background image

Show Navigation 

Hide Navigation 

 

You are here:  
Extensions > Spatial Analyst > Analysis concepts > Distance analysis  

Understanding cost distance analysis 

Release 9.2  
Last modified May 2, 2007 

 

Print all topics in 

"Distance analysis"

  

 
Related Topics  

 

About performing analysis in Spatial Analyst 

 

 

Understanding Euclidean distance analysis

  

 

Cost Distance algorithm 

 

 

Least cost path and least cost corridor 

 

 

Path Distance: adding more cost complexity

  

 

An overview of the Distance tools

  

Cost distance tools calculate for each cell the least accumulative cost to specified source 
locations over a cost surface. A source and a cost must be created. Cost distance is the 
prerequisite for finding the least cost path or corridor. 

Learn how to calculate cost weighted distance, direction, and allocation using the Spatial 
Analyst toolbar

  

Learn how to calculate cost weighted distance using the Cost Distance tool

  

Learn how to calculate cost weighted direction using the Cost Back Link tool

  

Learn how to calculate cost weighted allocation using the Cost Allocation tool

  

 

Finding the least-cost route for a road using the Cost Distance 
function  

In the following example, the Cost Distance functions are used to find the 
least-cost path for a new road

.  

The Cost Distance function is the prerequisite to the Cost Path function
The Cost Path function determines the road's actual route.  

 

To calculate the least accumulative cost from each cell to the nearest 
source, the Cost Distance function needs a source and a cost raster

.  

The source 

 

The source is the starting point of your proposed feature for analysis. For 
example, in the graphic below, you can see the starting point (in red) for the 
proposed road. 

background image

 

 

The cost raster 

 

The cost raster identifies the cost of traveling through each cell

.  

To create this raster, you need 

to identify the cost of constructing a road 

through each cell

. Although the cost raster is a single dataset, 

it is often 

used to represent several criteria

In the following example, land use and 

slope influence the construction costs. Each of these datasets is in a 
different measurement system (land use type and percent slope), so they 
cannot be compared to one another and must be reclassified to a 
common scale

.  

 
Creating a cost raster  

 

Reclassifying your datasets to a common scale 

 
 

In this example, slope and land use have been reclassified on a scale of 1 
to 10.  

background image

The attributes of each dataset should be examined to determine their 
contribution to the cost of building a road.  

For example, it is more costly to traverse steep slopes, so steeper slopes 
will be assigned higher costs when reclassifying this dataset. The graphics 
below display the results.  

 

 

Weighting datasets according to percent influence 

 
 

The next step in producing the cost raster is to add the reclassified 
datasets together.  

The simplest approach is to just add them together.  

However, some factors may be more important than others. For instance, 
avoiding steep slopes may be twice as important as the land use type, so 
you might give this dataset an influence of 66 percent and the land use 

background image

dataset an influence of 34 percent (to equal 100 percent). The following 
diagram shows the conceptual process:  

 

 

Combining the datasets 

 
 

The final cost raster is the result of adding together the weighted datasets.  
 

 

 

The following diagram shows the final cost raster, the result of 
reclassifying the datasets of slope and land use; weighting each 
by 0.66 and 0.34, respectively; then combining the weighted 
datasets.  

background image

 

 

The Cost Distance function 

 

Using the 

cost raster

 and the 

source

, the Cost Distance function 

produces 

an output raster in which each cell is assigned a value that is the least 
accumulative cost of getting back to the source.

  

 

Using the previous example, this function takes the cost raster and 
calculates a value for each cell in the output cost-weighted raster that is 
the accumulated least cost of getting from that cell to the nearest source.  

 
Every cell in the cost-weighted raster is assigned a value representing the 
sum of the minimum travel costs that would be incurred by traveling 
back along the least-cost path to its nearest source.  
 

In the example below, the accumulated least costly way of getting from 
the cell colored dark orange to the school is 10.5.  

 

 

Direction 

 

The cost distance raster tells you the least accumulated cost of getting 
from each cell to the nearest source, but it doesn't tell you how to get 
there. The direction raster provides a road map, identifying the route to 

background image

take from any cell, along the least-cost path, back to the nearest source.  

 

 

 

The algorithm for computing the direction raster assigns a code to each 
cell that identifies which one of its neighboring cells is on the least-cost 
path back to the nearest source

.  

In the direction coding diagram above, 0 represents each processing cell in 
the accumulative cost raster. Each cell is assigned a value representing the 
direction of the nearest, cheapest cell on the route of the least costly path to 
the nearest source.  
 

For example, in the graphic above, the cheapest way to get from the cell 
with a value of 10.5 to the source (the school site) is to go diagonally, 
through the cell with a value of 5.7

.  

The direction algorithm assigns a value of 4 to the cell with a value of 10.5, 
and 4 to the cell with a value of 5.7, because (from the directional coding 
described above) this is the direction of the least-cost path back to the source 
from each of these cells. This process is done for all cells in the cost distance 
raster, producing the direction raster, which tells you the direction to travel 
from every cell in the cost distance raster back to the source.  
 

 

 

Both the cost distance and direction rasters are 

required if you want to 

calculate the least-cost (shortest) path

 between source locations and 

destination locations.  

Allocation 

 

The cost allocation raster identifies the nearest source from each cell in 
the cost distance raster. It is conceptually similar to the Euclidean 

background image

allocation function, in which each cell is assigned to its nearest source 
cell. However, "near" is expressed in terms of accumulated travel cost.  

Please visit the 

Feedback

 page to comment or give suggestions on ArcGIS Desktop Help. 

Copyright © Environmental Systems Research Institute, Inc.