Доступно с лицензией Spatial Analyst.
В этом упражнении вы будете искать наилучший путь для новой дороги от оптимального местоположения школьного участка до ближайшего перекрестка с существующей магистралью. Чтобы построить такой путь, вы должны выполнить шаги, описанные ниже.
- Создайте, если нужно, исходный набор данных. Исходным будет участок школы (класс объектов final_site), который вы создали в упражнении 3.
- Создайте набор данных стоимости, выбрав необходимые наборы данных, переклассифицировав их к общей шкале измерений, взвесив и затем скомбинировав.
- Выполните анализ стоимости расстояния, используя в качестве входных наборов данных исходный набор данных и набор данных стоимости. Набор данных расстояния, созданный этим инструментом, является растром, в котором значение каждой ячейки представляет собой стоимость проезда от ячейки до источника.
Чтобы найти путь, требующий наименьших затрат, вам понадобится набор данных направления, который может быть создан в виде дополнительного набора данных с помощью инструмента Стоимостное расстояние. Вы получите растр направления пути с наименьшими затратами от каждой ячейки обратно к источнику (в данном упражнении – участку школы).
- Cоздайте, если нужно, набор данных пункта назначения. В данном упражнении набором данных пункта назначения является перекресток имеющихся дорог.
- Выполните анализ стоимости пути, используя наборы данных расстояния и направления, созданных с помощью инструмента Стоимостное расстояние.
На это упражнение вам может потребоваться около 30 минут. Начните это упражнение с открытия вашего документа карты Site Analysis, созданного в предыдущем упражнении.
Создание новой модели
Вы создадите новую модель, Поиск Наилучшего Маршрута, в наборе инструментов Site Analysis. Эта модель будет вычислять наилучший маршрут с учетом рельефа от источника (участка школы) к точке назначения, принимая во внимание уклон поверхности и тип землепользования участков, через которые будет проходить маршрут.
Настройка модели
- Щелкните правой кнопкой мыши набор инструментов Site Analysis Tools и выберите Новый > Модель.
Переименование модели
- В главном меню щелкните Модель > Свойства модели.
- Щелкните закладку Общие и введите FindRoute в текстовом окне Имя.
- Введите Поиск наилучшего маршрута в текстовом окне Надпись.
- Отметьте Хранить имена относительных путей (вместо абсолютных путей).
Определение параметров среды
- Выберите вкладку Параметры среды.
- Раскройте Экстент обработки и установите отметку Экстент.
- Раскройте Анализ растра и установите отметку Размер ячейки.
- Щёлкните Значения.
- Раскройте Экстент обработки. Установите Экстент, щелкнув стрелку ниспадающего списка и выбрав Как у слоя elevation.
- Раскройте Анализ растра. Установите Размер ячейки, щелкнув стрелку ниспадающего списка и выбрав Как у слоя elevation.
- Щёлкните OK в окне Параметры среды.
- Щёлкните OK в окне Свойства модели.
- На панели инструментов нажмите кнопку Сохранить
.
Создание стоимостного набора данных
В предыдущем упражнении вы создали исходный набор данных final_site, и набор данных уклона Slope Output. Теперь вы создадите стоимостной набор данных, который будет определять стоимость перемещения с учетом рельефа из любой точки до школы, основываясь на том, что больших затрат требует пересечение крутых склонов и строительство дорог на участках с определенным типом землепользования.
Этот раздел вашей модели будет выглядеть следующим образом:
Настройка модели
- Добавить Slope Output в модель.
- Найдите инструмент Переклассификация и добавьте его в панель ModelBuilder, совместив с Выходным уклоном.
- Щелкните инструмент Добавить подключение
. Используйте инструмент для соединения элемента Выходной уклон к инструменту Переклассификация и выберите Входной растр в ниспадающем меню. - На панели инструментов модели щёлкните инструмент Выбрать
.
Переклассификация уклона
Желательно, чтобы новая дорога пересекала наименее крутые склоны. Вы переклассифицируете слой уклона, разделив значения на равные интервалы. Вы присвоите значение 10 склонам с наибольшей стоимостью (имеющим наибольший уклон), и 1 – самым пологим склонам (имеющим наименьший уклон), а затем ранжируете попавшие в этот промежуток значения линейно.
- Откройте инструмент Переклассификация.
- Примите значение по умолчанию для параметра Поле переклассификации, чтобы использовать поле Значение.
- Щёлкните Классифицировать.
- Щелкните стрелку ниспадающего списка Метод и выберите Равный интервал.
- В раскрывающемся списке Классы выберите 10.
При строительстве дороги вы желаете избежать крутых склонов, поэтому крутым склонам должны быть присвоены более высокие значения в стоимостном наборе данных. Поскольку по умолчанию более высокие значения назначаются более крутым склонам, вам не нужно менять Новые значения по умолчанию.
- Щёлкните OK.
- Оставьте значение по умолчанию для параметра Выходной растр.
- Нажмите ОК.
- Переименуйте выходную переменную инструмента Переклассификация в Переклассифицированный уклон.
- Щелкните правой кнопкой мыши инструмент Переклассификация и выберите Запустить.
Взвешивание и комбинирование наборов данных
Сейчас вы скомбинируете переклассифицированный уклон и наборы данных землепользования, чтобы создать набор данных стоимости строительства дороги, в зависимости от уклона рельефа и типа землепользования. В данной модели, все наборы данных имеют одинаковый вес.
- Найдите инструмент Взвешенное наложение и добавьте его в окно ModelBuilder, совместив с элементом Переклассифицированный уклон.
- Откройте инструмент Взвешенное наложение.
По умолчанию шкала переклассификации от 1 до 9 с шагом 1. Как и в упражнении 3, при переклассификации набора данных уклона, будет использоваться шкала от 1 до 10, поэтому перед добавлением входных растров в инструмент, вам надо установить шкалу от 1 до 10 с шагом 1. Это позволит вам избежать необходимости обновления значений шкалы после добавления вашего входного набора данных уклона.
- Введите 1, 10 и 1 в текстовые окна От, До и Шаг.
- Щёлкните Применить.
- Щелкните Добавить строку растра
. Во Входном растре выберите из раскрывающегося списка переменную Переклассифицированный уклон и оставьте Входное поле как Значение. Нажмите OK.
- Щелкните Добавить строку растра. Теперь добавьте слой landuse. Введите во Входное поле Landuse и нажмите кнопку OK.
Вы измените значения шкалы слоя landuse, чтобы их можно было сопоставить с вашим вычисленным набором данных Переклассифицированный уклон. Более высокие значения показывают большую стоимость строительства дороги через участок с определенным типом землепользования.
- Введите следующие Значения шкалы:
- Кустарник/Смешанный тип – 5
- Водоемы – 10
- Бедная почва – 2
- Постройки – 9
- Сельскохозяйственные угодья – 4
- Леса – 8
- Заболоченные территории – 10
- Вы назначите каждому растру равный процент влияния, поскольку в данном анализе они оба одинаково важны. Щелкните Установить равное влияние, чтобы назначить одинаковый процент влияния (по 50%) для каждого входного растра.
- Оставьте значение по умолчанию для Выходного растра.
- Щёлкните OK.
Выполнение Взвешенного наложения
- Щелкните Автокомпоновка
, затем щелкните Полный экстент
.
- Переименуйте выходную переменную из Взвешенное наложение в Стоимостную поверхность и щёлкните на кнопке OK.
- Щелкните правой кнопкой мыши переменную Стоимостная поверхность и нажмите Добавить в отображение.
- Запустите инструмент Взвешенное наложение.
- На панели инструментов нажмите кнопку Сохранить.
Просмотрите слой, добавленный к изображению в ArcMap. Местоположения с низкими значениями показывают области, через которые можно проложить дорогу с наименьшими затратами.
Поиск пути минимальной стоимости
Чтобы найти путь с наименьшей стоимостью от площадки для строительства новой школы, определенной в упражнении 3, до пункта назначения, будут использованы инструменты Стоимостное расстояние и Оптимальный путь. Результатом выполнения инструмента Стоимостное расстояние являются два набора выходных данных. Выходной растр расстояния показывает совокупную стоимость перемещения из какой-либо точки (или ячейки) в исходную точку (площадка для школы). Он не содержит информации, по какому пути перемещаться из определенной ячейки к источнику, а только стоимость перемещения по пути с наименьшими затратами. Выходной растр направления показывает, какой путь из любой ячейки к источнику потребует наименьших затрат. Подавая эти выходные данные на вход инструмента Оптимальный путь вместе с набором данных пункта назначения, вы вычислите путь с наименьшей стоимостью между площадкой для новой школы и пунктом назначения.
Настройка модели
- Добавьте слой final_site и слой destination в ModelBuilder.
- Добавьте инструменты Стоимостное расстояние и Оптимальный путь в ModelBuilder.
Оба инструмента Стоимостное расстояние и Оптимальный путь расположены в группе инструментов Расстояние в наборе инструментов Spatial Analyst Tools.
- Используйте инструмент Добавить соединение для соединения final_site с инструментом Стоимостное расстояние, выбрав Входные растровые или векторные данные источника во всплывающем меню. Аналогично соедините Поверхность стоимости с инструментом Стоимостное расстояние, но в этом случае выберите Входной растр стоимости.
- Переименуйте переменную Выходной растр расстояния в Выходной растр стоимости расстояния и переименуйте переменную Выходной растр направления в Выходной растр стоимостного направления.
- С помощью инструмента Добавить подключение подключите , Выходной растр стоимости расстояния и Выходной растр стоимостного направления к инструменту Оптимальный путь. Далее выберите Входные растровые или векторные данные адресата, Входной растр стоимостного расстояния и Входной растр стоимостного направления во всплывающем меню.
- Переименуйте Выходной растр в Выходной оптимальный путь.
- на панели инструментов модели щелкните инструмент Выбрать, затем Автокомпоновка, затем Полный экстент.
Настройка параметров Стоимостного расстояния
Теперь вы запустите инструмент Стоимостное расстояние с только что созданным набором данных стоимости (идентифицирующим стоимость перемещения через каждую из ячеек) и слоем final_site (источником), полученным в третьем упражнении. Выходные данные этого инструмента – набор данных расстояния – растр, в котором значение каждой ячейки представляет собой стоимость проезда от ячейки до источника, а также набор данных стоимостных направлений, показывающий направления самых дешёвых перемещений от каждой ячейки обратно к источнику.
- Откройте инструмент Стоимостное расстояние.
- Подтвердите, что для параметра Входные растровые или векторные данные источника установлен слой final_site, а для параметра Входной растр стоимости установлен слой Стоимостная поверхность.
- Примите установки по умолчанию для параметра Выходной растр расстояния и Максимальное расстояние.
- Введите cost_bklink в качестве имени Выходного растра направления.
По умолчанию путь к временной рабочей области (C:\Spatial Analyst\Scratch.gdb) автоматически присоединяется к имени набора данных, которое вы вводите для Выходного растра направления.
- Щёлкните OK.
Установка параметров Стоимостного расстояния
Инструмент Стоимостное расстояние выдает на выходе растр расстояний и растр направлений, каждый их которых используется в инструменте Оптимальный путь. Слой destination уже есть, и в нем один точечный объект – начальная точка для новой дороги к участку, на котором будет построена школа.
- Наведите указатель на инструмент Оптимальный путь для проверки правильности параметров входных наборов данных.
- Для параметра Входные растровые или векторные данные пункта назначения установлен слой destination.
- Для параметра Входной растр стоимостного расстояния установлена переменная Выходной растр стоимостного расстояния.
- Для параметра Входной растр стоимостного направления установлена переменная Выходной растр стоимостного направления.
- Примите значение по умолчанию для параметров Выходной растр, Тип пути, и Поле пункта назначения.
При обработке входных векторных данных пункта назначения они временно преобразуются в растр, что является частью процесса обработки. В нашем случае растр содержит одну ячейку, поскольку мы имеем только один пункт назначения. Значение параметра Тип пути можно оставить как EACH_CELL. Будет создан только один путь, так как ячейка только одна.
Анализ стоимостного расстояния
- Щёлкните правой кнопкой мыши переменные Выходное стоимостное расстояние, Выходное стоимостное направление и Выходной оптимальный путь, затем щёлкните на Добавить к карте.
- Запустите модель Поиск наилучшего пути.
Просмотрите слой, добавленный в ArcMap. Слой Выходной стоимостной путь представляет путь с наименьшими затратами от школьного участка к точке назначения. Он обходит крутые склоны и определенные типы землепользования, строительство дороги на которых считается наиболее дорогим.
Растр в линии
Установка параметров для инструмента Растра в полилинию
И последним шагом в вашей модели будет преобразование пути из растра в линейный объект для отображения.
- Удалите созданные слои Выходной уклон, Переклассифицированный уклон, Стоимостная поверхность, Выходной растр стоимости расстояния, и Выходной растр стоимостного направления, чтобы увидеть путь, отображаемый поверх слоев landuse и hillshd.
- Добавьте инструмент Растр в полилинию в ModelBuilder.
Инструмент Растр в полилинию находится в наборе инструментов Конвертация, в группе Из растра.
- Откройте инструмент Растр в полилинию.
- Щелкните стрелку ниспадающего списка Входной растр и выберите переменную Выходной оптимальный путь.
- Оставьте для параметра Поле значение VALUE.
- Щелкните кнопку Обзор
рядом с параметром Выходные полилинейные объекты и укажите свою файловую базу геоданных StoweC:\Spatial Analyst\Stowe.gdb.
- Введите new_route в качестве имени класса объектов и нажмите кнопку Сохранить.
- Примите все установленные по умолчанию значения для остальных параметров и щелкните кнопку OK.
Запуск инструмента в полилинию
- Щелкните Автокомпоновка, затем щелкните Полный экстент.
- Переименуйте выходную переменную new_route в Выходной путь.
- Щелкните правой кнопкой мыши переменную Выходной маршрут и выберите Добавить в отображение.
- Запустите инструмент Растр в полилинию.
Просмотрите слой new_route, добавленный к изображению ArcMap. Растр конвертируется в полилинию.
Вы можете легко изменять значения параметров, чтобы поэкспериментировать с различными результатами, и запускать модель повторно. Стоит перезапускать только те процессы в модели, которые могут повлиять на результат. Например, понижение весового коэффициента, применяемого к значениям ячеек с типом землепользования Застройка с 9 до 1, существенно изменит потенциальный маршрут новой дороги – он будет стремиться к уже имеющимся дорогам, что может оказаться менее затратным вариантом.
Сохранение документа карты
Вы установили относительные пути для обеих моделей, создаваемых в данном руководстве, таким образом, если набор инструментов, в котором находятся эти модели и данные, будет перемещен в новое место на диске (при сохранении структуры между ними), то пути к источникам данных будут установлены относительно местоположения набора инструментов. По умолчанию ваш документ карты настроен сохранять относительные имена путей к источникам данных.
- На панели инструментов нажмите кнопку Сохранить.
- Щелкните Файл > Выход.
Краткая информация
Вы закончили работу с руководством. Вы получили представление о некоторых инструментах, входящих в ArcGIS Spatial Analyst extension, о работе с ними через панель инструментов Spatial Analyst и через набор инструментов Spatial Analyst. Вы узнали, как строить модели, которые можно использовать много раз и передавать другим пользователям. В частности, вы изучили, как создать карту пригодности, а также как вычислить путь, требующий наименьших затрат, с учетом рельефа земной поверхности. Рассмотренные последовательности шагов могут применяться во множестве разнообразных приложений.