Ajuste a distância encontrada usando uma superfície de custo

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Após a distância em linha reta for calculada e possivelmente ajustada parabarreiras e um raster de superfície, a taxa que a distância é encontrada pode ser determinada. A superfície de custo é um dos quatro fatores que afetam a taxa na qual a distância é encontrada. Os outros três são características da fonte, fator vertical e fator horizontal.

A superfície de custo captura o que o viajante encontra enquanto se move pela paisagem. Viajar por um campo é mais fácil do que se mover por uma floresta, que é mais fácil do que se mover por um pântano. Cada valor na superfície de custo é multiplicado pela distância em linha reta ajustada para determinar a taxa em que a distância é encontrada pelo viajante.

Como resultado da superfície de custo, o viajante pode cobrir as unidades de distância em linha reta ajustadas em um ritmo mais rápido em um campo do que em uma floresta ou pântano.

A distância em linha reta está em unidades lineares, como metros ou pés. Ao determinar a taxa em que a distância é encontrada, as unidades podem ser dólares, preferência, energia gasta ou risco. A taxa é um custo por unidade de medida de distância.

A criação de uma superfície de custo é um processo de várias etapas. Primeiro identifique os critérios que afetarão o movimento. Em seguida, transforme os valores de critério em uma escala de custo comum. Por fim, pondere e combine os critérios.

Esse tipo de análise é conhecido como análise de custo mínimo. Uma superfície de custo também é chamada de superfície de impedância ou fricção. É mais difícil, caro ou mais lento cobrir as unidades de distância em linha reta ajustadas em locais de alto custo. A criação de uma superfície de custo pode ser semelhante à criação de uma superfície de adequação; no entanto, em uma superfície de adequação, os valores mais altos são os preferidos. Em uma superfície de custo, os valores mais baixos são mais fáceis de percorrer.

Vários fatores podem ser combinados para criar a superfície de custo. Por exemplo, ao criar uma superfície de custo para movimentação de animais, fatores como tipo de uso da terra, distância de estradas e distância de água são usados ​​para capturar a preferência dos animais conforme eles se movem pela paisagem. Como os valores nos critérios têm significados diferentes, cada um dos critérios deve ser transformado na mesma escala de custo antes de serem combinados.

Em muitos casos, a superfície de custo define as unidades de custo para a análise da distância de custo. As características da fonte, o fator vertical e o fator horizontal são multiplicadores dessas unidades. Cada multiplicador deve ser relativo às mesmas unidades de custo definidas na superfície de custo. Se mais de um dos quatro fatores de controle de taxa (superfície de custo, característica de fonte, fator vertical e fator horizontal) forem especificados, apenas um deles poderá ter unidades, com os outros fatores sendo multiplicadores sem unidade modificando essas unidades.

A superfície de custo permite simular o viajante em uma paisagem real.

Exemplos de uso da superfície de custo

Uma superfície de custo pode ser usada para resolver vários cenários, como os seguintes:

• Identifique a rota mais barata para construir uma estrada para uma escola proposta. As unidades de superfície de custo são dólares por metro para construção.
• Conecte as manchas de habitat da vida selvagem com corredores para permitir que as espécies se movam entre as manchas. As unidades de superfície de custo são preferência por pé para movimento através das feições em cada local.
• Localize um novo oleoduto para conectar os campos de petróleo a uma refinaria. As unidades de superfície de custo são baseadas no impacto ambiental que o gasoduto terá em cada local.
• Determine a maneira mais rápida de alcançar um caminhante ferido em uma área remota. As unidades de superfície de custo são minutos por metro.

Incorporar uma superfície de custo

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.
• Uma vez calculada a distância em linha reta, opcionalmente, determine a taxa em que a distância será encontrada através de uma superfície de custo,características da fonte, fator vertical e fator horizontal. Crie o raster de distância acumulativa.
• Connect regions over the resulting accumulative distance surface using an optimal network, specific paths, or a corridor.

A partir da segunda área funcional, a determinação da taxa em que a distância será encontrada através de uma superfície de custo é ilustrada abaixo. O cenário envolve um conjunto de quatro estações de guarda florestal (pontos roxos) e alguns rios (linhas azuis).

O mapa de distância em linha reta mais curto de cada célula até a estação de guarda florestal mais próxima é ajustado para uma barreira e a distância real da superfície.

Adicionar uma superfície de custo simula um viajante se movendo pela paisagem. Observe na imagem abaixo que as distâncias não irradiam uniformemente de cada uma das estações.

A superfície de distância em linha reta de cima é ajustada com uma superfície de custo para determinar a distância de menor custo de cada célula até a estação de guarda florestal mais barata. As unidades mudam de unidades lineares na superfície em linha reta para uma taxa de custo na superfície de menor custo.

Superfície de custo para taxa de distância em linha reta

Para criar uma superfície de custo para determinar a taxa em que a distância em linha reta ajustada será encontrada, você fará o seguinte:

• Identificar os critérios para definir os fatores que afetam o movimento. Esses critérios capturarão como o viajante encontrará a distância à medida que se move pela paisagem.
• Alguns dados, como o uso da terra, podem ser usados ​​diretamente como critérios. Outros critérios—como aspecto, distância de um recurso ou visibilidade—devem ser derivados dos dados básicos. As ferramentas de análise espacial que podem ser usadas para criar esses critérios derivados incluem Acumulação de Distância, Aspecto, Panorama Geodésico, Calcular Densidade e Parâmetros de Superfície.
• Transforme os critérios em uma escala comum. Isso pode ser feito com a ferramenta Remapear.
• Pesar e combinar os critérios transformados Use a ferramenta Soma Ponderada para isto.

A superfície de custo afeta a taxa de distância encontrada

Uma superfície de custo identifica o custo, a impedância, o atrito ou a preferência de cada local em relação ao movimento com base nas feições dos locais. Independentemente da aplicação potencial ou das unidades de custo sendo modeladas, o fluxo de trabalho geral é semelhante.

Custos absolutos, como custo de construção, tempo ou energia, são ideais, mas podem ser difíceis de definir para cada local. No entanto, para muitas aplicações, não existe uma única unidade de custo absoluto. Por exemplo, se você estiver criando uma superfície de custo para identificar uma trilha de caminhada ou ciclismo entre dois locais, usar energia ou tempo apenas para unidades de custo não capturará outros fatores que influenciam para onde as trilhas devem ir. Esses fatores podem incluir visualizações panorâmicas, propriedade da terra e evitar áreas ambientalmente sensíveis. Ao criar uma superfície de custo para a criação de corredores de vida selvagem, o animal pode equilibrar entre se mover dentro de um bom habitat e estar seguro. Em ambos os casos, não há uma única unidade de custo que possa capturar o escopo das decisões de movimentação.

Nesses casos, unidades de custo subjetivas relativas, como preferência, segurança e risco, são usadas. Cada um dos valores dos critérios é atribuído a uma escala de custo comum com os custos atribuídos sendo relativos uns aos outros com base nas unidades subjetivas. Ou seja, um custo de 10 é duas vezes mais difícil de percorrer do que um custo de 5. Cada valor em cada critério é colocado na mesma escala de custo comum.

Se a superfície de custo estiver definindo as unidades para a análise de custo, os outros fatores de controle de taxa—características da fonte, fator vertical e fator horizontal—são multiplicadores sem unidade que modificam as unidades de custo especificadas.

As unidades de custo absoluto podem ser atribuídas diretamente usando qualquer número de ferramentas do Spatial Analyst. Ao definir as unidades de custo subjetivas para criar a superfície de custo, o fluxo de trabalho descrito abaixo é frequentemente usado.

Fluxo de trabalho da superfície de custo

O fluxo de trabalho para criar uma superfície de custo ao especificar custos relativos é o seguinte:

• Identifique os critérios que afetam o custo da movimentação e reúna os dados básicos.
• Derive critérios de dados básicos conforme necessário.
• Transforme os valores de cada critério em uma escala de custo comum.
• Critérios de ponderação relativos uns aos outros e combiná-los para criar uma superfície de custo.

Depois que a superfície de custo é criada, você pode conectar regiões com os caminhos de menor custo sobre essa superfície de custo.

Como foi mencionado anteriormente, a criação de uma superfície de custo segue etapas semelhantes para criar uma superfície de adequação. As etapas comuns entre eles são identificar os critérios, reunir os dados básicos, derivar os critérios necessários dos dados básicos, transformar os valores dos critérios em uma escala comum, ponderar os critérios e combinar os critérios. Ao contrário da superfície de adequação final em que os valores mais altos são preferidos, na superfície de custo, os valores mais baixos são os preferidos para movimentação porque representam custos menores. A superfície de custo é usada para análise de custo mínimo. Como resultado, ao implementar as transformações, os locais mais preferidos para movimentação recebem valores menores.

Nas seções a seguir, é descrito um exemplo de aplicação desse fluxo de trabalho. O objetivo é identificar corredores de vida selvagem para os linces se moverem entre as manchas de habitat. O fluxo de trabalho é apenas para fins de demonstração e não define realisticamente todas as interações do lince. O fluxo de trabalho descrito acima pode ser aplicado para criar superfícies de custo para muitas outras aplicações.

Defina a meta e as unidades de custo

Primeiro, defina o objetivo do movimento. O objetivo irá variar dependendo do problema a ser resolvido. Por exemplo, o objetivo de uma superfície de custo a ser usada para localizar uma linha de energia pode ser minimizar o custo de sua construção. Ao localizar uma rota para os bombeiros moverem recursos entre dois incêndios, o objetivo pode ser mover-se entre os incêndios o mais rápido possível. Para o cenário do lince, o objetivo da superfície de custo é permitir que os linces se movam com segurança entre os fragmentos de habitat e, ao mesmo tempo, manter o acesso a certos recursos.

Em seguida, as unidades de custo devem ser estabelecidas. Para localizar a linha de energia, cada critério pode ser transformado com base no custo de construção. Para localizar a rota de combate a incêndio, as unidades de custo podem ser tempo. Para os corredores lince, definir as unidades apresenta dois desafios. Uma delas é que não há unidades de custo mensuráveis ​​objetivas. A outra é que os critérios têm objetivos variados. Por exemplo, o critério de distância até os riachos é a necessidade de água, enquanto a distância até as estradas deve permanecer segura. Nesta situação, os critérios devem ser transformados em uma escala de custo de preferência subjetiva relativa antes que possam ser combinados.

Uma vez definidos o objetivo e as unidades, devem ser estabelecidos os métodos de avaliação dos resultados do modelo. Na superfície de custo do lince, para determinar se os caminhos resultantes são bem-sucedidos, você pode ir aos corredores e ver se os linces estão usando os caminhos para se mover entre as manchas.

A imagem a seguir ilustra a criação da superfície de custo bobcat:

Identificar os critérios que afetam o custo de movimentação

Agora que você definiu o objetivo, as unidades e os métodos de avaliação para a análise, o primeiro passo para criar uma superfície de custo é identificar os critérios que definem o movimento. Neste exemplo de caso, os critérios são as coisas que os linces preferem enquanto se movem pela paisagem. Cada critério identificado deve ser instrumental para atingir o objetivo geral do modelo, que é garantir que os linces possam se mover com segurança entre os fragmentos de habitat enquanto acessam recursos críticos. Os critérios identificados devem capturar as interações dos linces em relação às suas necessidades de movimento.

No exemplo simplificado do lince, serão considerados os seguintes critérios:

• Tipos de uso da terra—Os linces preferem se mover pelas florestas para se proteger e não gostam de se mover em áreas desenvolvidas ou semidesenvolvidas.
• Distância das estradas–Por segurança, os linces preferem se mover em áreas mais distantes das estradas.
• Distância de riachos—Para suas necessidades de água, os linces gostam de ficar perto de fontes de água enquanto se movem pela paisagem.

Derive critérios de dados básicos conforme necessário

Alguns critérios, como tipos de uso da terra no exemplo lince, podem ser usados ​​diretamente na criação da superfície de custo. Os linces respondem diretamente aos diferentes tipos de uso do solo. Outros critérios devem ser derivados. Tenha em mente que não são as estradas ou os próprios riachos que são os critérios, mas sim a distância das estradas ou dos riachos aos quais os linces estão respondendo.

Uma vez que os conjuntos de dados de distância para estradas e vapores não estão inicialmente disponíveis, as ferramentas apropriadas podem ser usadas para derivar esses critérios dos dados básicos. Use a ferramenta Acumulação de distância para determinar a que distância cada local está da estrada mais próxima para o critério de estrada e usá-lo novamente para determinar as distâncias de riachos para o critério de riachos.

Critério de distância das estradas exibido de forma transparente sobre uma sombra de colina.

Transforme os valores de cada critério em uma escala de custo comum

Adicionar matematicamente o uso da terra, a distância até as estradas e a distância dos rasters dos riachos resultará em valores sem sentido. Por exemplo, um determinado local pode ter um valor de uso do solo de 4, representando residência unifamiliar. Também está a 627 metros de uma estrada e 2.252 metros de um riacho. A soma desses valores resulta em 2.883, um número irrelevante. Antes que os rasters de critérios possam ser adicionados, os valores em cada critério devem ser transformados em uma escala de preferência de custo comum.

Neste exemplo, uma escala de custo comum de 1 a 10 será usada. Para cada valor em um critério, os locais com feições mais fáceis ou preferidas de percorrer receberão valores de custo baixo, e os locais mais difíceis ou menos preferidos receberão valores de custo mais altos. Por exemplo, localizações dentro de 100 metros de uma estrada são menos preferidas e receberão um custo de 10, distâncias entre 100 e 300 metros podem receber um valor de custo de 5 e distâncias maiores que 300 metros podem receber um custo de 1 já que os linces preferem viajar longe das estradas.

Ao transformar os valores em cada critério para a escala de custo de 1 a 10, transforme os valores relativos entre si dentro da escala. Ou seja, um local atribuído a um valor de custo de 3 é duas vezes mais preferido para viajar do que um local atribuído a um valor de custo de 6, e um valor de custo de 10 é 10 vezes mais difícil de percorrer do que um local atribuído a um valor de custo de 1.

Este processo de transformação é aplicado a cada valor em cada critério identificado para a superfície de custo. Para o modelo bobcat, para o critério de uso do solo, os tipos de uso da terra preferidos, como floresta, receberão um valor de custo de 1 (preferido e menos custoso para se mover), residencial será atribuído um valor de custo de 5 e indústria será atribuído um custo de 9. Para o critério de distância das estradas, os locais mais próximos das estradas receberão custos mais altos de 9 e 10, enquanto os locais mais distantes das estradas receberão valores de custo mais baixos (porque os linces preferem se mover por eles). Para o exigido de distância até os riachos, é preferível mover-se para mais perto dos riachos, de modo que locais próximos atendam custos menores de 1 ou 2 e locais distantes atendam custos mais altos de 9 ou 10.

É desejável que os custos atribuídos tenham a mesma preferência entre os critérios. Isto é, uma distância transformada de estradas que é atribuída a um custo de 5 tem a mesma preferência que um tipo de uso do solo ou distância para locais de riachos também atribuídos a um custo de 5.

Para transformar os critérios, uma reclassificação é feita. A mesma escala de custo é especificada nessas ferramentas para cada critério. Para este exemplo, uma escala de preferência de custo de 1 a 10 será usada.

O tipo de uso do solo são dados categóricos e uma transformação um-para-um é usada para mapear os tipos de uso do solo para os custos. A ferramenta Reclassificar será usada. A floresta recebe um 1 e a industrial um 9, e assim por diante na tabela de reclassificação.

Tabela do custo atribuído aos valores de uso do solo

Valor	Novo
Agricultura	2
Terra nua	1
Desenvolvido, Alta Intensidade	9
Desenvolvido, Baixa Intensidade	5
Desenvolvido, Média Intensidade	8
Floresta, Coníferas	1
Floresta, Decídua	2
Floresta, Mista Decídua-Conífera	2
Campina	4
Esfoliante/Arbusto	3
Água	10
Pântano	9
NODATA	NODATA

Abaixo está o mapa de uso da terra transformado resultante. Os locais verdes são mais preferidos para se mover e os vermelhos menos.

O mapa de uso do solo transformado resultante.

Distância de estradas e distância de córregos são dados contínuos. Para transformar os valores dos critérios para capturar a interação de custo, uma função será aplicada. A cada passo que os linces dão em uma estrada, sua preferência ou custo diminui continuamente com base na função especificada.

O foco da ferramenta Redimensionar por Função é para modelagem de adequação na qual os atributos mais preferidos recebem os valores mais altos. Na análise de menor custo, a lógica é inversa. As áreas mais preferenciais para viajar recebem valores baixos, indicando custo mais baixo. A ferramenta Redomensionar por Função pode acomodar essa reversão na lógica de uma das duas maneiras a seguir:

• Selecione o inverso da função de adequação na ferramenta. Ou seja, a função Menor pode ser aplicada para o critério de distância aos córregos em um modelo de adequação indicando que estar mais próximo dos córregos é mais adequado, recebendo assim valores maiores. Quando a distância dos córregos é usada para a superfície de custo, a função Maior é usada, indicando que locais mais distantes recebem os valores mais altos (menos preferidos). Os locais mais próximos recebem os valores mais baixos (os custos mais baixos) e são mais preferidos para viajar.
• A mesma lógica usada no modelo de adequação pode ser aplicada, mas ao contrário. A função Menor pode ser especificada para o critério de distância dos riachos para o modelo de adequação e ao transformar o critério de distância dos córregos para a superfície de custo. No entanto, para a superfície de custo, os parâmetros Da escala e Para escala deve ser invertido de 1 para 10 para 10 para 1. Como resultado, os locais mais próximos agora recebem o valor Para escala, que agora é 1, pois é menos dispendioso para percorrer.

O critério de distância transformada das estradas criado pela aplicação de uma função contínua. Os mais distantes das estradas (áreas verdes) são mais preferidos para se mover.

Para capturar a preferência que o lince deseja se mover próximo aos riachos, uma função diferente foi aplicada ao critério de distância dos riachos.

A distância transformada do critério de fluxos criado pela aplicação de uma função contínua. Quanto mais perto de córregos (áreas verdes) são mais preferidos para se mover.

Se estiver usando unidades de custo absoluto ao transformar os valores dos critérios em custo, como custo de construção ou tempo, você pode usar atribuição direta ou fórmulas matemáticas. Estas fórmulas podem ser aplicadas usando aCalculadora Raster em vez de aplicar as etapas de transformação relativas acima.

Dica:

Os valores de custo devem ser sempre positivos; o raster de custo de entrada não pode ter valores de célula menores ou iguais a 0. Se tais valores existirem, você pode redimensionar todo o intervalo para ser maior que 0 ou substituir os valores do problema por pequenos números positivos. Você pode fazer isso usando a ferramenta Con. Se as áreas com valor 0 representarem áreas que devem ser excluídas da análise, altere esses valores para NoData antes de executar Acumulação de Distância. Você pode fazer isso usando a ferramenta Definir Nulo.

Agora os valores em cada critério são transformados em relação um ao outro em uma escala de custo comum, e os critérios transformados podem ser combinados.

Critérios de ponderação relativos uns aos outros e combiná-los para criar uma superfície de custo

Quando os três critérios transformados são somados, o intervalo resultante pode ser de 3 a 30. Um local atribuído a um valor de 3 é o mais preferido para se mover. Seria na floresta, longe de uma estrada e próximo a um riacho. Os locais atribuídos a valores mais altos serão menos preferidos (mais caros para percorrer), com base nos recursos localizados lá.

No entanto, antes de adicionar os critérios, pode ser que um critério seja mais importante ou mais significativo para o custo de movimento dos linces do que os outros. Se for esse o caso, esse critério será mais ponderado do que os outros. Para enfatizar a distinção, o processo de transformação converte os valores em um critério relativo um ao outro. A ponderação define a importância relativa de cada critério entre si.

Um peso é um multiplicador que é aplicado a cada valor transformado no critério.

No modelo de adequação do lince, aplicar um peso maior a um critério indica que o critério é mais importante para a biologia dos linces. Em uma superfície de custo, no entanto, o peso indica que o critério é mais significativo ou custoso para movimentação do que os outros critérios.

Na superfície de custo lince, é determinado, por segurança, linces querem evitar viajar perto de estradas. Como resultado, a distância transformada de estradas receberá um peso maior do que o critério de distância de riachos. Por exemplo, um local pode ser inicialmente atribuído a um custo de 10 para a distância até as estradas, pois fica perto de uma estrada. A localização pode ter um custo de 1 para a distância até os riachos, já que também está perto de um riacho. Se um peso de 1,5 for aplicado ao critério de distância de estradas enquanto o critério de distância de córregos receber um peso de 1, esse local receberá um valor de custo total de 16 (o resultado de 10 x 1,5 + 1) no custo resultante superfície. Como resultado, os locais mais próximos das estradas tornam-se mais caros e menos preferidos para se deslocar.

Neste exemplo, o critério de uso da terra também receberá um peso de 1.

A superfície de custo final resultante da combinação de todos os critérios. As áreas mais preferidas para o lince viajar são verdes, menos preferidas estão em vermelho.

Por causa da ponderação, às vezes a análise de menor custo é chamada de análise ponderada de menor custo.

Anotação:

Se forem usadas unidades de custo mensuráveis ​​absolutas, como dinheiro ou tempo, não aplique pesos. Mesmo que um critério seja mais ou menos significativo, o custo absoluto não varia. O custo em dólares ou o tempo são os custos reais. Se for aplicado um peso, as unidades absolutas não são mais válidas e o custo passa a ser relativo.

Uma superfície de custo foi criada. Com base nas feições de cada local, a superfície de custo indica a preferência de cada local em relação ao outro para o movimento da perspectiva de um lince. O objetivo final do modelo do lince é conectar uma série de áreas de habitat do lince com corredores de vida selvagem sobre o raster de custo acumulativo resultante, permitindo que os linces se movam entre eles.

Manchas de hábito podem ser conectadas das seguintes maneiras:

• Crie uma rede de menor custo (consulte Conecte regiões com a rede ideal).
• Conecte patches específicos entre si (consulte Conecte locais com os caminhos ideais).
• Conecte os patches usando corredores (consulte Conectar locais com corredores).

Declividade e superfície de custo

A superfície de custo é um dos quatro fatores que podem controlar a taxa na qual a distância em linha reta ajustada é encontrada. Em uma superfície de custo, o custo é o mesmo, seja movendo-se pela célula de leste a oeste, oeste a leste, norte a sul, sul a norte ou movendo-se de e para qualquer direção diagonal. No entanto, pode ser importante para o viajante em que direção ele está se movendo pela célula. Subir uma ladeira requer um esforço diferente de descer uma ladeira. Assim, como essa declividade é encontrada pode importar. Por exemplo, se você se mover para um local com declives acentuados e estiver se movendo perpendicularmente a esses declives (movendo-se com o contorno), o esforço será menor do que ao subir diretamente o declive acentuado.

A ferramenta Declividade calcula a inclinação determinando a elevação da altura no centro da célula de processamento até as alturas em cada um dos oito centros de células vizinhos. A declividade mais íngreme das oito declividades é atribuída à célula. Como uma célula é atribuída à descida máxima, ela não captura nenhuma direção do movimento na célula. Ao modelar o movimento, pode não importar o quão íngreme é a declividade em um local, mas pode importar como essa declividade é encontrada. Se o raster de declividade for usado em uma superfície de custo, o viajante pode evitar desnecessariamente as células às quais são atribuídas declividades íngremes.

Geralmente, se a direção em que o viajante encontra as encostas é importante, a direção precisa ser capturada pelofator vertical, não através da superfície de custo. A declividade geralmente é usada incorretamente como um critério de entrada em uma superfície de custo.

No entanto, há casos em que um raster de declividade é apropriado para incluir em uma superfície de custo. Por exemplo, você está localizando uma nova trilha de caminhada e a declividade em uma célula é tão íngreme que, independentemente da direção em que o viajante entra na célula, a declividade reduz a velocidade do viajante. Nesse caso, a direcionalidade da declividade não importa, portanto, é apropriado incluir o raster da declividade na superfície de custo.

A resistência ao movimento varia de acordo com a cobertura do solo e a declividade. A cor das figuras indica o custo relativo da viagem. Caminhar na trilha preparada (verde brilhante) é o mais fácil. Caminhar em terreno acidentado (verde escuro) é mais difícil, ainda mais em terreno acidentado inclinado (castanho). O movimento em declives acentuados (amarelo) pode ser perigoso, independentemente da direção do percurso. Declives extremamente íngremes (vermelho) podem atuar como barreiras.

O que importa para o viajante é como ele encontra as encostas, não o quão íngreme é. Subir uma encosta íngreme exigirá mais esforço, descer menos e mover-se com a declividade em algum lugar no meio. A cobertura do solo combinada com a declividade também pode afetar o movimento. O movimento sobre um terreno natural mais acidentado é mais difícil do que viajar em uma estrada. Os caminhantes são codificados por cores com base na facilidade com que podem superar as encostas encontradas e a cobertura do solo. As figuras verdes podem viajar mais rápido do que as figuras vermelhas.

Unidades nos fatores de controle de taxa

Depois que a distância em linha reta ajustada é calculada, a taxa em que essas unidades de distância são encontradas é controlada pela superfície de custo, características da fonte, fator vertical e fator horizontal. Cada fator é um multiplicador da distância em linha reta ajustada. Deve-se tomar cuidado ao especificar as unidades para os fatores. A superfície de custo não pode estar na preferência e o fator vertical estar no tempo. As unidades devem ser consistentes.

Geralmente, a superfície de custo é a unidade motriz da análise tarifária. O fator vertical, o fator horizontal e as feições da fonte geralmente são multiplicadores sem unidade das unidades de custo da superfície de custo.

Este não é o caso quando se aplica a função de caminhada de Tobler usando o fator vertical. Na função de caminhada, as unidades são o tempo e se tornam as unidades motrizes para a análise de custos. Se uma superfície de custo for adicionada à análise, os valores da superfície de custo devem ser multiplicadores sem unidade, modificando o tempo para se mover pela paisagem enquanto contabiliza as declividades no fator vertical.

Crie uma superfície de custo usando ModelBuilder

ModelBuilder é um ambiente eficaz para criar uma superfície de custo. Ele fornece a capacidade de encadear os critérios de entrada e saída e as ferramentas de geoprocessamento. A representação gráfica do modelo permite apresentar visualmente a lógica do modelo e você sempre pode fazer alterações e reexecutar o modelo.

Ao criar superfícies de custo complexas que podem incluir diferentes objetivos de movimento, os submodelos são frequentemente usados. Os submodelos não apenas organizam os objetivos do modelo, mas diferentes transformações podem ser usadas para determinados critérios para atender aos diferentes objetivos de movimento. Por exemplo, em nosso exemplo lince, ao transformar o tipo de uso do solo, pode ser favorável mover-se próximo à borda de um campo para o submodelo de recursos, mas desfavorável para o submodelo de segurança.

Aplicações adicionais de superfície de custo

O seguinte demonstra como uma superfície de custo pode ser usada para atender a outros tipos de aplicações.

Áreas de baixa velocidade

Você pode usar uma superfície de custo para representar o ritmo máximo em uma área de baixa velocidade em um porto. Um buffer de 100 metros ao longo da costa pode ter uma velocidade máxima de 5 nós e um ritmo máximo de 1h/(5*1.852)km. O corredor de buffer entre 100 e 200 metros poderá ter um ritmo máximo de 1h/(10*1.852)km. Observe que, à medida que a velocidade aumenta, o ritmo diminui.

Custo de construção de estradas

Para estimar o custo total de construção de uma nova estrada, você pode criar uma superfície de custo que codifique os custos de construção por quilômetro. Construir uma nova estrada de duas pistas não dividida em áreas rurais é mais barato do que construir a mesma estrada em áreas urbanas. Nesse caso, você pode classificar as células na superfície de custo em urbanas versus rurais. Com base nas informações de FAQ fornecido pela American Road and Transportation Builders Association (ARTBA), os valores típicos para custos por milha para células rurais são de US$ 2 milhões por milha e US$ 4 milhões por milha para células urbanas. Além disso, barreiras podem ser adicionadas com base nas leis locais de zoneamento e propriedade.

Informações adicionais

As seções a seguir contêm informações adicionais sobre superfícies de custo.

Considere a época do ano do movimento

A época do ano pode alterar a superfície de custo. A superfície de custo é para movimentação no inverno ou verão ou na estação seca ou chuvosa? O movimento é para bom ou mau tempo, para um evento extremo ou para condições típicas?

Outras influências temporais estão afetando o movimento? Para uma análise de custo da vida selvagem, o movimento é para alcançar os locais de parto, ou é para movimento diário entre manchas ou para migração sazonal? O movimento é durante a temporada de caça?

Os vários fatores de tempo que podem afetar o movimento podem não afetar apenas as transformações e pesos; eles também podem influenciar quais critérios serão usados ​​na superfície de custos.

Para capturar os vários tipos sazonais e de movimento, você pode precisar de várias superfícies de custo e realizar a análise de distância em cada uma. Pode ser necessário combinar os resultados para capturar todas as necessidades anuais de movimentação.

Incorporar estradas ou trilhas na superfície de custo

Considere uma superfície de custo que será usada por equipes de resgate em quadriciclo (ATVs) para alcançar um caminhante ferido. Para este exemplo, os critérios são os tipos de uso do solo, aspecto e declives. Áreas pantanosas serão de alto custo e campos gramados serão menos caros. Como esse resgate é na primavera, os aspectos voltados para o sul são mais lamacentos e mais caros, enquanto os aspectos congelados voltados para o norte são menos caros. A dificuldade para vencer as declividades pode ser incorporada pelo fator vertical.

Quando uma estrada é encontrada, o custo muda. É mais rápido e fácil viajar na estrada. O custo para se mover na estrada é um baixo custo constante.

Para capturar o baixo custo constante da estrada, uma vez que a superfície de custo é criada, as estradas são queimadas na superfície de custo.

1. Rasterize as estradas com a ferramenta Converter Feição para Raster e atribuir um único custo às estradas. Se o conjunto de dados de feição de estradas não tiver campo de custo, rasterize em qualquer campo com valores de 0 ou maiores, como FID, e aplique a seguinte expressão na ferramenta Calculadora Raster: Con(rasterRoads >= 0, 50)

   50 é o custo atribuído. O raster resultante será denominado roadCostValue e usado como entrada na expressão na próxima etapa.

   Se aplicável, o custo pode variar de acordo com o tipo de estrada.

2. Converta os valores NoData para zero usando as ferramentas Con e IsNull da lista na ferramenta Calculadora Raster. Use uma expressão na forma de: Con(IsNull(roadCostValue), 0, roadCostValue).

   O raster resultante é denominado roadCost e é usado como entrada na expressão na próxima etapa.

3. Queime nas estradas na superfície de custo usando a Calculadora Raster. Use uma expressão na forma de: Con(roadCost > 0, roadCost, costSurface)

   No raster de saída final, as células pelas quais uma estrada passa receberão o custo associado à estrada. Todas as células não rodoviárias receberão o valor de custo criado na superfície de custo.

Como resultado, o ATV se moverá pela paisagem e, quando encontrar uma estrada, percorrerá essa estrada o máximo possível antes de deixá-la para alcançar o caminhante ferido. O custo da estrada pode ser ainda mais refinado para seções íngremes e curvas.

Engrossar barreiras para evitar rachaduras

Você pode incorporar feições lineares, como estradas ou rios, que tenham alto custo ou sejam barreiras em sua superfície de custo. Se a feição linear for uma polilinha, ela será rasterizada. Quando representado 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, pode ser geometricamente possível para o viajante deslizar através do que equivale a rachaduras na barreira. Se isso acontecer, a barreira ou as células de alto custo deixam de ser um empecilho ao movimento.

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).

Para adicionar uma feição linear à superfície de custo, conclua as seguintes etapas:

1. Proteja a feição linear pelo menos maior que a diagonal da distância da célula da superfície de custo.
2. Rasterize a feição de buffer resultante usando a ferramenta Polígono para Raster.
3. Atribua todas as células em buffer rasterizadas ao custo e atribua todas as células NoData a zero. Com a utilização da ferramenta Calculadora de Raster, insira uma expressão na forma de: Con(IsNull(buffRaster), 0, 35).

   O valor 35 é o custo da feição linear.

   Se a feição linear for uma barreira verdadeira, defina as células em buffer como NoData não especificando nada para a declaração falsa (a 35) identificada na expressão anterior.

4. Adicione o raster resultante da etapa 3 à superfície de custo conforme descrito na seção anterior.

Essas mesmas etapas são usadas se a feição linear de entrada for um raster. Você não precisa rasterizar primeiro a feição de raster linear. Crie o buffer ao redor da feição de raster usando a ferramenta Acumulação de Distância e definir um valor Acumulação máxima (uma distância).

Em vez de armazenar em buffer a feição linear, você pode rasterizar a feição linear se ela ainda não for um raster. Em seguida, execute a ferramentaEstatísticas focais na feição linear rasterizada, especificando a estatística. A ferramenta ampliará a feição linear em uma célula em cada lado da feição se uma vizinhança de 3 por 3 for selecionada. Os valores de célula atribuídos serão baseados na estatística especificada. A superfície resultante pode então ser adicionada à superfície de custo conforme descrito na seção anterior. Essa abordagem é particularmente útil se a feição linear for um raster e representar um gradiente como profundidade, salinidade, pH ou distância.

Anotação:

Se um custo alto for atribuído à feição linear em uma escala de custo relativo, certifique-se de que os custos atribuídos sejam relativos aos valores somados na superfície de custo final.

No entanto, se essa feição linear for uma verdadeira barreira, atribua as células NoData antes de serem combinadas na superfície de custo. Se a feição linear for uma verdadeira barreira, é melhor que ela seja inserida através do parâmetro de barreira na ferramenta Acumulação de Distância.

Use o Modelador de adequação para criar uma superfície de custo

Embora você possa criar uma superfície de custo usando ferramentas de geoprocessamento individuais, você precisará acompanhar as ferramentas que usa e os parâmetros especificados para poder fazer alterações subsequentes. Criar uma superfície de custo usando ModelBuilder é o método recomendado.

Uma superfície de custo também pode ser criada no Modelador de Adequação. Se você estiver usando o Suitability Modeler para criar uma superfície de custo, lembre-se de que, em um modelo de adequação, quanto mais favorável for um valor de critério, maior a adequação que ele recebe. Uma superfície de custo é usada para realizar a análise de menor custo. As áreas mais fáceis ou menos onerosas de se locomover receberão um valor menor.

Os métodos de transformação Categorias únicas e Faixa de Classes no Suitability Modeler são uma atribuição um-para-um do valor de custo para a categoria ou classe. No método de transformação de Funções Contínuas, você precisa aplicar a função oposta ao que faria em um modelo de adequação. Por exemplo, se ficar mais perto de córregos for mais preferido em um modelo de adequação, você pode aplicar a função de transformação Menor. Os locais menores ou mais próximos recebem o maior valor de adequação. Se mover perto de córregos for mais preferido ou menos dispendioso em uma superfície de custo, você pode selecionar a função Maior. Os locais mais afastados serão transformados para valores mais elevados, que são mais onerosos. Os locais mais próximos receberão os valores mais baixos, que são menos dispendiosos e mais preferidos para viajar.

Como alternativa, você pode usar a mesma lógica para selecionar as funções contínuas que usa para modelagem de adequação. Os locais mais preferidos recebem o valor mais alto, mas em uma superfície de custo os locais mais preferidos para se mover devem receber valores mais baixos. Para inverter os valores da superfície de custo, use o parâmetro da Função Inverter no método Funções Contínuas.