Analizzare i movimenti utilizzando le superfici di costo con lo strumento ArcGIS Path Distance?

Vorrei analizzare il movimento ipotetico (a piedi) in un paesaggio in base al dispendio energetico, ma ho riscontrato qualche problema con il quale spero che tu mi possa aiutare. Ho provato a farlo usando lo strumento Path Distance di ArcGIS in Analista spaziale usando le superfici di costo che ho creato, ma il risultato non è quello che mi sarei aspettato.

Ecco come appare la mia superficie di elevazione (scaricata da ASTER GDEM):

Sulla base dei dati di elevazione ho creato una superficie di costo che dovrebbe contenere dispendio di energia (tasso metabolico in Watt) per unità della mappa (m). Per questo ho usato questa formula: M = 1.5W + 2.0 (W + L) (L / W)2 + N (W + L) (1.5V2 + 0.35V * abs(G + 6))

Oppure inserisci i termini del calcolatore raster: (1.5 * 60) + (2.0 * (60 + 3) * Square((3 / 60))) + (1.2 * (60 + 3) * (Square((1.5 * "movementspeed")) + (0.35 * "movementspeed") * Abs(("slopeinpercent" + 6))))

Dove M è il tasso metabolico in Watt, W è il peso dell'individuo modellato, L è il carico trasportato dell'individuo, N è un fattore che descrive la facilità di movimento nel terreno (per scopi di test impostati su 1,2), V è l'individuo velocità di movimento e G è la pendenza in percentuale. Ciò ha creato una superficie con valori compresi tra 90 e 25000, con la maggior parte dei valori tra 90 e 1000 (che sembra giusto, i valori assurdamente alti sono probabilmente il risultato di valori di pendenza imperfetti, che potrebbero essere facilmente risolti).

La velocità di movimento è stata calcolata usando questa formula: V = 6e^(-3.5 * |s + 0.05|dove s è la pendenza in gradi.

O in termini di calcolatrice raster: 6 * Exp( - 3.5 * Abs(Tan("slopeindegrees") + 0.05)) questo ha creato una superficie con valori compresi tra 0 e 5,9 km / h, che sembra giusta e coerente con ciò che mi aspettavo.

Ora, queste superfici sono state usate come input nello strumento Path Distance; il DEM come raster della superficie di input (cioè in_surface_raster), la superficie con dispendio energetico come raster di costi e il DEM come raster verticale per consentire allo strumento di calcolare se l'individuo modellato si sta muovendo o meno su o giù per una pendenza. A scopo di test, due punti negli angoli nord-ovest e sud-est del DEM sono stati utilizzati come dati di origine (ovvero in_source_data). L'output è stato questo (rosso sono involontariamente i valori più bassi e blu il più alto):

La mia interpretazione dell'output è che ignora praticamente le differenze di elevazione e le differenze di valore sono semplicemente correlate alle differenze di distanza. Mi sarei aspettato che la superficie seguisse le aree più pianeggianti nella parte occidentale della regione ed evitassi le parti montuose orientali, cosa che chiaramente non fa. Ma sono ancora piuttosto nuovo con questo tipo di analisi e apprezzerei le interpretazioni degli altri. Quindi, qualcuno è in grado di evidenziare eventuali difetti nella mia metodologia / formule che potrebbero causare lo strano risultato? Oppure, l'output è previsto e sto semplicemente fraintendendo cosa dovrei aspettarmi da un'analisi della distanza del percorso?

Questo è molto simile a come appare il nostro output dallo strumento di distanza percorso che incorpora una specifica dem, raster verticale e fattore verticale (che è fondamentalmente ciò che stai cercando di fare con il tuo strato di resistenza ma differenzia tra movimento in salita e in discesa). Potrebbe essere proprio quello che ci si aspetta dal tuo raggio di elevazione e dai pesi di resistenza. Tuttavia, sulla base di una rapida occhiata al DEM e all'output, sembrano esserci diverse cose che potrebbero far sì che i risultati non vengano visualizzati come si potrebbe desiderare e che si consiglia di dare una seconda occhiata per essere sicuri.

1) Hai una porzione considerevole nella parte sud-occidentale della tua area che sembra essere stata codificata come nodata (nel livello DEM o di resistenza). In questa funzione, GIS considera i pixel dei nodati essenzialmente con una resistenza infinita. (Ecco perché quell'isola ha un valore di distanza molto alto)

2) Se si utilizza la distanza percorso e si specifica un raster verticale ma non i fattori verticali (o viceversa) o se una di queste due parti è specificata o formattata in modo errato, la funzione non riuscirà semplicemente a eseguire questa parte dello strumento e utilizzare il resto dell'algoritmo per produrre output, ma non emetterà alcun avviso o indicazione che le porzioni di direzione verticale o orizzontale delle analisi non siano state eseguite correttamente. Inoltre, a volte il programma utilizzerà un file ASCII verticale o orizzontale in alcune situazioni, ma non in altre (come funzionerà se si utilizza la GUI, ma non Python), indipendentemente dalla formattazione. Ciò può rendere difficile la risoluzione di questo strumento. Di solito entriamo e confrontiamo i valori della distanza da una corsa con e senza i fattori verticali per vedere se sono diversi.

3) Potresti essere in grado di vedere maggiori dettagli su cosa sta facendo lo strumento se lo esegui sui tuoi punti di test uno alla volta (in questo momento puoi visualizzare solo la più breve delle due distanze su ciascun pixel, poiché la funzione registra solo le distanze da ciascun pixel indietro a uno dei due punti nell'input)

4) Senza grandi differenze di altitudine in un'area di studio e / o una vasta gamma di ponderazioni per i fattori VRMA, l'output di un'analisi che esamina includendo il costo di muoversi su e giù per una collina spesso non sembra molto diverso da un'analisi euclidea della distanza. Tuttavia, i numeri che otterrai saranno leggermente diversi e, in alcuni casi, se mappi i percorsi meno costosi, prenderanno percorsi leggermente diversi.

5) Tecnicamente penso che dovresti usare un raster z-score invece di un DEM come input per il raster verticale, ma entrambi sono usati frequentemente nei forum e, almeno per i nostri dati, le differenze nell'output sono minime.

La documentazione di ESRI su questo è un po 'sparsa, ma questa spiegazione dei fattori verticali è abbastanza buona: http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.3/index.cfm?TopicName=Path%20Distance:%20adding%20more%20cost % 20complexity