متاحة مع Image Server
بمجرد حساب مسافة الخط المستقيم الذي تم ضبطه، يمكنك استخدام العامل العمودي للتحكم في المعدل الذي تصادفه المسافة. يمكنك استخدام سطح التكلفة وخصائص المحرك والعامل الأفقي للتحكم في المعدل أيضًا.
يمثل العامل العمودي الجهد المبذول للتنقل عبر الانحدارات في الأرض. يؤثر هذا الجهد على كيفية مصادفة المسافة. قد يتطلب صعود المنحدرات مزيدًا من الجهد، بينما يتطلب النزول من المنحدرات جهدًا أقل، ويتطلب عبور الانحدارات بعض الجهد بينهما. يساعد تعديل مسافة الخط المستقيم الذي تم ضبطه لهذا التأثير على التقاط المعدل الذي يصادف السائر المسافة عنده.
لا تخلط بين العامل العمودي، الذي يمثل الجهد المبذول لتجاوز الانحدارات، مع مسافة السطح، والتي تعد تعديلاً لمسافة الخط المستقيم للمسافة الفعلية التي يقطعها السائر في أثناء تحركه على المرتفعات والمنخفضات في التضاريس.
غالبًا ما يكون الانحدار ذا صلة بتحليل مسافة التكلفة. وببساطة، يكون تجاوز الانحدارات الشديدة أكثر تكلفة من تجاوز الانحدارات المسطحة. عادةً ما تُستخدم أداة معلمات السطح لإنشاء البيانات النقطية للانحدار؛ ومع ذلك، في بعض الأحيان يتم إدخال البيانات النقطية للانحدار بشكل غير صحيح في سطح التكلفة.
يحسب خيار الانحدار في معلمات السطح معدل تغيير الارتفاع لكل خلية نموذج ارتفاع رقمي (DEM). يعد المشتق الأول من نموذج DEM. لكن، كما سبق تناوله، من المهم كيفية مصادفة الانحدار عند التحرك عبر الخلية. قد يتجنب السائر خلية تم تعيين انحدار شديد لها في سطح التكلفة. قد يكون ذلك فعالاً إذا كان السائر يتحرك أعلى ذلك الانحدار عند السير عبر الخلية. على الرغم من ذلك، إذا كان السائر يتحرك أسفل ذلك الانحدار أو عبره عند التحرك خلال الخلية، فقد تكون الخلية مفضلة للسير.
يمكنك تمثيل الجهد المطلوب لتجاوز الانحدار باستخدام البيانات النقطية للارتفاع في العامل العمودي. لا تُدخل البيانات النقطية للانحدار في سطح التكلفة عندما يكون الاتجاه الذي صادفه هذا الانحدار مهمًا.
يمكن أيضًا تغيير الاتجاه الذي تُحسب فيه الانحدارات في العامل العمودي بواسطة معلمة خاصية المصدر اتجاه السير. أي أن التحرك نحو المصدر أو بعيدًا عنه سيغير الاتجاه الذي سيدخل فيه السائر إلى خلية، وبالتالي، كيفية مصادفة الانحدار.
يعد دمج العامل العمودي (VF) مُعدِّل مضاعف لحسابات مسافة الخط المستقيم التي تم ضبطها. تتوفر التفاصيل المتعلقة بكيفية حساب العامل العمودي في موضوع خوارزمية تراكم المسافة.
أمثلة على استخدام العامل العمودي
يمكن استخدام العامل العمودي في سيناريوهات مختلفة، كما يلي:
- حدد مسارًا جديدًا للمشي لمسافات طويلة بين مخيمين أطول ولكن أسهل في الاجتياز بدلاً من المشي لمسافات طويلة مباشرةً فوق المسار الأقصر بينهما.
- افحص آثار الملح المنثور على الطرقات في الشتاء على سلامة الغطاء النباتي المحيط. سيتأثر الانحدار السفلي من الطريق بشكل أكبر بالتدفق.
- حدد حركة الكائن البحري الذي يعتمد على التغير في تركيز الملوحة.
دمج عامل عمودي
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.
- بمجرد حساب مسافة الخط المستقيم، حدد اختياريًا المعدل الذي ستتم مواجهته من خلال سطح التكلفة وخصائص المصدر والعامل الرأسي والعامل الأفقي. أنشئ بيانات نقطية للمسافة التراكمية.
- Connect regions over the resulting accumulative distance surface using an optimal network, specific paths, or a corridor.
من المنطقة الوظيفية الثانية، حدد المعدل الذي ستصادفه المسافة من خلال عامل عمودي كما هو موضح أدناه. يتضمن السيناريو مجموعة من أربع محطات حراسة غابات (نقاط أرجوانية)، وبعض الأنهار (خطوط زرقاء).
لدمج الجهد الذي يبذله الحراس لتجاوز الانحدارات، تم تحديد عامل عمودي. يُستخدم سطح الارتفاع كبيانات نقطية عمودية.
إنشاء بيانات نقطية للمسافة باستخدام عامل عمودي
لإنشاء خريطة مسافة تتضمن عاملاً عموديًا، أكمل الخطوات التالية:
- افتح أداة تراكم المسافة.
- قم بتوفير مصدر لمعلمة البيانات النقطية المدخلة أو بيانات مصدر المعلم.
- قم بتسمية البيانات النقطية لتراكم المسافة الناتجة.
- قم بتوسيع التكاليف بالنسبة لفئة الحركة العمودية.
- أدخل بيانات نقطية لعامل عمودي لمعلمة البيانات النقطية العمودية المدخلة.
يُستخدم هذا الإدخال لحساب الانحدار الذي تتم مصادفته عند التحرك بين الخلايا. عادةً، يجب تحديد البيانات النقطية للارتفاع.
تظهر معلمة العامل العمودي.
- حدد إعدادات معلمة العامل العمودي.
تحدد هذه المعلمة المضاعف الذي سيتم تطبيقه على التكلفة لضبط الجهد المطلوب للتنقل عبر الانحدارات التي تمت مصادفتها.
- انقر على تشغيل.
عامل عمودي يؤثر على معدل المسافة التي تمت مواجهتها
من أجل تعديل مسافة المعدل التي تمت مصادفتها وتمثيل الجهد المطلوب ليتجاوز السائر المنحدرات، تنفذ الأداة إجراءين داخليًا:
- احسب كيفية مصادفة الانحدار عند الانتقال من خلية إلى أخرى. يشار إلى ذلك بزاوية الحركة النسبية العمودية (VRMA).
- حدد كيف ستعدل زاوية VRMA المعدل الذي تصادفه المسافة.
حساب زاوية VRMA
تعد VRMA زاوية الانحدار من خلية المعالجة (خلية من) إلى الخلية التي يتحرك إليها السائر (خلية إلى). تُحسب المسافة لخلية إلى. تتحدد الارتفاعات التي تُحسب منها الانحدارات بالبيانات النقطية للعامل العمودي المدخل.
يُحسب الانحدار باستخدام صيغة الصعود/الجري بنظرية فيثاغورس. تُشتق قاعدة المثلث اللازمة لتحديد الانحدار من مسافة الخط المستقيم المعدلة. يتحدد الارتفاع بطرح قيمة خلية من من قيمة خلية إلى. تكون الخلية الناتجة هي زاوية VRMA.
تُحدد زاوية VRMA بالدرجات. يتراوح نطاق قيم VRMA بين -90 و+90 درجة، ويمثل الانحدارات الموجبة والسالبة.
تحديد مضاعف العامل العمودي
بعد ذلك تُرسم قيمة VRMA على الرسم البياني للعامل العمودي المحدد للحصول على مضاعف العامل العمودي المُستخدم في العمليات الحسابية التي تحدد تكلفة الوصول إلى خلية إلى. تُضرب قيمة المسافة للتحرك عبر الخلية في العامل العمودي المحدد. كلما زاد حجم العامل العمودي، زادت صعوبة الحركة. يزيد العامل العمودي الأكبر من 1 تكلفة المسافة التي تتم مصادفتها. يتيح العامل العمودي الأقل من 1 والأكبر من 0 للمحرك مصادفة المسافات بمعدل أسرع.
على سبيل المثال، يُظهر الرسم التالي علاقة العامل العمودي وزاوية VRMA بدالة العامل العمودي الخطية:
دوال العامل العمودي التي تتيح لك التقاط تفاعل السائر مع الانحدارات التي يصادفها هي ثنائية وخطية وخطية عكسية وخطية متماثلة وخطية عكسية متماثلة وCos وSec وCos-Sec وSec-Cos. راجع قسم المعلومات الإضافية التالي لمعرفة تفاصيل كل دالة.
ملاحظة:
العامل العمودي هو المضاعف. توخ الحذر عند تحديد الوحدات عند الجمع بين العامل العمودي وسطح التكلفة أو خصائص المصدر أو العامل الأفقي. بشكل عام، عند إدخال سطح التكلفة، يجب أن يكون العامل العمودي تعديلاً مضاعفًا لمعدل وحدات سطح التكلفة. إذا كان الوقت هو وحدة معدل سطح التكلفة، يجب أن يكون العامل العمودي مُعدِّلاً للوقت. يمكن لواحد فقط من هذه العوامل تحديد وحدات السعر. العوامل الأخرى بدون وحدة، وقيمها عبارة عن معدّلات مضاعفة للوحدات المحددة.
نماذج للتطبيقات التي تستخدم عاملاً عموديًا
فيما يلي نماذج للتطبيقات التي تستخدم عاملاً عموديًا.
إنشاء نطاق انحدار سفلي لفهم تأثير ملح الشتاء على الغطاء النباتي
ترغب في تحديد مناطق انحدار سفلي وفي نطاق 50 مترًا من الطريق بسبب احتمالية تأثر هذه المناطق بتدفق المياه المالحة في الشتاء. ترغب في قياس المسافة بطول سطح التضاريس. يمكنك استخدام إعداد العامل العمودي ثنائي لمنع أداة تراكم المسافة من تحديد الخلايا الأعلى من خلايا الطريق. فيما يلي أمثلة على نطاقات الانحدارات السفلية الناتجة.
لإجراء مقارنة، يُستخدم قسم مختلف من الطريق لإظهار الاختلاف في نطاقات الخط المستقيم والانحدار السفلي فقط أدناه.
لإنشاء نطاق انحدار سفلي، أكمل الخطوات التالية:
- افتح أداة تراكم المسافة.
- أدخل الطرق في معلمة البيانات النقطية المدخلة أو بيانات مصدر المعلم.
- قم بتسمية قيمة البيانات النقطية لتراكم المسافة الناتجة.
- قم بتوسيع التكاليف بالنسبة لفئة الحركة العمودية.
- أدخل البيانات النقطية للارتفاع في معلمة البيانات النقطية العمودية للإدخال.
- قم بتعيين ثنائي معلمة العامل العمودي.
- قم بتوسيع فئة خصائص المصدر.
- قم بتعيين معلمة أقصى مسافة للتراكم على 50 مترًا.
- انقر على تشغيل.
دالة المشي لمسافات طويلة لتوبلر
تريد حساب وقت المشي لمسافات طويلة فوق الأرض، أثناء ضبط سرعة المشي بناءً على الانحدار الذي تتم مصادفته في اتجاه السير. تُعد دالة المشي لمسافات طويلة لتوبلر (1993) نموذجًا تجريبيًا مُستخدمًا لتنفيذ ذلك التعديل. في النموذج، يُفترض أن تكون سرعة السير الأساسية 6 كيلومترات/الساعة، والتي تتحقق عند السير على انحدار بسيط (حوالي -3 درجات).
عندما يتم تحديد S من حيث الانحدار d (المحدد بالدرجات)، يكون S = tan (d π/180)
تشبه دالة السرعة W ما يلي:
تريد معرفة المدة التي يستغرقها السير لمسافة معينة (خلية واحدة)، وليس مقدار المسافة التي يمكنك قطعها في فترة زمنية محددة، لذلك تحتاج إلى التعامل مع مقلوب السرعة، الذي يسمى الوتيرة. يُعبر عن الوتيرة بالساعات لكل متر (لأن وحدات تحليل المسافة الأفقية هي الأمتار)، بدلاً من الساعات لكل كيلومتر:
تشبه دالة الوتيرة ما يلي:
حدد P(S) لنطاق قيم d واحفظها في جدول (موضح في قسم الجدول بالأسفل). يمكن بعد ذلك استخدام الجدول مع دالة العامل العمودي الجدول لتوفير تكلفة لكل خلية تمثل اتجاه السير عبر الخلية. التكلفة (في الوقت المناسب) للسير عبر خلية في اتجاه محدد ومصادفة انحدار d هي حجم الخلية P(S(d)) * (بالأمتار).
لاستخدام سطح احتكاك التكلفة البسيط المدخل غير الاتجاهي بالإضافة إلى دالة المشي لمسافات طويلة (الوتيرة) لتوبلر في التحليل نفسه، انتبه إلى وحدات إدخال احتكاك التكلفة. عند كل خلية، ستضاعف أداة تراكم المسافة P(S) * (التكلفة المدخلة في الخلية)، لذلك لا يمكن أن تحتوي كلتا القيمتين على وحدات الوتيرة. يمكنك إما تعديل دالة الوتيرة لتوبلر لتصبح ترجيحًا فقط (استبدل 6 بـ 1 إذا كنت تعتقد أن لهذا تبريرًا من الناحية التجريبية)، أو استخدام ترجيحات بدون وحدات في إدخال التكلفة الخاص بك.
معلومات إضافية
توفر الأقسام التالية معلومات إضافية بخصوص العوامل العمودية.
العوامل العمودية
لتحديد دالة العامل الرأسي، يمكنك اختيار واحدة من قائمة الرسوم البيانية المتوفرة أو يمكنك إنشاء دالة مخصصة باستخدام ملف ASCII. تتوفر دوال العامل العمودي التالية في أداة تراكم المسافة:
خيارات العامل العمودي والمُعدِّلات والقيم الافتراضية
| وظيفة | معامل الصفر | زاوية قص منخفضة | زاوية قص مرتفعة | الانحدار | قوة | طاقة Cos | طاقة القطاع |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ثنائي | 1 | -30 | 30 | N/A | N/A | N/A | N/A |
| خطي | 1 | 90- | 90 | 1.111E-02 | N/A | N/A | N/A |
| عكس خِطي | 1 | -45 | 45 | -2.222E-02 | N/A | N/A | N/A |
| خطي متساوي | 1 | 90- | 90 | 1.111E-02 | N/A | N/A | N/A |
| عكس خطي متساوٍ | 1 | -45 | 45 | -2.222E-02 | N/A | N/A | N/A |
| جيب التمام "Cos" | N/A | 90- | 90 | N/A | 1 | N/A | N/A |
| ثواني | N/A | 90- | 90 | N/A | 1 | N/A | N/A |
| Cos – Sec | N/A | 90- | 90 | N/A | N/A | 1 | 1 |
| Sec – Cos | N/A | 90- | 90 | N/A | N/A | 1 | 1 |
ثنائي
عندما تكون زاوية VRMA أكبر من زاوية القطع المنخفضة وأصغر من زاوية القطع المرتفعة، يتم تعيين العامل العمودي للتحرك بين خليتين على القيمة المرتبطة بالعامل الصفري. إذا كانت زاوية VRMA أكبر من زاوية القطع، يتم تعيين العامل العمودي على ما لا نهاية. تبلغ زاوية القطع الافتراضية 30 درجة إذا لم يتم تحديد أي شيء.
خطي
يتم تحديد العوامل العمودية بخط مستقيم في النظام الإحداثي VRMA-VF. يعترض خط المحور y، المعادل لعامل VF، عند قيمة العامل الصفري. يمكن تحديد انحدار الخط باستخدام معدل الميل. إذا لم يتم تحديد انحدار، يكون الانحدار الافتراضي 1/90 (محددًا على أنه 0.01111). تُقدر زاوية القطع المنخفض الافتراضية بـ -90 درجة، وزاوية القطع المرتفع الافتراضية بـ 90 درجة.
عكس خِطي
تتحدد العوامل العمودية بالقيم العكسية من خط مستقيم في النظام الإحداثي VRMA-VF. يعترض خط المحور y، المعادل للعامل العمودي، عند قيمة العامل الصفري. يمكن تحديد انحدار الخط باستخدام مُعدِّل الانحدار المحدد. في حال عدم تحديد انحدار، يكون الانحدار الافتراضي -1/45 (محددًا على أنه 0.02222). تُقدر زاوية القطع المنخفض الافتراضية بـ -45 درجة، وزاوية القطع المرتفع بـ 45 درجة.
خطي متساوي
يتكون العامل العمودي من دالتين خطيتين تتعلقان بزوايا VRMA المماثلة لمحور VF (y). يتعارض كلا الخطين مع المحور y عند قيمة العامل العمودي المرتبطة بالعامل الصفري. يُحدد انحدار الخطوط على أنه انحدار فردي يتعلق بزاوية VRMA الموجبة التي تستخدم مُعدِّل العامل العمودي الانحدار والذي يعكس زوايا VRMA السالبة. الانحدار الافتراضي هو 1/90 (محدد على أنه 0.01111). تُقدر زاوية القطع المنخفض الافتراضية بـ -90 درجة، وزاوية القطع المرتفع بـ 90 درجة.
عكس خطي متساوٍ
يعد العامل العمودي هذا معكوس الكلمة الرئيسية للعامل العمودي الخطي المتماثل. يتكون من دالتين خطيتين تتعلقان بزوايا VRMA المماثلتان لمحور العامل العمودي (y). يتعارض كلا الخطين مع محور y عند قيمة العامل العمودي 1. يُحدد انحدار الخطوط على أنه انحدار فردي يتعلق بزاوية VRMA الموجبة التي تستخدم مُعدِّل العامل العمودي الانحدار والذي يعكس زوايا VRMA السالبة. الانحدار الافتراضي هو -1/45 (محدد على أنه 0.02222). تُقدر زاوية القطع المنخفض الافتراضية بـ -45 درجة، وزاوية القطع المرتفع بـ 45 درجة.
جيب التمام "Cos"
يتحدد العامل العمودي بدالة جيب التمام لزاوية VRMA. تُقدر زاوية القطع المنخفض الافتراضية بـ -90 درجة، وزاوية القطع المرتفع الافتراضية بـ 90 درجة. قيمة أس جيب التمام الافتراضية هي 1.0.
ثواني
يتحدد العامل العمودي بدالة القاطع لزاوية VRMA. تُقدر زاوية القطع المنخفض الافتراضية بـ -90 درجة، وزاوية القطع المرتفع الافتراضية بـ 90 درجة. قيمة أس القاطع (Sec) الافتراضية هي 1.0.
Cos - Sec
عندما تكون زاوية VRMA قيمة درجة سالبة، يتحدد العامل العمودي بدالة جيب التمام لزاوية VRMA. في حال كانت زاوية VRMA درجة موجبة، يتحدد العامل العمودي بدالة القاطع لزاوية VRMA. تُقدر زاوية القطع المنخفض الافتراضية بـ -90 درجة، وزاوية القطع المرتفع الافتراضية بـ 90 درجة. قيمتا أس جيب التمام وأس القاطع الافتراضية هي 1.0.
Sec - Cos
عندما تكون زاوية VRMA قيمة درجة سالبة، يتحدد العامل العمودي بدالة القاطع لزاوية VRMA. إذا كانت زاوية VRMA قيمة درجة موجبة، يتحدد العامل العمودي بدالة جيب التمام لزاوية VRMA. تُقدر زاوية القطع المنخفض الافتراضية بـ -90 درجة، وزاوية القطع المرتفع الافتراضية بـ 90 درجة. قيمتا أس القاطع وأس جيب التمام الافتراضية هي 1.0.
جدول
الجدول هو ملف ASCII يتضمن عمودين على كل سطر.
يحدد العمود الأول زاوية VRMA بالدرجات، ويحدد العمود الثاني العامل العمودي. يحدد كل سطر نقطة. نقطتان متتاليتان تنتجان مقطعًا خطيًا في النظام الإحداثي VRMA-VF. يجب إدخال الزوايا بترتيب تصاعدي وأن يتراوح النطاق بين -90 و90. سيتم تعيين العامل العمودي لأي زاوية VRMA أقل من قيمة الإدخال الأولى (الأدنى) أو أكبر من الإدخال (الأكبر) النهائي على ما لا نهاية. يتم تمثيل العامل العمودي اللانهائي برقم -1 في جدول ASCII.
فيما يلي نموذج لجدول ASCII للعامل العمودي. تكون وحدات العمود الأول درجات ووحدات العمود الثاني ساعات لكل متر.
-90 -1
-80 -1
-70 2.099409721
-60 0.060064462
-50 0.009064613
-40 0.00263818
-30 0.001055449
-20 0.000500142
-10 0.00025934
0 0.000198541
10 0.000368021
20 0.000709735
30 0.001497754
40 0.003743755
50 0.012863298
60 0.085235529
70 2.979204206
80 -1
90 -1مُعدِّلات العامل العمودي
يمكنك التحكم بشكل أكبر في دالة زاوية VRMA باستخدام المعدِّلات التي تتيح تحسين العوامل العمودية. قد تكون هناك زاوية حد إذا تجاوزتها زاوية VRMA، تكون التكلفة كبيرة للغاية لدرجة أنها تصبح عائقًا للسير. يشار إلى هذا الحد باسم زاوية القطع. يتم تعيين العامل العمودي على ما لا نهاية عندما تتجاوز زاوية VRMA هذه القيمة.
سيتضمن الرسم البياني للعامل العمودي زوايا قطع سفلية وعلوية على عكس الرسم البياني للعامل الأفقي، والذي سيتضمن زاوية قطع واحدة فقط.
باستخدام هذه المُعدِّلات، يمكن تحديد زوايا القطع لكل دالة، ويمكن رفع المنحنيات المثلثية بأس، ويمكن للعامل الصفري تغيير تقاطع المحور y الخاص بالدوال غير المثلثية، ويمكن تحديد انحدار الخط في الدوال الخطية.
معامل الصفر
يحدد هذا المُعدِّل العامل العمودي المستخدم عندما تكون زاوية VRMA صفرًا. يعرض هذا العامل تقاطع Y للوظيفة (الدالة) المحددة.
زاوية قص منخفضة
هذا المُعدِّل هو درجة زاوية VRMA التي تحدد الحد الأدنى، والذي يتم تحته (أقل من) تعيين العوامل العمودية على ما لا نهاية بغض النظر عن الكلمات الرئيسية للعامل العمودي المحدد.
زاوية قص مرتفعة
هذا المُعدِّل هو درجة زاوية VRMA التي تحدد الحد الأعلى، والذي يتم بعده (أكبر من) تعيين العوامل العمودية على ما لا نهاية بغض النظر عن الكلمات الرئيسية للعامل العمودي المحدد.
الانحدار
يحدد هذا المُعدِّل انحدار الخطوط المستقيمة في النظام الإحداثي VRMA-VF للكلمات الرئيسية خطي وخطي عكسي وخطي متماثل وخطي عكسي متماثل. يتم تحديد الانحدار بزيادة المدى (على سبيل المثال، انحدار 30 درجة هو 1/30، المحدد برقم 0.03333). راجع مخطط VRMA الخطي للحصول على مثال على دالة خطية بانحدار 1/90.
قوة
هذا المُعدِّل هو الأس الذي سيتم رفع القيم إليها.
طاقة Cos
هذا المُعدِّل هو الأس الذي سيتم رفع القيم غير السالبة إليه في دالة زاوية VRMA القاطع - جيب التمام والقيم السالبة في دالة زاوية VRMA جيب التمام - القاطع. يتحدد العامل العمودي بما يلي:
العامل العمودي = أس جيب التمام (VRMA)طاقة القطاع
هذا المُعدِّل هو الأس الذي سيتم رفع القيم غير السالبة إليه في دالة زاوية VRMA جيب التمام - القاطع والقيم السالبة في دالة زاوية VRMA القاطع - جيب التمام. يتحدد العامل العمودي بما يلي:
العامل العمودي = أس القاطع (VRMA)اسم الجدول
يحدد هذا المُعدِّل اسم ملف ASCII الذي سيُستخدم مع الكلمة الرئيسية للعامل العمودي الجدول.
مراجع
Tobler, Waldo (1993) Three Presentations on Geographical Analysis and Modeling: Non-Isotropic Geographic Modeling; Speculations on the Geometry of Geography; and Global Spatial Analysis (93-1) Retrieved from https://escholarship.org/uc/item/05r820mz