地理信息系统平台(十一)

1、网络分析 空间数据的网络分析是对地理网络，城市基础设施网络（如各种网线，电缆 线，电力线，电话线，供水线，排水管道等）进行地理化和模型化，基于它 们本身在空间上的拓扑关系、内在联系、跨度等属性和性质来进行空间分析， 通过满足必要的条件得到合理的结果 网络的基本组成： 线状要素链 网络中流动的管线，包括有形物体如街道，河流，水管，电缆线 等，无形物体如无线电通讯网络等，其状态属性包括阻力和需求 点状要素 （1） 障碍，禁止网络中链上流动的点； （2） 拐角点，出现在网络链中所有的分割结点上状态属性的阻力，如 拐弯的时间和限制（如不允许左拐）； （3） 中心，是接受或分配资源的位置，如水库，商业中

2、心、电站等。 其状态属性包括资源容量，如总的资源量，阻力限额，如中心与链之 间的最大距离或时间限制； （4） 站点，在路径选择中资源增减的站点，如库房、汽车站等，其状 态属性有要被运输的资源需求，如产品数 源和汇 ： 网络中的物质、能量、信息的流动是有方向的，网络中的方向是 从源到汇（Sinks）的，几何网络中的连接要素可以作为源或汇。 网络权重 ; 一个网络可以有许多权和它相关，权是根据要素的某些属性来计 算的。 有效和无效要素 : 在几何网络中的任何一个边或接合点要素在逻辑网络中可以是有 效的，也可以是无效的。一个网络要素是否有效，其状态由Enabled 属性字段来维护的 一个完整的几何网

3、络必须首先建立一个空的空间图形网络然 后再加入其各个属性特征值，一旦网络数据被建立起来， 全部数据被存放在地理数据库中，由数据库的生命循环周 期来维持其运作。当使用者使用或编辑其部分或全部图形 属性特征数据时，都将以原先的地理数据库中调出其已经 定义好的连接规则和相互关系为基础。 上机操作：几何网络的建立上机操作：几何网络的建立 1.创建几何网络 在ArcCatalog目录树中，右键单击需要建立几何网络的要素集 shandong，单击Geometric Network命令，选择build a geometric network from existing features，单击下一步 选择需要

4、添加在几何网络中的要素类，并为新建的几何网络输入名字 单击Next按钮，打开是否保留有效值的对话框。一个网络要素是否有 效，其状态由Enabled属性字段来维护的，该字段的取值由两个： True和False。选择No单选按钮，所有的网络要素有效；选择Yes单选 按钮，保留Enabled字段里现有的属性值。 单击Next按钮，打开选择变成复杂边的要素类对话框。如果想让输入 的线要素类变成复杂的边，选择Yes单选按钮。并选择想变成复杂边 的线要素类，没有被选中的线要素将是简单边。 单击Next按钮，打开网络要素自动捕捉对话框。如果需要让输入要素 在网络建立过程中被自动调整并捕捉，选择Yes单选按钮

5、，输入捕捉 误差（Snap Tolerance）。选择需要被自动调整并捕捉的要素类。 单击Next按钮，打开设置连接要素类型对话框。如果想让连接要素类 中的一些要素能够作为源或汇，选择Yes单选按钮，并选择需要存储 源（Source）或汇（Sink）的连接要素。 单击Next按钮，打开分配网络权重对话框。把这些权重分配给每一个 要素类的特定字段。 在Available network的下拉框中选择将分配给属性的网络权重。对于 想关联权重的要素类，在Associated field列下选择想关联权重的该要 素类中的字段。如果选择None，则该要素类不关联权重。在本例中 ，设置了一个权重，即权重L

6、ength，与road中的字段meter相关联。 当所有网络选项设置全部满足时，单击Finish按钮，完成新的几何网 络的建立。 出现进程条，当进程结束时，可以看到在ArcCatalog树中 network要素集中产生两个新的类，一个是network_Net，是指几何 网络类；另一个是network_net_Junctions，是指网络上结点要素类。 2.网络分析 网络分析的基本功能是基于几何网络的特征和属性， 利用距离、权重和规划条件来进行分析得到结果并且应用 在实际中，它主要包括路径分析、地址匹配和资源分配三 个方面。从网络分析的原理方面来说，无论对于上述的任 何以一种功能或方法，它们都是

7、以给定条件和要求，利用 网络流的流向来寻求路线、区域或较好的结果的。例如最 短路径可以根据网络流和距离的权重，并利用一定的路径 追踪的原理来得到代价最小的路径。故而可以将网络分析 划分成两个基础模块：流向分析和追踪分析。而上述的网 络分析的经典的分析功能都是可以从这两个基础模块来组 建或衍生出来的。 （1）流向分析 在网络中的流动方向是决定于： 网络的连通性 网络中起点或终点要素的位置 网络要素的可运行性 流向分类： 确定的流向。如果网络的边要素的流向可以唯一地用网络的连通性、 起点和终点的位置以及网络要素的可运行性来确定，这个网络边要素 就被当作有确定的流向 不确定的流向。不确定流向通常发生

8、在循环或封闭回路的情况下，也 可能发生在有数个起点及数个终点方向的线段上 未初始化的流向。如果网络的边要素独立于起点或终点之外，那么这 个边要素就具有未初始化的流向。 上机操作：流向分析上机操作：流向分析 网络流向功能是设定网络数据中资源的流动方向。ArcGIS将此信息储存 在网络的线段图征中，使用设施网络分析（Utility Network Analyst） 工具条就可以显示网络边要素的流向 流向的显示： 添加新建立的网络数据 在工具栏上点右键，将设施网络分析工具条（Utility Network Analyst ）添加进来 在设施网络分析工具条上单击“flow”，然后选择“display

9、arrow for” ，将选欲显示流向的图层前打勾。 在设施网络分析工具条上单击“flow”，然后选择“Properties”，对显 示的流向符号进行设置 在flow菜单上，选择“display arrows” 流向的设定： 在Editor工具条中选Start Editing。 按编辑钮 选择预设置为终点或者起点的结点要素，这个结点要素 在建立网络时必须必须属于包含起点与终点的结点要素之一。 单击属性按钮 ，打开属性窗口 在属性窗口中点选Value字段再选AncillaryRole属性，在下拉菜单中选 择Source（起点）或Sink（终点）来设定该结点要素为起点或终点， 选择none即可复原

10、 在Editor选单中选 save Editing，按确定储存网络数据的编辑，完成结 点要素设定 在流向的起点和终点设置完毕之后，就可以对网络中的流向进行 设置，在ArcGIS中流向的具体设置是由软件内部自动实现的 在设施网络分析工具条上单击Set Flow Direction按钮 在Editor选单中选择Stop Editing，单击确定来储存网络数据的编辑。 网络连通性的变更： 打开Tools下的Customize选择command标签； 在弹出的command对话框中，在左边的Categorie框中选择Editor，在 出现右边的Edito框中选择Connect和disconnect，并

11、拖动其放置到工 具栏上的空处 使网络数据可编辑 按edit工具 选择需要变更连通性的要素 单击Connect或disconnect工具，变更其连通性，并单击Set Flow Direction按钮 重新设定流向，观察变更连通性之后，流向的变化 网络可运行性的编辑： 按Editor选单并选Start Editing。 按edit工具 选择需要编辑可运行性的要素 选择“Attribute”，打开属性窗口，改变enabled的值，即可变更要素 的可运行性 按Editor选单并选Stop Editing，并确定储存数据的更新 （2）追踪分析 网络分析包含网络追踪分析，追踪分析用来按照一定的程序，对 网

12、络要素连接性的追踪，使得周围相连接的网络要素被过滤选择，形 成一个需要的追踪结果。网络追踪包含连结性。在追踪分析的结果中 ，一个网络元素均需与其它元素有连接性。追踪成果是指追踪操作后 所找到的网络要素配置结果。 A. 旗标与障碍 旗标:追踪的起点。 障碍：用来隔离某个部分的网络，可以放置在任何交点或线段上，在 执行追踪操作时，将这些网络要素当成不可运行，以防追踪工作延续 至这些要素上。 B. 可运行要素和图层 C. 权重 在ArcGIS的追踪工具中，只有寻找最佳路径才使用权重来计算追 踪成本。在使用权重进行最佳路径分析时则必须指定使用哪些确定的 权重。对点状要素而言，可以使用一个简单的权重；对

13、线状要素而言 ，有两种权重可以使用：一是顺着线状要素的数字化方向（From-to ）的权重，另一是逆着线状要素数字化的方向（To-from）的权重 D. 权重过滤器 为了限制部分可能被追踪到的网络要素，而采用权重过滤器这种 方法，可以为那些可能被追踪到的网络要素设定一定的权重值有效范 围，以便在追踪分析中使用。 E. 已追踪要素与终止追踪要素 已追踪的要素是指需要追踪得到的要素，而终止追踪要素是指追踪 无法通过，而不能继续的要素，这种要素包括有不可运行的要素，已 经被设置有障碍的要素和虽然已经被追踪到但是只是连接到另一条死 路，即只有一个要素与其连接。 上机操作：路径分析上机操作：路径分析 无

14、权重最优路径选择： 在设施网络分析工具条上，点选旗标和障碍工具板下拉箭头。 点击欲增加至网络的旗标或障碍元素的按钮。 将鼠标移至欲增加旗标或障碍的线状要素或点状要素。本例中将旗标 添加在家和欲去的超市上 确认在Analysis下拉菜单中的Options按钮打开的Analysis Options对话 框中的weight和weight filter标签项全部是 none，这样使得进行的最 短路径分析是完全按照这个 网络自身的长短来确定的。 点选追踪工作（Track task）下拉菜单选择寻找路径（find path）。单 击solve键，则最短路径将显示出来，这条路径的总成本将显示在状态 列 加权

15、最佳路径选择 在设施网络分析工具条上，点选旗标和障碍工具板下拉箭头，将旗标 放在家和想去的某个超市点上。 选择Analysis下拉菜单，选择Option按钮，打开Analysis Option对话 框，选择Weight标签页，在边的权重(edge weight)上，全部选择长度 （length）权重属性。 点选追踪工作（Track task）下拉菜单选择寻找路径（find path）。单 击solve键 ，则以长度为比重为基础的最短路径将显示出来，这 条路径的总成本将显示在状态列 阻强问题 这里的阻强是指网络中的点状要素或线状要素因为实际中遇到的例如修 路，或那个时段车辆饱和，十字路口发生事故等一些缘故而使得要素 不可运行，这时原来获得的最短路径就需要进行修正。 修路的情形出现，即某个路段不可运行，这在网络中的表现是设置阻 强，方法有两种，一种是永久性的，直接将网络边要素的属性修改成 不可运行。操作是选择要进行设置的边要素，将其属性中的Enabled 字段改成False即可；另一种是暂时性的，设置边要素障碍。即利用边 要素障碍添加工具 将边设置。 十字路口发生问题，即网络中的结点不可运行，这时在网络中的表现