Análisis de distancias en ArcGIS con Spatial Analyst

Tratando de aprender un poco de ArcGIS y de Spatial Analyst nos topamos con Distance, que nos proporciona varias herramientas de mapeo para medir distancias, las cuales se miden en términos de otros factores como la pendiente, la infraestructura vial, el uso de la tierra, entre otros.

El cálculo del costo acumulado de viajar, puede proporcionar al usuario información adicional con la cual tomar decisiones. Por ejemplo, el menor costo acumulado de los viajes a una serie de fábricas de procesamiento se puede calcular teniendo en cuenta los obstáculos para viajar; de igual forma se puede determinar el método menos costoso para un nuevo camino, el patrón de vuelo, ruta de navegación, o cualquier otro factor que se ve afectado por el tiempo o el costo.

En fin, Distance es una función útil para análisis de rutas, corredores ambientales, establecer el camino más corto, o de menos costo, desde un punto a otro basado en parámetros como precio, accidentes topográficos, etc.

Para acceder a esta función, damos clic en Spatial Analyst, seguido de Distance, seguidamente se nos muestran 4 opciones  Straight Line, Allocation, Cost Weighted, Shortest path tal como se ve en la siguiente figura.

1. Straight Line

La función Straight Line mide la distancia en línea recta de cada celda o punto del territorio a la fuente más cercana (la fuente identifica el destino de interés, como un pozo, carretera, la escuela, un refugio, etc).

La ventana Straight Line también incluye:

La función Allocation (Straight Line Allocation), asigna a cada celda el valor de la fuente a la que está más cerca. En otras palabras Permite determinar el grupo de pixels más cercano a un determinado destino.

La función Direction (Straight Line Direction), calcula la dirección de cada celda o punto del mapa a la fuente o lugar de destino más cercano. Las direcciones se miden en grados, donde el norte es 0°.

Como ejemplo para ilustrar lo anterior veamos el siguiente enunciado: Cierto poblado localizado una llanura de inundación está propenso a varias avenidas durante la mayor parte del año, por tal razón fueron construidos cuatros refugios donde las personas localizadas en las zonas propensas a inundación pueden dirigirse. Los datos se muestran en la siguiente figura.

Calculemos:

• La distancia de los puntos del plano del poblado localizado en zona indudable a los refugios más cercanos (Straight Line)
• La dirección al refugio más próximo desde el punto donde está situada una persona que corre peligro por inundación.
• El refugio al que debe dirigirse las personas que estén en determinada área.

Para ello damos clic en Spatial Analyst, seguido de Distance y luego en Straight Line. Aparace una ventana donde se debe rellenar la siguiente información.

Distance To (Distancia a): introducimos la capa que contiene el punto o localización de destino o referencia, en este caso será “Refugio”

Maximum Distance (Distancia Máxima): es la distancia que limitará nuestros cálculos, a partir de la que no obtendremos ningún valor de distancia. Para el ejemplo dejamos la que aparece por defecto.

Output Cell Size: Se especifica el tamaño de salida de los píxeles del raster de distancia. La dejamos en blanco.

Create Direction (Crear Raster de Direcciones): introducimos el nombre del archivo que contendrá los valores de dirección a la que tienen que dirigirse cualquier persona que está en un punto determinado para llegar al refugio más cercano. Colocamos el nombre DirRefugio

Create Allocation (Crear Raster de Asignaciones): Se introduce el nombre de archivo raster que contendrá un determinado valor relacionado con el punto más cercano. Colocamos el nombre AllocRefugio

Output Raster: Introducimos el nombre del archivo de distancias. En este caso DistRefugio.

Después de dar clic en Ok, obtenemos el siguiente resultado.

• El mapa de distancias de cada uno de los untos del mapa a los sitios de refugios

Mapa de dirección a la que tienen que dirigirse cualquier persona que está en un punto determinado para llegar al refugio más cercano.

• Mapa de áreas de influencia de cada uno de los refugios.

Cost Weighted

La función de costo ponderado (cost-weighted) modifica la distancia euclidiana al equiparar la distancia con un factor como el costo de viajar a través de cualquier celda dada. Por ejemplo, puede ser más corto subir una montaña en línea recta hasta un destino dado, pero es más rápido o menos costoso viajar alrededor de ella.

Esta función encuentra el menor costo acumulado desde una celda a otra celda próxima. El costo puede considerarse en términos de dinero, tiempo, u otras diferencias. La principal diferencia con Straight Line, es que esta función calcula el valor o costo acumulativo de desplazarse desde un píxel a otro, basado en el costo de desplazarse por cada tipo de píxel. Es decir, es más fácil (rápido, barato) desplazarse a través de zonas despejadas, o por carreteras , que atravesando un lago, o una montaña. El típico ejemplo que se cita para explicar esta función, es el de determinar el recorrido mas barato para delimitar el trazado de una carretera [tomado de 1].

La ventana Cost weighted también incluye:

La función de asignación (Cost weighted allocation) identifica la celda más cercana a la fuente, basado en el costo acumulado de viaje, es decir por donde es menos costoso viajar.

La función de dirección (Cost weighted direction ) proporciona un mapa de ruta identificando el camino a seguir desde cualquier celda a lo largo de la ruta de menor costo.

Cost weighted allocation y Cost weighted direction son normalmente creados para servir como insumos para la función de búsqueda de caminos más corto o el de menos costos.

Los parámetros necesarios para aplicar esta función son los siguientes:

Distance To (Distancia a): Debemos introducir el shape de punto que contiene el elemento de referencia a partir del cual vamos a calcular la distancia de coste ponderada.

Cost Raster (Raster de Impedancia o coste): introducimos la superficie que ofrece resistencia al movimiento y mediante la que se calculará el costo ponderas (puede ser un raster de pendiente, uso del suelo, etc).

Maximum Distance (Distancia Máxima de Análisis): aquí podemos especificar opcionalmente la distancia máxima a partir de la cual no se tomarán más píxeles para el cálculo.

Create Direction (Crear raster de direcciones): Se especifica el nombre del raster de direcciones que tomarán los píxeles para dirigirse al destino o fuente más cercana.

Create Allocation (Crear raster de Asignaciones): Se introduce el nombre del raster de asignación del lugar o lugares más cercanos a un sitio determinado.

Output Raster (Raster de Salida): Se especifica en nombre del raster de salida que tendrá tendrán el valor de distancia mínimo ponderado por el costo de acuerdo a la superficie especificada en el campo Cost Raster.

Shortest path

Una vez que el usuario ha ejecutado la función cost-weighted (Costo Ponderado) y crea los rasters de Distancia (Cost weighted allocation) y de Dirección (Cost weighted direction), entonces se puede calcular la ruta más corta o de menor costo desde el destino elegido hasta el punto de origen o de la fuente. La función shortest path puede ser utilizada para análisis, tales como encontrar la mejor ruta para un nuevo camino basado en el costo de la construcción.

Para utilizar esta función debemos introducir la siguiente información.

Path To (Ruta hacia): Introducimos el shape que contiene el destino a donde se quiere llegar.

Cost Distance Raster (Raster de Distancia de Costo): Introducimos el raster obtenido al aplicar la función Cost weighted.

Cost Direction Raster (Raster de Dirección): Introducimos el raster de direcciones que será utilizado para calcular la ruta.

Path Type: Tiene tres opciones, debemos elegir si el cálculo se hará para cada zona de asignación, para cada celda, o la mejor.

Output Features: Debemos colocar el nombre del archivo de salida que contendrá la ruta final.