Optimale Regionsverbindungen (Spatial Analyst Tools)

Zusammenfassung

Berechnet das optimale Konnektivitätsnetzwerk zwischen mindestens zwei Eingaberegionen.

Weitere Informationen zum Verbinden von Regionen mit dem optimalen Netzwerk

Verwendung

Die Eingabe-Regionen können ein Raster oder Feature-Daten sein.
In einem Raster ist eine Region eine Gruppe von Zellen mit identischem Wert, die zusammenhängen (benachbart sind). Wenn Ihre Eingabe-Regionen durch ein Raster identifiziert sind, führen Sie, falls Zonen (Zellen mit demselben Wert) aus mehreren Regionen bestehen, zunächst das Werkzeug Gruppierung zu Regionen als Vorverarbeitungsschritt aus, um jeder Region eindeutige Werte zuzuweisen. Verwenden Sie dann das resultierende Raster als Eingaberegionen für das Werkzeug Optimale Regionsverbindungen.
Wenn Eingaberegionen über Polygon-, Linien- oder Punktdaten identifiziert werden, werden sie anhand der Feature-ID in ein Raster konvertiert, um sicherzustellen, dass die resultierenden Regionen eindeutige Werte aufweisen. Multipart-Polygone dürfen nicht als Eingabe verwendet werden. Wenn Multipoint-Daten eingegeben werden, wählt Optimale Regionsverbindungen nach dem Zufallsprinzip einen der Punkte an der Position als Regionswert aus.

Die Auflösung der gerasterten Eingabe-Feature-Regionen lässt sich mit der Umgebung Zellengröße steuern. Standardmäßig wird als Auflösung die Auflösung des Eingabe-Kosten-Rasters festgelegt, insofern angegeben.
Bei der Verwendung von Polygon-Feature-Daten als Eingabe-Region-Daten muss auf den Umgang mit der Größe der Ausgabezelle geachtet werden, wenn diese, relativ zu dem in der Eingabe vorhandenen Detail, grob ist. Der interne Rasterungsprozess greift auf dieselbe Standardmethode für den Zellenzuweisungstyp zu wie das Werkzeug Polygon in Raster, nämlich Zellenmittelpunkt. Dies bedeutet, dass Daten, die sich nicht am Zellmittelpunkt befinden, nicht in die vorläufige, gerasterte Region aufgenommen und folglich nicht in den Entfernungsberechnungen dargestellt werden. Wenn die Regionen beispielsweise aus einer Serie kleiner Polygone wie etwa Gebäudegrundrissen bestehen, die in Relation zur Ausgabezellengröße klein sind, kann es sein, dass nur einige von ihnen an den Mittelpunkten der Ausgabe-Raster-Zellen liegen und scheinbar dazu führen, dass die meisten anderen Polygone in der Analyse nicht enthalten sind.

Um dies zu vermeiden, können Sie die Eingabe-Features in einem Zwischenschritt direkt mit dem Werkzeug Polygon in Raster rastern, einen Wert für Prioritätsfeld festlegen und die resultierende Ausgabe als Eingabe für das Werkzeug Optimale Regionsverbindungen verwenden. Alternativ können Sie eine kleinere Zellengröße auswählen, damit der Detaillierungsgrad in den Eingabe-Features entsprechend erfasst wird.
Wenn es sich bei der Regionseingabe um ein Feature handelt, wird das Feld ObjectID als Regionsidentifikator verwendet.
Wenn die Eingabe-Regionen Raster sind und der Bereich der Zeilen-IDs sehr groß ist, kann dies (auch wenn es nur wenige Regionen gibt) negative Auswirkungen auf die Performance des Werkzeugs Optimale Regionsverbindungen haben.
Anhand des Parameters Eingabe-Raster oder Feature-Barrieren identifizierte Positionen, Zellenpositionen mit NoData-Werten im Parameter Eingabe-Kosten-Raster oder Positionen, die sich nicht in der Maske befinden, fungieren als Barrieren.
Die Analyse-Umgebungseinstellung Maske kann auf ein Feature oder ein Raster-Dataset festgelegt werden. Wenn die Maske ein Feature ist, wird sie in ein Raster konvertiert. Die Zellen, die über einen Wert verfügen, definieren die Positionen, die im Maskenbereich liegen. NoData-Zellen definieren die Positionen, die sich außerhalb des Maskenbereichs befinden, und werden als Barriere behandelt.
Die standardmäßige Verarbeitungsausdehnung entspricht der des Eingabe-Kosten-Rasters, sofern angegeben; andernfalls wird die Ausdehnung der Eingabe-Regionen verwendet.
Kosten-Raster-Werte, die negativ oder gleich Null sind, sind ungültig, werden jedoch als kleine positive Werte behandelt. Der Algorithmus für akkumulative Kosten ist ein multiplikativer Prozess, mit dem die akkumulativen Kosten nicht korrekt berechnet werden können, wenn Kostenwerte negativ oder Null sind.

Wenn das Kosten-Raster diese Werte enthält und diese Positionen Gebiete darstellen, die aus der Analyse ausgeschlossen werden sollen, ändern Sie diese Zellen in NoData-Zellen, bevor Sie das Werkzeug ausführen. Dazu können Sie das Werkzeug Auf NULL setzen verwenden.

Der NoData-Wert wird in dieser Analyse als Barriere behandelt, sodass Positionen, die in der Eingabe einen NoData-Wert aufweisen, im Ergebnis ebenfalls einen NoData-Wert aufweisen.
Für den Parameter Ausgabe benachbarter Verbindungen werden die Nachbarn anhand der euklidischen Entfernung identifiziert, wenn keine Kostenoberfläche angegeben ist. In diesem Fall ist der nächste Nachbar einer Region derjenige Nachbar mit der geringsten Entfernung. Wenn jedoch eine Kostenoberfläche angegeben wurde, werden die Nachbarn anhand der Kostenentfernung identifiziert. Der nächste Nachbar einer Region ist dann die Region, die auf die kostengünstigste Weise erreicht werden kann. Es wird ein Kostenzuordnungsvorgang durchgeführt, um zu ermitteln, welche Regionen benachbart sind.
Das optimale Ausgabe-Netzwerk wird aus den Pfaden erstellt, die in der Ausgabe der optionalen benachbarten Verbindungen erstellt wurden. Die Pfade in der Ausgabe der optionalen benachbarten Verbindungen werden in Graphentheorie konvertiert. Die Regionen sind die Stützpunkte, die Pfade sind die Kanten, und die akkumulativen Entfernungen oder Kosten sind die Gewichtungen für die Kanten. Der minimale Spannbaum wird aus der Graphendarstellung der Pfade berechnet, um das Netzwerk der optimalen Pfade zu bestimmen, das für die Reise zwischen den Regionen erforderlich ist.
Jeder optimale Pfad erreicht die äußere Grenze des Polygons oder der Mehrzellenregion. Das Werkzeug setzt die Pfade dann vom Umfang der Region mit zusätzlichen Liniensegmenten fort, sodass Anfangs- und Endpunkte zwischen Regionen und die Bewegung zwischen diesen ermöglicht werden. Die Bewegung entlang dieser Liniensegmente gilt nicht als zusätzliche Entfernung und verursacht keine zusätzlichen Kosten.
Je nach Konfiguration der Eingaberegionen und der zugewiesenen Nachbarn kann ein Pfad durch eine zwischenliegende Region verlaufen, um zu einer benachbarten Region zu gelangen. Beim Durchqueren der zwischenliegenden Region über diesen Pfad entstehen Kosten.
Die Ausgabe optionaler benachbarter Verbindungen kann als alternatives Netzwerk zum Netzwerk des minimalen Spannbaums verwendet werden. Bei dieser Ausgabe wird jede Region mit ihren benachbarten Kostenregionen verbunden, sodass ein komplexeres Netzwerk mit vielen Pfaden entsteht. Die Feature-Class kann direkt verwendet werden oder als Grundlage für die Erstellung Ihres eigenen Netzwerks fungieren. Wählen Sie hierzu mithilfe der Schaltfläche Nach Attributen auswählen, der Gruppe Auswählen auf der Registerkarte Karte oder des Werkzeugs Layer nach Attributen auswählen die Pfade aus, die Sie im Netzwerk darstellen möchten. Bei der Auswahl der Pfade können Sie sich von Kenntnissen der Region und den den Pfaden zugeordneten Statistiken in der ausgegebenen Attributtabelle leiten lassen.
Dieses Werkzeug unterstützt die parallele Verarbeitung. Wenn Ihr Computer mit mehreren Prozessoren oder mit Prozessoren, die mehrere Kerne haben, ausgestattet ist, kann eine höhere Leistung erzielt werden, vor allem bei größeren Datasets. Weitere Informationen zu dieser Funktion sowie zu den Konfigurationsmöglichkeiten finden Sie im Hilfethema "Parallele Verarbeitung mit Spatial Analyst".

Beim Einsatz von paralleler Verarbeitung werden für die Verwaltung der zu verarbeitenden Daten-Chunks temporäre Daten generiert. Der Standardordner für temporäre Daten befindet sich auf dem lokalen Laufwerk C:. Sie können den Speicherort ändern, indem Sie eine Systemumgebungsvariable mit dem Namen TempFolders einrichten und den Pfad zum gewünschten Ordner angeben (z. B. E:\\RasterCache). Wenn Sie über Administratorberechtigungen für Ihren Computer verfügen, können Sie dies auch mit einem Registrierungsschlüssel (z. B. [HKEY_CURRENT_USER\SOFTWARE\ESRI\ArcGISPro\Raster]) tun.

Das Werkzeug verwendet standardmäßig 50 % der verfügbaren Kerne. Wenn die Eingabedaten aus weniger als 5.000 mal 5.000 Zellen bestehen, können weniger Kerne verwendet werden. Sie können die Anzahl der Kerne, die das Werkzeug verwendet, mit der Umgebung Faktor für parallele Verarbeitung ändern.
Das resultierende Netzwerk, sei es für den minimalen Spannbaum oder die optionalen benachbarten Verbindungen, kann in ein Network Analyst-Netzwerk konvertiert werden, um zusätzliche Netzwerkanalysen durchzuführen.
Weitere Informationen zu den Geoverarbeitungsumgebungen für dieses Werkzeug finden Sie unter "Analyseumgebungen und Spatial Analyst".

Beschriftung	Erläuterung	Datentyp
Eingabe-Raster oder Feature-Regionen	Die Eingabe-Regionen, die durch das optimale Netzwerk verbunden werden sollen. Regionen können nach Raster oder Feature-Dataset definiert werden. Wenn die Region-Eingabe ein Raster ist, werden die Regionen nach Gruppen zusammenhängender (benachbarter) Zellen mit identischem Wert definiert. Jede Region muss eindeutig nummeriert sein. Die Zellen, die nicht Teil einer Region sind, müssen vom Typ "NoData" sein. Der Rastertyp muss ein Ganzzahlwert sein, und die Werte können positiv oder negativ sein. Wenn die Regionseingabe ein Feature-Dataset ist, kann es sich um Polygone, Polylinien oder Punkte handeln. Polygon-Feature-Regionen dürfen nicht aus Multipart-Polygonen bestehen.	Raster Layer; Feature Layer
Ausgabe der optimalen Verbindungslinien	Die Ausgabe-Polylinien-Feature-Class des optimalen Netzwerks von Pfaden, die die einzelnen Eingaberegionen verbinden. Jeder Pfad (oder jede Linie) ist eindeutig nummeriert und spezifische Informationen zu dem Pfad werden in zusätzlichen Feldern in der Attributtabelle gespeichert. Dabei handelt es sich um folgende Felder: `PATHID`—Die eindeutige Kennung für den Pfad `PATHCOST`—Die akkumulative Gesamtentfernung oder die akkumulativen Gesamtkosten für den Pfad `REGION1`—Die erste Region, die der Pfad verbindet `REGION2`—Die andere Region, die der Pfad verbindet Diese Informationen geben Aufschluss über die im Netzwerk enthaltenen Pfade. Da jeder Pfad durch eine eindeutige Linie dargestellt wird, weisen Positionen, an denen Pfade an derselben Route verlaufen, mehrere Linien auf.	Feature Class
Eingabe-Raster oder Feature-Barrieren (Optional)	Das Dataset, das die Barrieren definiert. Die Barrieren können durch ein Ganzzahl- oder Gleitkomma-Raster oder durch ein Punkt-, Linien- oder Polygon-Feature definiert sein.	Raster Layer; Feature Layer
Eingabe-Kosten-Raster (Optional)	Ein Raster, das die Impedanz oder die Kosten für eine planimetrische Bewegung durch jede Zelle definiert. Der Wert an jeder Zellenposition stellt die Kosten pro Einheitenentfernung für die Bewegung durch die Zelle dar. Jeder Zellenpositionswert wird mit der Zellenauflösung multipliziert, und gleichzeitig werden diagonale Bewegungen ausgeglichen, um die Gesamtkosten für die Bewegung durch die Zelle zu erhalten. Die Werte des Kosten-Rasters können Ganzzahl- oder Gleitkommawerte sein. Kosten-Raster-Werte, die negativ oder gleich Null sind, sind ungültig, werden jedoch als kleine positive Kostenwerte behandelt.	Raster Layer
Ausgabe benachbarter Verbindungen (Optional)	Die Ausgabe-Polylinien-Feature-Class, die alle Pfade von jeder Region zu jedem ihrer nächstgelegenen oder kostengünstigsten Nachbarn identifiziert. Jeder Pfad (oder jede Linie) ist eindeutig nummeriert und spezifische Informationen zu dem Pfad werden in zusätzlichen Feldern in der Attributtabelle gespeichert. Dabei handelt es sich um folgende Felder: `PATHID`—Die eindeutige Kennung für den Pfad `PATHCOST`—Die akkumulative Gesamtentfernung oder die akkumulativen Gesamtkosten für den Pfad `REGION1`—Die erste Region, die der Pfad verbindet `REGION2`—Die andere Region, die der Pfad verbindet Diese Informationen geben Aufschluss über die im Netzwerk enthaltenen Pfade. Dies ist nützlich, wenn Entscheidungen über zu entfernende Pfade getroffen werden sollen. Da jeder Pfad durch eine eindeutige Linie dargestellt wird, weisen Positionen, an denen Pfade an derselben Route verlaufen, mehrere Linien auf.	Feature Class
Entfernungsmethode (Optional)	Gibt an, ob die Berechnung mit einer planaren Methode (flache Erde) oder einer geodätischen Methode (Ellipsoid) erfolgt. Planar—Die Entfernungsberechnung erfolgt auf einer projizierten flachen Ebene mithilfe eines kartesischen 2D-Koordinatensystems. Dies ist die Standardeinstellung. Geodätisch—Die Entfernungsberechnung erfolgt für das Ellipsoid. Unabhängig von der Eingabe- oder Ausgabeprojektion ändern sich die Ergebnisse nicht.	String
Verbindungen innerhalb von Regionen (Optional)	Gibt an, ob die Pfade fortgesetzt und innerhalb der Eingaberegionen verbunden werden. Verbindungen generieren—Pfade werden innerhalb der Eingaberegionen fortgesetzt, um alle Pfade zu verbinden, die in eine Region hineinführen. Keine Verbindungen—Pfade werden an den Kanten der Eingaberegionen beendet und nicht fortgesetzt bzw. nicht in den Regionen verbunden.	String

OptimalRegionConnections(in_regions, out_feature_class, {in_barrier_data}, {in_cost_raster}, {out_neighbor_paths}, {distance_method}, {connections_within_regions})

Name	Erläuterung	Datentyp
in_regions	Die Eingabe-Regionen, die durch das optimale Netzwerk verbunden werden sollen. Regionen können nach Raster oder Feature-Dataset definiert werden. Wenn die Region-Eingabe ein Raster ist, werden die Regionen nach Gruppen zusammenhängender (benachbarter) Zellen mit identischem Wert definiert. Jede Region muss eindeutig nummeriert sein. Die Zellen, die nicht Teil einer Region sind, müssen vom Typ "NoData" sein. Der Rastertyp muss ein Ganzzahlwert sein, und die Werte können positiv oder negativ sein. Wenn die Regionseingabe ein Feature-Dataset ist, kann es sich um Polygone, Polylinien oder Punkte handeln. Polygon-Feature-Regionen dürfen nicht aus Multipart-Polygonen bestehen.	Raster Layer; Feature Layer
out_feature_class	Die Ausgabe-Polylinien-Feature-Class des optimalen Netzwerks von Pfaden, die die einzelnen Eingaberegionen verbinden. Jeder Pfad (oder jede Linie) ist eindeutig nummeriert und spezifische Informationen zu dem Pfad werden in zusätzlichen Feldern in der Attributtabelle gespeichert. Dabei handelt es sich um folgende Felder: `PATHID`—Die eindeutige Kennung für den Pfad `PATHCOST`—Die akkumulative Gesamtentfernung oder die akkumulativen Gesamtkosten für den Pfad `REGION1`—Die erste Region, die der Pfad verbindet `REGION2`—Die andere Region, die der Pfad verbindet Diese Informationen geben Aufschluss über die im Netzwerk enthaltenen Pfade. Da jeder Pfad durch eine eindeutige Linie dargestellt wird, weisen Positionen, an denen Pfade an derselben Route verlaufen, mehrere Linien auf.	Feature Class
in_barrier_data (Optional)	Das Dataset, das die Barrieren definiert. Die Barrieren können durch ein Ganzzahl- oder Gleitkomma-Raster oder durch ein Punkt-, Linien- oder Polygon-Feature definiert sein.	Raster Layer; Feature Layer
in_cost_raster (Optional)	Ein Raster, das die Impedanz oder die Kosten für eine planimetrische Bewegung durch jede Zelle definiert. Der Wert an jeder Zellenposition stellt die Kosten pro Einheitenentfernung für die Bewegung durch die Zelle dar. Jeder Zellenpositionswert wird mit der Zellenauflösung multipliziert, und gleichzeitig werden diagonale Bewegungen ausgeglichen, um die Gesamtkosten für die Bewegung durch die Zelle zu erhalten. Die Werte des Kosten-Rasters können Ganzzahl- oder Gleitkommawerte sein. Kosten-Raster-Werte, die negativ oder gleich Null sind, sind ungültig, werden jedoch als kleine positive Kostenwerte behandelt.	Raster Layer
out_neighbor_paths (Optional)	Die Ausgabe-Polylinien-Feature-Class, die alle Pfade von jeder Region zu jedem ihrer nächstgelegenen oder kostengünstigsten Nachbarn identifiziert. Jeder Pfad (oder jede Linie) ist eindeutig nummeriert und spezifische Informationen zu dem Pfad werden in zusätzlichen Feldern in der Attributtabelle gespeichert. Dabei handelt es sich um folgende Felder: `PATHID`—Die eindeutige Kennung für den Pfad `PATHCOST`—Die akkumulative Gesamtentfernung oder die akkumulativen Gesamtkosten für den Pfad `REGION1`—Die erste Region, die der Pfad verbindet `REGION2`—Die andere Region, die der Pfad verbindet Diese Informationen geben Aufschluss über die im Netzwerk enthaltenen Pfade. Dies ist nützlich, wenn Entscheidungen über zu entfernende Pfade getroffen werden sollen. Da jeder Pfad durch eine eindeutige Linie dargestellt wird, weisen Positionen, an denen Pfade an derselben Route verlaufen, mehrere Linien auf.	Feature Class
distance_method (Optional)	Gibt an, ob die Berechnung mit einer planaren Methode (flache Erde) oder einer geodätischen Methode (Ellipsoid) erfolgt. `PLANAR`—Die Entfernungsberechnung erfolgt auf einer projizierten flachen Ebene mithilfe eines kartesischen 2D-Koordinatensystems. Dies ist die Standardeinstellung. `GEODESIC`—Die Entfernungsberechnung erfolgt für das Ellipsoid. Unabhängig von der Eingabe- oder Ausgabeprojektion ändern sich die Ergebnisse nicht.	String
connections_within_regions (Optional)	Gibt an, ob die Pfade fortgesetzt und innerhalb der Eingaberegionen verbunden werden. `GENERATE_CONNECTIONS`—Pfade werden innerhalb der Eingaberegionen fortgesetzt, um alle Pfade zu verbinden, die in eine Region hineinführen. `NO_CONNECTIONS`—Pfade werden an den Kanten der Eingaberegionen beendet und nicht fortgesetzt bzw. nicht in den Regionen verbunden.	String

Codebeispiel

OptimalRegionConnections Beispiel 1 (Python-Fenster)

Das folgende Skript veranschaulicht die Verwendung des Werkzeugs OptimalRegionConnections im Python-Fenster.

import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
outOptRegConnect = OptimalRegionConnections("sources.shp", "cost_surface.tif")
outOptRegConnect.save("C:/sapyexamples/output/optregconnect.tif")

OptimalRegionConnections Beispiel 2 (eigenständiges Skript)

Erstellen Sie das kostengünstigste optimale Pfadnetzwerk, das die Eingaberegionen miteinander verbindet.

# Name: OptimalRegionConnections_Ex_02.py
# Description: Calculates the optimal network of connections for the sources.
#
# Requirements: Spatial Analyst extension

# Import system modules
import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *

# Set environment settings
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"

# Set local variables
inSourceData = "sources.shp"
inBarrier = "barriers.tif"
inCostRaster = "cost_surface.tif"

# Run the tool
outOptRegConnect = OptimalRegionConnections(inSourceData, inBarrier, inCostRaster)

# Save the output
outOptRegConnect.save("C:/sapyexamples/output/optregconnect.tif")

Umgebungen

Auto-Commit, Zellengröße, Projektionsmethode für Zellengröße, Aktueller Workspace, Standard-Ausgabe-Z-Werte, Ausdehnung, Geographische Transformationen, Maske, M-Auflösung, M-Toleranz, Ausgabe-CONFIG-Schlüsselwort, Ausgabe-Koordinatensystem, Ausgabe hat M-Werte, Ausgabe hat Z-Werte, Ausgabe-M-Domäne, Ausgabe-XY-Domäne, Ausgabe-Z-Domäne, Faktor für parallele Verarbeitung, Scratch-Workspace, Fang-Raster, XY-Auflösung, XY-Toleranz, Z-Auflösung, Z-Toleranz

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