Funktionsweise des linearen Richtungsmittelwerts

Der Trend für einen Satz von Linien-Features wird durch Berechnung des durchschnittlichen Winkels der Linien gemessen. Die zur Berechnung des Trends verwendete Statistik wird als gerichtete Mitte bezeichnet. Die Statistik selbst wird zwar als die gerichtete Mitte bezeichnet, sie wird aber verwendet, um entweder die Richtung oder die Ausrichtung zu messen.

Viele lineare Features zeigen in eine Richtung – sie haben einen Anfangs- und einen Endpunkt. Solche Linien stellen häufig die Pfade von Objekten dar, die sich bewegen, z. B. Hurrikane. Andere lineare Features, z. B. Fehlerlinien, haben keinen Start- oder Endpunkt. Diese Features weisen eine Ausrichtung, aber keine Richtung auf. Eine Fehlerlinie kann beispielsweise eine nordwestliche-südöstliche Ausrichtung haben. Mit dem Werkzeug Linearer Richtungsmittelwert können Sie die mittlere Richtung oder die mittlere Ausrichtung für einen Satz von Linien berechnen.

Messen von Richtung oder Ausrichtung

In einem GIS ist jeder Linie ein Ausgangs- und Endpunkt zugewiesen, und jede Linie hat eine Richtung. Die Richtung wird festgelegt, wenn das Linien-Feature durch Digitalisierung oder Importieren einer Liste von Koordinaten erstellt wird. Die Richtung der einzelnen Linien können Sie sehen, indem Sie sie mit einem Pfeilspitzensymbol anzeigen. Wenn Sie die mittlere Richtung berechnen, stellen Sie sicher, dass die Richtungen der Linien richtig sind. Wenn Sie die mittlere Ausrichtung berechnen, wird die Richtung der Linien ignoriert.

Die mittlere Richtung wird für Features berechnet, die sich von einem Startpunkt aus zu einem Endpunkt bewegen, z. B. Stürme; die mittlere Ausrichtung wird hingegen für statische Features, wie z. B. Fehlerlinien, berechnet. Es gibt möglicherweise Situationen, in denen Sie die mittlere Ausrichtung von Linien berechnen möchten, die eine Bewegung darstellen. Ein Tierforscher, der daran interessiert ist, wo Elche ihre saisonbedingte Migration beginnen und beenden, würde die mittlere Richtung der Wege berechnen, die der Elch in jeder Jahreszeit zurücklegt. Der Forscher würde jedoch die mittlere Ausrichtung berechnen, wenn er an den Merkmalen der Migrationspfade selbst (und nicht am Start- und Endpunkt der Migration) interessiert wäre, um zu ermitteln, wodurch eine gute Route gekennzeichnet ist. Er könnte die mittlere Ausrichtung mithilfe der Elchpfade in beiden Richtungen (Kommen und Gehen) berechnen und weitere Informationen zu ihrer Bewegung erfassen.

Bedenken Sie, dass die meisten Linien zwar viele Scheitelpunkte zwischen dem Start- und dem Endpunkt aufweisen, von dem Werkzeug wird aber nur der Start- und Endpunkt zur Bestimmung der Richtung verwendet.

Berechnungen

Ausgabe

Mit dem Werkzeug Linearer Richtungsmittelwert wird eine neue Ausgabe-Feature-Class erstellt, die ein auf dem arithmetischen Mittelpunkt für alle Eingabevektorschwerpunkte zentriertes Linien-Feature enthält, dessen Länge gleich der mittleren Länge aller Eingabevektoren und entweder der mittleren Ausrichtung oder der mittleren Richtung aller Eingabevektoren ist. Attributwerte für die neuen Linien-Features umfassen den Kompasswinkel (im Uhrzeigersinn von Norden), den Richtungsmittelwert (gegen den Uhrzeigersinn von Osten), die Kreisabweichung (gibt an, wie viele Linienrichtungen oder -ausrichtungen vom Richtungsmittelwert abweichen), die X- und Y-Koordinaten des arithmetischen Mittelpunkts und die mittlere Länge.

Potenzielle Anwendungsbereiche

• Vergleichen von zwei oder mehr Liniensätzen – Ein Tierforscher, der beispielsweise die Bewegung von Rothirschen und Elchen in einem Flusstal erkunden möchte, könnte den Richtungstrend von Migrationspfaden für die beiden Spezies berechnen.
• Vergleichen von Features für unterschiedliche Zeiträume – Ein Ornithologe könnte z. B. den Trend für die Migration von Falken Monat für Monat berechnen. Die gerichtete Mitte fasst die Flugbahnen mehrerer Einzeltiere zusammen und gleicht tägliche Bewegungen aus. Auf diese Weise ist leicht zu erkennen, in welchem Monat die Vögel am weitesten fliegen und wann die Migration endet.
• Auswerten eingeschlagener Bäume in einem Wald, um Windmuster und -richtung zu verstehen.
• Analysieren von Gletscherschrammen, die auf Gletscherbewegungen hinweisen.
• Identifizieren der allgemeinen Richtung von Autodiebstählen und Zurückerlangung von gestohlenen Fahrzeugen.

Zusätzliche Ressourcen

Mitchell, Andy. The Esri Guide to GIS Analysis, Volume 2.Esri Press, 2005.