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1、第七章第七章 矢量数据的空间分析矢量数据的空间分析练习练习 2：最短路径问题分析与应用：最短路径问题分析与应用一、背景一、背景在现实生活中寻求最短，最快，提高效率有着重大意义，而交通网络中要素的设置如 权重的改变和阻强的设置对最短路径的选择也有着很大的影响，研究这些因子的改变究竟 对最短路径能造成多大的影响，对于现实也有一定的指导意义。二、目的二、目的学会用ArcGIS9 进行各种类型的最短路径分析，了解内在的运算机理。三、要求三、要求应该能够给出到达指定目的地的路径选择方案根据不同的权重要求得到不同的最佳路 径，并给出路径的长度；根据需求找出最近的设施的路径，这里是以超市为例。 (1) 在网
2、络中指定一个超市，要求分别求出在距离、时间限制上从家到超市的最佳路 径。 (2) 给定访问顺序，按要求找出从家经逐个地点达到目的地的最佳路径。四、数据四、数据一个GeoDatabase地理数据库：City.mdb，内含有城市交通网、超市分布图，家庭住址 以及网络关系。五、操作步骤五、操作步骤首先打开ArcMap选择E:Chp7Ex2city.mdb再双击后选择将整个要素数据集city加载进 来。然后将place点状要素以HOME字段属性值进行符号化，1值是家，0值是超市，如图 1。图1 要素数据集city进行符号化1、无权重最佳路径的选择 (1) 在设施网络分析工具条上，点选旗标和障碍工具板下
3、拉箭头，将旗标放在家和想要去 的超市点上。 (2) 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，结果如图2所示。(3) 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。注：这里的“15”指的是从起点到目的地总总共经过了 14 个网络节点，如果把两个网络节点 当作一个街区的话，也就是换句话说就是中间经过了有
4、15 个街区的意思。图 2 无权重参照的最佳路径的显示2、加权最佳路径选择 (1) 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。 (2) 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。(图3) (3) 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。(图4)注：总共花费的距离
5、为4336.86222meters图3 长度权重属性设置 图4 距离加权最佳路径 (4) 上述是通过距离的远近选择而得到的最佳路径，而不同类型的道路由于道路车流 量的问题， 有时候要选择时间较短的路径， 同样可以利用网络分析进行获得最佳路径。 (图 5、6) 这里的时间属性是在建网之前，通过各个道路的类型（主干道，次要道等）来给定速 度属性，然后通过距离和速度的商值确定的，并将其作为属性设定于每个道路上，这里没有考虑红灯问题以及其他因素，而是一种理想情况，不过可以将其他的要素可以逐渐加入 来完善。注：总共花费的距离为7.65099990367889minutes图5 时间权重属性设置 图6 时
6、间加权最佳路径 3、按要求和顺序逐个对目的点的路径的实现 (1) 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，将旗标按照车辆访 问的顺序逐个放在点上。 (2) 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。(图7) (3) 点选追踪工作(Track task)下拉菜单选择寻找路径(find path)。单击solve键， 则从起点按顺序逐一经过超市然后最后回到家的最短有效路径将显示出来，这条路径的总 成本将显示在状态列。(图8)注：总
7、共花费的时间是18824.75322meters图7 长度权重属性设置 图8 逐个目的地的路径的获得(4) 同样是经过这 11 个地点，换成权重是时间的，由于道路车流量的不同，如在市中 心车流量特别大，车速慢，故而为节约时间，所以使得路经发生很大的改变，而从外围的 道路行驶了。(图 9)注：总共花费的时间是34.1979999914765minutes图9 时间权重属性设置 图10 时间权重的逐点路径获得4、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，具体
8、操作如下： 图11 未设置阻强前的路径选择(1) 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。取同上述距离加权相同的超市为地点， 假设其中一条路段正在修路，则产生的新的最佳路径如图12（图中标注“”即为阻强设 置边）。可以看出路段的维修状况使得最佳路径产生了改变，同时最近距离也随之发生改 变。图 12 有边阻强的距离加权最佳路径(2) 十字路口发生问题，即网络
9、中的结点不可运行，这时在网络中的表现也是设置阻强，方法和线状要素的一样，改变结点属性或利用点要素阻强添加工具将点设置，取 同上述距离加权相同的超市为地点，假设其中某个路口出现阻塞，用该方法产生的最佳路 径如图13。 图 13 有点阻强的距离加权最佳路径以上这个例子从家到超市的最佳路径选择这个方面简单说明了网络分析中的最短 路径问题对于实际之中有什么主要的用途，以及随着实际情况的改变，而对网络中要素的 变化对最佳路径的产生什么样的影响，相信随着要素的健全，实际因素的添加等因子的辅 助一定会使得网络分析在指导现实生活发挥着越来越大的作用。六、步骤小结六、步骤小结1、用 ArcCatalog 打开个人数据库 2、将数据库中的几何网络图层加载到 ArcMap 中 3、打开 place 图层属性，将点状要素以 HOME 字段属性值进行符号化 4、在设施网络分析工具条上，点选旗标，将旗标放在家和想去的超市点上 5、利用 AnalysisOptionsweight 工具设置边的权重 6、在 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 7、点选障碍添加工具，在某些点或边上设置点或边要素障碍，单击 solve 键，则显示存 在阻强的最短路径
