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 przebiegajÄ…cym w tym obszarze 'lokalnym gazociÄ…giem
_________________________________________________________
| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.
| opracował: J.Chmiel|
Analizy przeprowadzane są bezpośrednio na danych w postaci
rastrowej z uwagi na specyfikÄ™ 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) poczÄ…tkowego.
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|
Wyznaczanie optymalnego połączenia
 analiza uwzgl. odległość w ujęciu wagowanym; przykł. A /Idrisi/
RECLASS COST
Koszty względne:
_________________________________________________________
| 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 istniejÄ…cym odcinkiem drogi wskazanym przez
warstwÄ™ rastrowÄ… (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 budowÄ… drogi w odniesieniu do pojedynczego piksela z
uwzględnieniem różnych kategorii użytkowania terenu:
wody 300 Å‚Ä…ki 30
gr. Orne 20 las miesz. 50
las igl. 80 nieużytek 10
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 pokazujÄ…cej 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).
_________________________________________________________
| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.
| opracował: J.Chmiel|
III
Optymalne połączenie w sieci drogowej
w oparciu rastrowy model danych
_________________________________________________________
| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.
| opracował: J.Chmiel|
Miejsce budowy
Materiały budowlane
Atrybut drogi = SðwiDwÅ‚i
_________________________________________________________
| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.
| opracował: J.Chmiel|
_________________________________________________________
| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.
| opracował: J.Chmiel|
_________________________________________________________
| GIS | ANALIZY PRZESTRZENNE I MODELOWANIE.
| opracował: J.Chmiel|