牟乃夏ArcEngine教程-第10章交通网络分析课件.pptx
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1、ArcGIS Engine 地理信息系统开发教程地理信息系统开发教程配套配套PPT-第10章 交通网络分析目录 1.网络数据集 2.最短路径分析 3.查找服务区分析 4.最近设施点分析 5.OD成本矩阵分析 6.多路径配送分析 7.位置分配分析简介 在ArcGIS中,网络被分为交通网络和几何网络两种,分别使用Network Analyst和Utility Network Analyst工具条来完成网络分析。交通网络通常指路网,如公路网、铁路网以及公路、水路和铁路的混合网络等。虚拟的网络如社交网络、信息流网络等也可以使用交通网络分析的方法进行各自领域的专业分析。本章主要介绍交通网络分析的基本概念
2、,基于交通网络进行开发的相关类及其对应的接口等内容,并以实例详细介绍了最短路径分析、查找服务区分析、最近设施点分析、OD成本矩阵分析、多路径配送分析以及位置分配分析等网络分析的实现方法。1.网络数据集 网络数据集是ArcGIS使用“网络分析(Network Analyst)”工具条进行网络分析的数据基础,相对于表征城市管网的几何网络而言,它是一种更高级的连接模型,拥有更丰富的网络属性,能够展示更复杂的细节,而且可以模拟网络阻力、网络限制以及网络层次等复杂的网络特征,可以真实地模拟现实世界的交通网络。网络数据集包含网络元素、网络连通性和网络属性等。1.网络数据集 网络元素 网络元素是网络数据集的
3、组成要素,包括边、交汇点和转弯三种类型。(1)边。通过交汇点连接到其它元素,同时也是资源流动的连接线。在路网中用以模拟道路。(2)交汇点。连接两个或多个边的点,可以用于创建转弯、设置道路或交通网的连通性等。(3)转弯。用来存储交汇点处两条边或多条边转弯的阻力信息,通常,通过创建转弯来增加通行成本或者标示禁止转弯等。网络中的边网络中的交汇点1.网络数据集 网络连通性 网络数据集的连通性是判断网络中的资源是否可以从一条边流向另一条边的属性。1)连通性组 连通性组是建立网络分析连通性的基础,也是建立多模式网络的基础。在一个网络数据集中,可以通过多个连通性组来构建多模式网络以表达实际的交通情况。1.网
4、络数据集 2)连通策略 连通策略表示同一连通性组内或不同连通性组之间的边是以何种方式进行连通的?(1)位于同一连通性组内的边之间的连通策略 同一连通性组内的边可以以两种不同的方式进行连接,分别是端点连通性策略和任何折点连通性策略。1.网络数据集 2)连通策略(2)位于不同连通性组的边之间的连通策略 位于不同连通性组中的边只能通过两个连通性组共享的交汇点进行连通,连通策略分别是依边线连通性策略和覆盖连通性策略。1.网络数据集 2)连通策略(3)高程字段 网络数据集中,高程字段用于优化线端点处的连通性,通过判断网络元素的高程值是否相同来确定它们是否连通(网络元素要位于同一连通性组中)。例如:在同一
5、连通性组中,若两道路平交则高程值相同,此时交点处连通;若两道路立交则高程值不相同,此时交点处不连通。1.网络数据集 网络属性 网络属性是网络数据集中控制网络运行能力的属性,主要包括 名称(name)使用类型(usage type)表示在网络分析过程中所使用属性的类型,包括成本、描述符、约束和等级。单位(units)通常定义成本属性的单位是距离(英里、米等)、时间(分钟、小时等)等。而定义描述符、等级和约束条件的单位则是未知的。数据类型(data type)数据类型可以是布尔型、整型、浮点型或双精度型。但是,成本属性不能是布尔型,而约束条件始终为布尔型,等级始终是整型。默认情况下使用(use b
6、y default)等2.最短路径分析 相关类与接口 本节实例所涉及的类主要包括 NAContext类 NAClass类 NAClassFieldMap类 NAClassLoader类 NALayer类 NARouteSolver类等。2.最短路径分析 NAContext类 该组件类是参与网络分析对象中最重要的一个对象,网络问题(如最短路径分析问题、最近设施点求解问题等)的定义和解决都要用到该对象,例如访问网络分析图层、创建网络分析解决对象等都要用到它。它实现了INAContext和INAContextEdit接口。1)INAContxt接口接口 该接口主要用于网络分析上下文的访问,在整个网络
7、分析过程中,它很好的将NAClasses、NASolver、NetWorkDataset等类对象衔接在一起,从而完成分析任务。2)INAContextEdit接口接口 该接口用于网络分析上下文对象的属性编辑。它实现了Bind方法,该方法用于对网络分析上下文与装载的网络数据集的绑定。2.最短路径分析 NAClass类 该类是一个抽象类,在网络分析过程中,它由其他类实现,并存储在计算机内存中,用于存储网络分析过程中用作输入的要素和分析结果输出的要素。它实现了INAClass接口。该接口用于对NAClass类的操作,它主要实现DeleteAllRows方法,该方法可快速清除NAClass类中的所有要
8、素。NAClassFieldMap类 该组件类被NAClassLoader类使用,用于自定义一种NAClass类和输入要素类(站点类Stops、障碍点类Barriers)字段间的映射关系。NAClassFieldMap类实现了INAClassFieldMap接口,该接口的set_MappedField方法用于建立源数据到NAClass类的映射。2.最短路径分析 NAClassLoader类 该组件类用于加载NAClass类。NAClassLoader类实现了INAClassLoader接口,该接口用于装载网络分析对象(如站点、障碍点等)。该接口主要有如下属性和方法。NALayer类 该组件类为
9、一个图层对象,用于网络分析问题的定义、解决以及结果的显示。例如提供最短路径分析结果的显示。该类实现了INALayer接口,该接口用于访问网络分析图层。NARouteSolver类 该组件类用于执行路径分析(本实例为最短路径分析),并最终将求解的路径输出在地图上。该类实现了INASolver接口,该接口是所有网络分析的通用接口,用于网络分析上下文对象的创建与更新。2.最短路径分析 实例详解 本实例实现采用自定义工具,将创建添加站点类AddNetStopsTool、添加障碍点类AddNetBarriesTool和最短路径解决类ShortPathSolveCommand,它们分别继承自BaseToo
10、l和BaseCommand基类,在这些类中需补全相关构造函数和鼠标事件等代码。这种实现方式的好处在于极大地提高了代码的重用性,另外如果将这些工具生成dll动态链接库,则可以在任意程序中引用它们来实现该工具的功能。实例采用手动添加站点和障碍点的方式来实现最短路径的分析。最短路径分析代码的实现思路如下:(1)手动添加停靠点Stops和障碍点Barriers,并将其分别载入到Stops和Barries要素类中;(2)分别打开工作空间和网络数据集,并加载网络数据集;(3)创建NAContext网络数据集上下文对象和最短路径分析求解对象NASolver;(4)分别从Stops要素类和Barries要素类
11、中读取最短路径所要经历的停靠点和路径的障碍点并载入到NAClass类中,并将NAClass类中的这些点要素映射到网络拓扑中以创建最短路径分析图层;(5)加载最短路径分析图层以实现最短路径的显示。2.最短路径分析实例详解程序实现步骤分为添加站点类、添加障碍点类、添加最短路径分析类和完善主界面等。1)添加站点类AddNetStopsTool该类继承自BaseTool基类,它实现了在地图中添加站点的功能。2)添加障碍点类AddNetBarriesTool该类在实现功能、添加方法以及接口使用等方面都与添加站点类相似。它也继承自BaseTool基类。3)添加最短路径分析类ShortPathSolveCo
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