ArcGIS Engine地理信息系统开发教程 第10章 交通网络分析

第10章交通网络分析目录

1目录1简介23最短路径分析网络数据集6OD成本矩阵分析78位置分配分析多路径配送分析4查找服务区分析5最近设施点分析交通网络1.简介2(1)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(2)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(3)ArcGIS中的网络被分为以下两种：交通网络：使用Network

Analyst工具条来完成网络分析几何网络：使用Utility

Network

Analyst工具条来完成网络分析简介2.网络数据集3(1)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(2)相对于几何网络而言，交通网络可以模拟网络阻力、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(3)网络数据集包含网络元素、网络连通性和网络属性等网络元素2.网络数据集4网络元素是网络数据集的组成要素，包括以下3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网络连通性2.网络数据集5

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。连通性组(1)是建立网络分析连通性的基础(2)是建立多模式网络的基础(3)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多模式网络网络连通性2.网络数据集6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端点连通性策略任何折点连通性策略网络连通性2.网络数据集7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依边线连通性策略覆盖连通性策略网络连通性2.网络数据集8连通策略(3)高程字段

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)

在同一连通性组中，若两道路平交则高程值相同，此时交点处连通，反之则不连通道路立交网络属性2.网络数据集9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：(1)名称name(2)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(3)单位units

定义成本属性的单位是距离(英里、米等)、时间(分钟、小时等)等

定义描述符、等级和约束条件的单位则是未知的(4)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(5)默认情况下使用use

by

default相关类及接口3.最短路径分析10最短路径分析所涉及的类主要有以下6种：(1)NAContext类(2)NAClass类(3)NAClassFieldMap类(4)NAClassLoader类(5)NALayer类(6)NARouteSolver类相关类及接口3.最短路径分析11NAContext类(1)该组件类是参与网络分析对象中最重要的一个对象(2)该对象通常用于网络问题(如最短路径分析问题、最近设施点求解问题等)的定义和解决例如访问网络分析图层、创建网络分析解决对象等(3)实现了以下两个接口：INAContext接口--主要用于网络分析上下文的访问INAContextEdit接口--用于网络分析上下文对象的属性编辑

Bind方法--用于对网络分析上下文与装载的网络数据集的绑定相关类及接口3.最短路径分析12NAClass类(1)是一个抽象类(2)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(3)实现了INAClass接口--用于对NAClass类的操作(4)INAClass接口主要实现DeleteAllRows方法--可快速清除NAClass类中的所有要素相关类及接口3.最短路径分析13NAClassFieldMap类(1)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(2)实现了INAClassFieldMap接口set_MappedField方法--用于建立源数据到NAClass类的映射相关类及接口3.最短路径分析14NAClassLoader类(1)该组件类用于加载NAClass类(2)实现了INAClassLoader接口--用于装载网络分析对象(如站点、障碍点等)(3)INAClassLoader接口的属性和方法主要有：Locator属性--用于确定网络上要加载的要素(如站点、障碍点等)的位置NAClass属性--用于设置NAClassLoader类所要装载的NAClass类FieldMap属性--定义字段映射Load方法--用于装载NAClass类相关类及接口3.最短路径分析15NALayer类(1)该组件类为一个图层对象，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(2)实现了INALayer接口--用于访问网络分析图层相关类及接口3.最短路径分析16NARouteSolver类(1)该组件类用于执行路径分析，并最终将求解的路径输出在地图上(2)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(3)INASolver接口的方法和属性主要有：CreateContext方法--创建网络分析上下文对象Solve方法--用于执行网络分析并构建分析结果CreateLayer方法--用于创建一个网络分析图层UpdateContext方法--用于更新网络分析上下文对象实例讲解3.最短路径分析17

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。实现思路(1)手动添加停靠点和障碍点，并将其载入到要素类中(2)打开工作空间和网络数据集，并加载网络数据集(3)创建网络数据集上下文对象和最短路径分析求解对象

(4)从要素类中读取并加载最短路径所要经历的停靠点和路径的障碍点(5)将加载的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注：详细代码可查看程序实例讲解3.最短路径分析18效果展示相关类及接口4.查找服务区分析19(1)服务区分析是指查找在某一设施点一定阻抗范围内的区域如查找到医院时间为5min、10min、15min的地区有哪些等(2)该服务区分析主要用到NAServiceAreaSolver组件类--用于查找在设施点一定阻抗范围内的区域(3)NAServiceAreaSolver组件类实现了INASolverSettings接口和INAServiceAreaSolver接口相关类及接口4.查找服务区分析20INASolverSettings接口提供的一些属性用于对各种常用的网络分析求解对象进行设置，其属性和方法主要有：ImpedanceAttributeName属性--用于设置在网络分析过程中作为阻抗的网络属性的名称RestrictionAttributeNames属性--用于设置在网络分析过程中作为限制的网络属性的名称INASolverSettings接口相关类及接口4.查找服务区分析21INetworkAttribute接口用于访问网络数据集中的属性，例如成本的时间或距离属性，其属性和方法主要有：UsageType属性--返回网络属性的使用类型，如成本、描述符、约束和等级等Name属性--返回这个网络属性的名称，如时间、距离等INetworkAttribute接口相关类及接口4.查找服务区分析22INAServiceAreaSolver接口用于查找服务区分析，其属性和方法主要有：DefaultBreaks属性--用于设置遍历过程中的默认中断MergeSimilarPolygonRanges属性--用于控制是否在结果显示的多边形区域中合并相似的区域OutputPolygons属性--返回所产生的多边形的类型OutputLines属性--返回所产生的线的类型OverlapLines属性--用于设置是否允许线叠加SplitLinesAtBreaks属性--用于控制是否在中断处将相交的每条线分割为两条TravelDirection属性--用于设置遍历方向INAServiceAreaSolver接口实例讲解4.查找服务区分析23(1)打开工作空间和网络数据集，并加载网络数据集(2)创建网络分析上下文对象和分析求解对象(3)加载设施点要素类，并将其映射到网络拓扑中(4)实现查找服务区分析(5)读取分析结果表信息并显示实现思路后面实例的实现思路与此相似，不再赘述注：详细代码可查看程序实例讲解4.查找服务区分析24效果展示实例讲解4.查找服务区分析25本例参数设置内容包括【代价类型】、【默认中断】、【使用单行线限制】、【显示路径】等，参数设置解释如下:(1)【代价类型】--包含Minutes(分钟)和Meters(米)两种，分别表示时间代价和距离代价(2)【默认中断】--在求解过程中，求解程序不会搜索阻抗值超过默认中断值的设施点(3)【使用单行线限制】--某些路段必须遵守“单向”约束(4)【显示路径】--在生成服务区的同时显示给定阻抗范围内所能到达的网络边(5)其他的诸如【忽略无效位置】、【禁止U型转弯】、【行驶方向】等参数--在代码中直接设置相关类及接口5.最近设施点分析26(1)最近设施点分析是指通过计算网络中设施点和事件点之间的运行成本，选择成本最小的行程

如查找距交通事故发生点10min内可以到达的医院等(2)该最近设施点分析主要用到NAClosestFacilitySolver组件类--用于查找网络中事件点到设施点间运行成本最小的路径(3)NAClosestFacilitySolver组件类主要实现了INAClosestFacilitySolver接口INAClosestFacilitySolver接口--用于最近设施点的分析求解

DefaultTargetFacilityCount属性--表示要查找的设施点的默认个数实例讲解5.最近设施点分析27效果展示注：详细代码可查看程序实例讲解5.最近设施点分析28本实例参数设置内容包括【代价类型】、【目标设施点的个数】、【默认中断】、【使用单行线限制】等，参数设置解释如下：(1)【目标设施点的个数】--设置为1，表示多个事件点在阻抗值不超过中断值的范围内找到最近的一个设施点(2)【默认中断】--设置为15，表示搜索在15分钟内所能到达的设施点简介6.OD成本矩阵分析29(1)OD成本矩阵用于在网络中查找和测量从多个起始点到多个目的地的最小成本路径(2)最近设施点求解程序与OD成本矩阵求解程序的不同：

最近设施点求解程序：分析速度方面较慢

能够返回实际路径和驾车指示OD成本矩阵求解程序：分析速度方面较快

无法返回路径的实际形状和驾车指示相关类及接口6.OD成本矩阵分析30(1)该OD成本矩阵分析主要用到NAODCostMatrixSolver组件类--用于计算网络中多个起始点和目的地点之间的成本，最终返回一系列连接起始点和目的地点的直线(不返回实际路径)(2)NAODCostMatrixSolver类主要实现了INAODCostMatrixSolver接口

该接口的属性和方法与以上介绍的接口相应的属性和方法相似，这里不再赘述实例讲解6.OD成本矩阵分析31效果展示注：详细代码可查看程序实例讲解6.OD成本矩阵分析32本实例参数设置内容包括【代价类型】、【目标设施点的个数】、【默认中断】、【使用单行线限制】等，参数设置解释如下：(1)【目标设施点的个数】--表示配送地的个数，16表示配送地有16个，即图中方块的个数(2)图中圆圈代表出发地相关类及接口7.多路径配送分析33(1)多路径配送分析是针对由多条配送路径共同完成指定任务的分析(2)该多路径配送分析主要用到NAVRPSolver组件类--提供的求解程序用于找出网络资源向多个停靠点(含有接收资源的限制条件，如接收时间限制、停靠位置限制等)流动的最佳路径，最终将以线要素的形式返回这条路径(3)NAVRPSolver类实现了INAVRPSolver接口，其属性和方法主要有：CapacityCount属性--用于设置容量计数DistanceFieldUnits属性--用于设置分析图层的子图层和表(网络分析类)的距离字段所使用的距离单位。TimeFieldUnits属性--用于设置分析图层的子图层和表(网络分析类)的时间字段所使用的时间单位TimeWindowViolationPenaltyFactor属性--用于设置时间窗冲突重要性实例讲解7.多路径配送分析34效果展示注：详细代码可查看程序实例讲解7.多路径配送分析35本实例参数设置内容包括【时间属性】、【距离属性】、【时间字段单位】、【距离字段单位】、【时间窗冲突重要性】和【使用单行线限制】等，参数设置解释如下：(1)【时间属性】--设置是必选项，用于定义遍历网络元素时间成本的属性(2)【距离属性】--设置是可选项，用于定义遍历网络元素距离成本的属性(3)【时间字段单位】--表示分析图层的子图层或表(位于网络分析类中)的时间字段所用的单位实例讲解7.多路径配送分析36本实例参数设置解释如下：(4)【距离字段单位】--表示分析图层的子图层或表(位于网络分析类中)的距离字段所用的单位(5)【时间窗冲突重要性】--用于评定遵守时间窗以不引起冲突的重要性，包括高、中、低三个参数时间冲突为“低”时间冲突为“高”相关类及接口8.位置分配分析37(1)位置分配分析是指在提供服务的设施点和消耗服务的需求点已经给定的情况下，合理的确定设施点的位置，从而高效地满足需求点的需要(2)该位置分配分析主要用到NALocationAllocationSolver组件类--提供的求解程序用于执行在给定设施点和需求点的情况下，寻找满足需求点特定需求(最小化阻抗、最大化覆盖范围等)的最佳设施点位置的分析，最终结果返回设施点(3)