Инструмент Распределение по расстоянию вычисляет распределение по расстоянию до источника для каждой ячейки на основе прямолинейных расстояний, стоимостного расстояния и истинного расстояния по поверхности, также применяются вертикальные и горизонтальные факторы стоимости.
Выходные данные представляют собой размещенные слои изображений.
Подробнее о том, как работает инструмент Распределение по расстоянию
Примеры
Примеры сценариев для применения этого инструмента включают следующее:
- Определение областей, закрепленных за сотрудниками полевой команды.
- Определение областей, как подходящих для местообитания животных.
Примечания по использованию
Распределение по расстоянию включает конфигурации для входных слоев, настроек расстояния и результирующих слоев.
Входные слои
Группа Входные слои включает в себя следующий параметр:
Входные растровые или векторные источники задает растровый или векторный слой, содержащий источники, до которых вычисляется расстояние. Вы можете выбрать слой с помощью кнопки Слой или использовать кнопку Нарисовать входные объекты, чтобы создать слой скетча для использования в качестве входных данных.
Если входной слой является растром, он должен состоять из ячеек, имеющих допустимые значения (ноль является допустимым значением), идентифицирующих источник, а остальным ячейкам должно быть присвоено значение NoData.
Если входной слой векторный, но может быть точечным, линейным или полигональным.
Когда входные данные источников представлены пространственным объектом, местоположения источников внутренне конвертируются в растр до выполнения анализа.
Разрешение растра можно настраивать с помощью параметра среды Размер ячейки. По умолчанию, если в инструменте не указаны другие растры, разрешение будет определяться наименьшим из значений ширины или высоты экстента входного объекта во входной пространственной привязке, деленного на 250.
Во избежание этой ситуации в качестве промежуточного шага можно напрямую растеризовать входные объекты с помощью инструмента Конвертировать объекты в растр и задать параметр Поле значения. Затем используйте полученные выходные данные в качестве входных для того инструмента расстояний, который вам требуется.
Если источник попадает в NoData в любом из соответствующих входных растров, он игнорируется при анализе, и поэтому расстояние от этого источника не рассчитывается.
При использовании данных объекта в качестве входных исходных данных следует особенно тщательно выбирать способ обработки размера выходной ячейки, если его можно охарактеризовать как грубый относительно подробных сведений во входных данных. Процесс внутренней растеризации применяет метод центра ячейки в качестве типа присвоения значений для ячеек. Это означает, что данные, не расположенные по центру ячейки, не будут включены в промежуточные растеризованные исходные выходные данные, и они не будут представлены в расчетах расстояния. Например, если источником является ряд небольших полигонов (таких как периметры знаний), которые невелики относительно размера выходной ячейки, возможно, что только некоторые из них попадут по центру выходных растровых ячеек, и, видимо, большинство остальных объекты будут потеряны в анализе.
Во избежание этой ситуации в качестве промежуточного шага можно напрямую растеризовать входные объекты с помощью инструмента Конвертировать объекты в растр и задать параметр Поле значения. Затем используйте полученные выходные данные в качестве входных для того инструмента расстояний, который вам требуется. Кроме того, можно выбрать небольшой размер ячейки, чтобы получить достаточный объем данных из входных объектов.
Входное поле источника используется для присвоения значений местоположениям источников. Тип этого поля должен быть целочисленным.
Группа Выходные слои включает в себя следующие параметры:
Входной растр или входные объекты барьеров – набор данных, который определяет барьеры. Барьеры - это препятствия, которые необходимо обходить. Они могут задаваться как растровыми, так и векторными данными.
Вы можете выбрать слой с помощью кнопки Слой или использовать кнопку Нарисовать входные объекты, чтобы создать слой скетча для использования в качестве входных данных.
Входной растровый слой должен быть целочисленным или с плавающей точкой. Любые ячейки, имеющие значения (включая ноль), будут рассматриваться как барьеры. Любые ячейки со значениями NoData барьерами считаться не будут.
Для объекта входными данными могут быть точка, линия или полигон. Входные объекты будут внутренне конвертироваться в растр перед их обработкой.
Там, где барьеры соединены только диагональными ячейками, барьеры будут утолщены, чтобы сделать их непроницаемыми.
Барьеры также определяются местоположениями, в которых ячейки NoData существуют в параметрах Входной растр стоимости, Растр входной поверхности, Входной растр вертикального фактора и Входной растр горизонтального фактора. Если ячейки NoData соединяются только с диагональными ячейками, они будут усилены дополнительными ячейками NoData, чтобы сделать непроницаемый барьер.
Растр входной поверхности - это растр, определяющий значения высоты в каждой ячейке.
Значения используются для вычисления действительного расстояния по поверхности, которое будет пройдено при перемещении между ячейками.
Если параметр Растр входной поверхности содержит вертикальную систему координат (VCS), считается, что значения растра поверхности указаны в единицах VCS. Если растровая поверхность не имеет VCS, и данные спроецированы, считается, что значения поверхности выражены в линейных единицах пространственной привязки. Если растровая поверхность не имеет VCS, и данные не спроецированы, считается, что значения поверхности выражены в метрах. Окончательный результат накопления расстояния выражается в стоимости за линейную единицу или в линейных единицах, если стоимость не вводится.
Входной растр стоимости - это растр, определяющий импеданс, или стоимость движения в плоскости через каждую ячейку.
Значение в каждом местоположении ячейки представляет собой стоимость за единицу расстояния для перемещения через ячейку. Для получения общей стоимости прохождения через ячейку, значение каждой ячейки умножается на разрешение ячейки, с учетом возможности движения по диагонали.
Значения в растре стоимости могут быть целыми числами или числами с плавающей точкой, но они не могут быть отрицательными или нулевыми (стоимость не может быть отрицательной или нулевой).
Настройки расстояния
Группа Настройки расстояния включает в себя следующие параметры:
Метод расстояний - указывает, будет ли расстояние вычисляться с использованием планарного (плоская поверхность земли) или геодезического (эллипсоид) метода.
- Планарный – расчет расстояний будет выполняться на проецированной плоскости при использовании декартовой системы координат 2D. Этот метод используется по умолчанию.
- Геодезический – расчет расстояния будет производиться по эллипсоиду. Независимо от входной или выходной проекции, результаты не меняются.
Группа Вертикальное перемещение включает в себя следующие параметры:
Входной растр вертикального фактора - это растр, определяющий значения z для местоположения каждой ячейки.
Значения используются для вычисления уклонов, применяемых при определении вертикального фактора, учитываемого при перемещении из одной ячейки в другую.
Вертикальный фактор определяет отношение между вертикальным фактором стоимости и вертикальным относительным углом движения.
Существует несколько факторов с доступными модификаторами, которые задают определенный график вертикального фактора. Графики применяются для определения вертикального фактора, используемого в вычислениях общей стоимости перемещения в соседнюю ячейку.
В приведенных ниже пояснениях VF обозначает коэффициент, определяющий трудности перемещения по вертикали от одной ячейки к другой; а VRMA - угол уклона между ячейкой От источника и ячейкой К источнику.
Ниже приведены типы вертикального фактора:
- Двоичный – если VRMA больше нижнего порогового угла и меньше верхнего порогового угла, значение VF устанавливается равным значению, связанному с нулевым фактором; в противном случае, значение равно бесконечности.
- Линейный – VF является линейной функцией VRMA.
- Обратный линейный – VF является обратной линейной функцией VRMA.
- Симметричный линейный – VF является линейной функцией VRMA либо с положительной, либо с отрицательной стороны VRMA; эти две линейные функции симметричны относительно оси VF (оси y).
- Симметричный обратный линейный – VF является обратный линейной функцией VRMA либо с положительной, либо с отрицательной стороны VRMA; эти две линейные функции симметричны относительно оси VF (оси y).
- Cos – VF является функцией косинуса VRMA.
- Sec – VF является функцией секанса VRMA.
- Cos-Sec - VF является косинусом угла VRMA, когда VRMA отрицательный, и секансом угла VRMA, когда VRMA не отрицательный.
- Sec-Cos - VF является секансом угла VRMA, когда VRMA отрицательный, и косинусом угла VRMA, когда VRMA не отрицательный.
Модификаторы для ключевых слов вертикального фактора выглядят так:
- Нулевой фактор – вертикальный фактор, используемый в случаях, когда VRMA равен 0. Этот фактор определяет точку пересечения с осью y для указанной функции. По определению, нулевой фактор не применим ни к одной из тригонометрических вертикальных функций (Cos, Sec, Cos-Sec или Sec-Cos). Пересечение с осью Y устанавливается этими функциями.
- Нижний пороговый угол – значение угла VRMA, ниже которого VF будет задан равным бесконечности.
- Верхний пороговый угол – значение угла VRMA, при превышении которого VF будет задан равным бесконечности.
- Уклон – наклон прямой линии, используемый с параметрами Линейный и Обратный линейный. Уклон задается как отношение подъема к расстоянию (например, 45 процентов уклона - это 1/45 (значение при вводе равно 0,02222)).
Значения по умолчанию для модификаторов Вертикального фактора следующие:
Функция Нулевой фактор Нижний пороговый угол Верхний пороговый угол Уклон Степень Cos степени Sec степени Binary
1
-30
30
Н/Д
Н/Д
Н/Д
Н/Д
Линейная
1
-90
90
1.111E-02
Н/Д
Н/Д
Н/Д
Обратный линейный
1
-45
45
-2.222E-02
Н/Д
Н/Д
Н/Д
Симметричный линейный
1
-90
90
1.111E-02
Н/Д
Н/Д
Н/Д
Симметричный обратный линейный
1
-45
45
-2.222E-02
Н/Д
Н/Д
Н/Д
Cos
Н/Д
-90
90
Н/Д
1
Н/Д
Н/Д
Sec
Н/Д
-90
90
Н/Д
1
Н/Д
Н/Д
Cos-Sec
Н/Д
-90
90
Н/Д
Н/Д
1
1
Sec-Cos
Н/Д
-90
90
Н/Д
Н/Д
1
1
Группа Горизонтальное перемещение включает в себя следующие параметры:
Входной растр горизонтального фактора - это растр, определяющий горизонтальное направление в каждой ячейке.
Значения на растре должны быть целыми числами в диапазоне от 0 до 360, значение 0 градусов соответствует направлению на север, или в верхнюю часть экрана. Значения увеличиваются по часовой стрелке. Плоским участкам должно быть присвоено значение, равное -1. Для определения дополнительной стоимости в горизонтальной плоскости, возникающей при движении из ячейки в соседние с ней ячейки, значения в каждом местоположении будут использоваться в сочетании со значением Горизонтального фактора.
Горизонтальный фактор определяет отношение между горизонтальным фактором стоимости и горизонтальным относительным углом движения.
Существует несколько факторов с доступными модификаторами, которые задают определенный график горизонтального фактора. Графики применяются для определения горизонтального фактора, используемого в вычислениях общей стоимости перемещения в соседнюю ячейку.
В приведенных ниже пояснениях горизонтальный фактор (HF) обозначает определенные препятствия, возникающие при продвижении от одной ячейки к другой; а относительный горизонтальный угол перемещения (HRMA) идентифицирует угол между направлением по горизонтали и направлением движения.
Ниже приведены параметры горизонтального фактора:
- Двоичный – если HRMA меньше порогового угла, значение HF устанавливается равным значению, связанному с нулевым фактором; в противном случае, значение равно бесконечности.
- Вперед – движение возможно только вперед. HRMA должен быть больше или равен 0 и меньше 90 градусов (0 < = HRMA < 90). Если HRMA больше 0 и меньше 45 градусов, HF для ячейки задаётся равным значению, связанному с нулевым фактором. Если HRMA больше или равен 45 градусам, тогда используется модификатор бокового значения. HF для любого HRMA, больше или равного 90 градусам, задается равным бесконечности.
- Линейный – HF является линейной функцией HRMA.
- Обратный линейный – HF является обратной линейной функцией HRMA.
Модификаторы для параметров вертикального фактора выглядят так:
- Нулевой фактор – горизонтальный фактор, используемый в случаях, когда HRMA равен 0. Этот фактор определяет точку пересечения с осью y для любой из функций горизонтального фактора.
- Пороговый угол – угол HRMA, при превышении которого HF будет задан равным бесконечности.
- Уклон – наклон прямой линии, используемый с ключевыми словами горизонтального фактора Линейный и Обратный линейный. Уклон задается как отношение подъема к расстоянию (например, 45 процентов уклона - это 1/45 (значение при вводе равно 0,02222)).
- Значение стороны – HF в тех случаях, когда HRMA больше или равен 45 градусам и меньше 90 градусов, при использовании ключевого слова горизонтального фактора Вперед.
Значения по умолчанию для модификаторов горизонтального фактора следующие:
Функция Нулевой фактор Пороговый угол Уклон Значение стороны Binary
1
45
Н/Д
Н/Д
Вперед
0.5
Н/Д
Н/Д
1
Линейная
0.5
181
1.111E-02
Н/Д
Обратный линейный
2
180
-1.111E-02
Н/Д
Группа Характеристики источника включает в себя следующий список параметров.
Если какой-либо из значений Характеристик источника указан с использованием поля, исходная характеристика будет применяться по принципу «источник-на-источник» в соответствии с информацией в данном поле для исходных данных. Если указано ключевое слово или константа, они применяются ко всем источникам.
Начальное накопление - это стоимость начального накопления для начала расчета стоимости.
Если задано значение Начального накопления, то исходным местоположениям на выходной поверхности стоимостного расстояния будет присвоено значение Начального накопления; в противном случае исходным местоположениям на выходном растре накопления расстояния будет присвоено значение 0.
Значения должны быть больше или равны нулю. Значение по умолчанию равно 0.
Максимальное накопление - это максимальное накопление для перемещающегося (для источника).
Вычисление стоимости продолжается для каждого источника, пока не будет достигнуто указанное накопление.
Значения должны быть больше нуля. Накопление по умолчанию рассчитывается к ребру выходного растра.
Множитель стоимости - это множитель, применяемый к значениям стоимости.
Этот параметр позволяет управлять режимом перемещения или магнитудой источника. Чем больше множитель, тем выше стоимость перемещения по каждой ячейке.
Значения должны быть больше нуля. Значение по умолчанию равно 1.
Направление движения определяет направление передвижения путешественника, если применяются горизонтальные и вертикальные факторы.
От источника – горизонтальный и вертикальный факторы будут применены, начиная от входного источника, и при перемещении по другим ячейкам, не являющимися источниками. Используется по умолчанию.
К источнику — горизонтальный и вертикальный факторы будут применены, начиная от каждой ячейки, не являющейся источником, и при перемещении в обратном направлении к источнику.
Укажите ключевое слово От источника или К источнику, которое будет применено ко всем источникам, или выберите поле в данных источника, содержащее ключевые слова для определения направления перемещения для каждого источника. Это поле должно содержать строки FROM_SOURCE или TO_SOURCE.
Слои результата
Группа Слои результата включает в себя следующие параметры:
Имя выходного растра распределения расстояния — это имя растра, которое указывает ближайший или наименее затратный источник для достижения каждой ячейки.
Имя должно быть уникальным. Если слой с таким же именем уже существует в вашей организации, инструмент завершится ошибкой, и вам будет предложено указать другое имя.
Группа Выходные слои включает в себя следующие параметры:
Имя выходного растра накопления расстояния - это имя выходного растра, который содержит информацию об общем расстоянии для каждой ячейки «от» или «до», источника наименьшей стоимости.
- Имя выходного растра обратного направления - это имя дополнительного выходного растра, который содержит рассчитанное направление в градусах.
- Имя выходного растра направления к источнику - имя дополнительного выходного растра, который определяет направление ячейки источника с наименьшей суммой перемещения, как выраженный в градусах азимут.
- Имя выходного растра местоположений — это имя дополнительного выходного растра, который идентифицирует исходные местоположения как многоканальный выходной растр.
Имя каждого выходного слоя должно быть уникальным. Если какой-либо слой с таким же именем уже существует в вашей организации, инструмент завершится ошибкой, и вам будет предложено использовать другое имя.
- Сохранить в папке — указывает имя папки в Мои ресурсы, в которой будет сохранен результат.
Параметры среды
Настройки среды анализа — это дополнительные параметры, которые влияют на результаты работы инструмента. Вы можете получить доступ к настройкам среды анализа инструмента из группы параметров Настройки среды.
Этот инструмент поддерживает следующие параметры среды анализа:
- Размер ячейки
- Экстент обработки
Примечание:
Экстент обработки по умолчанию в Map Viewer - это Полный экстент. Это значение по умолчанию отличается от Map Viewer Classic, в котором по умолчанию включен параметр Использовать текущий экстент карты.
- Маска
- Выходная система координат
- Растр привязки
- Коэффициент параллельной обработки
Выходные данные
Этот инструмент содержит следующие выходные данные:
Слой с именем выходного растра распределения расстояния указывает ближайший или наименее затратный источник для достижения каждой ячейки.
Имя выходного растра накопления расстояния содержит информацию об общем расстоянии для каждой ячейки «от» или «до», источника наименьшей стоимости.
Тип этого растра – float.
Слой Выходное имя растра обратного направления записывает рассчитанное направление в градусах. Направление определяет следующую ячейку по кратчайшему пути до ближайшего источника, избегая барьеры.
Диапазон значений - от 0 до 360 градусов, где значение 0 резервируется для ячеек источников. Направление прямо на восток (вправо) определяется, как равное 90 градусам; значения увеличиваются по часовой стрелке (180 - на юг; 270 - на запад; и 360 на север).
Тип этого растра – float.
-
Слой Выходное имя растра направления к источнику записывает направление ячейки источника с наименьшей суммой перемещения, как выраженный в градусах азимут.
Диапазон значений - от 0 до 360 градусов, где значение 0 резервируется для ячеек источников. Направление прямо на восток (вправо) определяется, как равное 90 градусам; значения увеличиваются по часовой стрелке (180 - на юг; 270 - на запад; и 360 на север).
Тип этого растра – float.
Слой Выходное имя выходного растра местоположений идентифицирует исходные местоположения как многоканальный выходной растр. В первом канале содержится индекс строки, а во втором - индекс столбца.я
Эти индексы определяют местоположение исходной ячейки, которая находится на расстоянии наименьшей накопленной стоимости.
Требования к использованию
Для этого инструмента требуются следующие лицензии и конфигурации:
- Тип пользователя Creator или GIS Professional
- Роль Издатель или Администратор или эквивалентная пользовательская роль
- Доступно, если организация настроена для анализа растров с лицензией премиум возможностей
Справочная информация
- Douglas, D. "Least-cost Path in GIS Using an Accumulated Cost Surface and Slopelines", Cartographica: The International Journal for Geographic Information and Geovisualization, 1994, Vol. 31, No. 3, DOI: 10.3138/D327-0323-2JUT-016M
- Goodchild, M.F. "An evaluation of lattice solutions to the problem of corridor location", Environment and Planning A: Economy and Space, 1977, Vol. 9, pages 727-738
- Sethian, J.A.. "Level Set Methods and Fast Marching Methods", Evolving Interfaces in Computational Geometry, Fluid Mechanics, Computer Vision, and Materials Science, Cambridge University Press, 2nd Edition, 1999
- Warntz, W. "Transportation, Social Physics, and the Law Of Refraction", The Professional Geographer, 1957, Vol. 9, No. 4, pages 2-7
- Zhao, H. "A fast sweeping method for Eikonal equations", Mathematics off Computation, 2004, Vol. 74, No, 250, pages 603-627
Ресурсы
Для дополнительной информации см. следующие ссылки:
- Как работает инструмент Распределение по расстоянию
- Распределение по расстоянию в ArcGIS REST API
- distance_allocation в ArcGIS API for Python
- Распределение по расстоянию в ArcGIS Pro с дополнительным модулем Анализ растров
- Распределение по расстоянию в ArcGIS Pro с дополнительным модулем Spatial Analyst