Оптимальные соединения регионов (Map Viewer)

Инструмент Оптимальные соединения регионов вычисляет оптимальную сеть соединений между двумя или более входными регионами

Выходные данные представляют собой размещенный слой объектов.

Более подробно о том, как работает инструмент Оптимальные соединения регионов.

Примеры

Инструмент Оптимальные соединения регионов можно использовать в следующих сценариях:

• Составив модель пригодности, вы определили 10 лучших местообитаний для рыси. Вы хотите, чтобы рыси перемещались между участками по оптимальной сети коридоров, предназначенных для диких животных, что позволит поддерживать генетическую изменчивость внутри популяции рыси.
• В рамках действий по ликвидации последствий стихийных бедствий вы определили пять районов для размещения лагерей спасателей и медицинского персонала. Вы хотите разработать оптимальную сеть маршрутов для передвижения между лагерями.
• Для выполнения лесозаготовительных работ вы собираетесь создать наиболее оптимальную сеть маршрутов для вывоза древесины.
• В рамках подготовке к операции по тушению пожара вы хотите разработать оптимальную сеть маршрутов для перемещения людей и техники между различными штаб-квартирами.

Примечания по использованию

Оптимальное соединение регионов включает конфигурацию для входных слоев, настроек пути и выходных данных.

Входные слои

Группа Входные слои включает в себя следующий параметр:

• Входной растр или вектор регионов задает растровый или векторный слой, идентифицирующий регионы, которые должны быть соединены оптимальной сетью. 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 входными регионами являются растровые данные, регионы задаются как группы смежных ячеек, имеющих одинаковые значения. Регионы должны иметь уникальные числовые идентификаторы. Ячейки, не входящие ни в один регион, должны иметь значение NoData. Растр должен быть целочисленным, а его значения могут быть как положительными, так и отрицательными.

  Если входные регионы представлены в виде набора объектов, это могут быть полигоны, полилинии или точки. Регионы полигональных объектов не могут содержать составные объекты.

  Когда входные регионы представлены пространственными объектами, местоположения регионов внутренне конвертируются в растр, и результирующие регионы получают уникальные значения до выполнения анализа. Если используются мультиточечные данные, инструмент выберет случайным образом одну из точек в местоположении в качестве значения региона.

  Разрешение растра можно настраивать с помощью параметра среды Размер ячейки. Выходное разрешение по умолчанию будет соответствовать разрешению Входного растра стоимости, если он указан. Разрешение будет установлено как значение разрешения для параметра Входные растровые или векторные объекты барьеров, только если указан растр барьеров. Если нигде не указаны другие растры, разрешение будет определяться наименьшим из измерений ширины или высоты экстента входных объектов в соответствующей пространственной привязке, деленным на 250.

  При использовании данных полигональных объектов в качестве входных данных регионов обратите внимание, как определяется размер выходной ячейки, если он более грубый относительно детализированного во входных данных. Процесс внутренней растеризации применяет метод центра ячейки в качестве типа присвоения значений для ячеек. Это означает, что данные, не расположенные в центрах ячеек, не будут включены в промежуточные растеризованные выходные регионы, поэтому не будут представлены в вычислениях. Например, если регионы представляют собой небольшие полигоны, (такие, как контуры знаний, относительно небольшие по сравнению с размером выходной ячейки), только некоторые их них будут совпадать с центрами ячеек выходного растра, и, следовательно, большинство остальных объектов будут потеряны в анализе.

  Во избежание этой ситуации в качестве промежуточного шага можно напрямую растеризовать входные объекты, указав подходящие разрешение, с помощью инструмента Конвертировать объекты в растр. Используйте результирующий растр в качестве входного для инструмента Оптимальные соединения регионов.

  Если входные регионы представлены растрами, и в случае, если какие-либо регионы не связаны, результирующий путь будет совпадать с частью региона, который ближе расположен или дешевле для перемещения к целевому.

  Если на регион приходится значение NoData в маске, или в каком-либо из соответствующих входных растров, он будет проигнорирован в анализе, и пути к этому региону не рассчитываются.

  Экстент обработки по умолчанию будет совпадать с экстентом Входного растра стоимости, если он указан; если нет, он будет соответствовать экстенту входных регионов.

Группа Выходные слои включает в себя следующие параметры:

• Входные растровые или векторные объекты барьеров – слой, 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 векторные данные будут конвертированы в растр перед обработкой.

  Там, где барьеры соединены только диагональными ячейками, барьеры будут утолщены, чтобы сделать их непроницаемыми.

  Барьеры также определяются местоположениями ячеек NoData растра, указанного в параметре Входной растр стоимости. Дополнительно местоположения, расположенные вне Маски, заданной в параметрах среды, также действуют как барьеры. Если ячейки NoData соединены только диагональными ячейками, они будут утолщены дополнительными ячейками NoData, чтобы барьер был непроницаемый.

• Входной растр стоимости - это растр, определяющий импеданс, или стоимость движения на плоскости через каждую ячейку.

  Значение в каждой ячейке поверхности стоимости представляет стоимость движения через ячейку, выраженную на единицу расстояния. 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). Если растр стоимости содержит нулевые значения, и они представляют области наименьшей стоимости, замените нулевые значения на небольшие положительные числа (например 0,01) перед запуском инструмента.

  Более подробно о поверхностях стоимости см. Корректировка пройденного расстояния с использованием поверхности стоимости в справке к дополнительному модулю ArcGIS Pro Spatial Analyst.

Настройки пути

Группа Настройки пути 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.

• Параметр Соединения внутри регионов определяет, будут ли пути продолжаться и соединяться внутри входных регионов.

  • Создать соединения – пути будут продолжаться внутри входных регионов, чтобы соединять все пути, входящие в регион. Этот метод используется по умолчанию.
  • Нет соединений – пути будут останавливаться на границах входных регионов и не будут продолжаться или соединяться внутри.

Слои результата

Группа Слои результата включает в себя следующие параметры:

• Имя выходных линейных оптимальных соединений - имя выходного слоя, содержащего результирующую оптимальную сеть путей, соединяющих входные регионы.

  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 Дополнительные выходные слои включает в себя следующий параметр:

  • Имя выходных линейных соседних соединений - имя дополнительного выходного слоя, содержащего результирующие пути от каждого региона к его ближайшему соседу по расстоянию или по стоимости.

    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.

• Сохранить в папке — указывает имя папки в Моих ресурсах, 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 Имя выходных линейных оптимальных соединений идентифицирует оптимальную сеть путей, соединяющую каждый входной регион.

  Результирующая сеть соединяет регионы по путям кратчайшего расстояния или наименьшей стоимости. Используя такую сеть, путешественник может достичь какого-либо региона из любого другого региона (возможно через другой регион), используя сеть.

  Каждый путь (или линия) имеет уникальную нумерацию, а в дополнительных полях атрибутивной таблицы хранится специфическая информация о пути. Это дополнительные поля:

  • Pathid– уникальный идентификатор пути
  • Pathcost– общее накопленное расстояние или стоимость для пути
  • Region1– первый регион, который соединяется путями
  • Region2– другие регионы, которые соединяются путями

  Эта информация обеспечивает понимание путей в сети.

  Поскольку каждый путь представлен уникальной линией, в местах, где пути проходят по одному маршруту, будет находиться несколько линий.

  С помощью путей, полученных в результате вычисления оптимального соединения с соседями, создается оптимальная выходная сеть. Пути дополнительных соседних соединений конвертируются в теорию графов. Регионы – это вершины, пути – ребра, а накопленные расстояния или стоимости – веса ребер. По графическому представлению путей вычисляется минимальное остовое дерево для определения оптимальной сети путей, необходимых для перемещения между регионами.

  Если поверхность стоимости не указана, соседи определяются по Евклидову расстоянию. В этом случае ближайший сосед будет определен по наименьшему расстоянию. Но если указана поверхность стоимости, соседи идентифицируются по стоимостному расстоянию, и ближайшим соседним регионом будет наименее затратный для перемещения к нему. Выполняется операция распределения по стоимостному расстоянию для определения регионов, являющихся по отношению друг к другу соседними.

  Если указана опция Создать соединения для параметра Соединения внутри регионов, каждый оптимальный путь сначала доходит до внешней границы полигона или региона из нескольких ячеек. С периметра региона инструмент продолжает пути через регион с дополнительными сегментами линий, разрешая точки входа и выхода и перемещение по ним. Вдоль этих сегментов линий отсутствует дополнительное расстояние или стоимость.

  В зависимости от конфигурации входных регионов и распределения их соседей путь может проходить через промежуточный регион для достижения соседнего региона. Путь будет накапливать стоимость по мере прохождения через промежуточный регион.

• Слой Имя выходных линий соседних соединений идентифицирует все пути из каждого региона до ближайших соседей по расстоянию или стоимости.

  Каждый путь (или линия) имеет уникальную нумерацию, а в дополнительных полях атрибутивной таблицы хранится специфическая информация о пути. Это дополнительные поля:

  • Pathid– уникальный идентификатор пути
  • Pathcost– общее накопленное расстояние или стоимость для пути
  • Region1– первый регион, который соединяется путями
  • Region2– другие регионы, которые соединяются путями

  Эта информация обеспечивает понимание путей в сети, и очень полезна для определения того, какие пути в случае необходимости нужно удалить.

  Поскольку каждый путь представлен уникальной линией, в местах, где пути проходят по одному маршруту, будет находиться несколько линий.

  Оптимальная выходная сеть может использоваться как альтернативная сеть для сети минимального остовного дерева. Эта входная сеть соединяет каждый регион с соседними регионами по расстоянию или стоимости, создавая сложную сеть со множеством путей. Векторный слой может использоваться как есть или в качестве базового, из которого будет создана новая сеть.

Требования к использованию

Для этого инструмента требуются следующие лицензии и конфигурации:

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 Оптимальные соединения регионов в ArcGIS Pro
• Оптимальные соединения регионов в ArcGIS REST API
• optimal_region_connections в ArcGIS API for Python
• Оптимальные соединения регионов в ArcGIS Pro с дополнительным модулем Анализ растров
• Оптимальные соединения регионов в ArcGIS Pro с дополнительным модулем Spatial Analyst