Considerar superfície nos cálculos de distância

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A distância em linha reta pode ser alterada quando uma barreira estiver presente e quando um raster de superfície for especificado. Um raster de superfície incorpora a distância real encontrada ajustando-se para os altos e baixos na superfície da paisagem. Após a distância em linha reta ajustada ser identificada, a taxa que a distância é encontrada por um viajante poderá ser determinada. A distância em linha reta ajustada deve ser precisa para capturar o movimento real do viajante.

A distância básica em linha reta sem um raster de superfície ou barreira aplicada teoricamente modela o viajante como se estivesse voando logo acima da superfície. Quando a superfície da paisagem é incorporada nos cálculos de distância, ela considera a distância adicional que o viajante percorrerá, pois está se movendo sobre as ondulações da paisagem. A superfície da paisagem é identificada por um raster de superfície e é tipicamente uma superfície de elevação.

Distância em linha reta versus distância da superfície.

A imagem abaixo ilustra como os cálculos gerais são realizados. Como a rota do ponto A ao ponto B é ascendente, o viajante precisa viajar mais longe do que se a rota fosse plana. A distância que seria percorrida é referida como a distância da superfície.

Um andarilho subindo uma ladeira dá mais passos do que se estivesse em um terreno plano.

A menos que a célula seja plana, o raster de superfície sempre aumentará a distância para se mover através dela.

A taxa na qual a distância ajustada é encontrada pode ser controlada por uma superfície de custo, as características da fonte, um fator vertical e um fator horizontal. Se algum desses fatores for especificado, a distância a ser percorrida por uma célula (ajustada para o raster de superfície) será multiplicada pelo custo associado à célula.

A distância da superfície não deve ser confundida com o fator vertical. A distância da superfície aumenta a distância real que o viajante irá percorrer. O fator vertical é o esforço para superar os desníveis que o viajante encontra ao se deslocar sobre a paisagem.

Exemplos de uso do raster de superfície

Um raster de superfície pode ser usado para ajudar a resolver vários cenários, como os seguintes:

• Determine quanta água será necessária para proteger um bairro em uma área montanhosa de um avanço do incêndio quando necessário pulverizar um buffer de proteção em linha reta de 500 metros ao redor das casas. É necessário determinar a área de superfície real que precisa ser coberta.
• Determine a distância real que deve ser percorrida pelos socorristas para alcançar um andarilho ferido.
• Determine o número de passos que você registrará em seu rastreador de condicionamento físico quando for correr.

Ajustar análise de distância em linha reta com um raster de superfície

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 um raster de superfície conforme ilustrado abaixo. O cenário envolve um conjunto de quatro estações de guarda florestal (pontos roxos) e alguns rios (linhas azuis).

Mapa de distância em linha reta ajustando para barreiras. Os guardas florestais não podem atravessar os rios, então os rios agem como barreiras. Observe que a distância aumenta do outro lado das barreiras.

Ao ajustar também a distância em linha reta para a distância da superfície, há apenas pequenas alterações espaciais no raster geral, mas o intervalo dos valores muda.

O mapa de distância é ajustado para a distância da superfície real que é percorrida. Uma superfície de elevação foi inserida como raster de superfície. Note na legenda, que os valores de distância são maiores.

Criar um raster de distância acumulativa que se ajusta à superfície

Para criar um mapa de distância acumulativo que incorpore a distância real da superfície, complete 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 o raster de superfície no parâmetro Raster de superfície de entrada.
5. Especifique quaisquer outros parâmetros necessários.
6. Clique em Executar.

Raster de superfície afeta o cálculo da distância

O raster de superfície de entrada é usado para determinar a distância real da superfície percorrida a partir de uma célula até a próxima. A distância da superfície é um ajuste da distância em linha reta. Os dados de elevação geralmente são usados como raster de superfície de entrada.

Ao localizar um novo complexo de edifícios, quanto mais próximo o edifício estiver das linhas de energia existentes, melhor. Na imagem a seguir, a distância até a linha de energia mais próxima (linhas azuis) é identificada para cada célula. Quanto mais verde for uma célula, mais próxima ela estará de uma linha de energia. A distância foi calculada com uma barreira, a linha do cume (a linha roxa), mas sem especificar um raster de superfície.

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

Na imagem a seguir, a mesma distância é calculada, mas desta vez com uma entrada raster de superfície especificada. Os dois mapas parecem semelhantes, mas os intervalos são diferentes em suas legendas. A distância da superfície aumenta a distância total que deve ser percorrida.

A distância em linha reta é ajustada para barreiras e um raster de superfície. O mapa parece muito com o mapa acima, apenas com barreiras, mas o alcance aumentou.

Se a paisagem não for plana, a distância acumulativa será sempre maior quando um raster de superfície for fornecido. Quando um ou vários fatores de controle de taxa—uma superfície de custo, característica da fonte, fator vertical ou fator horizontal—também são fornecidos, maior distância significa que mais custo é incorrido na taxa determinada por esses fatores.

O raster de superfície pode afetar os rasters de saída de direção de retorno, direção de origem e alocação de distância ao calcular a distância em linha reta, principalmente em terrenos acidentados. Quando uma superfície de custo, fator vertical, fator horizontal e entrada de característica da fonte são fornecidos, essas três saídas podem mudar dependendo das ondulações e de sua inclinação no raster de superfície e da variação na superfície de custo. Locais íngremes têm uma distância de superfície maior e, se o local tiver alto custo, a distância acumulativa de saída final e os valores associados poderão aumentar significativamente.

Frequentemente, o mesmo raster de elevação usado para o raster de superfície também é usado como o raster de fator vertical.

Aplicações adicionais que incorporam um raster de superfície

A seguir estão exemplos de aplicações nas quais a distância em linha reta é ajustada para levar em consideração a distância da superfície para resolver problemas específicos.

Identificar a distância superficial mais curta

Para calcular a distância de superfície mais curta entre dois pontos, use um dos pontos como entrada para Acumulação de Distância, junto com uma superfície de elevação para o parâmetro Raster de superfície de entrada. Use as saídas de distância acumulativa e direção de retorno, juntamente com o segundo ponto, como entradas para a ferramenta Caminho Favorável como Linha. O caminho gerado será a distância de superfície mais curta de volta ao primeiro ponto.

Calcular distâncias ao longo de uma rede

Usando a ferramenta Acumulação de Distância com um raster de superfície, você pode calcular a distância da superfície ao longo de uma rede a partir de um conjunto de locais nessa rede. Isso pode ser útil, por exemplo, para calcular a distância ao longo dos córregos a montante dos medidores de fluxo ou a distância ao longo das estradas dos pontos de ônibus. Os medidores de fluxo ou paradas de ônibus são fornecidos como fontes e uma superfície de elevação é fornecida para o parâmetro Raster de superfície de entrada. A rede sobre a qual a distância deve ser calculada é fornecida para o parâmetro Raster de custo de entrada. O raster de custo terá o valor 1 atribuído a todas as células da rede e NoData a todas as células que não estiverem na rede.

Para obter resultados mais precisos, defina um tamanho de célula menor ao rasterizar a rede para criar a superfície de custo. Em seguida, aplique um operador de espessura às versões rasterizadas das feições de rede. Estatística Focal é uma boa maneira de amentar a espessura de um raster que representa uma rede linear. Ela amplia os caminhos na rede de raster enquanto geralmente preserva os valores de células individuais na rede.

A distância ao longo dos rios a partir do medidor de fluxo localizado no canto superior esquerdo (ponto ciano) é mostrada.

Calcular a distância de viagem real entre as células

A ferramenta aplica o teorema de Pitágoras para calcular a distância de deslocamento real entre duas células. O teorema de Pitágoras calcula a distância real da superfície como a hipotenusa da distância entre as células e a diferença de elevação.

A distância de viagem real é calculada pelo teorema de Pitágoras como a hipotenusa (c) de um triângulo retângulo com a base (a) como a distância entre as células e a altura (b) como a diferença de elevação.

Se a distância de custo está sendo calculada para um dos quatro vizinhos adjacentes, o comprimento da base (a) será igual ao tamanho da célula (a distância do centro de uma célula ao centro de outra). Se a distância de custo estiver sendo determinada para uma célula diagonal, a base será derivada do tamanho da célula vezes aproximadamente 1.414214 (ou, √2). Para determinar a altura (b) do triângulo, a altura da primeira célula no raster de superfície é subtraída da altura da segunda célula.

Esta é uma descrição conceitual dos cálculos. Para obter informações detalhadas, consulte Algoritmo de acumulação de distância.

Anotação:

Ocasionalmente, as unidades lineares x e y de um raster de superfície de entrada podem diferir das unidades verticais. No entanto, as unidades devem ser as mesmas ao realizar os cálculos. Para garantir que sejam, a ferramenta fará os ajustes necessários para as seguintes situações:

• Se o raster da superfície de entrada for projetado e tiver um sistema de coordenadas verticais (VCS), quando as unidades forem diferentes, a ferramenta converterá as unidades necessárias para garantir que sejam todas iguais.
• Se o raster de superfície for projetado e não tiver um VCS, assume-se que as unidades de superfície sejam iguais às unidades horizontais.

Se o raster de superfície estiver em um sistema de coordenadas não projetado (geográfico), como tendo unidades de graus decimais, não use o método de distância Planar. Você pode usar o método Geodésico em um raster não projetado. Se houver um VCS associado, as unidades serão convertidas em metros, caso ainda não o sejam. Se não houver VCS, assume-se que os valores verticais sejam metros. Todos os cálculos em Geodésica são em metros.