Dostępne na serwerze Image Server
Po obliczeniu skorygowanej odległości w linii prostej można użyć składnika poziomego, aby kontrolować tempo pokonywania odległości. Do kontrolowania tempa można również wykorzystać powierzchnię kosztów, charakterystykę poruszającego się obiektu i składnik pionowy.
Składnik poziomy to wysiłek niezbędny do pokonania czynników (takich jak prąd czy wiatr) lub pozytywny efekt oddziaływania tych czynników podczas poruszania się w terenie. Przykłady czynnika poziomego obejmują wiatr w przypadku przemieszczania się przez ląd i prądy, jeśli podróż odbywa się przez zbiornik wodny. Składnik poziomy może wpływać na sposób pokonywania odległości. Rowerzysta pedałujący pod wiatr będzie wkładał więcej wysiłku, aby go pokonać, lub będzie pokonywał odległości wolniej. Pedałowanie z wiatrem wymaga mniej wysiłku, a wiatr boczny plasuje się gdzieś pośrodku. Modyfikacja odległości dla tego czynnika pomaga uchwycić tempo pokonywania odległości przez podróżującego.
Jeśli wiatr wieje z tyłu rowerzysty, pod kątem 45 stopni, będzie dla niego korzystny, ale nie tak, jak wiatr wiejący bezpośrednio z tyłu (przesunięcie 0 stopni).
Składnik poziomy (HF) to mnożnik modyfikujący obliczenia odległości.
Kierunek czynnika poziomego dla każdej komórki jest określony w rastrze poziomym. Składnik poziomy będzie się różnić w zależności od kierunku, w którym porusza się podróżny. Za pomocą parametru charakterystyki źródła Kierunek podróży można zdefiniować, czy podróżny porusza się w kierunku źródła, czy w kierunku przeciwnym. Poruszanie się w kierunku źródła lub w kierunku przeciwnym zmienia kierunek, w którym podróżny wchodzi do komórki. Podróżny napotka wówczas czynnik poziomy pod innym kątem, co spowoduje zmianę mnożnika składnika poziomego. Więcej informacji na temat wpływu połączenia kierunku podróży i składnika poziomego na koszt odległości zawiera temat charakterystyki źródła Uwzględnianie wiatru w analizie.
Przykłady wykorzystania składnika poziomego
Składnika poziomego można użyć w różnych scenariuszach, na przykład:
- Określenie trasy, którą powinien płynąć statek, biorąc pod uwagę wpływ prądów oceanicznych mogących zmienić obrany kurs, przy założeniu stałej prędkości prądu w analizowanym obszarze.
- Określenie różnicy w czasie lotu samolotu z Nowego Jorku do Los Angeles i z Los Angeles do Nowego Jorku. Lot ze wschodu na zachód potrwa dłużej, ponieważ samolot będzie leciał pod wiatr, w przeciwieństwie do lotu z zachodu na wschód, przy założeniu stałej prędkości wiatru.
- Propozycja szlaku turystycznego biegnącego w miarę możliwości wzdłuż warstwic. Obszary o dużym spadku zostaną potraktowane jako bariery lub wykorzystane jako dane wejściowe do rastra tarcia kosztów w celu zwiększenia kosztów budowy w miejscach, w których szlak będzie przebiegał wzdłuż warstwicy, ale napotka niebezpiecznie duży spadek.
- Budowa grawitacyjnej rury kanalizacyjnej w miejscu, w którym rura będzie przebiegać wzdłuż najbardziej stromego spadku.
Uwzględnianie składnika poziomego
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.
- Po obliczeniu odległości w linii prostej można opcjonalnie określić tempo pokonywania odległości za pomocą powierzchni kosztów, charakterystyki źródła, składnika pionowego i składnika poziomego. Utwórz skumulowany raster odległości.
- Connect regions over the resulting accumulative distance surface using an optimal network, specific paths, or a corridor.
W drugim obszarze funkcjonalnym określ tempo, w jakim odległość będzie pokonywana za pomocą składnika poziomego, jak zilustrowano poniżej.
Łódź startuje z przystani (żółty punkt) i płynie do drugiej przystani (pomarańczowy punkt). Fioletowa linia pokazuje najkrótszą prostą trasę między dwiema przystaniami podczas podróży wokół wysp.
Jednak prądy przemieszczają się z północnego zachodu na południowy wschód (szary poligon). Jeśli są wykorzystywane prądy, różowa linia to najszybsza trasa z pierwszej przystani (żółty punkt) do drugiej przystani (pomarańczowy punkt).
Gdy jest uwzględniany raster ze składnikiem poziomym, kierunek podróży ma znaczenie. W tym przykładzie koszt i trasa podróży z pierwszej przystani do drugiej przystani są inne niż w przypadku podróży z drugiej przystani z powrotem do pierwszej.
Tworzenie mapy odległości za pomocą składnika poziomego
Aby utworzyć mapę odległości obejmującą składnik poziomy, wykonaj następujące czynności:
- Otwórz narzędzie Akumulacja odległości.
- Podaj źródło w parametrze Raster wejściowy lub dane źródłowe obiektów.
- Nazwij wynikowy raster odległości.
- Rozwiń kategorię Koszty względem ruchu w poziomie.
- Podaj raster składnika poziomego w parametrze Raster wejściowy ze składnikiem poziomym.
Ten raster identyfikuje kierunek czynnika poziomego dla każdej komórki.
- Podaj wartość Składnik poziomy.
Ten parametr określa mnożnik, który należy zastosować, aby uchwycić wpływ składnika poziomego na sposób pokonywania odległości.
- Kliknij przycisk Uruchom.
Składnik poziomy wpływa na tempo pokonywania odległości
Aby zmodyfikować tempo pokonywania odległości i uwzględnić wpływ składnika poziomego, narzędzie wykonuje wewnętrznie dwie czynności:
- Na podstawie rastra składnika poziomego oblicza, w jaki sposób składnik poziomy zostanie pokonany podczas przechodzenia z jednej komórki do drugiej. Nazywane jest to poziomym względnym kątem ruchu (HRMA).
- Identyfikowanie, w jaki sposób kąt HRMA zmodyfikuje tempo pokonywania odległości
Obliczenie kąta HRMA
Aby obliczyć całkowitą wartość składnika poziomego dla podróży między komórkami, należy określić składnik poziomy zarówno od komórki przetwarzanej (komórka Od) do krawędzi komórki, dla której obliczana jest odległość (komórka Do), jak i składnik poziomy od krawędzi komórki Do do jej środka.
Najpierw należy ustalić kierunek w poziomie. Kierunek w poziomie jest mierzony w stopniach od 0 do 360. Punkt początkowy znajduje się na północ od komórki przetwarzanej, wzrost następuje w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara.
Kierunek w poziomie jest definiowany przez wartość przypisaną do każdej lokalizacji komórki na wejściowym rastrze składnika poziomego. Zazwyczaj identyfikuje kierunek o najniższym poziomym koszcie ruchu w odniesieniu do komórki przetwarzanej.
Po zdefiniowaniu kierunku poziomego należy określić względem niego położenie komórki, do której następuje ruch (komórka Do). Kierunek komórki Do względem dominującego kierunku poziomego w komórce przetwarzanej jest kierunkiem ruchu w poziomie. Kąt komórki Do w stosunku do kierunku poziomego określonego przez raster ze składnikiem poziomym to kąt HRMA.
Istotna jest liczba stopni od ustalonego kierunku poziomego, a nie strona ustalonego kierunku.
Identyfikacja mnożnika składnika poziomego (HF)
Po określeniu kąta HRMA diagram jest używany do identyfikacji mnożnika składnika poziomego. Składnik poziomy jest na osi Y, a kąt HRMA jest na osi X.
W powyższym przykładzie komórka, której składnik poziomy jest obliczany, ma kąt HRMA wynoszący 90 stopni od kierunku poziomego zdefiniowanego przez komórkę przetwarzania na wejściowym rastrze składnika poziomego. Jeśli zostanie użyty diagram Liniowy składnik poziomy, koszt składnika poziomego wyniesie 1,61. Na poniższym diagramie przy wartości 90 na osi X przejdź do zielonej linii funkcji i podążaj za nią do mnożnika składnika poziomego na osi Y.
Wartości kąta HRMA mieszczą się w zakresie od -180 do 180 stopni. Jednak na diagramie składnika poziomego na osi X przedstawione są tylko wartości od 0 do 180, ponieważ zakłada się, że diagram jest symetryczny (odbicie lustrzane) wokół osi składnika poziomego. Oznacza to, że kąt HRMA wynoszący 90 ma taki sam składnik poziomy jak kąt HRMA wynoszący -90. INF oznacza, że linia dąży do nieskończoności.
Ten sam proces jest wykonywany dla segmentu rozpoczynającego się na krawędzi komórki Do i kończącego się w jej środku. Kierunek ruchu pozostaje taki sam, ale kierunek poziomy, który zostanie użyty do obliczeń, jest dominującym kierunkiem poziomym w komórce Do. Podzielenie łącza podróży między dwiema komórkami na dwa segmenty (połowa segmentu znajduje się w komórce przetwarzania, a druga połowa w komórce Do) zapewnia dokładniejszy składnik poziomy. Opuszczając komórkę przetwarzania, podróżny napotyka składnik poziomy związany z komórką przetwarzania. Gdy podróżny przemieszcza się do komórki Do, napotyka składnik poziomy powiązany z komórką Do. W formule odległości składnik poziomy każdego segmentu jest mnożony przez jego odpowiedni koszt, który jest określany na podstawie rastra kosztów, jeśli taki został wprowadzony.
Funkcje składnika poziomego, które umożliwiają wychwycenie interakcji podróżnego z wpływami składnika poziomego, to Binarna, Do przodu, Liniowa, Odwrotna liniowa i Tabela.
Notatka:
Składnik poziomy jest mnożnikiem. Należy zachować ostrożność przy określaniu jednostek, gdy łączony jest składnik poziomy z powierzchnią kosztów, charakterystyką źródła lub składnikiem pionowym. Ogólnie rzecz biorąc, gdy wprowadzana jest powierzchnia kosztów, składnik poziomy powinien być korektą mnożnikową wskaźnika jednostek powierzchni kosztów. Jeśli czas jest jednostką dla wskaźnika powierzchni kosztów, składnik poziomy powinien być modyfikatorem czasu. Tylko jeden z tych składników może definiować jednostki dla wskaźnika. Pozostałe składniki nie zawierają jednostek, a ich wartości są mnożnikami określonych jednostek.
Przykładowe zastosowania wykorzystujące składnik poziomy
Poniżej opisano przykładowe zastosowanie wykorzystujące składnik poziomy.
Wykorzystanie składnika poziomego przy budowie szlaku
Celem jest zbudowanie rozszerzenia szlaku między dwoma istniejącymi początkami szlaków. Szlak powinien przebiegać jak najbliżej warstwic, aby jego użytkownicy nie musieli poruszać się pod górę lub w dół więcej niż to konieczne. Na poniższym obrazku pierwsza próba pokazana jest jako czerwona trasa. Ta trasa ma pewne wady. Przebiega ona przez odsłonięte ściany skalne, co będzie kosztowne w budowie i utrzymaniu. Szlak może być wtedy bardzo widoczny, a jego budowa będzie miała duży wpływ na środowisko. Druga próba, pokazana jako żółta trasa, jest bardziej sensowna. Jako dane wejściowe do analizy wykorzystano powierzchnię kosztów, która zwiększa koszty budowy szlaków na obszarach o dużym spadku.
Raster ze składnikiem poziomym dla obu tras został utworzony z powierzchni wysokościowej o rozdzielczości 1 metra za pomocą narzędzia Parametry powierzchni. Utworzono tymczasowy raster ekspozycji, który pokazuje kierunek maksymalnego spadku na skalę człowieka (około 5 metrów). Następnie została zastosowana algebra map w celu obrócenia azymutów ekspozycji o 90 stopni. W wyniku powstaje raster ze składnikiem poziomym identyfikujący kierunek warstwic w każdej komórce. Wreszcie użyta została funkcja symetryczna składnika poziomego do ograniczenia ruchu, który nie odbywa się w kierunku warstwic.
W przypadku żółtej trasy wprowadzono powierzchnię kosztów, która utrudnia budowę szlaku na obszarach o dużym spadku.
Dodatkowe informacje
Poniższe sekcje zawierają dodatkowe informacje dotyczące składników poziomych.
Składniki poziome
Aby zdefiniować funkcję składnika poziomego, która będzie używana do określenia mnożnika składnika poziomego, można wybrać istniejącą funkcję z diagramów dostarczonych z oprogramowaniem lub utworzyć niestandardową funkcję w pliku ASCII. W narzędziach Akumulacja odległości i Przydział odległości dostępne są następujące funkcje składnika poziomego:
Opcje, modyfikatory i wartości domyślne składnika poziomego
| Funkcja | Składnik o wartości zerowej | Kąt odcinania | Spadki | Wartość poboczna |
|---|---|---|---|---|
Binarny | 1 | 45 | N/A | N/A |
Dalej | 0,5 |
N/A | N/A | 1 |
Liniowy | 0,5 | 181 | 1,111E-02 | N/A |
Odwrotny liniowy | 2 | 180 | -1,111E-02 | N/A |
Poniżej znajduje się opis każdej funkcji składnika poziomego. Każdą funkcję można doprecyzować za pomocą szeregu modyfikatorów. Modyfikatory zostały opisane w poniższej sekcji.
Binarny
Gdy kąt HRMA jest mniejszy niż kąt odcinania, składnik poziomy dla ruchu przez sekcję komórki jest ustawiony na wartość Składnik o wartości zerowej. Jeśli kąt HRMA jest większy niż kąt odcinania, składnik poziomy dla sekcji jest konfigurowany na nieskończoność. Domyślny kąt odcinania wynosi 45 stopni. Domyślny składnik o wartości zerowej wynosi 1,0.
Dalej
Jeśli kąt HRMA jest mniejszy niż 45 stopni dla sekcji podróży, składnik poziomy jest konfigurowany na wartość Składnik o wartości zerowej. Gdy kąt HRMA jest większy niż lub równy 45 stopni i mniejszy niż 90 stopni, składnik poziomy jest konfigurowany na wartość Wartość poboczna. Jeśli nie zostanie podana wartość poboczna, domyślnie wynosi ona 1. Jeśli kąt HRMA jest równy lub większy niż 90 stopni, składnik poziomy jest konfigurowany na nieskończoność. Domyślny składnik o wartości zerowej wynosi 0,5.
Liniowy
Składniki poziome (HF) są określane za pomocą linii prostej w układzie współrzędnych HRMA-HF. Linia przecina oś Y, odpowiadającą składnikowi poziomemu (HF), przy wartości Składnik o wartości zerowej. Spadki linii można określić za pomocą modyfikatora Spadki. Jeśli nie określono spadków, wartością domyślną jest 0,5/45 lub 1/90 (określone jako 0,01111). Domyślny kąt odcięcia wynosi 181 stopni, co oznacza brak odcięcia. Domyślny składnik o wartości zerowej wynosi 0,5.
Odwrotny liniowy
Składniki poziome (HF) są określane przez wartości odwrotne do linii prostej w układzie współrzędnych HRMA-HF. Linia przecina oś Y, odpowiadającą składnikowi poziomemu (HF), przy wartości Składnik o wartości zerowej. Spadki linii można określić za pomocą modyfikatora Spadki. Jeśli nie określono spadków, wartość domyślna wynosi -2/180 lub -1/90 (określone jako 0,01111). Domyślny kąt odcięcia wynosi 181 stopni, co oznacza brak odcięcia. Domyślny składnik o wartości zerowej wynosi 2,0.
Tabela
Diagram można zdefiniować w pliku ASCII w dowolnym edytorze tekstu. Plik składa się z dwóch kolumn wartości w każdym wierszu. Pierwsza wartość identyfikuje kąt HRMA, który jest wyrażony w stopniach, a druga kolumna identyfikuje składnik poziomy. Każdy wiersz określa punkt na diagramie. Dwa kolejne punkty definiują segment linii w układzie współrzędnych HRMA-HF. Kąty HRMA muszą być wprowadzone w kolejności rosnącej. Składnik poziomy dowolnego kąta HRMA mniejszy niż pierwsza (najniższa) wartość wejściowa lub większy niż ostatnia (największa) wartość wejściowa zostanie skonfigurowany na nieskończoność. Nieskończony składnik poziomy jest w pliku ASCII reprezentowany przez -1.
Poniżej przedstawiono przykładową tabelę ASCII składnika poziomego:
0 1.40
10 2.43
20 2.30
30 3.44
40 1.25
50 1.02
60 0.90
70 0.86
80 0.25
90 0.78
100 1.49
110 2.35
120 3.32
130 2.39
140 3.18
150 2.13
160 1.89
170 1.20
180 2.034Modyfikatory składnika poziomego
Kilka parametrów słowa kluczowego HRMA ma modyfikatory, które można podać, aby osiągnąć różne wyniki. Spadek linii w funkcjach Liniowa i Odwrotna liniowa, wartości poboczne funkcji Dalej i składnik o wartości zerowej mogą zmieniać punkt przecięcia osi Y dla funkcji wejściowych, a kąt odcięcia dla dowolnych funkcji HRMA może być kontrolowany.
Składnik o wartości zerowej
Ten modyfikator ustawia pozycję przecięcia osi Y dla podanej funkcji. Można go użyć w połączeniu ze wszystkimi funkcjami składnika poziomego.
Kąt odcinania
Ten modyfikator ustala próg w stopniach kąta HRMA, po którego przekroczeniu składniki poziome są konfigurowane na nieskończoność. Kąt odcięcia może zostać użyty dla dowolnego z podanych słów kluczowych składnika poziomego poza Dalej. Funkcja ta z definicji ustanawia własne kąty odcięcia.
Spadki
Ten modyfikator identyfikuje spadki linii prostych w układzie współrzędnych HRMA–HF dla słów kluczowych Liniowa i Odwrotna liniowa. Spadki są określone jako wysokość przebiegu (na przykład spadek 30-stopniowy to 1/30, określone jako 0,03333). Przykład linii ze spadkiem 1/90 można zobaczyć na diagramie kąta HRMA Liniowa.
Wartość poboczna
Ten modyfikator identyfikuje wartość składnika poziomego, która zostanie przypisana kątom HRMA równym lub mniejszym niż 45 stopni i mniejszym niż 90 stopni, gdy jest używane słowo kluczowe wskaźnika poziomego Dalej. Przejrzyj diagram HRMA Dalej, który ma wartość poboczną 1.
Nazwa tabeli
Ten modyfikator identyfikuje nazwę pliku ASCII, który zostanie użyty w opcji Tabela.