Ajustar la distancia encontrada utilizando una superficie de coste

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Una vez calculada la distancia en línea recta y posiblemente ajustada para las barreras y un ráster de superficie, se puede determinar la tasa a la que se cubre la distancia. La superficie de coste es uno de los cuatro factores que afectan a la tasa a la que se cubre la distancia. Las otras tres son las características del origen, el factor vertical y el factor horizontal.

La superficie de coste captura lo que encuentra el viajero a medida que recorre el paisaje. Desplazarse por un campo es más fácil que moverse por un bosque, que es más fácil que moverse por una zona pantanosa. Cada valor de la superficie de coste se multiplica por la distancia ajustada en línea recta para determinar la tasa a la que cubre el viajero cubre la distancia.

Como resultado de la superficie de coste, el viajero puede cubrir las unidades de distancia ajustada en línea recta a una tasa mayor en campo abierto que en un bosque o una zona pantanosa.

La distancia en línea recta se expresa en unidades lineales, como metros o pies. Al determinar la tasa a la que se cubre la distancia, las unidades pueden ser dólares, preferencias, energía consumida o riesgo. La velocidad es una medición de coste por unidad de distancia.

Crear una superficie de coste es un proceso de varios pasos. Primero, identifique los criterios que afectarán al movimiento. A continuación, transforme los valores del criterio en una escala de coste común. Por último, pondere y combine los criterios.

Este tipo de análisis se conoce como análisis de menor coste. Una superficie de coste también se conoce como impedancia o superficie de fricción. Es más difícil, costoso o más lento cubrir las unidades de distancia ajustada en línea recta en las ubicaciones de coste alto. Crear una superficie de coste puede ser similar a la creación de una superficie de adecuación; sin embargo, en una superficie de adecuación, se prefieren los valores más altos. En una superficie de coste, es más fácil moverse por los valores más bajos.

Es posible combinar varios factores para crear la superficie de coste. Por ejemplo, al crear una superficie de coste para el movimiento de animales, se utilizan factores como el tipo de uso del suelo, la distancia a las carreteras y la distancia al agua para capturar la preferencia de los animales a medida que se mueven por el paisaje. Dado que los valores de los criterios tienen un significado diferente, cada uno de los criterios se debe transformar a la misma escala de coste antes de combinarlos.

En muchos casos, la superficie de coste define las unidades de coste para el análisis de coste-distancia. Las características del origen, el factor vertical y el factor horizontal son multiplicadores de esas unidades. Cada multiplicador debe ser relativo a las mismas unidades de coste definidas en la superficie de coste. Si se especifica más de uno de los cuatro factores que controlan la tasa (superficie de coste, característica del origen, factor vertical y factor horizontal), solo uno de ellos puede tener unidades y los demás factores son multiplicadores sin unidad que modifican a esas unidades.

La superficie de coste le permite simular al viajero en un paisaje real.

Ejemplos de uso de superficie de coste

Las superficies de coste se pueden usar para resolver distintos escenarios, como los siguientes:

• Identificar la ruta más barata para construir una carretera hacia una escuela propuesta. Las unidades de superficie de coste son dólares por metro de construcción.
• Conectar los parches de hábitat de la fauna silvestre mediante corredores para permitir que las especies se desplacen entre los parches. Las unidades de superficie de coste tienen preferencia por pie para moverse por las entidades en cada ubicación.
• Ubicar un nuevo oleoducto para conectar yacimientos petrolíferos con una refinería. Las unidades de superficie de coste se basan en el impacto medioambiental que tendrá el oleoducto en cada ubicación.
• Determinar la forma más rápida de llegar a un senderista herido en un área remota. Las unidades de superficie de coste son los minutos por metro.

Incorporar una superficie de coste

El análisis de distancia se puede dividir conceptualmente en las siguientes áreas funcionales relacionadas:

• Calcule la distancia en línea recta y, opcionalmente, ajuste los cálculos con una barrera o un ráster de superficie.
• Una vez calculada la distancia en línea recta, puede determinar si lo desea la distancia a través de una superficie de coste, las características del origen, el factor vertical y el factor horizontal. Cree el ráster de distancia acumulada.
• Conecte regiones sobre la superficie de distancia acumulada resultante utilizando una red óptima, rutas específicas o un corredor.

Desde la segunda área funcional, la determinación de la tasa a la que se cubre la distancia a través de una superficie de coste se ilustra a continuación. Este escenario implica un conjunto de cuatro estaciones de guardabosques (puntos morados) y ciertos ríos (líneas azules).

El mapa de distancia en línea recta más corta desde cada celda hasta la estación de guardabosques más cercana se ajusta a una barrera y la distancia de superficie real.

Al agregar una superficie de coste, se simula un viajero que recorre el paisaje. Observe que, en la imagen mostrada debajo, las distancias no radian uniformemente desde cada una de las estaciones.

La superficie de distancia en línea recta desde arriba se ajusta con una superficie de coste para determinar la distancia de menor coste desde cada celda hasta la estación de guardabosques más asequible. Las unidades cambian de unidades lineales en la superficie en línea recta a una tasa de coste en la superficie de menor coste.

Superficie de coste para la tasa de distancia en línea recta

Para crear una superficie de coste a fin de determinar la tasa a la que se cubre la distancia ajustada en línea recta, realizará lo siguiente:

• Identifique los criterios para definir los factores que afectan al movimiento. Estos criterios capturarán cómo el viajero cubrirá la distancia al recorrer el paisaje.
• Algunos datos, como el uso del suelo, se pueden utilizar directamente como criterios. Otros criterios, como la orientación, la distancia respecto de una entidad o la visibilidad, se deben derivar de los datos base. Entre las herramientas de análisis espacial que se pueden utilizar para crear estos criterios derivados están Acumulación de distancia, Orientación, Cuenca visual geodésica, Calcular densidad y Parámetros de superficie.
• Transforme los criterios en una escala común. Esto se puede hacer con la herramienta Nueva representación cartográfica.
• Pondere y combine los criterios transformados. Utilice la herramienta Suma ponderada para esto.

La superficie de coste afecta a la tasa a la que se cubre la distancia

Una superficie de coste identifica el coste, la impedancia, la fricción o la preferencia de cada ubicación respecto al movimiento en función de las entidades de las ubicaciones. Independientemente de la aplicación potencial o las unidades de coste que se desee modelar, el flujo de trabajo general es similar.

Son ideales los costes absolutos, tales como el coste de construcción, el tiempo o las canchas, pero pueden resultar difíciles de definir para cada ubicación. Sin embargo, para muchas aplicaciones, no existen unidades de coste absoluto únicas. Por ejemplo, si está creando una superficie de coste para identificar un sendero o una pista de bicicleta entre dos ubicaciones, utilizar solo la energía o el tiempo para las unidades de coste no permitirá capturar otros factores que influyen en la ubicación adecuada de las rutas. Entre estos factores pueden estar las vistas escénicas, la propiedad de los terrenos y la evitación de áreas medioambientalmente sensibles. Al crear una superficie de coste para crear corredores de fauna silvestre, el animal puede buscar un equilibrio entre moverse por un buen hábitat y mantenerse seguro. En ambos casos, no hay ninguna unidad de coste simple capaz de capturar el alcance de las decisiones de movimiento.

En estos casos, se usan unidades de coste subjetivo relativas, tales como preferencia, seguridad y riesgo. Cada uno de los valores de los criterios se asigna a una escala de coste común, de modo que los costes asignados se relacionan entre sí basándose en las unidades subjetivas. Es decir, un coste de 10 es dos veces más difícil de atravesar que un coste de 5. Todos los valores de cada criterio se colocan en la misma escala de coste común.

Si la superficie de coste define las unidades para el análisis de costes, los otros factores de control de tasas (características del origen, factor vertical y factor horizontal) son multiplicadores sin unidad que modifican a las unidades de coste especificadas.

Es posible asignar unidades de coste absoluto directamente mediante cualquier número de herramientas de Spatial Analyst. Al definir las unidades de coste subjetivo para crear la superficie de coste, a menudo se utiliza el flujo de trabajo descrito a continuación.

Flujo de trabajo de superficie de coste

El flujo de trabajo para crear una superficie de coste cuando se especifican costes relativos es el siguiente:

• Identificar los criterios que afectan al coste del movimiento y recopilar datos base.
• Derivar criterios a partir de los datos base según se requiera.
• Transformar los valores de cada criterio a una escala de coste común.
• Ponderar los criterios entre sí y combinarlos para crear una superficie de coste.

Una vez creada la superficie de coste, puede conectar las regiones con las rutas de menor coste por esa superficie de coste.

Como se mencionó anteriormente, la creación de una superficie de coste sigue unos pasos similares para crear una superficie de adecuación. Los pasos comunes entre ellos son identificar los criterios, recopilar los datos base, derivar los criterios necesarios de los datos base, transformar los valores del criterio en una escala común, ponderar los criterios y combinar los criterios. A diferencia de la superficie de adecuación final en la que se prefieren valores más altos, en la superficie de coste, se prefieren valores más bajos para el movimiento ya que representan costes más bajos. La superficie de coste se utiliza para el análisis de menor coste. Por tanto, al implementar las transformaciones, las ubicaciones preferidas para el movimiento reciben valores más bajos.

En las siguientes secciones, se describe una aplicación de ejemplo de este flujo de trabajo. El objetivo es identificar corredores de fauna silvestre para que los linces se muevan entre parches de hábitat. El flujo de trabajo se utiliza solo con fines de demostración y no define de forma realista todas las interacciones de los linces. El flujo de trabajo descrito anteriormente se puede aplicar para crear superficies de coste para muchas otras aplicaciones.

Definir el objetivo y las unidades de coste

Primero, defina el objetivo del movimiento. El objetivo variará según el problema que se desee solucionar. Por ejemplo, el objetivo de utilizar una superficie de coste para ubicar una línea eléctrica puede ser minimizar el coste de construirlo. Al localizar una ruta para que los bomberos trasladen recursos entre dos incendios, el objetivo puede ser trasladarse de un incendio a otro lo más rápido posible. Para el escenario del lince, el objetivo de la superficie de coste es permitir que los linces se muevan de forma segura entre parches de hábitat y, al mismo tiempo, sigan teniendo acceso a ciertos recursos.

A continuación, se deben establecer las unidades de coste. Para la ubicación del tendido eléctrico, cada criterio se puede transformar en función del coste de construcción. Para ubicar la ruta de conflicto contra incendios, las unidades de coste pueden ser el tiempo. Para los corredores para linces, la definición de las unidades presenta dos desafíos. Uno es que no existe ninguna unidad de coste medible objetivo. El otro es que los criterios tienen distintos objetivos. Por ejemplo, el criterio de distancia hasta los cursos de agua es la necesidad de agua, mientras que la distancia a las carreteras es garantizar la seguridad. En esta situación, los criterios deben transformarse en una escala de coste de preferencia relativa subjetiva para poder combinarlos.

Una vez definido el objetivo y las unidades, se deben establecer los métodos para evaluar los resultados del modelo. En la superficie de coste del lince, para determinar si las rutas resultantes son satisfactorias, podría ir a los corredores y ver si los linces utilizan las rutas para moverse entre los parches.

La siguiente imagen ilustra la creación de la superficie de coste para el lince:

Identificar los criterios que afectan al coste del movimiento

Ahora que ha definido el objetivo, las unidades y los métodos de evaluación para el análisis, el primer paso para crear una superficie de coste es identificar los criterios que definen el movimiento. En este caso de ejemplo, los criterios son las cosas que los linces prefieren a medida que recorren el entorno. Cada criterio identificado debe ser clave para alcanzar el objetivo general del modelo, que consiste en garantizar que los linces puedan moverse con seguridad entre parches de hábitat, pero sin perder el acceso a los recursos críticos. Los criterios identificados deberían capturar las interacciones de los linces con respecto a sus necesidades de movimiento.

En el ejemplo del lince, se tendrán en cuenta los siguientes criterios:

• Tipos de uso del suelo: los linces prefieren moverse por los bosques para cubrirlos y no les gusta adentrarse en áreas desarrolladas o semidesarrolladas.
• Distancia a las carreteras: por seguridad, los linces prefieren moverse por áreas más alejadas de las carreteras.
• Distancia a los cursos de agua: debido a sus necesidades de agua, los linces prefieren no alejarse de los cursos de agua al moverse por el entorno.

Derivar criterios a partir de los datos base según se requiera

Algunos criterios, como los tipos de uso del suelo en el ejemplo de lince, se pueden utilizar directamente en la creación de la superficie de coste. Los linces responden directamente a los distintos tipos de uso del suelo. Otros criterios se deben derivar. Tenga en cuenta que ni las carreteras ni los cursos de agua son criterios en sí: a lo que responden los linces son la distancia a las carreteras o los cursos de agua.

Dado que los datasets de distancia a las carreteras y cursos de agua no están disponibles inicialmente, se pueden utilizar las herramientas adecuadas para derivar estos criterios a partir de los datos base. Utilice la herramienta Acumulación de distancia para determinar a qué distancia está cada ubicación de la carretera más cercana para el criterio de la carretera y utilícela de nuevo para determinar las distancias desde los cursos de agua para el criterio de cursos de agua.

Criterio de distancia a las carreteras mostrado de forma transparente sobre un sombreado.

Transformar los valores de cada criterio a una escala de coste común

Si se suman matemáticamente los rásteres de uso del suelo, distancia a las carreteras y distancia a los cursos de agua, se obtendrán valores sin sentido. Por ejemplo, una ubicación en particular puede tener un valor de uso del suelo de 4, que representa a una zona de viviendas unifamiliares. Se trata de 627 metros desde una carretera y 2.252 metros desde un curso de agua. La suma de estos valores da como resultado 2.883, un número irrelevante. Para poder sumar los rásteres de los criterios, los valores de cada criterio se deben transformar a una escala de preferencia de coste común.

En este ejemplo, se utilizará una escala de coste común del 1 al 10. Por cada valor de un criterio, las ubicaciones con entidades más fáciles o con mayor preferencia para moverse recibirán valores de coste bajos y las ubicaciones más difíciles o menos preferidas recibirán valores de coste más altos. Por ejemplo, las ubicaciones dentro de 100 metros de una carretera son las menos preferidas y reciben un coste de 10, a las distancias entre 100 y 300 metros se les puede asignar un valor de coste de 5 y las distancias que son superiores a 300 metros pueden recibir un coste de 1 ya que los linces prefieren moverse lejos de las carreteras.

Al transformar los valores dentro de cada criterio a la escala de coste del 1 al -10, se transforman los valores relativos entre sí dentro de la escala. Es decir, una ubicación a la que se le asigna un valor de coste de 3 es la mitad de preferida que una ubicación a la que se le asigna un valor de coste de 6, y un valor de coste de 10 es 10 veces más preferido que una ubicación tenga que asignado un valor de coste de 1.

Este proceso de transformación se aplica a cada valor dentro de cada criterio identificado para la superficie de coste. Para el modelo del lince, para el criterio de uso del suelo, a los tipos de uso del suelo preferidos, como los bosques, se les asignará un valor de coste de 1 (preferible y menos costoso al atravesarlo), a los residenciales se les asignará un valor de coste de 5 y a las zonas industriales se les asignará un valor de coste de 9. Para el criterio de distancia a las carreteras, las ubicaciones más próximas a las carreteras recibirán costes más elevados de 9 y 10, mientras que las ubicaciones más alejadas de las carreteras recibirán valores de coste más bajos (dado que los linces prefieren moverse por ellos). Para el criterio de distancia hasta los cursos de agua, es preferible acercarse más a los cursos de agua, de modo que las ubicaciones cercanas recibirán costes más bajos, de 1 o 2, y las ubicaciones distantes recibirán mayores costes, de 9 o 10.

Es conveniente que los valores de coste asignados tengan la misma preferencia entre los criterios. Es decir, una distancia transformada de las carreteras a la que se le asigna un coste de 5 tiene la misma preferencia que un tipo de uso del suelo o una distancia a los arroyos a la que también se le asigna un coste de 5.

Para transformar los criterios se lleva a cabo una reclasificación. En estas herramientas se especifica la misma escala de coste para cada uno de los criterios. En este ejemplo, se utilizará una escala de preferencia de coste del 1 al 10.

El tipo de uso del suelo es un dato categórico y se utiliza una transformación de uno a uno para asignar tipos de uso del suelo a los costes. Se utilizará la herramienta Reclasificar. Al bosque se le asigna un 1 y se le asigna un valor de 9 a las zonas industriales, y así sucesivamente en la tabla de reclasificación.

Tabla de coste asignado a valores de uso del suelo

Valor	Nuevo
Agricultura	2
Suelo desnudo	1
Desarrollado, de alta intensidad	9
Desarrollado, de baja intensidad	5
Desarrollado, de intensidad media	8
Bosque, coníferas	1
Bosque, caducifolias	2
Bosque, mixto de caducifolias-coníferas	2
Pradera	4
Monte bajo/matorral	3
Agua	10
Humedal	9
NODATA	NODATA

A continuación, se muestra el mapa del uso del suelo transformado resultante. Las ubicaciones verdes tienen mayor preferencia para moverse; las rojas, menor preferencia.

El mapa de uso del suelo transformado resultante.

La distancia respecto de las carreteras y la distancia a los cursos de agua son datos continuos. Para transformar los valores de los criterios a fin de capturar la interacción de coste, se aplicará una función. Con cada paso que los linces se alejan de una carretera, su preferencia o coste se reduce continuamente en función especificada.

El foco de la herramienta Re-escalar por función es el modelado de adecuación, en el cual los atributos más preferidos reciben los valores más altos. En el análisis de menor coste, la lógica es la inversa. A las áreas con mayor preferencia para viajar dentro de ellas se les asignan valores bajos que indican un coste inferior. La herramienta Re-escalar por función puede dar cabida a esta inversión de lógica de una de las dos formas siguientes:

• Seleccione el inverso de la función de adecuación en la herramienta. Es decir, se puede aplicar la función Pequeño a los criterios de distancia a cursos de agua en un modelo de adecuación que indican que estar más cerca de los cursos de agua es más adecuado, por lo que recibe valores más altos. Cuando se utiliza la distancia desde los cursos de agua para la superficie de coste, se utiliza la función Grande, lo que indica que las ubicaciones más alejadas reciben los valores más altos (menos preferidos). Las ubicaciones más cercanas reciben los valores más bajos (los costes más bajos) y son más preferibles como lugares de paso.
• Se puede aplicar la misma lógica utilizada en el modelo de adecuación, pero en sentido inverso. La función Pequeño se puede especificar para el criterio de distancia desde los cursos de agua para el modelo de adecuación y al transformar la distancia desde el criterio de cursos de agua para la superficie de coste. Sin embargo, para la superficie de coste, los parámetros Escala Desde y Escala Hasta se deben invertir, pasando de ser de 1 a 10 a ser de 10 a 1. Como resultado, las ubicaciones más cercanas reciben ahora el valor Escala Hasta, que es ahora 1 debido a que es menos costoso moverse.

El criterio de distancia transformada desde las carreteras creado al aplicar una función continua. Los lugares más lejanos de las carreteras (áreas verdes) se prefieren a la hora de moverse.

Para capturar la preferencia del lince por moverse cerca de los cursos de agua, se aplicó otra función a la distancia respecto del criterio de cursos de agua.

El criterio de distancia transformada desde los cursos de agua creado al aplicar una función continua. Los lugares más cercanos a los cursos de agua (áreas verdes) se prefieren a la hora de moverse.

Si está utilizando unidades de coste absoluto al transformar los valores de los criterios en el coste, como el coste de la construcción o el tiempo, puede utilizar fórmulas matemáticas o asignación directa. Estas fórmulas se pueden aplicar usando la Calculadora ráster en lugar de aplicar los pasos de transformación relativa anteriores.

Sugerencia:

Los valores de coste siempre deben ser positivos; el ráster de costes de entrada no puede tener valores de celda menores o iguales que 0. Si existen tales valores, puede re-escalar todo el rango para que sea mayor que 0 o reemplazar los valores del problema por números positivos pequeños. Puede hacerlo con la herramienta Con. Si las áreas con un valor de 0 representan áreas que deberían excluirse del análisis, cambie estos valores a NoData antes de ejecutar Acumulación de distancia. Puede hacerlo con la herramienta Establecer nulos.

Ahora los valores de cada criterio se transforman en relación entre sí a una escala de coste común, y los criterios transformados se pueden combinar.

Ponderar los criterios entre sí y combinarlos para crear una superficie de coste

Cuando se suman los tres criterios transformados, el rango resultante puede ser de 3 a 30. Una ubicación que tiene asignado un valor de 3 es la ubicación preferible para moverse. Se trataría de dentro de un bosque, lejos de una carretera y junto a un curso de agua. Las ubicaciones a las que se asignen valores más altos serán menos preferidas (más costosas de recorrer), en función de las entidades que contengan.

Sin embargo, antes de sumar los criterios, es posible que uno de ellos sea más importante o más significativo para el coste del desplazamiento de los linces que los demás. Si ese es el caso, ese criterio se ponderará más que el resto. Para enfatizar la distinción, el proceso de transformación convierte los valores dentro de un criterio entre sí. La ponderación define la importancia relativa de cada criterio entre sí.

Un peso es un multiplicador que se aplica a cada valor transformado del criterio.

En el modelo de adecuación para el lince, aplicar un peso más alto a un criterio indica que el criterio es más importante para la biología de los linces. Sin embargo, en una superficie de coste, el peso indica que el criterio es más significativo o costoso para el movimiento que los demás criterios.

En la superficie del coste para el lince, se determina que, por seguridad, los gatos monteses quieren evitar viajar cerca de las carreteras. En consecuencia, se asigna a la distancia transformada a las carreteras un peso mayor que el criterio de distancia a los cursos de agua. Por ejemplo, a una ubicación se le puede asignar inicialmente un coste de 10 por la distancia a las carreteras, ya que está cerca de una carretera. La ubicación puede tener asignado un coste de 1 para la distancia a los cursos de agua, ya que también está cerca de un curso de agua. Si se aplica un peso de 1,5 al criterio de distancia desde las carreteras mientras que el criterio de distancia desde los cursos de agua tiene asignado un peso de 1, esa ubicación recibirá un valor de coste total de 16 (el resultado de 10 x 1,5 + 1) en la superficie de coste resultante. Como resultado, las ubicaciones más cercanas a las carreteras se vuelven más costosas y menos preferidas como lugares de paso.

En este ejemplo, al criterio de uso del suelo también se le asignará un peso de 1.

La superficie de coste final resultante de combinar todos los criterios. Las áreas más preferidas para los movimientos del lince aparecen en verde y las menos preferidas se muestran en rojo.

Debido a la ponderación, el análisis de menor coste se conoce en ocasiones como análisis de menor coste ponderado.

Nota:

Si se usan unidades de coste medibles absolutas, como dólares o tiempo, no aplique pesos. Aunque un criterio puede ser más o menos significativo, el coste absoluto no variará. Ni el coste en dólares ni el tiempo son los costes reales. Si se aplica un peso, las unidades absolutas ya no son válidas y el coste será una escala relativa.

Ahora se ha creado una superficie de coste. En función de los atributos de cada ubicación, la superficie de coste indica la preferencia de cada ubicación respecto al resto desde la perspectiva de un lince. El objetivo final del modelo para el lince es conectar una serie de áreas de hábitat del lince con corredores de vida silvestre sobre el ráster de costes acumulados resultante, lo que permite que los linces se muevan entre estas áreas.

Los parches de hábitat se pueden conectar de las siguientes formas:

• Cree una red de menor coste (consulte Conectar regiones con la red óptima).
• Conecte parches específicos entre sí (consulte Conectar ubicaciones con las rutas óptimas).
• Conecte los parches mediante corredores (consulte Conectar ubicaciones con corredores).

Pendiente y superficie de coste

La superficie de coste es uno de los cuatro factores que pueden controlar la tasa a la que se cubre la distancia ajustada en línea recta. En una superficie de coste, el coste es el mismo si se atraviesa la celda de este a oeste, de oeste a este, de norte a sur o de sur a norte, y también si el movimiento se produce diagonalmente en cualquier dirección. Sin embargo, es posible que sea importante para el viajero en qué dirección atraviesa la celda. Para subir pendientes, se necesita un esfuerzo diferente al de descender. Por lo tanto, puede ser importante saber de qué modo se cubre esa pendiente. Por ejemplo, si se mueve a una ubicación que tiene pendientes pronunciadas y se está moviendo en perpendicular a esas pendientes (en línea con las curvas de nivel), el esfuerzo es menor que ascender directamente la pendiente pronunciada.

La herramienta Pendiente calcula la pendiente determinando la elevación del recorrido desde la altura del centro de la celda de procesamiento hasta las alturas de cada uno de los ocho centros de las celdas vecinas. La pendiente más pronunciada de las ocho pendientes se asigna a la celda. Dado que se asigna el descenso máximo a una celda, no captura ninguna direccionalidad del movimiento en la celda. Al modelar el movimiento, quizá no sea importante la pendiente que se encuentra en una ubicación, pero sí podría ser importante cómo se cubre esa pendiente. Si se utiliza el ráster de pendiente en una superficie de coste, es posible que el viajero evite innecesariamente las celdas a las que se les han asignado pendientes pronunciadas.

Por lo general, si la dirección en la que el viajero cubre las pendientes es importante, la dirección debe ser capturada por el factor vertical, no la superficie de coste. Es frecuente utilizar incorrectamente la pendiente como criterio de entrada en una superficie de coste.

Sin embargo, hay casos en los que un ráster de pendiente es apropiado para su inclusión en una superficie de coste. Por ejemplo, está buscando un nuevo sendero y la pendiente de una celda es tan pronunciada que, sea cual sea la dirección en la que el viajero entra en la celda, se ve ralentizado por la pendiente. En este caso, la direccionalidad de la pendiente no importa, por lo que es apropiado incluir el ráster de pendiente en la superficie de coste.

La resistencia al movimiento varía según la cobertura del suelo y la pendiente. El color de las cifras indica el coste relativo del viaje. Caminar por el sendero preparado (verde vivo) es lo más sencillo. Caminar sobre un suelo abrupto (verde oscuro) es más difícil, de modo que es más difícil hacerlo en terrenos abruptos (tan). El movimiento por pendientes pronunciadas (amarillo) puede ser peligroso independientemente de la dirección del viaje. Las pendientes extremadamente pronunciadas (rojo) pueden actuar como barreras.

Lo que importa al viajero es cómo cubre las pendientes, no lo pronunciadas que sean. Ascender una pendiente pronunciada requerirá el mayor esfuerzo; bajarla, el menor; y avanzar en paralelo a la pendiente será un esfuerzo intermedio. La cobertura de suelo combinada con la pendiente también puede afectar al movimiento. Moverse por campo abierto más agreste es más difícil que viajar por una carretera. Los senderistas están codificados por colores según lo fácil que puedan superar las pendientes y la cobertura de suelo que se han encontrado. Las figuras verdes pueden desplazarse más rápidamente que las figuras rojas.

Unidades en los factores de control de tasas

Una vez calculada la distancia ajustada en línea recta, la tasa a la que se cubren esas unidades de distancia se controla mediante la superficie de coste, las características del origen, el factor vertical y el factor horizontal. Cada factor es un multiplicador de la distancia ajustada en línea recta. Debe tener cuidado al especificar las unidades de los factores. La superficie de coste no puede tener preferencia y el factor vertical está en el tiempo. El diagrama debe ser coherente.

Por lo general, la superficie de coste representa a las unidades de conducción para el análisis de tasas. El factor vertical, el factor horizontal y las características del origen suelen ser multiplicadores sin unidades para las unidades de coste de la superficie de coste.

Este no es el caso cuando se aplica la función de senderismo de Tobler utilizando el factor vertical. En la función de senderismo, las unidades son el tiempo y se convierten en unidades de conducción para el análisis de costes. Si se agrega una superficie de coste al análisis, los valores de superficie de coste deben ser multiplicadores sin unidades, modificando el tiempo para moverse por el paisaje teniendo en cuenta las pendientes en el factor vertical.

Crear una superficie de coste mediante ModelBuilder

ModelBuilder es un entorno eficaz para crear una superficie de coste. Proporciona la funcionalidad de encadenar los criterios de entrada y salida y las herramientas de geoprocesamiento. La representación gráfica del modelo permite presentar visualmente la lógica del modelo y siempre puede realizar cambios y volver a ejecutar el modelo.

Al crear superficies de coste complejas que pueden incluir distintos objetivos de movimiento, a menudo se utilizan submodelos. Los submodelos no solo organizan los objetivos del modelo, sino que se pueden utilizar diferentes transformaciones para determinados criterios y cumplir los distintos objetivos de movimiento. Por ejemplo, en nuestro ejemplo del lince, al transformar el tipo de uso del suelo, puede ser favorable desplazarse cerca del borde de un campo para el submodelo de recurso, pero es desfavorable para el submodelo de seguridad.

Aplicaciones adicionales de la superficie de coste

A continuación, se muestra cómo se puede utilizar una superficie de coste para abordar otros tipos de aplicaciones.

Zonas de velocidad restringida

Se puede utilizar una superficie de coste para representar la velocidad máxima de una zona de velocidad restringida de un puerto. Una zona de influencia de 100 metros alrededor de la costa puede tener una velocidad máxima de 5 nudos y un ritmo máximo de 1 h/(5*1,852) km. El corredor con zona de influencia entre 100 y 200 metros puede permitir un ritmo máximo de 1 h/(10*1,852) km. Tenga en cuenta que a medida que aumenta la velocidad, disminuye el ritmo.

Coste de la construcción de carreteras

Para estimar el coste de construcción total de una nueva carretera, puede crear una superficie de coste que codifique los costes de construcción por milla. Construir una nueva carretera no desdoblada de dos carriles en áreas rurales es más barato que construir la misma carretera en áreas urbanas. En este caso, puede clasificar las celdas de la superficie de coste entre urbanas y rurales. Basándose en la información de las preguntas frecuentes obtenidas de la American Road and Transportation Builders Association (ARTBA), los valores típicos para los costes por milla en las celdas rurales son de 2 millones de dólares por milla y 4 millones de dólares por milla para las celdas urbanas. Además, es posible agregar barreras basándose en la zonificación local y la legislación urbanística.

Información adicional

Las siguientes secciones contienen información adicional acerca de las superficies de coste.

Considerar la época del año del movimiento

La época del año puede alterar la superficie de coste. ¿La superficie de coste se ha concebido para moverse en el invierno o verano, en una estación seca o una estación húmeda? ¿El movimiento se prevé con tiempo agradable o mal tiempo, para un evento extremo o para condiciones típicas?

¿Existen otras influencias temporales que afectan al movimiento? Para un análisis de coste de la vida silvestre, ¿el movimiento es necesario para llegar a zonas de cría o se trata del movimiento diario entre parches o de una migración estacional? ¿El movimiento se produce durante las temporadas de caza?

Los diversos factores de tiempo que pueden afectar al movimiento no solo pueden afectar a las transformaciones y los pesos; también pueden influir en los criterios que se usarán en la superficie de coste.

Para capturar los diversos tipos de estaciones y movimientos, puede necesitar varias superficies de coste y realizar el análisis de distancia en cada una de ellas. Es posible que tenga que combinar los resultados para capturar todas las necesidades de movimiento anual.

Incorporar carreteras o caminos en la superficie de coste

Considere una superficie de coste que utilizarán los equipos de rescate en vehículos todo terreno (quads) para llegar a un senderista herido. Para este ejemplo, los criterios son los tipos de uso del suelo, la orientación y las pendientes. Las zonas pantanosas tendrán un coste elevado y las praderas serán menos costosas. Como este rescate sucede en primavera, las orientaciones hacia el sur están más embarradas y son más costosas, mientras que las orientaciones hacia el norte congelado son menos costosas. La dificultad de superar las pendientes se puede incorporar mediante el factor vertical.

Cuando se encuentra una carretera, el coste cambia. Es más rápido y fácil viajar por carretera. El coste de moverse por carretera es un coste constante bajo.

Para capturar el coste bajo constante de la carretera, una vez creada la superficie de coste, las carreteras se aplican en la superficie de coste.

1. Rasterice las carreteras con la herramienta Convertir entidad en ráster y asigne un coste único a las carreteras. Si el dataset de entidades de carreteras no tiene campo de coste, rasterice en cualquier campo con valores de 0 o superior, como FID, y aplique la siguiente expresión en la herramienta Calculadora ráster: Con(rasterRoads >= 0, 50)

   50 es el coste asignado. El ráster resultante se denominará roadCostValue y se utilizará como entrada en la expresión del siguiente paso.

   Si corresponde, el coste puede variar según el tipo de carretera.

2. Convierta los valores NoData a cero usando las herramientas Evaluación condicional e IsNull de la lista de la herramienta Calculadora ráster. Utilice una expresión con la siguiente forma: Con(IsNull(roadCostValue), 0, roadCostValue).

   El ráster resultante se denomina roadCost y se utiliza como entrada en la expresión del siguiente paso.

3. Aplique las carreteras en la superficie de coste usando la Calculadora ráster. Utilice una expresión con la siguiente forma: Con(roadCost > 0, roadCost, costSurface)

   En el ráster de salida final, a las celdas por las que pasa una carretera se les asignará el coste asociado con la carretera. Todas las celdas que no son de carreteras recibirán el valor de coste creado en la superficie de coste.

Como resultado, el quad se moverá por el paisaje y, cuando se encuentre con una carretera, viajará por esa carretera tanto tiempo como sea posible antes de dejarlo para llegar al senderista herido. El coste de la carretera se puede precisar aún más en las secciones pronunciadas y curvadas.

Engrosar las barreras para evitar fisuras

Puede incorporar entidades lineales, como carreteras o ríos, que tengan costes elevados o que sean barreras en su superficie de coste. Si la entidad lineal es una polilínea, se rasterizará. Cuando se representa como un ráster, la entidad lineal solo tendrá el grosor de una celda. Si bien la naturaleza de la barrera se conservaría donde es perfectamente horizontal o vertical, puede ser diagonal. En este caso, sería geométricamente posible que el viajero se colara a través de lo que constituirían fisuras en la barrera. Si esto ocurre, las celdas de barrera o de coste alto ya no son un obstáculo para el movimiento.

El viajero podría colarse diagonalmente por las fisuras de una barrera (izquierda). Para evitarlo, las secciones diagonales de barreras se engrosan levemente (derecha).

Para agregar una entidad lineal a la superficie de coste, siga estos pasos:

1. Cree una zona de influencia en la entidad lineal al menos más grande que la diagonal de la distancia de celda de la superficie de coste.
2. Rasterice la entidad con zona de influencia resultante con la herramienta De polígono a ráster.
3. Asigne todas las celdas con zonas de influencia rasterizadas al coste y asigne todas las celdas NoData a cero. Con la herramienta Calculadora ráster, introduzca una expresión con la siguiente forma: Con(IsNull(buffRaster), 0, 35).

   El valor 35 es el coste de la entidad lineal.

   Si la entidad lineal es una barrera verdadera, defina las celdas con zona de influencia como NoData especificando nada para la sentencia falsa (la 35) identificada en la expresión anterior.

4. Agregue el ráster resultante del paso 3 a la superficie de coste como se describe en la sección anterior.

Estos mismos pasos se utilizan si la entidad lineal de entrada es un ráster. No es necesario rasterizar primero la entidad ráster lineal. Cree la zona de influencia alrededor de la entidad ráster utilizando la herramienta Acumulación de distancia y estableciendo un valor de Acumulación máxima (una distancia).

En lugar de crear zonas de influencia en la entidad lineal, puede rasterizar la entidad lineal si aún no es un ráster. A continuación, ejecute la herramienta Estadísticas focalizadas en la entidad lineal rasterizada que especifique la estadística. La herramienta ampliará la entidad lineal una celda a cada lado de la entidad si se selecciona una vecindad de 3 x 3. Los valores de celda asignados se basarán en la estadística especificada. La superficie resultante se puede agregar después a la superficie de coste como se describe en la sección anterior. Este enfoque es particularmente útil si la entidad lineal es un ráster y representa un gradiente como profundidad, salinidad, pH o distancia.

Nota:

Si se va a asignar un coste alto a la entidad lineal en una escala de coste relativo, asegúrese de que los costes asignados sean relativos a los valores sumados en la superficie de coste final.

Sin embargo, si esa entidad lineal es una barrera verdadera, asigne a las celdas NoData antes de que se combinen en la superficie de coste. Si la entidad lineal es una verdadera barrera, es mejor si se introduce a través del parámetro de barrera en la herramienta Acumulación de distancia.

Utilizar el Modelador de adecuación para crear una superficie de coste

Aunque puede crear una superficie de coste mediante herramientas de geoprocesamiento individuales, deberá hacer un seguimiento de las herramientas que utiliza y los parámetros especificados para poder realizar cambios posteriores. El método recomendado es crear una superficie de coste con ModelBuilder.

También se puede crear una superficie de coste en el Modelador de adecuación. Si utiliza el Suitability Modeler para crear una superficie de coste, recuerde que, en un modelo de adecuación, cuanto más favorable sea el valor de criterio, mayor será la adecuación que recibe. Se utiliza una superficie de coste para realizar análisis de menor coste. Las áreas más fáciles o menos costosas por las que moverse recibirán un valor más bajo.

Los métodos de transformación Categorías únicas y Rango de clases del Suitability Modeler son una asignación de uno a uno del valor de coste a la categoría o clase. En el método de transformación Funciones continuas, debe aplicar la función opuesta de lo que haría en un modelo de adecuación. Por ejemplo, si estar más cerca de los cursos de agua tiene mayor preferencia en un modelo de adecuación, puede aplicar la función de transformación Pequeño. Las ubicaciones más pequeñas o más cercanas reciben el valor de adecuación más alto. Si moverse cerca de cursos de agua es más preferible o menos costoso en una superficie de coste, puede seleccionar la función Grande. Las ubicaciones más alejadas se transformarán en valores más altos, que son más costosos. Las ubicaciones más cercanas recibirán los valores más bajos, que son menos costosos y más preferibles para desplazarse a través de ellos.

Alternativamente, puede utilizar la misma lógica para seleccionar las funciones continuas que para el modelado de adecuación. Las ubicaciones más preferidas reciben el valor más alto, pero en una superficie de coste, las ubicaciones más preferidas a través de las cuales desplazarse reciben valores más bajos. Para invertir los valores de la superficie de coste, utilice el parámetro Función Invertir del método Funciones continuas.