Funktionsweise von Weighted Overlay
Das Werkzeug Weighted Overlay wendet einen der meisten verwendeten Ansätze für die Overlay-Analyse an, um Probleme mit mehreren Kriterien, z. B. Siteauswahl und Eignungsmodelle, zu lösen. In einer gewichteten Overlay-Analyse wird jeder der allgemeinen Overlay-Analyse-Schritte befolgt.
Wie bei allen Overlay-Analysen müssen Sie bei der gewichteten Overlay-Analyse das Problem definieren, das Modell in untergeordnete Modelle aufgliedern, und die Eingabe-Layer identifizieren.
Da die Eingabekriterien-Layer in anderen Nummerierungssystemen mit anderen Bereichen sind, muss für eine einzelne Analyse jede Zelle für jedes Kriterium in einen allgemeinen Präferenzmaßstab, z. B. 1 zu 10, reklassifiziert werden, wobei 10 zu bevorzugen ist. Eine zugewiesene Präferenz auf dem allgemeinen Maßstab überträgt die Präferenz für das Kriterium. Die Präferenzwerte werden auf einem relativen Maßstab definiert. Das heißt, eine Präferenz von 10 ist zweimal so präferiert wie eine Präferenz von 5.
Die Präferenzwerte sollten nicht nur relativ zueinander innerhalb des Layers zugewiesen werden, sondern die gleichen Werte zwischen den Layern haben. Wenn einer Position zu einem Kriterium z. B. eine Präferenz von 5 zugewiesen wird, hat es den gleichen Einfluss auf das Phänomen wie 5 in einem zweiten Kriterium.
In einem einfachen Baueignungsmodell haben Sie möglicherweise drei Eingabekriterien: Neigung, Ausrichtung und Entfernung zu Straßen. Die Neigungen werden auf einer Skale von 1 bis 10 reklassifiziert, wobei eine flachere Neigung weniger kostenintensiv ist: daher sind sie die Günstigsten und werden die höheren Werte zugewiesen bekommen. Steilere Neigungen erhalten geringere Werte, wobei die steilsten Neigungen den Wert 1 zugewiesen bekommen. Den gleichen Reklassifizierungsprozess führen Sie für die Ausrichtung, mit den günstigeren Ausrichtungen, in diesem Fall die Südlichere, für höhere Werte auf einer Skale von 1 bis 10 durch. Der gleiche Reklassifizierungsprozess wird auf das Kriterium Entfernung zur Straße angewandt. Die den Straßen näheren Positionen sind präferiert, da sie weniger kostspielig im Bau sind, weil sie einfacheren Zugriff auf Energie haben, und kürzere Auffahrten erfordern. Eine den Eignungswert 5 auf dem reklassifizierten Neigungs-Layer zugewiesene Position ist zweimal so kostspielig im Bau wie eine Neigung mit Wert 10. Eine Position mit einer Eignung von 5 auf dem reklassifizierten Neigungs-Layer hat die gleichen Kosten wie eine 5 auf dem reklassifizierten Layer für die Entfernung zur Straße.
Jede der Kriterien in der gewichteten Overlay-Analyse ist möglicherweise nicht gleich wichtig. Sie können wichtige Kriterien mehr als anderen Kriterien gewichten. In unserem Beispielbaueignungsmodell könnten Sie sich zwecks hoher Erhaltung entscheiden, dass die Ausrichtung wichtiger ist als die kurzfristigen Kosten aufgrund von Neigung und der Entfernung zu Straßen. Daher ist die Ausrichtung möglicherweise doppelt so wichtig wie die Neigung und die Entfernung zu Straßen.
Die Eingabekriterien werden mit den Gewichtungen multipliziert und anschließend addiert. Im Baueignungsmodell wird die Ausrichtung z. B. mit 2 multipliziert und anschließend werden die drei Kriterien addiert: (2 * Ausrichtung) + Neigung + Entfernung zu Straßen.
Der abschließende Schritt des Overlay-Analyse-Prozesses ist die Überprüfung des Bauorts im Vergleich zum Modell. Sobald das Modell überprüft wurde, wird ein Bauort ausgewählt und das Haus wird erstellt.
Verwenden des Werkzeugs „Weighted Overlay“
Das Werkzeug Weighted Overlay ermöglicht die Ausführung mehrere der Schritte im allgemeinen Overlay-Analyse-Prozess innerhalb eines einzelnen Werkzeugs.
Mit dem Werkzeug werden folgende Schritte kombiniert:
- Reklassifiziert Werte in den Eingabe-Rastern in einen allgemeinen Auswertungsmaßstab für Eignung oder Präferenz, Risiko oder einen ähnlich universalen Maßstab
- Multipliziert die Zellenwerte aus jedem Eingabe-Raster mit der Gewichtung des Rasters
- Addiert die resultierenden Zellenwerte, um das Ausgabe-Raster zusammen zu erzeugen
Das Werkzeug nimmt nur Ganzzahl-Raster als Eingabe an, z. B. ein Raster von Landnutzung oder Bodenarten. Kontinuierliche (Gleitkomma-) Raster müssen zu Ganzzahl-Rastern reklassifiziert werden, bevor sie verwendet werden können.
Im Allgemeinen werden die Werte kontinuierlicher Raster in Bereiche, z. B. für Neigung, oder Euklidische Entfernungsausgaben gruppiert. Jedem Bereich muss ein einzelner Wert zugewiesen werden, bevor er im Werkzeug Weighted Overlay verwendet werden kann. Mit dem Werkzeug Reklassifizieren können solche Raster reklassifiziert werden. Sie können entweder den Wert jedem Bereich zugeordnet lassen (beachten Sie den Wertebereich, dem der neue Wert entspricht) und vergeben Gewichtungen an die Zellenwerte in Weighted Overlay, oder Sie vergeben die Gewichtung während der Reklassifizierung. Wählen Sie den korrekten Auswertungsmaßstab und fügen Sie einfach das Raster zu Weighted Overlay hinzu. Die Zellen im Raster sind bereits nach Eignung oder Präferenz, Risiko oder einem ähnlichen universellen Maßstab eingestellt. Die Ausgabe-Raster können gewichtet und addiert werden, um ein Ausgabe-Raster zu erzeugen.
Wenn das Werkzeug Weighted Overlay für Eignungsmodellierung (um geeignete Flächen zu suchen) verwendet wird, deuten höhere Werte auf eine bessere Eignung hin. Wenn das Werkzeug verwendet wird, um eine Kostenoberfläche (um herauszufinden, wie hoch die Kosten für die Reise durch den Bereich sind) zu generieren, geben hohe Werte im Allgemeinen höhere Reisekosten an. Sie müssen die Maßstabswerte verstehen, die Sie auf Eingabe-Raster anwenden, damit Sie wissen, was die Werte im Ausgabe-Raster bedeuten.
Die Schritte zum Ausführen des Werkzeugs Weighted Overlay
Die Schritte zum Ausführen des Werkzeugs Weighted Overlay sind:
- Wählen Sie einen Auswertungsmaßstab aus.
Werte an einem Ende des Maßstabes stellen ein Extrem der Eignung (oder anderes Kriterium) dar; Werte am anderen Ende stellen das andere Extrem dar.
Der Standardauswertungsmaßstab liegt zwischen 1 bis 9 in Schritten von 1 (wobei 1 die geringste, und 9 die höchste Eignung darstellt). Wenn die Eingabe-Raster bereits zu einem allgemeinen Messmaßstab mit dem Werkzeug Reklassifizieren reklassifiziert wurden, ist es wichtig, einen Auswertungsmaßstab auszuwählen, der zum für die Reklassifizierung verwendeten Maßstab passt. Wenn z. B. Raster mit einem Maßstab von 1 bis 10 (wobei 1 die geringste und 10 die höchste Eignung darstellt) reklassifiziert wurden, sollte ein Auswertungsmaßstab von 1 bis 10 mit Schritten von 1 für den Auswertungsmaßstab in Weighted Overlay eingegeben werden. - Raster hinzufügen.
Klicken Sie auf Raster hinzufügen, um das Dialogfeld Neues Weighted Overlay zu öffnen. Klicken Sie auf den Eingabe-Raster-Pfeil und klicken Sie auf ein Raster oder klicken Sie auf die Schaltfläche Durchsuchen, um zu einem Eingabe-Raster zu wechseln und klicken Sie auf Hinzufügen. Klicken Sie auf den Pfeil Eingabe, um das Feld, sofern erforderlich, zu ändern. Klicken Sie auf OK. Das Raster wird der gewichteten Overlay-Tabelle hinzugefügt. Klicken Sie erneut auf die Schaltfläche Raster hinzufügen, um das nächste Raster einzugeben, usw.
Hinweis:Wenn Landnutzung eine der Eingaben ist, könnten Sie ein Beschreibungsfeld haben, in dem jeder Landnutzungstyp beschrieben wird. Dieses Feld statt des Standard-Felds Wert zu verwenden erleichtert das Zuweisen von Gewichtungen zu diesem Raster.
Hinweis:Nur diskontinuierliche Ganzzahl-Raster können verwendet werden. Reklassifizieren Sie kontinuierliche Raster vor dem Hinzufügen zu Weighted Overlay.
- Maßstabswerte festlegen
Den Zellenwerten für jedes Eingabe-Raster in der Analyse werden Werte vom Auswertungsmaßstab zugewiesen. Dies ermöglicht die Ausführung von arithmetischen Operationen auf Rastern, die ursprünglich unterschiedliche Wertetypen enthalten haben. Sie können die jeder Zelle nach Wichtigkeit oder Eignung zugewiesenen Standardwerte ändern. Zum Beispiel verfügt ein Landnutzungs-Raster, das hinzugefügt wird, über Werte, die den Landnutzungstyp (Wald = 7, Wasser = 3, unfruchtbares Land = 1, Sumpfland = 10) darstellen. Um geeignete Standorte für den Bau zu suchen, müssen Sie Maßstabswerte in Abhängigkeit von der Eignung dieser Landnutzungstypen zuweisen. Bei einem Auswertungsmaßstabssatz von 1 bis 9 mit Schritten von 1 könnten Sie z. B. die folgenden Maßstabswerte zuweisen: Wald = 3, Wasser = Eingeschränkt, unfruchtbares Land = 9, Sumpfland = 7.
- Weisen Sie den Eingabe-Rastern Gewichtungen zu.
Jedes Eingabe-Raster kann gewichtet oder oder einem Prozenteinfluss auf Grundlage seiner Wichtigkeit zugeordnet werden. Der gesamte Einfluss für alle Raster muss 100 Prozent entsprechen. Zum Beispiel könnte es wichtiger sein, ein Einkaufszentrum auf Böden zu erstellen, die stabil sind, als in einer gängigen Einkaufsgegend.
- Führen Sie das Werkzeug Weighted Overlay aus.
Die Zellenwerte aus jedem Eingabe-Raster werden mit der Gewichtung des Rasters (bzw. dem prozentualen Einfluss) multipliziert. Die resultierenden Zellenwerte werden addiert, um das endgültige Ausgabe-Raster zu erzeugen.
Verwenden von Eingeschränkt und NoData für den Maßstabswert
Wenn Sie einen Maßstabswert auf Restricted festlegen, wird dieser Zelle in der Ausgabe des gewichteten Overlay der Minimalwert des Auswertungsmaßstabssatzes minus 1 zugewiesen. Wenn es keine Eingaben zu Weighted Overlay mit Zellen mit NoData gibt, können Sie NoData als Maßstabswert verwenden, um bestimmte Werte auszuschließen. Wenn Sie jedoch NoData-Zellen in einer Eingabe haben, ist es am sichersten, Eingeschränkt zu verwenden. Ein Ergebnis aus dem Werkzeug Weighted Overlay könnte möglicherweise NoData-Zellen enthalten, die von einer oder mehreren Eingaben (NoData in einer Eingabe bedeutet NoData im Ergebnis) und eingeschränkten Bereichen stammen, die sie absichtlich ausgeschlossen haben. NoData und eingeschränkte Werte dürfen nicht verwechselt werden. Beide dienen einem bestimmten Zweck. Es gibt möglicherweise Flächen mit NoData, für die Sie den Wert nicht kennen, bei denen es sich aber tatsächlich um geeignete Flächen handelt. Wenn Sie NoData verwenden, um bestimmte Zellenwerte auszuschließen, und NoData ist in einer oder mehreren Eingaben vorhanden, so wissen Sie nicht, ob eine NoData-Zelle bedeutet, dass die Fläche als eingeschränkt markiert wurde oder ob an diesem Ort keine Eingabedaten verfügbar waren.
Gehen Sie beim Verwenden von Eingeschränkt für den Maßstabswert beim Erstellen einer Kostenoberfläche sorgfältig vor. Die Verwendung von Eingeschränkt weist der Zelle einen Wert zu, der dem Minimalwert des Auswertungsmaßstabes minus 1 (Null in dieser Übung) entspricht, deshalb scheinen die eingeschränkten Flächen die niedrigsten Kosten aufzuweisen, wenn sie eigentlich von der Analyse ausgeschlossen sind. Sie könnten stattdessen hohe Kosten zuweisen oder den Maßstabswert für Flächen, die Sie von der Analyse ausschließen möchten, auf NoData festlegen.
Ein Beispiel zur Verwendung des Werkzeugs Weighted Overlay
Im folgenden Beispiel wird eine Position für einen neuen städtischen Park ausgewählt. Drei Faktoren werden erwogen: Landnutzung, Bevölkerungsdichte, und Entfernung zu vorhandenen Parks. Das Ziel ist es, eine Fläche mit geeigneter Landnutzung zu suchen, z. B. leeres Land, in Nachbarschaft zu hoher Bevölkerungsdichte, um grünen Raum in überfüllten Flächen bereitzustellen, die bereits nicht von einem vorhandenen Park bereitgestellt werden.
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Die Eingabe-Raster zum gewichteten Overlay werden im Bild oben angezeigt. Diese sind (von links nach rechts) Landnutzung, Bevölkerungsdichte, und Entfernung zu Parks.
Das gewichtete Overlay-Modell wird im Bild unten als Prozess in ModelBuilder angezeigt:
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Weighted Overlay-Modell |
Jeder Wertklasse in jedem Eingabe-Raster wird ein neuer reklassifizierter Wert in einem Auswertungsmaßstab von 1 bis 5 zugewiesen, wobei 1 der niedrigsten Eignung und 5 der höchsten Eignung entspricht. Zum Beispiel ist leeres Land im Landnutzungs-Raster sehr geeignet, während kommerzielles Land nicht geeignet ist. Im Bevölkerungsdichte-Raster sind Eignungswerte für Flächen mit hoher Dichte hoch und für Flächen mit geringer Bevölkerungsdichte niedrig. Im Raster Entfernung zu Parks nimmt die Eignung mit Entfernung zu vorhandenen Parks zu, da Flächen in der Nähe von vorhandenen Parks ungeeignet sind.
Jeder Klasse kann auch der Wert Eingeschränkt, der bedeutet, dass die entsprechende Fläche unannehmbar ist oder nicht verwendet werden kann, zugewiesen werden. Eingeschränkte Flächen werden von der Analyse ausgeschlossen. Im Landnutzungs-Raster werden z. B. Flughäfen und Gewässer eingeschränkt.
Jedes der drei Eingabe-Raster wird dann gewichtet. In diesem gewichteten Overlay hat Landnutzung einen 50-prozentigen Einfluss, Bevölkerungsdichte ein 15-prozentigen Einfluss, und Entfernung zu Parks einen 35-prozentigen Einfluss.
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Ausgabeeignungs-Raster |
Die Flächen mit höchster Eignung werden in Rot angezeigt. Orangefarbene Flächen folgen in der Eignung, gefolgt von Grün. Blaue und purpurrote Flächen sind am wenigsten geeignete Flächen. Weiße Flächen sind eingeschränkt. Ändern der Eignungswerte oder der Einflussprozentsätze führt zu anderen Ergebnissen.