projekt optymal polaczenia v3

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

Analizy przestrzenne i modelowanie

/ cz.2 /

- wyznaczanie optymalnego połączenia

na powierzchni terenu z wykorzystaniem funkcji

uwzględniającej ‘powierzchnię kosztów’

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

Przykład A

Zaprojektować optymalne połączenie

(

kryterium

- minimalny koszt )

między jednym z wyznaczonych obiektów (‘pot. teren inwest’)

a przebiegającym w tym obszarze 'lokalnym’ gazociągiem

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

Analizy przeprowadzane są bezpośrednio na danych w postaci
rastrowej z uwagi na specyfikę funkcji koniecznych w tego typu
analizach.

Określenie ‘

optymalne połączenie

’ może mieć różne interpretacje i

może oznaczać np.:

najkrótszą w sensie długości

lub

czasu

pokonania

drogę,

najmniej uciążliwą

dla otoczenia, czy też

najtańszą (koszty

), jak w przypadku niniejszego przykładu.

Na koszty projektowanego nowego odcinka drogi wpływają
przede wszystkim prace związane bezpośrednio z

budową drogi

oraz

wypłaty z tytułu przejęcia terenu

na potrzeby rozpatrywanej

inwestycji.
Mówiąc o kosztach związanych z budową połączenia drogowego

można rozważać je w liczbach względnych odniesionych do
rożnych kategorii użytkowania terenu

, ponieważ inne są koszty w

terenach rolniczych, inne w obszarach leśnych, a jeszcze inne
dotyczą przecięcia z wodami (rzeki – konieczność budowy mostu).

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

Przypisanie każdemu pikselowi z określonej klasy użytkowania
(pokrycia) terenu odpowiedniej wielkości kosztów w skali względnej
generuje warstwę (mapę) kosztów względnych albo inaczej

powierzchnię kosztów względnych

W kolejnym kroku generowany jest obraz (

powierzchnia) kosztów

skumulowanych

, gdzie wartość danego piksela oznacza najmniejszy

skumulowany koszt, jaki trzeba by było ponieść aby dotrzeć do tego
piksela od tzw. piksela (obiektu) początkowego.

Istota operacji

koniecznej do wykonania

polega

najogólniej mówiąc,

na odpowiednim wyznaczaniu ‘odległości’, która jest jednocześnie
ważona kosztami

(uwzględnia się koszty jednostkowe przypisane do

każdego piksela).

Następny krok to uwzględnienie położenia piksela (obiektu)
końcowego i zastosowanie narzędzia, które wskaże na podstawie
wyniku uzyskanego w poprzednim kroku

optymalne połączenie

(trajektorię drogę) tj. połączenie o najniższych wartościach kosztów.

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

Rezulat analizy w ujęciu prostym (niewagowanym)

Izotropia

–

wykazywanie jednakowych

własności fizycznych we wszystkich
kierunkach

Anizotropia

– różne własności fizyczne

w różnych kierunkach

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

Koszty względne:

Wyznaczanie optymalnego połączenia

– analiza uwzgl. odległość w ujęciu wagowanym; przykł. A

/Idrisi/

RECLASS

COST

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

COST two algorithmic procedures for the determination of cost distances.

COSTPUSH

cannot accommodate absolute barriers to movement they can only be

approximated by giving very high relative frictions.

COSTGROW

is capable of specifying true barriers (friction surface with the value –1 )

as well as relative frictions

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

Optymalne połączenie

gazline

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

Przykład B

Projektowanie optymalnego połączenia na powierzchni
terenu z uwzględnieniem funkcji kosztów (w ArcGIS)

Cel analizy: należy zaprojektować optymalne z punktu widzenia
kosztów połączenie drogowe między obiektem S, którego
położenie wskazane jest w warstwie rastrowej (Grid) o nazwie
obiekt_s a istniejącym odcinkiem drogi wskazanym przez
warstwę rastrową (Grid) o nazwie droga.

Dla rozpatrywanego obszaru dana jest także warstwa
‘użytkowanie terenu’ o nazwie uzytk_ter.

Analiza dotyczy wyznaczenia optymalnego przebiegu drogi w
podstawowym wariancie zakładającym, że do określenia kosztów
względnych wykorzystywana jest tylko warstwa użytkowanie terenu.

* Rozszerzeniem analizy może być wariant uwzględniający warstwę
spadków, jako dodatkowej składowej współtworzącej koszty.

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

Proponuje się, na użytek niniejszego przykładu, przyjąć
następujące potencjalne

koszty (w skali względnej

) związane

z budową drogi w odniesieniu do pojedynczego piksela z
uwzględnieniem różnych kategorii użytkowania terenu:

wody

300

łąki

gr. Orne

las miesz.

las igl.

nieużytek

ter. zabud.

300

Można również rozważać wariant z innym rozkładem wartości,
a dodatkowo np. zaproponować wyłączenie z analizy obszarów
wód czy terenów zabudowanych, przypisując im atrybut
‘NoData’ – obszary te będą traktowane wówczas jako tzw.

bariery absolutne

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

Etapy wykonania analizy
(1)

Na podstawie danego zestawienia kosztów w ujęciu
względnym
(w odniesieniu do różnych klas użytkowania terenu)
należy dokonać odpowiedniej reklasyfikacji warstwy
uzytk_ter (Reclassify => Spatial Analyst Tools/reclass )

celem uzyskania warstwy cost_wzgl pokazującej koszt
jednostkowy w kontekście zadania odniesiony do
różnych kategorii terenu - na poziomie piksela.

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

Etapy wykonania analizy
(2)

Wygenerowanie warstwy kosztów skumulowanych

cost_dist z wykorzystaniem programu Cost Distance
(

Spatial Analyst Tools/Distance

) z danymi wejściowymi

odpowiednio, jak na rysunku (zrzut ekranowy).

Dodatkowo generowana jest warstwa rastrowa
‘backlink_’ zawierająca wartości pikseli od 0 do 8, które
definiują kierunki lub inaczej, identyfikują najbliższe
sąsiednie piksele wzdłuż drogi o najniższym
skumulowanym koszcie od danego piksela do piksela z
obiektu S.

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

(2) Wygenerowanie warstwy kosztów skumulowanych

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

(3) Wyznaczenie optymalnego połączenia drogowego

cost_path z

wykorzystaniem programu Cost Path (Spatial Analyst
Tools/Distance) z danymi wejściowymi odpowiednio (Rys.).

_________________________________________________________

| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.

| opracował: J.Chmiel|

Wynik dla wariantu podstawowego analizy zakładającego koszty w ujęciu względnym w odniesieniu
do różnych klas użytkowania terenu (po dokonaniu odpowiedniej reklasyfikacji warstwy uzytk_ter).