使用成本曲面和ArcGIS Path Distance工具分析运动?


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我想根据能量消耗来分析假想的(步行)运动,但是我遇到了一些麻烦,希望您能为我提供帮助。我已经尝试使用我创建的成本曲面在Spatial Analyst中使用ArcGIS的“路径距离”工具来执行此操作,但是它们的结果与我预期的不同。

这是我的高程表面的样子(从ASTER GDEM下载): 白色/紫色区域最高,绿色最低的海拔数据。

根据高程数据,我创建了一个成本曲面,该成本曲面应包含每个地图单位(m)的能量消耗(以瓦特表示的代谢率)。为此,我使用了以下公式: M = 1.5W + 2.0 (W + L) (L / W)2 + N (W + L) (1.5V2 + 0.35V * abs(G + 6))

或用Raster Calculator术语表示: (1.5 * 60) + (2.0 * (60 + 3) * Square((3 / 60))) + (1.2 * (60 + 3) * (Square((1.5 * "movementspeed")) + (0.35 * "movementspeed") * Abs(("slopeinpercent" + 6))))

其中M为以瓦特为单位的新陈代谢速度,W为建模个体的体重,L为个体的负荷量,N为描述地形易于移动的因素(出于测试目的,设置为1.2),V为个体的移动速度,G是百分比的斜率。这样就创建了一个曲面,其值的范围在90到25000之间,大多数值在90到1000之间(这似乎是正确的,异常高的值很可能是有缺陷的坡度值的结果,可以很容易地对其进行修复)。

使用以下公式计算移动速度: V = 6e^(-3.5 * |s + 0.05|其中s是斜度(以度为单位)。

或用Raster Calculator术语来表示: 6 * Exp( - 3.5 * Abs(Tan("slopeindegrees") + 0.05)) 这创建了一个表面,其值介于0和5.9 km / h之间,这似乎是正确的,并且与我的预期一致。

现在,这些表面被用作“路径距离”工具中的输入;将DEM作为输入表面栅格(即in_surface_raster),将具有能量消耗的表面作为成本栅格,将DEM用作垂直栅格,以允许该工具计算建模人员是否沿坡度向上或向下移动。为了进行测试,将DEM的西北角和东南角的两个点用作源数据(即in_source_data)。输出是这样的(红色直觉上是最低值,蓝色是最高值): 红色为最低值的能源消耗

我对输出的解释是,它几乎忽略了高程的差异,而值的差异仅与距离的差异有关。我本来希望地表跟随该地区西部的平坦区域,而避开东部山区,但这显然是不会的。但是,我对这些类型的分析还是比较陌生的,并且会欣赏其他人的解释。那么,有没有人能够指出我的方法论/公式中可能导致奇怪输出的任何缺陷?或者,是否期望得到输出,而我只是误解了从路径距离分析中获得的期望?


在“路径距离工具”中,“输入栅格或要素源数据”字段表示要计算路径的一个或多个点。ESRI说:“这是一个栅格或要素数据集,用于标识计算出每个输出像元位置的最小累积成本距离所要计算到的像元或位置。IMO对此不使用DEM。在此步骤之后, “最短路径”计算(工具是在ARC10 shuffeled不要蜘蛛和命名不同),由此输入一个点从其中计算的路径到先前限定的源位置。
G-向导

我没有将DEM用作源层,它仅用作ARCGIS称为“ in_surface_raster”的输入。我将Norh-West和东南部的两个点用作源层。抱歉,我将编辑我的帖子以正确地区分两者。
乌拉(Oulah)

Answers:


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这与包含dem,垂直栅格和垂直因子规范的路径距离工具的输出看起来非常相似(这基本上是您尝试对阻力层进行的操作,但可以区分上坡运动和下坡运动)。给定您的海拔范围和阻力权重,这可能正是预期的结果。但是,基于对DEM和输出的快速查看,似乎有很多事情可能会导致您的结果没有如您所愿出现,并且您可能需要进行第二次检查以确保结果。

1)您所在区域的西南部分有一个相当大的块,似乎已被编码为无数据(在DEM或电阻层中)。在此功能中,GIS将无数据像素视为具有无限电阻。(这就是为什么岛上物体具有很高的距离值的原因)

2)如果您使用路径距离并指定了垂直栅格而不是垂直系数(反之亦然),或者如果这两个部分中的任何一个未正确指定或设置格式,则该函数将完全无法执行工具的这一部分并使用该算法的其余部分将产生输出,但不会发出任何警告或指示,说明分析的垂直或水平方向部分未正确执行。另外,有时程序在某些情况下会使用ASCII垂直或水平因子文件,而在其他情况下则不会(例如,如果使用GUI而不是python,它将使用),而不管格式如何。这会使该工具难以排除故障。我们通常会比较带有和不带有垂直因子的跑步距离值,看它们是否不同。

3)如果一次在一个测试点上运行该工具,则可能会看到有关该工具工作的更多详细信息(目前,您只能查看每个像素两个距离中较短的一个,因为该功能仅记录从每个像素到输入中两个点之一的距离)

4)在整个研究区域的海拔高度和/或VRMA的权重差异不大的情况下,分析的输出结果(包括上山和下山的成本)通常看起来与距离的欧几里得分析。但是,您得到的数字将略有不同,并且在某些情况下,如果您绘制成本最低的路径,它们将采用略有不同的路线。

5)从技术上讲,我认为您应该使用z分数栅格而不是DEM作为垂直栅格的输入,但是论坛上经常使用这两种栅格,并且至少对于我们的数据,输出的差异很小。

ESRI的文档对此有些零散,但是对垂直因素的解释非常好:http ://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.3/index.cfm?TopicName=Path%20Distance:%20adding%20more%20cost %20复杂度

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