表面積率の仕組み
Spatial Analyst ライセンスで利用可能。
表面積率 ツールは、入力サーフェス ラスター上の各セルに対して、表面積と平面積の比率を計算します。 このツールの出力ラスターは、通常、地表の凹凸の指標として、海底や陸上の生態系における地表の構造的な複雑さや野生動物の生息地のモデリングに使用されます。
表面積率 ツールで重要なパラメーターの 1 つが、平面積タイプ です。 これは、平面積を計算する際に、各セルの表面積が平面上にどのように投影されるかを定義します。 このパラメーターには、Horizontal と Arc-Chord の 2 つのオプションがあります。
各セルの平面積の計算方法
Horizontal 平面積タイプの場合、平面積はセルの表面積を水平面に投影したもので、入力ラスターのセル面積と等しくなります。 ツールは、局所的な傾斜に基づいた表面積率ラスターを出力します。 つまり、地形の起伏に加えて、局所的な傾斜も出力値に影響することを意味します。 出力値が 1 に近いほど、平坦なエリアを表します。 値が大きくなるほど、地形の起伏が激しいエリアや急斜面を示します。
Arc-Chord 平面積タイプでは、平面積は、局所的な 3 × 3 近傍において最適の平面上に投影されたセルの表面積を指します (Du Preez, 2015)。 セルの面積を局所的な傾斜の余弦で除算することで計算されます。 これにより、局所的な傾斜の影響が出力から切り離されます。 この場合の出力から、地形が平坦なのか、緩やかな傾斜なのか (値が 1 に近い)、起伏があるのか (値が 1 より大きい) を把握することができます。
各セルの 3D 表面積の計算方法
各セルについて、3D 表面積は以下の手順で決定されます。
TIN は、現在のセルの中心から隣接する 8 つのセルに接続することで、3 × 3 セルの近傍に作成されます。
TIN はセルの境界にクリップされます。各セルは 8 つの三角形で構成されています。
各三角形の面積は、三角形の 3 つの辺を用いて計算されます (Jenness, 2004)。
3D 面積は 8 つの三角形の面積を合計して計算されます。
結果的に、表面積率は、3D 表面積を各セル位置の平面積で除算することで計算されます。
参考情報
Jenness, J.S. Calculating landscape surface area from digital elevation models. Wildlife Society Bulletin, 2004, 32, 829-839.
Du Preez, C. A new arc–chord ratio (ACR) rugosity index for quantifying three-dimensional landscape structural complexity. Landscape Ecology, 2015, 30, 181–192.