilheira. A distância em linha reta é alterada quando existe uma barreira. Você pode desejar saber a distância mais curta possível entre seus locais depois de contabilizar a distância adicional necessária para contornar a barreira.

Quando uma barreira está no caminho, o viajante deve contorná-la.

Você pode ajustar a distância em linha reta incluindo barreiras e incorporando a distância de superfície real percorrida. Uma vez que a distância em linha reta ajustada é determinada, a taxa que a distância é encontrada pode ser controlada por uma superfície de custo, características da fonte, um fotor vertical, e um fator horizontal. Se algum desses fatores de taxa for especificado com uma barreira, o desvio ao redor da barreira será a distância de menor custo entre os locais.

Exemplos de uso de barreira

As barreiras podem ser usadas para ajudar a resolver vários cenários, como os seguintes:

• Em um estudo da vida selvagem, determine a distância entre duas manchas de habitat com um lago entre elas.
• Determine a menor distância que um barco percorre entre duas marinas quando há uma península entre elas.
• Identifique uma rota de trilha de caminhada em uma área onde haja uma queda acentuada pela qual você precisa navegar.
• Defina a trajetória de voo que um avião deve seguir quando há uma tempestade entre ele e seu destino.

Ajuste a análise de distância em linha reta com barreiras

Distance analysis can be divided conceptually into the following related functional areas:

• Calcule a distância em linha reta e, opcionalmente, ajuste os cálculos com uma barreira ou raster de superfície.
• 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.
• Connect regions over the resulting accumulative distance surface using an optimal network, specific paths, or a corridor.

A partir da primeira área funcional, a distância em linha reta é ajustada com barreiras conforme ilustrado abaixo. O cenário envolve um conjunto de quatro estações de guarda florestal (pontos roxos) e alguns rios (linhas azuis).

O resultado da distância em linha reta identifica a distância de cada célula não fonte até o posto de guarda florestal mais próximo.

A distância em linha reta de cada célula sem fonte até a estação de guarda florestal mais próxima é mostrada. Rios são exibidos.

As barreiras ajustam a distância em linha reta, pois o viajante precisa contorná-las.

Os guardas florestais não podem atravessar os rios, então os rios agem como barreiras. Observe que a distância aumenta do outro lado das barreiras.

A direção de origem em linha reta e rasters de direção de retorno são os mesmos quando não há barreiras.

O raster de direção de origem indica a direção para a estação de guarda florestal mais próxima. As direções são baseadas nas direções da bússola (0 a 360 graus).

O raster de direção inversa identifica, para cada célula, a direção para se mover da célula para retornar à fonte mais próxima. Quando barreiras são introduzidas, o viajante deve contorná-las.

O raster de direção traseira com as barreiras de fluxo incorporadas é mostrado. Os valores de direção da fonte no raster anterior devem ser alterados para permitir que o viajante desvie dos rios.

Crie um raster de distância com barreiras

Para criar um raster de distância que incorpore barreiras, conclua as seguintes etapas:

1. Abra a ferramenta Acumulação de Distância.
2. Forneça a fonte no parâmetro Dados de origem da feição ou raster de entrada.
3. Nomeie o raster de distância de saída.
4. Identifique a barreira no parâmetro raster de barreira de entrada ou dados de feição.
5. Especifique quaisquer outros parâmetros necessários.
6. Clique em Executar.

Barreiras afetam o cálculo da distância

As seções abaixo fornecem informações sobre como ajustar a distância em linha reta com barreiras usando a ferramentaAcumulação de distância.

Especifique uma barreira

Uma barreira pode alterar os cálculos de distância se você precisar contorná-la. Exemplos de barreiras incluem um lago, rodovia dividida, cordilheira, rio ou penhasco. Há um parâmetro de entrada que você pode usar para especificar onde existem locais de barreira, como feições ou dados raster. Se a entrada para este parâmetro for uma classe de feição, ela será convertida em um raster quando a ferramenta for executada.

Você também pode definir barreiras de outras maneiras. Se um raster de superfície, superfície de custo, raster de fator vertical ou raster de fator horizontal for fornecido, as células NoData em qualquer um desses rasters serão consideradas barreiras. Se o ambiente Máscara for definido, os locais que estão fora da área coberta pela máscara—as células NoData—também são considerados barreiras. Em todos os casos, as barreiras proíbem o movimento. Quando necessário, todas as barreiras serão ligeiramente engrossadas para evitar que qualquer rachadura permita o movimento através dessa barreira. Consulte a seção Engrossar barreiras para evitar rachaduras abaixo para saber mais.

Para resumir, a viagem é permitida em locais que possuem valores válidos para o raster de superfície de entrada, raster de superfície de custo, raster de fator vertical e raster de fator horizontal, bem como entre locais que estão dentro da área de máscara definida no ambiente de análise, se for especificadas. A viagem não é permitida em locais definidos pela entrada de barreira, em locais que estão fora da área de máscara (células NoData) ou em qualquer local onde o raster de superfície, raster de superfície de custo, raster de fator vertical ou raster de fator horizontal tenha um valor de NoData.

As barreiras afetam os rasters de distância de saída

Os seguintes rasters de saída produzidos ao realizar a análise de distância são afetados por barreiras:

• Raster de acumulação de distância
• Raster de direção inversa
• Raster de direção de origem

Raster de acumulação de distância

Para cada célula sem fonte, o raster de acumulação de distância de saída calcula a distância acumulativa para a fonte mais próxima ou de menor custo. Se uma entrada de barreira foi especificada, os valores de distância levam em conta o desvio em torno das células de barreira.

Um exemplo é a localização de um novo complexo de edifícios onde a proximidade com as linhas de energia existentes é preferível. Na imagem a seguir, é exibida a distância de cada célula não fonte até a linha de energia mais próxima (linhas azuis). Nenhuma entrada de barreira foi especificada. O raster de distância resultante é exibido, com verde indicando locais mais próximos.

A distância em linha reta das linhas de energia. Para cada célula, a distância em linha reta é calculada para o segmento de linha de energia mais próximo.

Devido a restrições locais, novas linhas de energia não podem passar por cumes. A imagem a seguir mostra o impacto de adicionar uma linha de crista (linha roxa) como uma barreira. Observe que os locais do outro lado da linha do cume estão agora mais distantes (em marrom claro) das linhas de energia devido à distância adicional necessária para se mover ao redor da linha do cume.

A distância em linha reta é ajustada para levar em conta a distância adicional necessária para contornar a barreira.

Anotação:

Se uma barreira fizer com que qualquer local seja desconectado de uma fonte, nenhuma distância é calculada para as células desconectadas.

Rasters de direção de volta e direção de origem

A acumulação de distância também permite criar um raster de direção de volta e um raster de direção de origem. Para cada célula sem origem, o raster de direção inversa identifica a direção que você percorre ao deixar a célula sem origem para retornar à origem mais próxima ou de menor custo.

Para cada célula sem origem, o raster de direção de origem identifica a direção para a célula de origem mais próxima ou de menor custo. Se não houver barreiras ao calcular a distância em linha reta, essas duas saídas são as mesmas; com barreiras eles não são.

Os rasters de direção traseira e direção de origem usam a mesma convenção de uma bússola. A faixa de valores é de 0 graus a 360 graus, com 0 reservado para as células de origem. O leste, à direita, é 90, e os valores aumentam no sentido horário, de modo que 180 é o sul, 270 é o oeste e 360 ​​é o norte. Os dois rasters relatam a direção real, com o raster de direção inversa relatando os graus como valores de ponto flutuante e o raster de direção de origem relatando-os como inteiros.

A diferença entre a direção de retorno e a saída da direção de origem é ilustrada, por exemplo, ao calcular a distância de viagem para um canoísta chegar a um destino (aluguel de caiaque de Jim) quando uma península de terra está entre o canoísta e o destino. A península torna-se uma barreira para o canoísta (viajante). Na imagem abaixo, no raster de direção inversa, cada célula armazena a direção em que o canoísta deve sair da célula para remar de volta ao aluguel do caiaque de Jim, pois o canoísta deve navegar ao redor da terra. Este movimento direcional é indicado para células representativas pelas setas azuis escuras. No raster de direção de origem, cada célula armazena a direção em linha reta de volta ao aluguel de caiaque do Jim. Esta direção é indicada pelas setas azuis claras. As duas direções são diferentes. As setas azuis escuras guiam o canoísta ao redor da península, enquanto as setas azuis claras indicam a direção em linha reta de volta ao aluguel de caiaque de Jim de qualquer local, independentemente da península.

Jim's Kayaks está no canto inferior esquerdo da imagem (ponto laranja). A costa e o polígono amarelo são barreiras. Para um conjunto de amostras de células, o valor da direção de volta (azul escuro) e o valor da direção da fonte (azul claro) são mostrados. O polígono amarelo indica os locais de atracação de barcos que o canoísta deve evitar.

Um uso importante do raster de direção inversa é gerar caminhos mais curtos de um destino de volta à sua origem mais próxima. Na imagem abaixo, o raster de direção inversa de saída foi uma entrada para a ferramenta Caminho Favorável como Linha para definir o caminho mais curto que o canoísta (ponto roxo) deve percorrer ao redor da península (a barreira), evitando as amarras dos barcos (polígono amarelo), para retornar à área de aluguel de caiaques.

A ferramenta Caminho Favorável como Linha usa a saída de distância em linha reta e a saída de direção inversa para criar caminhos de polilinha mais curtos para uma origem, evitando barreiras.

As barreiras podem alterar a fonte mais próxima ou de menor custo

Quando as barreiras são adicionadas, elas podem alterar qual célula de origem é a mais próxima ou menos dispendiosa de alcançar. Por exemplo, na primeira imagem abaixo, existem duas fontes, S1 e S2. A origem mais próxima da célula x sem origem é a origem S1.

Na célula sem origem x, a célula de origem mais próxima é S1 e o valor 180 é armazenado na localização de x no mapa de direção de saída.

Na próxima imagem, uma barreira horizontal é adicionada. A fonte mais próxima de x agora é a fonte S2 (como mostrado pelo caminho cinza claro ao redor da extremidade direita da barreira).

Com uma barreira (linha cinza escura horizontal), a célula de origem mais próxima de x agora é S2. A direção diretamente para S2 é diferente da direção de volta tomada ao seguir o caminho mais curto.

Como resultado, a presença de barreiras pode alterar os valores de saída para as células no raster de direção inversa. Neste exemplo, o valor atribuído a x no raster de direção traseira sem a barreira será 180,0. Com a barreira, a direção de retorno para x será 121,5.

Para o raster de direção de origem, a origem mais próxima da célula x sem a barreira é S1, sul, em uma direção de 180 graus. Quando a barreira horizontal é adicionada, a direção da fonte atribuída a x é de aproximadamente 135 graus (seta azul clara), que é a direção em linha reta de x à fonte S2, não a direção da rota. Como resultado da barreira, a direção de retorno e a direção da fonte de x para S2 são diferentes.

O valor de x em um raster de alocação de distância de saída alterará de S1 sem barreira para S2 com barreira.

Se uma superfície de custo e barreira forem fornecidas, os três cenários a seguir são possíveis para o valor atribuído à célula x não-fonte:

1. Se S1 era a fonte de menor custo sem barreira, com barreira, S2 passa a ser a fonte de menor custo com custo acumulativo maior que o valor atribuído a S1.
2. Se S2 fosse a fonte de menor custo sem a barreira, a fonte S2 era inicialmente mais barata de alcançar do que S1. Com uma barreira, S2 ainda é a fonte de menor custo a ser alcançada, mas o custo total acumulativo é aumentado.
3. S2 foi a fonte de menor custo sem a barreira, mas o caminho para chegar a S2 não passa perto da barreira. Com a barreira, o custo acumulativo para S2 permanece o mesmo. A barreira não teve efeito.

Com uma superfície de custo, o raster de direção da fonte mudará se a fonte de menor custo para x mudar de S1 para S2. No entanto, se S2 foi inicialmente a fonte de menor custo, a direção da fonte para x permanecerá a mesma.

Engrossar barreiras para evitar rachaduras

Uma barreira pode ser representada como uma feição linear, como uma estrada ou rio. Nesse caso, a feição de linha deve ser rasterizada antes que a operação de distância seja executada. Como um raster, a feição linear terá apenas uma célula de espessura. Embora a natureza da barreira seja preservada onde for perfeitamente horizontal ou vertical, ela pode ser diagonal. Neste caso, é geometricamente possível que o viajante deslize através de fissuras na barreira.

Para evitar isso, as ferramentas Acumulação de Distância e Alocação de Distância engrossam automaticamente as seções diagonais em uma célula. Como o viajante é impedido de passar pelas diagonais, a entrada da barreira permanecerá uma barreira verdadeira.

O viajante pode deslizar diagonalmente através de rachaduras em uma barreira (esquerda). Para evitar isso, as seções diagonais das barreiras são ligeiramente espessadas (à direita).

Se a barreira de entrada for um raster, esse processo de espessamento também ocorre para as células diagonais com uma célula de largura.

As barreiras que são especificadas como um conjunto de dados no parâmetro da ferramenta são mescladas na superfície de custo e, quando necessário, as células NoData na superfície de custo são espessadas. Como resultado, as barreiras são espessadas, independentemente de serem especificadas por um conjunto de dados ou de suas localizações serem atribuídas a NoData na superfície de custo, o que evita possíveis rachaduras.