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Nach dem Berechnen der angepassten geradlinigen Entfernung können Sie mit den Quelleneigenschaften die Geschwindigkeit steuern, mit der die Entfernung zurückgelegt wird. Sie können die Geschwindigkeit auch mit der Kostenoberfläche, dem vertikalen Faktor und dem horizontalen Faktor steuern.
Die allgemeine Formel zum Berechnen der Geschwindigkeit, mit der die angepasste geradlinige Entfernung zurückgelegt wird, lautet wie folgt:
Die Eigenschaften der Reisenden-Komponente (die Quelleneigenschaften) umfassen die Startkosten für die Reisenden, ihre Kapazitäten und den Multiplikator, der zum Steuern des Reisemodus verwendet werden kann. Ein Beispiel für eine Quelle sind mehrere Wald-Ranger-Stationen. Jede Station kann eine unterschiedliche Anzahl von dort stationierten Rangern aufweisen. Die Ranger einer Station können Geländewagen benutzen, bei einer anderen Station können die Ranger zu Fuß unterwegs sein. Dadurch haben die verschiedenen Stationen unterschiedliche Abdeckungskapazitäten. Wenn die Quelleneigenschaften nicht gesteuert werden, werden die Quellen so behandelt, als hätten sie die gleichen Eigenschaften. Dadurch werden die tatsächlichen Entfernungswechselwirkungen nicht erfasst.
Die Geschwindigkeit, mit der die angepasste geradlinige Entfernung zurückgelegt wird, kann variieren, je nachdem, ob Sie sich von der Quelle weg oder zur Quelle hin bewegen. Dies gilt insbesondere in Kombination mit anderen Faktoren, die sich auf die Geschwindigkeit auswirken, wie z. B. den vertikalen und horizontalen Faktoren. Mit dem Parameter Reiserichtung der Quelleneigenschaft wird die Reiserichtung gesteuert.
Wie die obige Formel zeigt, handelt es sich bei dem Multiplikator in den Eigenschaften der Reisenden-Komponente um einen echten Multiplikator. Die Einheiten des Multiplikators müssen mit den Einheiten der anderen Geschwindigkeitssteuerungsfaktoren in der Entfernungsanalyse konsistent sein.
Beispiele für die Verwendung von Quelleneigenschaften
Die Quelleneigenschaften können zur Lösung verschiedener Probleme eingesetzt werden, wie z. B. der folgenden:
- Legen Sie das Gebiet fest, das von zwei Ranger-Stationen im Wald aus mit zwei verschiedenen Reisemodi – mit dem Geländewagen bzw. zu Fuß – nach einem vermissten Wanderer durchsucht werden kann.
- Untersuchen Sie, in welcher Entfernung Gruppen von Rettern nach einer vermissten Person suchen können, wenn eine unterschiedliche Anzahl von Suchenden an den verschiedenen Stationen vorhanden ist. Die Station mit den meisten Suchenden kann das größte Gebiet abdecken.
- Legen Sie fest, wo sich Tankstellen für medizinische Versorgungsfahrzeuge befinden sollen, die lange Strecken zurücklegen müssen, um ein entferntes Ziel bei einer humanitären Hilfemaßnahme zu erreichen.
- Analysieren Sie die Zeit, die benötigt wird, um ein entferntes Buschfeuer zu erreichen, und berücksichtigen Sie dabei die durchschnittlich 16 Minuten, die die Feuerwehrleute zum Laden der Ausrüstung benötigen.
- Berücksichtigen Sie bei der Suche nach Tankstellen für Geländewagen oder Begleitfahrzeuge den zusätzlichen Kraftstoffverbrauch durch unwegsames Gelände.
Einbinden der Quelleneigenschaften
Die Entfernungsanalyse kann konzeptionell in die folgenden verwandten Funktionsbereiche unterteilt werden:
- Berechnen Sie die geradlinige Entfernung, und passen Sie die Berechnungen optional mit einem Barriere- oder Oberflächen-Raster an.
- Sobald die geradlinige Entfernung berechnet wurde, kann optional die Geschwindigkeit, mit der die Entfernung zurückgelegt wird, durch eine Kostenoberfläche, Quelleneigenschaften, einen vertikalen Faktor und einen horizontalen Faktor ermittelt werden. Erstellen Sie ein Raster für die akkumulative Entfernung.
- Verbinden Sie Regionen über die resultierende akkumulative Entfernungsoberfläche mithilfe eines optimalen Netzwerks, spezifischer Pfade oder eines Korridors miteinander.
Ermitteln Sie im zweiten Funktionsbereich unter Verwendung der Quelleneigenschaften die Geschwindigkeit, mit der die Entfernung zurückgelegt wird, wie unten dargestellt. Das Szenario umfasst vier Ranger-Stationen (violette Punkte) und einige Flüsse (blaue Linien).
Für die Ranger in der Station im dunkelgrünen Gebiet wurden Geländewagen angeschafft (Wert = 4). Die Ranger mit Geländewagen können die Strecke schneller zurücklegen und so ein größeres Gebiet abdecken.
Erstellen einer Entfernungskarte unter Verwendung der Quelleneigenschaften
Verwenden Sie das Werkzeug Entfernungsakkumulation, um eine Karte mit Quelleneigenschaften zu erstellen.
- Öffnen Sie das Werkzeug Entfernungsakkumulation.
- Geben Sie im Parameter Eingabe-Raster oder Feature-Quellen-Daten eine Quelle an.
- Geben Sie einen Namen für das Ausgabe-Entfernungs-Raster an.
- Erweitern Sie die Kategorie Eigenschaften der Quelle.
- Tragen Sie die entsprechenden Eigenschaften ein (Initiale Akkumulation, Maximale Akkumulation, Multiplikator zum Anwenden auf Kosten und Fahrtrichtung).
- Legen Sie fest, ob das Merkmal ein Einzelwert ist (Double) oder ein Feld (Feld) verwendet.
- Klicken Sie auf Ausführen.
Die Quelleneigenschaften beeinflussen die Geschwindigkeit, mit der die Entfernung zurückgelegt wird
Mit den Quelleneigenschaften können Sie die Attribute der sich bewegenden Personen an den verschiedenen Quellenposition definieren und Folgendes steuern:
- Initiale Akkumulation: Wenn beispielsweise Zeit die Kosten verursacht, ist dies die Zeit, die benötigt wird, um den Geländewagen vorzubereiten, bevor die sich bewegende Person die Quelle verlassen kann.
- Maximale Akkumulation: Wie lange z. B. der Geländewagen fahren kann, bevor er aufgetankt werden muss.
- Multiplikator zum Anwenden auf Kosten: Ein Ranger mit einem Geländewagen kann z. B. mehr Entfernungseinheiten in einer schnelleren Geschwindigkeit zurücklegen als ein Ranger, der zu Fuß unterwegs ist. Die Differenz, die durch den Reisemodus entsteht, kann durch einen Multiplikator erfasst werden.
- Reiserichtung: Hiermit wird bestimmt, ob sich die Person von der oder zur Quelle bewegt. Je nachdem, ob die Reiserichtung mit vertikalen oder horizontalen Faktoren verwendet wird, können die Ergebnisse sehr unterschiedlich ausfallen.
Die Quelleneigenschaften können durch einen Einzelwert identifiziert werden, der auf alle Quellen angewendet wird. Oder sie können durch ein Feld in der mit den Quellen verknüpften Attributtabelle identifiziert werden, wobei jeder Wert auf die entsprechende Quelle angewendet wird. Nachfolgend ist ein Beispiel für diese Attributtabelle dargestellt.
| OBJECTID | Form | ID | Multiplikator | StartCost | Kapazität |
|---|---|---|---|---|---|
1 | Punkt | 1 | 3 | 50 | 170000 |
2 | Punkt | 2 | 2 | 60 | 160000 |
3 | Punkt | 3 | 3 | 50 | 155000 |
4 | Punkt | 4 | 1 | 150 | 160000 |
5 | Punkt | 5 | 3 | 40 | 130500 |
6 | Punkt | 6 | 1.5 | 170 | 185000 |
7 | Punkt | 7 | 1 | 120 | 190000 |
8 | Punkt | 8 | 3,5 | 60 | 160000 |
In den folgenden Abschnitten wird jede der Quelleneigenschaften und ein passender Anwendungsfall beschrieben.
Initiale Akkumulation
Eine initiale Akkumulation oder die Startkosten können durch einen Einzelwert identifiziert werden, der jeder Quelle hinzugefügt wird. Daher umfasst die angegebene initiale Akkumulation die Startkosten von einer Quelle und ist nicht null.
Wenn die Startkosten für die verschiedenen Quellen unterschiedlich sind, handelt es sich um die den Quellen zugeordneten festen Kosten.
Die Kosteneinheiten der initialen Akkumulation müssen mit den Kosteneinheiten der akkumulativen Kosten in der Kostenentfernungsanalyse übereinstimmen. Wenn die Eingabe für das Werkzeug Entfernungsakkumulation eine auf Zeit basierende Kostenoberfläche ist, müssen die Kosten der initialen Akkumulation in Zeiteinheiten angegeben werden. Wenn die Kosteneinheiten auf einer relativen, subjektiven Präferenzkostenskala basieren, ist es nicht leicht, einen sinnvollen Wert für die initiale Akkumulation festzulegen; die anfänglichen Kosten müssen sich aber relativ zur subjektiven Skala verhalten.
Anwendungsfall: Der zur Vorbereitung erforderliche Zeitaufwand vor dem Verlassen der Quelle.
Maximale Akkumulation
Für jede Quelle (oder die Modi für eine Reise von der Quelle) kann eine maximale Akkumulation oder Kapazität durch einen Einzelwert oder durch ein Feld definiert werden. Die Berechnungen werden fortgesetzt, bis die Kapazität für jede Quelle erreicht ist. Die Ausgabe-Entfernungsallokation kann unterschiedlich sein, je nachdem, ob der Kapazitätsparameter festgelegt ist oder nicht. Wenn sich also eine Quelle mit niedriger Kapazität neben einer Quelle mit hoher Kapazität befindet, kann die Quelle mit der hohen Kapazität einige der Zellen der ursprünglichen Allokation der Quelle mit der niedrigeren Kapazität erfassen, wenn keine Kapazität festgelegt wurde (aber nur die Zellen, deren akkumulative Kosten größer sind als die Kapazität, die für die Quelle mit der niedrigeren Kapazität definiert wurde).
Wie bei der initialen Akkumulation müssen auch bei der maximalen Akkumulation die angegebenen Kosteneinheiten mit den Kosteneinheiten für die Kostenanalyse übereinstimmen. Es kann schwierig sein, einen genauen Wert für die maximale Akkumulation (Kapazität) anzugeben, wenn die Kosteneinheiten auf einer subjektiven, relativen Kostenskala liegen. Was bedeutet zum Beispiel eine Kapazität von 500.000 Präferenzeinheiten? Fünf Stunden auf einer absoluten Kostenskala sind leichter nachzuvollziehen.
Anwendungsfall: Identifizieren Sie potenzielle Standorte für Tankstellen für medizinische Versorgungsfahrzeuge in einem entfernten Gebiet.
Multiplikator zum Anwenden von Kosten
Verschiedene Reisemodi oder verschiedene Magnituden an einer Quelle ermöglichen eine Erhöhung und Verminderung der Reisegeschwindigkeit oder der Abdeckung auf der Kostenoberfläche. Diese Eigenschaften erhöhen oder verringern die Geschwindigkeit der Bewegung durch eine Zelle.
Anwendungsfall 1: Verschiedene Reisemodi aus jeder Quelle, z. B. die Verwendung eines Geländefahrzeugs im Vergleich zur Fortbewegung zu Fuß.
Anwendungsfall 2: Verschiedene Ressourcenmagnituden an jeder Quelle, z. B. eine unterschiedliche Anzahl von Rettern an jeder Station, die nach einer vermissten Person suchen. Die Station mit mehr Rettern kann ein größeres Gebiet in kürzerer Zeit abdecken.
Der Modus oder die Magnitude lässt sich unter Verwendung des Kostenmultiplikators implementieren. Geländewagen haben einen kleineren Multiplikator im Vergleich zur Fortbewegung zu Fuß, da sich die Kosten schneller ausgleichen.
Mehr Retter, die nach einer vermissten Person suchen, können ein größeres Gebiet abdecken als weniger Retter. Die Kosten, die für eine Quelle basierend auf der Anzahl der Retter anfallen, können durch einen relativen Multiplikator gesteuert werden. Je mehr Retter sich an einer Quelle befinden, desto kleiner kann der Multiplikator im Vergleich zu einer Quelle mit weniger Rettern sein, da sie mehr Fläche abdecken können (die Entfernung schneller überwinden können).
Im Reisemodi-Szenario (Geländewagen im Vergleich zur Fortbewegung zu Fuß) ist Zeit die Einheit in der Analyse. Im Szenario zur Anzahl der Retter waren die anfänglichen Kosteneinheiten vielleicht Zeiteinheiten, aber bei der Anwendung des Multiplikators wird eine relative, subjektive Skala für die Einheiten verwendet.
Da diese Quelleneigenschaft ein Multiplikator ist und Sie eine Analyse für die günstigsten Kosten durchführen, kann die Logik umgekehrt sein. Bei der Fortbewegung zu Fuß legt die Person die Entfernung mit einer geringeren Geschwindigkeit zurück. Um diese Wechselwirkungen zu erfassen, können Sie die Bewegung der Person verlangsamen, indem Sie die Kosten für die Bewegung in jeder Zelle erhöhen. Da ein Geländewagen die Entfernung schneller zurücklegen kann, erfassen Sie diese Wechselwirkungen mit einem kleineren Multiplikator, sodass die sich bewegende Person die geringeren Kosten schneller deckt.
Achten Sie bei der Angabe der Einheiten und des Multiplikators darauf, den Reisemodi bzw. die Anzahl der Reisenden zu berücksichtigen. Beim Beispiel des Reisemodi liegen die Einheiten auf einer absoluten Kostenskala: Zeit. Der Multiplikator muss sich relativ zum schnellsten Modus verhalten: dem Geländewagen. Die langsamere Fortbewegung zu Fuß erfassen Sie mit einem größeren Multiplikator. Der Multiplikator erhöht die Kosten, sodass es bei der Fortbewegung zu Fuß länger dauert, eine einzelne Karteneinheit zurückzulegen. Die angewendeten Multiplikatoren müssen relativ zueinander sein und der schnellste Modus ergibt in der Regel den kleinsten Basismultiplikator. Das Festlegen der Multiplikatoren zur Erfassung des Geschwindigkeitsunterschieds je nach Modus kann eine Herausforderung sein.
Wenn außerdem eine Kostenoberfläche eingegeben wurde und die Einheiten z. B. auf Zeit basieren, würde dieselbe Kostenoberfläche für den Geländewagen und die Fortbewegung zu Fuß verwendet werden. Da es nur eine Eingabe-Kostenoberfläche gibt, wird angenommen, dass beide Reisemodi auf die gleichen Merkmale und mit den gleichen relativen Kostenzuweisungen reagieren.
Reiserichtung
Diese Quelleigenschaften ermöglichen Ihnen die Angabe der Reiserichtung des Reisenden. Mit der Option Von Quelle reisen wird der Start des Reisenden an der Quelle und dessen Reise zu allen anderen Nicht-Quellenpositionen simuliert. Mit der Option Reise zu Quelle wird der Start des Reisenden an allen Nicht-Quellenpositionen und dessen Reise zur Quelle simuliert. Die Reiserichtung wirkt sich auch auf den vertikalen Faktor und den horizontalen Faktor aus.
Die Berechnungen für Reise zu Quelle und Von Quelle reisen sind im Wesentlichen genau umgekehrt.
Da bei der Erstellung eines optimalen Netzwerks nur eine Kostenoberfläche in das Werkzeug Optimale Regionsverbindungen eingegeben wird, ist der Parameter Reiserichtung nicht verfügbar. Beim Erstellen eines Korridors können der vertikale Faktor und der horizontale Faktor nicht verwendet werden. Der Parameter Reiserichtung daher hat keine Auswirkungen. In beiden Situationen ist die Bewegungsrichtung irrelevant. Der Parameter Reiserichtung kann jedoch zusammen mit dem vertikalen Faktor und dem horizontalen Faktor auf Pfade angewendet werden, die mit den Werkzeugen Optimaler Pfad als Linie und Optimaler Pfad als Raster erstellt wurden.
Anwendungsfall 1: Ein Rotluchs zieht aus Sicherheitsgründen Standorte vor, die weiter von Straßen entfernt liegen.
Anwendungsfall 2: Rotluchse ziehen Standorte vor, von denen aus ein Fluss leichter zu erreichen ist.
Weitere Informationen
Die folgenden Abschnitte enthalten weitere hilfreiche Informationen zu Quelleneigenschaften.
Einbinden von Wind in die Analyse
Mit dem Werkzeug Entfernungsakkumulation können Sie eine akkumulative Kostenoberfläche erstellen, die durch die Windrichtung bestimmt wird.
Wenn Sie Faktoren wie Wind, Strömungen und Neigungen einbinden möchten, müssen Sie vor dem Start festlegen, ob die Bewegung von Quellenzellen zu anderen Zellen oder umgekehrt erfolgen soll.
Um nur die Windrichtung in die auszugebende akkumulative Oberfläche einzubeziehen, können Sie die Azimute der Windrichtung (0–360 von Nord im Uhrzeigersinn; sowohl 0 als auch 360 werden als Nord interpretiert) im horizontalen Eingaberaster kodieren. In der folgenden Abbildung ist ein horizontales Raster von 10 x 10 dargestellt. Es hat einen konstanten Zellenwert von 90 und repräsentiert den Wind, der mit einer gewissen gleichmäßigen Geschwindigkeit über das Untersuchungsgebiet nach Osten weht.
Verwenden Sie nicht die Windgeschwindigkeit als Reibung in einer Kostenoberfläche, denn in einer Kostenoberfläche sind die Kosten gleich, unabhängig von der Richtung, in der Sie eine Zelle durchqueren. Eine Kostenoberfläche mit Reibung ist nicht notwendig.
Sie können die Kosten der Bewegung in Abhängigkeit von der Windrichtung variieren lassen, aber nicht sowohl für die Windrichtung als auch für die Windgeschwindigkeit.
Von Quelle reisen
In diesem Szenario gelten die folgenden Bewegungsannahmen:
- Sie befinden sich am einzigen Quellpunkt (dem ausgewählten zyanfarbenen Punkt in der Mitte des Rasters im Bild unten).
- Es ist am einfachsten, sich mit dem Wind zu bewegen, und unmöglich, sich gegen ihn oder im rechten Winkel zu ihm zu bewegen.
- Sie möchten die akkumulierten Kosten von der Quellenzelle zu jeder anderen Zelle im Untersuchungsgebiet berechnen.
Für dieses Szenario ist der Parameter Horizontaler Faktor auf Vorwärts eingestellt. Der Parameter Reiserichtung ist auf Von Quelle reisen eingestellt. Das Ergebnis ist nachfolgend dargestellt. Das ausgegebene akkumulative Entfernungsraster ist nur in Bereichen definiert, die mit dem Wind (oder mit etwas Wind) erreicht werden können.
Im obigen Bild ist die einzige Quelle der ausgewählte Punkt in der Mitte und Sie möchten wissen, wie teuer es ist, andere Zellen im Untersuchungsgebiet zu erreichen. Die akkumulierte Kostenoberfläche zeigt, dass Sie sich nur mit dem Wind bewegen dürfen und es am einfachsten ist, sich direkt nach Osten zu bewegen.
Zoomen Sie auf die einzige Quellenzelle und ihre acht Nachbarn, um zu sehen, wie sich durch die Entfernungsakkumulation die Windrichtung in Reisekosten (auch als Gewichtung bezeichnet) verwandelt.
Von dieser Quelle aus können Sie sich in acht Richtungen bewegen, um eine Nachbarzelle zu erreichen, und Sie müssen bestimmen, wie hoch die Schrittkosten für diese Bewegung sind. Jede Auswahl bildet einen anderen Winkel relativ zur Windrichtung der jeweiligen Zelle.
In diesem Fall wirkt sich nur die Windrichtung auf die Schrittkosten aus. Jede Schrittrichtung bildet einen Winkel zur bevorzugten Bewegungsrichtung, die in diesem Fall die Windrichtung ist. Dieser Winkel muss für jede benachbarte Zelle berechnet werden. Der Winkel ist der horizontale relative Bewegungswinkel (HRMA), da er die Bewegungsrichtung relativ zu einem im horizontalen Raster gespeicherten Azimutwert darstellt.
Sobald der HRMA identifiziert ist, wird eine Funktion des horizontalen Faktors angewendet, die den HRMA in eine Gewichtung umwandelt. In diesem Beispiel wird die Funktion "Vorwärts" des horizontalen Faktors verwendet. Weitere Informationen finden Sie unter Anpassen der zurückgelegten Entfernung unter Verwendung eines horizontalen Faktors.
Der HRMA und die Funktion des horizontalen Faktors wird für jeden der Schritte zweimal ausgewertet: einmal für die Windrichtung an der Quellenzelle (vom Zentrum der Quelle zum Rand der Zelle) und einmal für die Richtung an der Nachbarzelle (vom Rand der Quellenzelle zum Zentrum der Nachbarzelle). Die Berechnungen simulieren das Verlassen der Quellenzelle und das Bewegen in die Nachbarzelle. Aus den beiden Ergebnissen wird ein Durchschnitt und daraus die horizontale Gewichtung gebildet, die zum Berechnen der Kosten für einen Schritt in die benachbarte Zelle verwendet wird.
Zu Quelle reisen
In diesem Szenario stellt der einzige Quellpunkt einen Ort dar, den Sie von anderen Punkten im Untersuchungsgebiet aus erreichen möchten. Alle Eingaben für die Entfernungsakkumulation bleiben gleich, außer dass Sie für den Parameter Reiserichtung die Option Reise zu Quelle wählen. Das Bild unten zeigt das Ergebnis, das sich vom Ergebnis des vorherigen Szenarios unterscheidet.
Bei Von Quelle reisen wird die akkumulative Kostenoberfläche ausgehend von der Quelle zu allen anderen Zellen erweitert. Bei Reise zu Quelle verläuft die Berechnung des HRMA anders, daher ist auch die Ausgabe der Funktion des horizontalen Faktors anders, die auf diesen HRMA angewendet wird. Der HRMA ist die geometrische Ergänzung des HRMA, der im Szenario Von Quelle reisen berechnet wurde, wie unten dargestellt.
Mit dem Werkzeug Entfernungsakkumulation können die Kosten für die Bewegung durch eine Zelle basierend auf der einfachsten Bewegungsrichtung angepasst werden. Diese Berechnung kann unterschiedliche Ergebnisse liefern, je nachdem, ob Sie sich von einer Quelle zu anderen Zellen oder von anderen Zellen zur Quelle bewegen möchten.
Die Logik zwischen Reiserichtung und horizontalem Faktor kann auf Reiserichtung und den vertikalen Faktor angewendet werden. Anstatt jedoch horizontale Einflüsse zu berücksichtigen, bestimmt der vertikale Faktor die Kosten für die Überwindung der Höhenunterschiede (Neigungen) zwischen den Zellen.