道路网络分析.docx
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道路网络分析
道路网络分析
道路网络分析
一、实验目的
(1)了解网络分析基本原理、方法。
(2)熟练掌握ARCGIS下进行道路网络分析的技术方法。
(3)掌握利用网络空间分析方法解决实际问题的能力。
二、实验内容及步骤
1.最佳路径分析:
根据给定的停靠点,查找最佳路径(最省时的线路)
(1)创建路径分析图层:
在网络分析工具栏[NetworkAnalyst]上点击下拉菜
单[NetworkAnalyst],然后点击[NewRoute]菜单项.此时在网络分析窗
口[NetworkAnalystWindow]中包含一个空的列表,显示停靠点(Stops),
路径(Routes),路障(Barriers)的相关信息。
同时,在TOC(图层列表)
面板上添加了新建的一个路径分析图层[Route]组合。
(2)添加停靠点:
在网络分析窗口[NetworkAnalystWindow]中点选Stops(0);
在网络分析工具栏[NetworkAnalyst]上点击“新建网络位置”[Create
NetworkLocation]工具;在地图的街道网络图层的任意位置上点击以定义
一个新的停靠点;依次添加4个停靠点。
(3)设置分析选项
(4)运行最佳路径分析得到分析结果:
在网络分析工具栏[NetworkAnalyst]
上点击“求解”[Solve]按钮;分析结果-最佳路径线状要素图层将在地图
中显示,在“网络分析窗口”[NetworkAnalystWindow]中“路径”[Route]
目录下也会同时显示;在网络分析窗口[NetworkAnalystWindow]中点击
Route树状结点左边的加号(+)显示最佳路径;在网络分析工具栏中点击方
向[Direction]按钮打开“行驶方向”窗口;在行驶方向[Directions]窗口
中点击“超链接”[Map]可以显示转向提示地图。
(5)设置路障(barrier):
通过在行驶路径步增加障碍,表示真实情况下,道路
上无法通行的路障。
在进行最佳路径分析将会绕开这些路径查找替代路线。
在ArcMap的中执行菜单命令[Window]>>[Magnifier]显示放大镜窗口
[Magnifier],通过按住放大镜窗口[Magnifier]的标题栏在地图上移动,
在地图中找到已经计算得到的最佳路径,松开鼠标。
这时最佳路径的一部
分应该显示在放大镜窗口[Magnifier]的中心位置,我们将这这个区域的某
个路段上放置一个路障。
在网络分析窗口[NetworkAnalystWindow]中单击
“路障”[Barrier(0)],在网络分析工具栏[NetworkAnalyst]上点击“新
建网络位置”[CreateNetworkLocation]工具按钮,在放大镜[Magnifier]
中最佳路径上的某个位置放置一个路障。
在网络分析工具栏[Network
Analyst]上点击“求解”[Solve]按钮,得到新的最佳路径,从而避开路
障。
(6)保存分析结果:
在网络分析窗口[NetworkAnalystWindow]中右键点击“路
径”[Routes
(1)],在出现的右键菜单中点击“导出数据”[ExportData]
菜单命令。
点击[OK]按钮,最佳路径就会保存为指定的Shape文件。
当
ArcMap询问是否要将导出数据作为一个图层添加到地图中时,点击[NO]。
2.最近服务设施分析(查找最近的消防队)
(1)创建“最近服务设施分析图层”:
在网络分析工具栏[NetworkAnalyst]上点
击下拉菜单[NetworkAnalyst],然后点击“新建最近服务设施”[NewClosest
Facility]菜单命令,此时在网络分析窗口[NetworkAnalystWindow]中包含一
个空的列表,显示“设施”[Facilities],事故[Incidents],路径[Routes],路障
[Barriers]树状目录。
同时,在TOC(图层列表)面板上添加了新建的一个“最
近服务设施图层[Route]组合”。
(2)添加“服务设施”图层:
在“网络分析窗口”中右键点击树状结点:
Facilities
(0),在出现的右键菜单中点击命令“加载位置”[LoadLocations];在“加
载位置”[LoadLocations]对话框中从“由图层加载”[LoadFrom]下拉列中
选择[File_Staion]。
点击确定。
(3)设定火灾事故发生地点:
在网络分析窗口[NetworkAnalystWindow]中点选
树状结点[Incidents(0)],将在此图层上添加一个一个网络位置(事故地点)。
(4)设置分析选项
(5)运行分析过程查找最近的服务设施:
在网络分析工具栏[NetworkAnalyst]
上点击“求解”[Solve]按钮。
分析结果-救援路径线状要素图层将在地图
中显示,在“网络分析窗口”[NetworkAnalystWindow]中“路径”[Route]
目录下也会同时显示;在网络分析工具栏[NetworkAnalyst]上点击“行驶方
向”[Directions]工具按钮可以显示每条救援线路的导航信息。
3.服务区分析(计算服务区并生成起始-目的地OD成本矩阵)
(1)创建“服务区分析图层”:
在网络分析工具栏[NetworkAnalyst]上点击下
拉菜单[NetworkAnalyst],然后点击“新建服务区”[NewSerciceArea]
菜单命令网络分析窗口[NetworkAnalystWindow]包含一个空列表,其中有
四个类别:
设施[Facilities],路障[Barriers],线段[Lines],多边形
[Polygons],此外,在图层列表[TOC]面板中新增了一个新的服务区分析图
层组。
(2)加载服务设施图层:
在网络分析窗口[NetworkAnalystWindow]中右键点选
Facilities(0)树状结点,然后在右键菜单中点击“加载位置”[Load
Locations]命令。
在出现的LoadLocation对话框中,.将下拉菜单
“LoadFrom”设置为“Warehouse”,然后点击确定[OK],在网络分析窗口
[NetworkAnalystWindow]中点击树状结点Facilities(6)左边的加号(+),
可以显示设施列表,这些服务设施同时在地图上显示。
(3)设置分析选项
(4)运行分析过程创建服务区:
在“网络分析”工具栏[NetworkAnalyst]中
点击“求解”[Solve]工具按钮生成的服务区多边形。
在地图及网络分析窗
口[NetworkAnalystWindow]中同时显示,结果是几个透明多边形图层,可
以同时显示其下的道路网络,很明显地显示了每个服务设施基于现有道路
网络状况的3分钟、5分钟、10分钟服务区。
(5)确定没有处在服务区内的商店:
执行菜单命令[选择-Selection]>>[根据位
置选择-SelectbyLocation],如下图所示,在“根据位置选择”对话框
中,生成一个表达式“SelectFeaturesfromStoresthatarecompletely
withintheFeaturesinLayer:
Polygons”。
点击“应用”[Apply]按钮,
将会选择所有位于服务区内的商店。
点击“关闭”[Close]按钮。
在TOC图
层列表面板中右键点击图层“Stores”。
现在,选择集中显示了没有被任何
服务区包含的所有商店的分布情况,可以基于此选择集重新布局现有仓库
在TOC图层列表面板中右键点击图层“Stores”,在右键菜单中执行命令[选
择集-Selctions]>>[清除已选择的要素-ClearSelectedFeatures]。
(6)将分布不合理的设施(仓库)重新布局:
查看2号仓库-Warehouse#2的
服务区多边形,可以发现它的3分钟、5分钟、10分钟服务区内都没有商
店,因此可以重新选择新的位置,以使2号仓库能够更好地为其它商店提
供服务。
在网络分析窗口[NetworkAnalystWindow]中树状结点Facilities
下选择2号仓库[Warehouse#2],使用网络分析工具栏上的“选择/移动网
络位置”工具移动2号仓库Warehouse#2到地图中心位置。
(7)运行分析过程重新计算服务区:
在“网络分析”工具栏[NetworkAnalyst]
中点击“求解”[Solve]工具按钮生成的服务区多边形。
(8)确认所有每商店归属于哪个服务区多边形:
在TOC图层列表面板中右键点
击图层“Stores”,在右键菜单中执行命令:
[Joinsand
Relates]>>[Join...]进行属性设置。
(1)创建OD成本矩阵分析图层:
在TOC面板中关闭图层.“ServiceArea”和
“Join_Output.shp”以更好的显示。
在网络分析工具栏.[NetworkAnalyst]
上执行菜单命令[NewODCostMatrix]。
在网络分析窗口[NetworkAnalyst
Window]中包含一个列表,显示“起始位置”[Origins],“目的地”
[Destinations],“路线”[Lines]和“路障”[Barriers]分类列表。
同时TOC面板中也加入了新生成的OD成本矩阵分析图层。
(2)添加起始位置(O)rigin:
在网络分析窗口[NetworkAnalystWindow]中
右键点击树状结点Origins(0),然后在出现的右键菜单中点击“加载位置”
[LoadLocations]命令。
在“加载自”[LoadFrom]下拉列表中选
[ServiceArea\Facilities];设置“只针对已选择的要素”[Selected
FeaturesOnly]检查框为未选中状态;在“位置定位”[LocationPosition]
设置项,选择“使用网络位置字段”[UseNetworkLocationFields]单
选按钮。
点击“确定”[OK]按钮。
在网络分析窗口[NetworkAnalystWindow]
及地图中将显示6个起始位置
(3)添加目的地(D)estinations:
将商店作为目的地在网络分析窗口[Network
AnalystWindow]中右键点击树状结点Destinations(0),然后在右键菜单
中执行命令“加载位置”[LoadLocations],从“加载自”[LoadFrom]
下拉列表中选择图层Stores。
在“位置分析属性”[LocationAnalysis
Properties]列表中,点击属性[property]Name对应的列,[Feld],从下
拉列表中选择字段-“NOM”。
点击“确定”[OK]按钮。
现在,在网络分析
窗口[NetworkAnalystWindow]中已经有21个目的地的名称列表,同时在地
图中也显示了这21个目的地。
(4)设置分析选项
(5)运行分析过程生成OD成本矩阵:
在网络分析[NetworkAnalyst]工具栏
中点击“求解”[Solve]工具按钮。
起始-目的地(OD)路线显示在地图
中。
这里显示的数据为27条线路。
(6)为商店合理分配仓库:
基于OD成本矩阵,可以判断哪些商店由哪个仓库
提供服务会更理想。
在网络分析窗口[NetworkAnalystWindow]中右键点
击树状结点Lines(27),然后在出现的对话框执行命令“打开属性表”[Open
AttributeTable],打开OD成本矩阵。
属性表表示能在10分钟内从每个
仓库到达的商店的“起始-目的地”成本矩阵。
字段[OriginID]表示每个仓
库的标识。
字段[DestinationID]表示每个商店的标识。
字段
DestinationRank]表示级别,即每个仓库能够为各个商店基于时间开销进
行划分的服务等级。
OD成本矩阵显示每个仓库所服务的那些商店在每条线
路上的时间开销。
某些商店在10分钟服务限定条件下可以由多个仓库提供
配送服务。
OD成本矩阵可以用于后勤路线分析模型,以便进行优化选择。
使用OD矩阵可改进商店配送及提供更好更快的物流服务。
3、实验总结
1.网络分析中对道路网络数据有何要求,如何得到符合网络分析要求的街道网络数据?
道路网的数据要求包含两个方面,道路的形状、道路的属性。
①道路的形状必须符合实际的交通状况,实地采集或者从遥感影像上采集都必须遵循严格的要求,路网首先必须连通,路网中的任意两个点之间必定会存在一条可以连接两点的路径;其次路网的层次性必须符合实际情况,立体相交的道路在采集的数据中必须正确的反映。
②道路的属性同样是路网数据质量的重要组成部分,包括影响道路通行能力的属性,比如道路里程、限高、限重、车型限制等;以及描述性的属性,比如道路材质、车道数、道路名称等。
国际规范标准是GDF(GeographicalDataFile),它为获取道路网络相关的数据、特征、属性和关系的扩展分类提供了详细的规则。
①栅格图像(卫星遥感影像、航空拍摄图、扫描纸质地图等)进行矢量化,然后再进行拓扑关系校正②矢量数据(GPS测量、工程测量)直接进行拓扑关系校正。
然后对道路进行人工属性编辑。
2.网络分析应用举例:
网络分析模块支持哪几种功能,分别解释其含意,就每一
种功能举几个实际应用中的例子。
(1)Route,最佳路径分析。
简单的可以分为两种时间最短、距离最短。
Route不只是可以计算起始点和终止点之间的最优路径,而且可以计算多个点的最优路径。
现实中的情形,比如邮递员送信、报纸,Pizza Hut骑着小车的送餐员送餐。
(2)Service Area,服务区域分析,商业上也可叫做商圈分析。
通过Service Area你可以知道一家超市、一家医院N分钟可以覆盖的范围。
应急搜救,人们出去进行户外运动,很不幸,在一座大山里面遇到状况了,得向有关部门求救。
有关部门接到了电话,并且定位了电话的位置,Service Area可以做一件事情,就是计算当时打电话的位置N分钟可以到达的区域,理论上只要不是掉下悬崖,那么失踪的人员总应该在这个区域内。
(3)Closest Facility,最近设施查询。
比如查找离我目前为止最近的某某类型餐馆、医院,其它公共设施等。
110也可以派最近的巡警到事故现场。
诸如此类。
(4)OD Cost Matrix,源点目标点代价矩阵。
比如,在上海,便利店非常多,那么Coca Cola或者其他的公司需要给这些便利店配送,Coca Cola在上海有几处Distribute Center,那么每个Distribute Center应该配送哪些便利店,OD Cost Matrix可以做这件事,就近原则,便利店离哪个Distribute Center近就由哪个配送;还有一个例子,就是学生就读学校的分配,中小学就是类似便利店的就近分配原则。
(5)VRP,车辆路径规划。
主要是针对多车辆、多Orders的配送情况,以最少的成本尽可能满足订单配送的问题。
可以考虑Order的时间窗口,可以考虑车辆对某个区域熟悉的程度等等。
(6)Location-Allocation,选址优化。
解决类似这样的问题,在一个城市修建医院,最好的状态,比如每四平方公里修建一家医院,这样可以覆盖城市所有居民,保证所有居民享受到足够医疗资源;切实的办法还是在预选的N多待建点中确定有限的几个位置,使得这些位置能够覆盖尽可能多的居民,并且建设成本能够控制在预算范围里。
在商业上也有类似的情况,建商场,建商店。
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