ArcGIS Pro 3.4 ile Küresel Mesafe Analizi ve En Uygun Rota Hesaplama

ArcGIS Pro 3.4 sürümü ve ArcGIS Spatial Analyst uzantısı sayesinde artık küresel ölçekte mesafe analizi gerçekleştirebilir ve dünya genelinde en kısa ve en uygun rotaları hesaplayabilirsiniz.

Önceki sürümlerde, mesafe analizleri yalnızca belirli bir projeksiyonun sınırları içinde yapılabiliyordu. Ancak ArcGIS Pro 3.4 ile bu sınırlamalar ortadan kalktı.

Örneğin, rüzgar yönlerini hesaba katan bir analizde, Los Angeles ile Singapur arasında okyanus üzerinden hesaplanan en kısa yelken rotası daha önce Güney Amerika’nın güney ucundan geçerek yaklaşık 34.800 kilometrelik bir mesafe sunuyordu. Bu analizler artık daha kısa sürede ve daha kapsamlı sonuçlar sunabiliyor.

ArcGIS Pro 3.4 versiyonundaki iyileştirmeler ile görüntülenen alan sınırının geçilebilmesi, başlangıç ​​ve bitiş noktaları arasındaki mesafeyi çok daha kısa hale getirmektedir. Hesaplanan optimal rota artık kuzey yarımkürede, Pasifik Okyanusu üzerinden doğrudan bir yol izlemektedir. Bu sayede Los Angeles’tan Singapur’a olan seyahat mesafesi önemli ölçüde azalarak yaklaşık 9.200 kilometreye inmiştir.

Bu blog yazısında, bu yeni geliştirmeyi kullanmak için analizi nasıl ayarlayacağınızı öğreneceksiniz.

Gereksinimler

Bu geliştirmenin yer aldığı araçlar aşağıda listelenmektedir.

• Distance Accumulation
• Distance Allocation
• Optimal Path As Line
• Optimal Path As Raster
• Optimal Region Connections

Analizin dünyanın etrafındaki en kısa yolu bulmasını sağlamak için aşağıdaki ayarları yapmalısınız.

1. Araç parametrelerinde “Distance Method” olarak “Geodesic” yöntemini seçmelisiniz. Çünkü “Planar” mesafe yöntemi kullanıldığında mesafeler düz bir Dünya üzerinde hesaplanır. Ancak analiz alanı geniş olduğunda, bu yöntem ciddi biçimde bozulmalara neden olur ve dünya ölçeğinde yapılan düzlemsel mesafe hesaplamaları doğru sonuç vermez.  Sonuç olarak, “Planar” yöntem dünya çapında mesafeleri hesaplamak için desteklenmez. Küresel olarak çalışırken anlamlı sonuçlar elde etmek için “Geodesic” mesafe yöntemini kullanmalısınız.
2. Verilerinizin coğrafi koordinat sisteminde (Geographic Coordinate System) olması ya da projected ise silindirik projeksiyon (cylindrical projection) sisteminde olması gereklidir. Bu ayarları aracın “Environment” bölümünde Spatial Reference kısmından düzenleyebilirsiniz.
3. Son olarak, analiz kapsamınızın dünya genişliğini kapsadığından emin olmalısınız. Örneğin, aşağıdaki görselde yer aldığı gibi analiz kapsamı yalnızca mavi kutuya ayarlanırsa, analiz yalnızca bu alanla sınırlı kalır ve dünya çapında sonuç üretilemez. Analiz kapsamını Environment ayarlarından belirleyebilirsiniz.

Bu yeteneğin nasıl kullanılacağını aşağıdaki örnekle daha iyi anlayabilirsiniz.

Örnek Senaryo

Blog yazısı için hazırlanan örnek, küresel olarak en düşük maliyetli tarihi ticaret yollarının modellenmesini kapsamaktadır.

Eski tarihlerde ticaret, yelkenli gemilerle yapılmakta olup bu rotalar rüzgarlar ve akıntılardan etkilenmiştir. Bu sebeple örnek çalışmada, limanlar arasındaki deniz rotalarını belirlemek için hakim rüzgar yönleri kullanılmaktadır. Bu örnekte rüzgarın şiddetinin dikkate alınmadığını belirtmek önemlidir.

Bu örnekte, Los Angeles Limanı’ndan en iyi rotaların hesaplanması için aşağıdaki araçlar çalıştırılmıştır:

1. Distance Accumulation
2. Optimal Path As Line

Distance Accumulation, kaynak noktalardan başlayıp bir raster yüzeyinde maliyet, mesafe veya zaman gibi faktörleri dikkate alarak birikimli mesafe hesaplamaları yapmanızı sağlar.

Distance Accumulation aracındaki parametreler aşağıda açıklanmıştır:

• Input Raster or Feature Sources: Analizin başladığı kaynak noktalarıdır. (Örn: Los Angeles Limanı)
• Output Distance Accumulation Raster: Her hücre için, en az maliyetli (veya en kısa, en az zaman alan) yolun toplam maliyeti bu rasterda saklanır.
• Input Raster or Feature Barriers: Analiz sırasında geçilemeyecek (ya da geçişin yasak olduğu) bölgeleri tanımlar. (Örn: Kara parçası)
• Input Surface Raster: Yüzey eğimini ve topoğrafyayı hesaba katmak istiyorsanız bu parametreyi kullanabilirsiniz. Genellikle bir sayısal yükseklik modeli (DEM) kullanılır.
• Input Cost Raster: Her hücrenin geçilme maliyetini belirten raster verisidir. Düşük değerli hücreler daha az maliyetlidir.
• Output Back Direction Raster: Analiz edilen her hücreden kaynağa doğru hangi yönde hareket edilmesi gerektiğini gösteren rasterlardır.
• Distance Method: Planar ve Geodesic olmak üzere 2 seçenek sunar.
  • Planar: Düzlemde (2B) mesafe hesaplar, genelde küçük alanlar için uygundur.
  • Geodesic: Yerküre üzerindeki eğriliği dikkate alır, özellikle büyük ölçekli ve küresel analizlerde tercih edilir.
• Characteristics of the Sources: Kaynakların (noktaların, çizgilerin veya alanların) bazı özel karakteristik özelliklerini tanımlar. Böylece araç, sadece kaynakların konumunu değil, her bir kaynağın etkisini de hesaba katar.
• Costs Relative to Vertical Movement: Dikey hareketin (örneğin yokuş yukarı veya aşağı) maliyetini belirten rasterdır. Örn: bir bisiklet rotası için yokuş yukarı çıkmak daha maliyetlidir.
• Costs Relative to Horizontal Movement: Bir hücreden başka bir hücreye geçerken yönün etkisini hesaba katmak için kullanılır. Örneğin;
  • Rüzgar arkadan esiyorsa gitmek daha kolaydır (maliyet düşük).
  • Rüzgar karşıdan esiyorsa ilerlemek daha zordur (maliyet yüksek).
  • Akarsuda yukarı gitmek daha zordur, aşağı gitmek daha kolaydır.
• Additional Output Rasters: Ek çıktılar üretmenizi sağlar. Analizde farklı açılardan detaylara ihtiyacınız varsa bu parametre ile ekstra raster katmanlar da oluşturabilirsiniz.

Bu blog yazısındaki örnek senaryoda araç parametreleri aşağıdaki görselde belirtildiği gibi ayarlanmıştır.

Aşağıda görselde Distance Accumulation aracının çalıştırılmasıyla oluşturulan Distance Accumulation raster çıktı katmanı yer almaktadır.
Bu sonuçta yer alan her konum, Los Angeles Limanı’na en uygun (veya en düşük maliyetli) rotayı izleyerek olan mesafeyi temsil eden bir değere sahiptir.

Aşağıdaki görselde ise Distance Accumulation aracının çalıştırılmasıyla oluşturulan Back Direction raster katmanı yer almaktadır.
Back Direction raster’ları 0 ile 360 arasında değişen değerler içerir ve bu değerler, en düşük maliyetli rotayı izleyerek kaynağa doğru giden yönleri gösterir.

Örneğin bir sonraki adımında elde edilen Distance Accumulation ve Back Direction raster’larını kullanarak Optimal Path As Line aracını çalıştırmalısınız.

Optimal Path As Line, Distance Accumulation veya Cost Distance gibi araçlarla oluşturulan analiz verilerini kullanarak en düşük maliyetli rotaları çizgi şeklinde üretmenizi sağlar.

Optimal Path As Line aracındaki parametreler aşağıda açıklanmıştır:

• Input Raster or Feature Destinations: Varış noktalarının belirtildiği raster ya da vektör veri.
• Destination Field: Varış verisi birden fazla hedef içeriyorsa her biri için ayrı rota oluşturmak adına kullanılacak alanı ifade eder. Örn: Her liman için farklı ID varsa bu alanı kullanabilirsiniz.
• Input Distance Accumulation Raster: Distance Accumulation aracı ile oluşturulan Distance Accumulation raster’ı. Bu raster, her hücrenin kaynağa ulaşma maliyetini içerir.
• Input Back Direction Raster or Flow Direction Raster: Distance Accumulation aracı ile oluşturulan Back Direction raster’ı. Bu raster, her hücrenin kaynağa giden en düşük maliyetli yönünü (0–360°) belirtir ve doğru rotayı izlemek için gereklidir.
• Output Optimal Path As Line: Oluşturulacak çizgi formatındaki rota katmanının adı.
• Path Type: Bu parametre, rotaların nasıl oluşturulacağını tanımlar. 3 seçenek sunar.
  • Each Cell: Her bir varış hücresi için ayrı ayrı rota çizer.
  • Each Zone: Aynı değeri taşıyan hücreler bir bölge gibi düşünülür, her bölge için tek rota oluşturulur.
  • Best Single: Tüm varış noktaları içinden sadece en iyi olan rotayı verir.
• Create Network Paths: Birden fazla varış noktasıyla çalışırken rotaların bir ağ (network) gibi davranmasını sağlayan gelişmiş bir seçenektir. Bu parametre etkinleştirildiğinde araç, varış noktaları ile kaynaklar arasında sadece tek yönlü çizgiler çizmek yerine varış noktaları arasındaki bağlantıları da hesaba katarak bir ağ yapısı (network) oluşturur. Özetle, rotalar kaynaklara doğrudan gitmek yerine en uygun bağlantı noktalarından geçerek bir rota ağı şeklinde oluşturulur.

Bu blog yazısındaki örnek senaryoda araç parametreleri aşağıdaki görselde belirtildiği gibi ayarlanmıştır.

Aşağıdaki haritada, Los Angeles Limanı’ndan dünya çapındaki birkaç limana giden en uygun rotaları görebilirsiniz. Bu en uygun rotaların bazıları Pasifik Okyanusu üzerinden giderken, diğerleri Güney Amerika’nın ucundaki Cape Horn çevresinden geçmektedir.

Orjinal yazı: Calculating Global Distances and Routes / Liz Graham