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GIS 基礎解説

距離解析

 

距離解析とは

出発地点から目的地までの経路を求めるために使用する GIS の解析機能のことを「距離解析」と呼びます。道路網を使用した現実的な経路を求めたり、2 点間の直線距離を求めたりすることができます。

ArcGIS で利用可能な距離解析にはいくつかの種類があり、地点間の距離をどのように計算するかによって分類することができます。
たとえば、道路網などの交通ネットワークを使用した最短経路を算出するには、ArcGIS Network Analyst エクステンションを使用したルート解析を実行します(詳細は交通ネットワーク解析をご参照ください)。

出発地点からの直線距離を算出するユークリッド距離解析や出発地点から目的地までの移動のコスト(負荷)を考慮したコスト距離解析を行うには ArcGIS Spatial Analyst エクステンションを使用します。

ユークリッド距離解析

セルから最も近いソース(出発地点)までの直線距離をセルごとに計測し、ラスターとして出力します。ユークリッド アルゴリズムで計算されるため、ユークリッド距離と呼ばれます。このとき、セルの中心間の距離が計算されます。ソースが複数ある場合は、セルから最も近いソースまでの距離が格納されます。右図はソースセル(1 と 2 で示されているセル)への最短距離がグレーの各セルにおいて計算されます。セルの中心間の距離を真のユークリッド距離で求めて、値が格納されます。

ユークリッド距離は、緊急時のヘリコプターの移送先として最も近い病院を検出するような場合に使用されます。各病院までのユーグリッド距離が各セルに格納され、ヘリコプターの現在位置(青い押しピン)がある場所からの最寄りの病院が判断できます。

コスト距離解析

ユークリッド距離が位置間の距離として直線であるのに対して、コスト距離は地表上の移動を考慮して算出します。出発地点から目的地までどのような場所を通るかで移動時間や距離は変わってきます。たとえば、舗装されていない道路の場合は、舗装された道路よりも時間がかかり、上り坂になっている場合は距離が長くなるため時間がかかります。

このように、通るルートの条件をコスト(負荷)として考慮して最適ルートを算出するのがコスト距離解析です。各セル位置について、目的地に到達するまでのコストが最も小さい経路を特定できます。

コストとしては以下の要素があげられます。

  • 傾斜(急こう配は通過できない)
  • 土地条件(水域などは通過できない)
  • 地下構造(地下にパイプラインを通すとき堅い岩盤は通りにくいなど)

たとえば右の図では、A 地点から B 地点までの最短距離(経路)はユークリッド距離の場合、直線ですが、両者の間に山があるためコスト距離が長くなります。そのため迂回する C 地点を通過するルートが最短コスト距離となります。

例として、建設予定の学校への新しい道路を建設するためにコストが一番小さいルートを特定します。
始点から新設学校まで、地形の傾斜が緩やかで、道路を建設できる土地(土地利用図)を考慮してコストを表すデータ(コスト ラスター)を作成し、新設学校までの最短コスト距離を算出します。

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