第六章-GIS网络分析教材课件.ppt

1、 6.1 网络分析概述 6.2 传输网络分析 6.2.1ArcView传输网络分析 6.2.2 ArcGIS传输网络分析 6.3 效用网络分析 6.3.1 几何网络的构建 6.3.2 效用网络分析网络分析之最佳路径分析网络分析之连通分析网络分析之资源分配网络分析之地址匹配 结点网络的汇合点 代表地物: 可能属性: 结点网络的汇合点 代表地物:交叉路口、河流汇合点 可能属性: 结点网络的汇合点 代表地物:交叉路口、河流汇合点 可能属性:阻碍强度、资源需求量 特殊类型：障碍、拐点 链各种线路 代表地物:公路、铁路、煤气管、河流等 可能属性:阻碍强度、资源需求量 中心接受或分配资源位置 代表地物:水

2、库、商业中心、电站 可能属性: 中心接受或分配资源位置 代表地物:水库、商业中心、电站 可能属性:阻碍强度、资源容量 站点资源增减的点 代表地物:车站、库房可能属性:阻碍强度,资源需求量B、最佳游历方案FS0BCDEG21321421求货物从S0到F最短路径71061069510137ADECB中国邮递员问题答案：ACDEBA解决方案：目前只有近似解法，如启发式搜索、最优插入法等。答案：S0-C-B-D-F或 S0-B-D-F解决方案：Dijkstra算法等(下页)开始把S放入Open表，令g(s)=0Open表为空表把第一个节点n从Open移至Close表n为目标节点？若子节点ni在clos

3、e表，取消扩展，否则按公式 g(s,ni)=g(s,n)+C(n,ni)计算ni代价:若ni在open表中，且比表中代价小，更改Open表ni代价，父节点修改为n;否则取消扩展.如也没在Open表中直接加到open表中是是失败否否是是成功否否SAB21g(S,B)=g(S,A)+C(A,B)FS0BCDEG21321421初始化OPEN表和CLOSE表OPEN表表变量变量n0CLOSE表表在OPEN表中放置初始节点S0， g（ S0 ）=0设n=0。S0 是目标节点？NoOPEN表为空？No将OPEN表中最小路径代价的节点S0放入CLOSE中，编号为n。现扩展刚移入CLOSE表的节点S0S0有

4、两个后继节点，可以扩展扩展S0子节点C，C未在OPEN和CLOSE表中，向OPEN中增加，父节点编码为n，路径为1扩展S0子节点B，B未在OPEN和CLOSE表中，向OPEN中增加，父节点编码为n，路径为2扩展S0完毕，n=n+1。1将OPEN表中最小路径代价的节点C放入CLOSE中，编号为n。现扩展刚移入CLOSE表的节点CC有三个后继节点，可以扩展扩展C子节点S0， S0在CLOSE表中，取消扩展扩展C子节点B， B在OPEN表中，但当前路径2不小于OPEN表中B的路径，取消扩展扩展C子节点E，E未在OPEN和CLOSE表中，向OPEN中增加，父节点编码为n，路径为3扩展C完毕，n=n+1

5、。2将OPEN表中最小路径代价的节点B放入CLOSE中，编号为n。现扩展刚移入CLOSE表的节点B扩展B子节点S0， S0在CLOSE表中，取消扩展扩展B子节点C，C在CLOSE表中，取消扩展扩展B子节点D，D未在OPEN和CLOSE表中，向OPEN中增加，父节点编码为n，路径为5扩展B完毕，n=n+1。3将OPEN表中最小路径代价的节点E放入CLOSE中，编号为n。4 5 6S0CBEDG现扩展刚移入CLOSE表的节点E扩展E子节点C，C在CLOSE表中，取消扩展扩展E子节点G，G未在OPEN和CLOSE表中，向OPEN中增加，父节点编码为n，路径为5扩展E子节点F，F未在OPEN和CLOS

6、E表中，向OPEN中增加，父节点编码为n，路径为7注意，此时虽然已经找到目标节点，但并未找到他的最短路径，需要继续扩展E完毕，n=n+1。将OPEN表中最小路径代价的节点D放入CLOSE中，编号为n。现扩展刚移入CLOSE表的节点D扩展D子节点B，B在CLOSE表中，取消扩展扩展D子节点F， F在OPEN表中， 且当前路径6小于OPEN表中B的路径！更新OPEN中节点F的路径代价为6，修改父节点编码为n扩展D完毕，n=n+1。将OPEN表中最小路径代价的节点G放入CLOSE中，编号为n。现扩展刚移入CLOSE表的节点G扩展G子节点E，B在CLOSE表中，取消扩展扩展G完毕，n=n+1。将OPE

7、N表中最小路径代价的节点F放入CLOSE中，编号为n。刚移至CLOSE表的节点就是目标节点，找到最短路径，算法结束最短路径代价已经求出但路径怎么求？CLOSE表中记录的节点顺序有无规律？F F F F F F交通事故点急救路径目标医院起始投递点投递点投递路径关闭煤气阀门影响B、最小费用连通方案：在耗费最小的情况下使全部节点连通1234566366425515求最低成本城市间通讯网解决方案：深度优先解决方案：深度优先、广度优先答案：见红色粗线条解决方案：最小生成树算法1234566366425515求最低成本城市间通讯网 A、任选一结点，加入结点表 B、在未加入结点表的结点中找出与结点表中结点代

8、价最小的结点，加入结点表。 C、循环B直至所有结点加入。源头水流流向21354323142571选择成本最小的中心邮局答案：4邮局解决方案：建立最短路径矩阵选择最低成本点401342102333201543103235301 2 3 4 51 2 3 4 51、0+3+5+3+2=132、3+0+1+3+4=113、5+1+0+2+3=114、3+3+2+0+1=95、2+4+3+1+0=10消防站10分钟到达的所有街道解决方案：前述的最短路径算法（约束距离，无目标点）顾客分布图层连锁店10分钟服务街道生成的10分钟服务区思考：在连锁店服务范围分析后，导入顾客点图层，如何求取顾客数量？5010

9、101010101010101010242114323321422222牛奶供应最小运费服务范围101010101010101010101010101010答案：见红色居民点解决方案：答案：见红色居民点解决方案：按路径大小排序依次输送，直至资源耗尽注：本例只是一个简化案例，实际情况可能会考虑链的阻碍、拐角等问题！ (4)流分析按照某种优化标准（时间最少、费用最低、路程最短或运送量最大）设计的网络运送方案。示例：两个邮局V1、V2发往t1、t2、t3三地邮件需经过V3和V4两个邮局作为中转地，圆圈数字代表最大处理能力，链上数字表示最大运输能力，求邮件最大流量。V1V23012t1t2t32081

10、898121012V3V4答案：40解决方案：引入线性定位参考线上线上80%80%处处线性定位参考路径若干若干段有段有序组序组合合点事件点事件：描述路径系统中具体点（加油站、交通事故）的属性，位置用偏移路径起点百分比表示。线事件线事件：描述路径系统中一个部分的属性，其起点和终点位置也用偏移起点百分比表示。段起点：起点：40%40%终点：终点：100%100%Event表公交站点事件空间化 （6）地址匹配实质:描述性的地理位置信息空间坐标匹配类型： （6）地址匹配实质:描述性的地理位置信息空间坐标匹配类型： A、基于道路名和门牌号的匹配成都信息工程学院成都信息工程学院常乐村街179280常乐村街

11、19号B、基于地块的匹配：精确或模糊查找地块标识信息与输入标识相匹配的地块。起始投递点投递点投递路径思考：根据描述，最佳游历方案分析需要为计算机提供哪些条件？网络（ArcView分析一般的矢量图层就可以）站点其他条件（如代价Weight、是否按顺序访问、是否回到出发站点等） 装载投递站点：Del_loc.shp 装载网络：S_fran.shp并激活 激活网络图层，执行NetWork-Find Best Route Load Steps： Del_loc.shp Properties：设置代价、工作单位 其他设置 Solve Problem按纽 进一步认识代价、代价单位、工作单位保留Number

12、型字段 名称必须为DriveTime等非保留字段 Alias Name必须为Drivetime等或 进一步认识站点的添加方法交通事故点急救路径目标医院思考：根据描述，最佳路径分析需要为计算机提供哪些条件？网络（医院）设施点图层事发地点其他条件（代价、工作单位、找到几个设施、最大代价限制、旅行方向等） Network-Find Closest Facility 定义一个事发地点（Load Events或手动添加） 装载网络：Chengdu.shp并激活 装载医院图层 其他设置 Solve Problem连锁店10分钟服务街道生成的10分钟服务区思考：根据描述，资源分配分析需要为计算机提供哪些条件

13、？网络服务设施服务半径其他条件（代价、工作单位、是否创建紧凑服务区、旅行方向等） 装载网络：Chengdu.shp并激活 Network-Find Service Area 装载服务设施（Load Sites或手动） 设置代价、工作单位 输入各设施服务半径用空格或“,”号隔开的环状服务区 其他设置 Solve ProblemDriveTime：0-5分钟：100分5-10分钟：70分10分钟：50分海洋区：0分？产生的服务区属性表存在F_Cost和T_Cost字段服务区分析(环状服务区)分别按0-5和5-10转换Grid两Grid取最大值重分类ShoreLin.shp生成掩膜Grid设置空间分

14、析公共参数注：图中箭头表示流向 红色线路为Trace Upstream的结果 ArcGIS几何网络要素 Junctions（结点）、Edges（边）地理数据库Geodatabase表格对象类Table要素类Feature Class要素数据集Feature Dataset关系类Relationshap Class要素类Feature Class关系类Relationshap Class拓扑关系Topology几何网络几何网络Geometric Network网络数据集Network Dataset栅格数据集Raster Dataset 建立要素数据集WaterNet注意为新数据集建立空间参考

15、拷贝现有要素类到WaterNet依据现有要素类建立建立一个空的几何网络选择所有要素类建立网络知识理解：预期网络结果为：所有网络要素自动增加Enabled字段背景知识：Edges：Complex EdgesSimple Edegs饮水支线s1饮水支线 s2主干线e1s1s2e1e2e3s1s2e1-1e1-2e1-3Simple EdgesComplex Edges知识理解：适当的捕捉半径建网前供水站知识理解：为网络设置一个至多个Weight将每个Weight分配给一个至多个网络要素类（即设置链接字段）示例：消防支线必须与主干线相连（相连结点类型不限制） 饮水支线必须与主干线相连（相连结点类型不

16、限制） 主干线不做边边限制示例：消防水龙头必须与消防支线相连 饮水龙头必须与饮水支线相连 网络连接规则种类 边-边规则：某类型的边通过某些类型的结点必须与特定类型边相连 结点-边规则：某类型的结点必须与特定类型的边相连A、依据字段Type定制水网的SubtypesB、依据字段Type定制水网接点的Subtypes2为饮水龙头；3为消防龙头ArcMap中验证：导入几何网络Start Editing选择所有水网边Editor工具条-Validate Features左图建立了一个边边规则：消防支线必须与主干线相连（相连结点类型不限制）左图建立了一个结点边规则：消防水龙头必须与消防支线相连查看或修改流向箭头显示流向？问题解决：Start Editing-设置Source or Sinks 图层供水站的AncillaryRole字段值不能确定流向的情况：1、某些边或结点Enabled字段为False2、网络中的环分析环境设置：设置旗（Flag）与障碍（Barrier）结点旗帜结点障碍边旗帜边障碍示例网络分析示例：Find Common Ancestors 网络分析的其他设置A、清除障碍、旗帜、分析结果B、分析过程中也可设置某要素的Enabled属性