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编程问答

GIS基础软件及操作(十)

發布時間：2024/9/21 编程问答 29 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 GIS基础软件及操作(十) 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

原文?GIS基礎軟件及操作(十)

練習十、網絡分析

(1) 加深對網絡分析基本原理、方法的認識；
(2) 熟練掌握ARCGIS下進行道路網絡分析的技術方法；
(3) 結合實際、掌握利用網絡分析方法解決地學空間分析問題的能力。

實驗目的

網絡分析是GIS空間分析的重要功能分。有兩類網絡，一為道路（交通）網絡，一為實體網絡（比如，河流、排水管道、電力網絡）。此實驗主要涉及道路網絡分析，主要內容包括：

最佳路徑分析，如：找出兩地通達的最佳路徑。
最近服務設施分析，如：引導最近的救護車到事故地點。
服務區域分析，如：確定公共設施（醫院）的服務區域。

通過對本實習的學習，應達到以下幾個目的：

(1) 加深對網絡分析基本原理、方法的認識；

(2) 熟練掌握ARCGIS下進行道路網絡分析的技術方法。

(3) 結合實際、掌握利用網絡分析方法解決地學空間分析問題的能力。

實驗準備

軟件準備：ArcMap, 要求有網絡分析擴展模塊的許可授權

數據準備：

Shape文件創建網絡數據集（高速公路：Highways, 主要街道：Major Streets,
公園：Parks，湖泊：Lakes，街道：Streets）

Geodatabase網絡數據集：NetworkAnalysis.mdb：包含：街道圖層：Streets
倉庫圖層：Warehouses 商店圖層：Stores

在ArcMap中加載啟用NetWork Anylyst網絡分析模塊：

執行菜單命令［工具Tools］>>[Extensions],
在［Extensions］對話框中點擊 [Network Analyst]
啟用網絡分析模塊，即裝入Network Analyst空間分析擴展模塊。

道路網絡分析步驟

1. 創建分析圖層

2. 添加網絡位置

3. 設置分析選項

4. 執行分析過程顯示分析結果

實驗內容及步驟

(一) 最佳路徑分析

根據給定的停靠點，查找最佳路徑（最省時的線路）

1.1 數據準備

（1）雙擊ArcMap工程，或從ArcMap中打開工程EX10_1.mxd.

（2）如果網絡分析擴展模塊（Network Analyst
Extension）已經啟用（參考實驗準備中的步驟）

（3）如果網絡分析工具欄沒有出現，則在工具欄顯區點右鍵打開或執行菜單命令[自定義]>>[工具條],并點擊［Network
Analyst］以顯示網絡分析工具欄。

（4）如果網絡分析窗口沒有推開，則在網絡分析工具欄中點擊網絡分析窗口按鈕（上圖紅色區域），以打開網絡分析窗口：

注意：這是一個懸停窗口，它可以嵌入并固定在ArcMap的窗體中，或是作為一個單獨的窗口懸浮在操作區上。在練習中，為了方便可以將其固定在TOC面板之下。

1.2 創建路徑分析圖層

在網絡分析工具欄[ Network Analyst]上點擊下拉菜單[Network Analyst],然后點擊［New Route］菜單項.

此時在網絡分析窗口[ Network Analyst
]中包含一個空的列表，顯示停靠點(Stops),路徑（Routes），路障（Barriers）的相關信息。同時，在TOC(內容列表)面板上添加了新建的一個路徑分析圖層［Route］組合。

1.3 添加停靠點

通過以下步驟添加停靠點，最佳路徑分析將找到最佳的經停順序以計算并得到最佳路徑

(1) 在網絡分析窗口[Network Analyst ]中點選Stops(0).

(2). 在網絡分析工具欄[Network Analyst]上點擊“創建網絡位置”[Create Network Location]工具。

(3) 在地圖的街道網絡圖層的任意位置上點擊以定義一個新的停靠點。

程序將在街道網絡上自動的計算并得到一個距離給定位置最近的停靠點，已定義的停靠點會以特別的符號進行顯示。停靠點會保持被選中的狀態，除非它被明確地反選（Unselected）或者又新增了一個另外的停靠點。停靠點的所在的位置會同時顯示一個數字“1”，數字表示經停的順序。

（4）再添加4 個停靠點。
新增加的停靠點的編號為2,3,4,5。經停的順序可以在網絡分析窗口[Network
Analyst
]中更改。第一個停靠點被認定為出發點，最后一個停靠點被認定為是目的地。

如果一個停靠點無法定位于道路網絡上，則會顯示一個“未定位”的符號。

“未定位”的停靠點可以通過移動操作將其定位到道路網絡上，在網絡分析［Network
Analyst］工具欄上點選［選擇/移動網絡位置］ [Select/Move Network
Location]按鈕，使用此工具將“未定位”的停靠點拖放到附近的道路網絡上。

1.4 設置分析選項

以下操作基于規則（單向行駛規劃必須遵守，任意路口可以調頭）計算最省時間的線路

(1). 如圖所示，在網絡分析窗口[Network Analyst
]中點擊分析圖層屬性按鈕[Analysis Layer Properties]
打開圖層Route的屬性設置對話框：

(2) 在分析圖層－Route屬性對話框中，點擊分析設置[Analysis
Settings]選項頁，并確認－阻抗[impedance]設置為分鐘Minutes (Minutes).

(3).不使用時間限制 (保持Use Time Windows
前的檢查框為非選中狀態)。當必須在規定時間在某個停靠點停留時才使用這個選項，選擇這個選項后可以通過設置停靠點屬性來設置某個停靠點到達的時間，離開的時間（在ArcMap聯機幫助中查詢關鍵詞network
analysis, routing with time windows 可以了解詳細內容）

(4).不使用“經停點重排序功能”（保持[Reorder stops to Find Optimal
Route]檢查框為未選中狀態）。這保證了經停順序為你事先指定的順序。

(5) 在“交叉點U型轉彎，下拉列表中選擇允許

(6).在“輸出圖形類型”[Output Shape Type]下拉列表中選擇實際形狀[True
Shape]

(7).選中“忽略無效位置”［Ignore Invalid
Locations］檢查框。這樣分析時將會忽略那些不在道路網絡上的停靠點。

(8).在“限制”[Restrictions]列表框中選擇單行線[Oneway]。

(9) 點擊方向[Directions]選項頁，確定距離單位[Distance
Units]設置為米[Meters], 顯示時間[Display
Time]檢查框被選中，時間屬性[Time
Attribute]被設置為分鐘[Minutes]。點擊［確定］按鈕退出“圖層屬性”對話框。

1.5 運行最佳路徑分析得到分析結果

(1) 在網絡分析工具欄［Network Analyst］上點擊“求解”[Solve]按鈕。分析結果－最佳路徑線狀要素圖層將在地圖中顯示，在“網絡分析窗口”[Network Analyst Window]中“路徑”[Route]目錄下也會同時顯示：

(2) 在網絡分析窗口[Network Analyst
]中點擊Route樹狀結點左邊的加號(+)顯示最佳路徑

(3) 右鍵擊最佳路徑“圖形選擇1-圖形選擇5”或在網絡分析工具欄中點擊方向[Direction]按鈕打開“方向（路徑）”窗口。

(4) 在方向（路徑）[Directions]窗口中點擊“地圖”[Map]可以顯示轉向提示地圖

(5) 關閉“方向”[Directions]窗口

1.6 設置路障(barrier)

通過在行駛路徑步增加障礙，表示真實情況下，道路上無法通行的路障。在進行最佳路徑分析將會繞開這些路徑查找替代路線

(1) 在ArcMap的中執行菜單命令[Window]>>[Magni?er]顯示放大鏡窗口[Magni?er]

(2) 通過按住放大鏡窗口[Magni?er]的標題欄在地圖上移動，在地圖中找到已經計算得到的最佳路徑，松開鼠標。這時最佳路徑的一部分應該顯示在放大鏡窗口[Magni?er]的中心位置，我們將這這個區域的某個路段上放置一個路障。.

(3) 在網絡分析窗口[Network Analyst ]中單擊“路障”[Barrier (0)].

(4) 在網絡分析工具欄[Network Analyst]上點擊“創建網絡位置”[Create
Network
Location]工具按鈕。

(5) 在放大鏡窗口[Magni?er]中最佳路徑上的某個位置放置一個路障。

(6) 在網絡分析工具欄[Network Analyst]上點擊“求解”[Solve]按鈕，得到新的最佳路徑，從而避開路障

(8) 關閉“放大鏡”[Magni?er] 窗口

1.7 保存分析結果――最佳路徑

(1) 在網絡分析窗口[Network Analyst ]中右鍵點擊“路徑”[Routes (1)
],在出現的右鍵菜單中點擊“導出數據”［Export Data］菜單命令。

(2) 在“導出數據”[Export
Data]對話框中指定導出的文件命，比如“E:/輸出/Export_routet_2.shp”

(3) 點擊[確定]按鈕，最佳路徑就會保存為指定的Shape文件。.

(4) 當ArcMap詢問“是否要將導出數據作為一個圖層添加到地圖中”時，點擊否[NO]

(5) 關閉ArcMap

服務區分析

（計算服務區并生成起始－目的地OD成本矩陣）

通過以下操作，創建一系列的多邊形，表示在指定時間內可以從某個設施到達的距離。這些多邊形被稱為服務區多邊形。在正面的練習中，基于6個倉庫創建其3分鐘、5分鐘、10分鐘服務區。同時也可以發現某個服務區中有多少個商店。然后確定應該如何重新布局一個倉庫以更好地為商店提供服務。此外，將生成一個起始－目的地(OD)成本矩陣，表示在10分鐘內從倉庫到其它商店的商品配送的成本。這個成本矩陣可用于后勤、物流配送、路線選擇分析。

3.1 數據準備

（1）.雙擊ArcMap工程EX10_3.mxd，或從ArcMap中打開工程EX10_3.mxd.

（2）.如果網絡分析擴展模塊（Network Analyst
Extension）已經啟用（參考實驗準備中的步驟）

（3）
如果網絡分析工具欄沒有出現，則在工具欄顯區點右鍵打開或執行菜單命令[自定義]>>[工具條],并點擊［Network
Analyst］以顯示網絡分析工具欄。

（4）如果網絡分析窗口沒有推開，則在網絡分析工具欄中點擊網絡分析窗口按鈕（上圖紅色區域），以打開網絡分析窗口。

3.2 創建“服務區分析圖層”

(1). 在網絡分析工具欄[ Network Analyst]上點擊下拉菜單[Network
Analyst],然后點擊“新建服務區”[New Sercice Area]菜單命令

網絡分析窗口[Network Analyst
Window]包含一個空列表，其中有四個類別：設施點[Facilities],面、線、點障礙、線障礙、面障礙

此外，在圖層列表[TOC]面板中新層了一個新的服務區分析圖層組

3.3 加載服務設施圖層

通過以下操作，將圖層“倉庫”[warehouses]設置服務設施，用于分析它們的服務區。

在網絡分析窗口[Network Analyst ]中右鍵點選Facilities(0)
樹狀結點，然后在右鍵菜單中點擊“加載位置”[Load
Locations]命令。在出現的Load Location
對話框中，.將下拉菜單“加載自”設置為“Warehouse”，然后點擊確定[OK]

在網絡分析窗口[Network Analyst
Window]中點擊樹狀結點Facilities(6)左邊的加號
(+)，可以顯示設施列表，這些服務設施同時在地圖上顯示。

3.4 設置分析選項

通過以下操作指定基于駕車時間進行服務區分析的選項。計算每個服務設施的3個服務區多邊形，一個是3分鐘服務區，一個是5分鐘服務區，一個是10分鐘服務區。

(1). 在網絡分析窗口[Network Analyst
]中點擊分析圖層服務區屬性按鈕，打開分析圖層屬性對話框：

(2) 點擊分析設置選項頁［Analysis Settings］

(3) 點擊阻抗[Impedance]下拉列表，并選擇 “駕車需時”[Drivetime
(Minutes)]

(4) 在“默認分隔”[Default breaks]輸入框中輸入“3 5 10”(輸入 3 5 10
,三個數字以窗格分隔，引號不需要輸入)

(5) 在“方向”選項中選擇“離開設施點”［Away from facility］

(6) 在“交叉點的U型轉彎”下拉列表中選擇“不允許”[Nowhere]

(7) 在“限制”[Restrictions]列表框中選擇單行線[Oneway]。

(8) 選中“忽略無效位置”［Ignore Invalid Locations］檢查框。

(9). 點擊“面生成”[Polygon Generation]選項頁

(10) 確認“生成面”[Generate Polygons]選項被選中 .

(11) 多邊形類型[Polygon
Type]選擇為：“概化”[Generalized].(“概化”面生成的比較快，“詳細的”面[Detailed]更精確但需要多一些時間)

(12). 將“多個設施點選項”[Multiple Facilities
Options]單選項設置為“重疊”，這個選項生成的服務區可能會有相互重疊的部分。.

(13) 將“疊置類型”[Overlap
Type]單選項設置為“環”[Rings],這樣5分鐘服務區中將會去除3分鐘服務區的部分，10分鐘服務區將只表示5-10分鐘的服務區

(14). 點擊“應用”[Apply]按鈕保存所做設置

(15) 點擊確定[OK]按鈕，保存所做設置.

3.5 運行分析過程創建服務區

在“網絡分析”工具欄[ Network Analyst]
中點擊“求解”[Solve]工具按鈕生成的服務區多邊形。在地圖及網絡分析窗口[Network
Analyst
]中同時顯示,結果是幾個透明多邊形圖層，可以同時顯示其下的道路網絡，很明顯地顯示了每個服務設施基于現有道路網絡狀況的3分鐘、5分鐘、10分鐘服務區。

3.6 確定沒有處在服務區內的商店

(1). 在TOC圖層列表面板中將圖層“Stores”移到最前面，以更好地顯示此圖層。

(2) 執行菜單命令[選擇-Selection]>>[根據位置選擇- Select by
Location]

(3) 如下圖所示，在“根據位置選擇”對話框中，

(4)點擊“應用”[Apply]按鈕，將會選擇所有位于服務區內的商店。點擊“關閉”[Close]按鈕。

(5)在TOC圖層列表面板中右鍵點擊圖層“Stores”，點擊“選擇”，再點擊“切換選擇”

(6)現在，選擇集中顯示了沒有被任何服務區包含的所有商店的分布情況，可以基于此選擇集重新布局現有倉庫。.

(7)在TOC圖層列表面板中右鍵點擊圖層“Stores”，在右鍵菜單中執行命令［選擇集-Selctions］>>[清除已選擇的要素－Clear
Selected Features]

3.7 將分布不合理的設施（倉庫）重新布局

(1).查看2號倉庫－Warehouse
#2的服務區多邊形，可以發現它的3分鐘、5分鐘、10分鐘服務區內都沒有商店，因此可以重新選擇新的位置，以使2號倉庫能夠更好地為其它商店提供服務

(2) 在網絡分析窗口[Network Analyst ]中樹狀結點Facilities
(6)下選擇2號倉庫[Warehouse #2]

(3) 使用網絡分析工具欄上的“選擇/移動網絡位置”工具移動2號倉庫Warehouse#2
到地圖中心位置。如下圖所示：

3.8 運行分析過程重新計算服務區

在“網絡分析”工具欄[ Network Analyst]
中點擊“求解”[Solve]工具按鈕

生成的服務區多邊形：

3.9 確認所有每商店歸屬于哪個服務區多邊形

(1) 在TOC圖層列表面板中右鍵點擊圖層“Stores”，在右鍵菜單中執行命令：[連接和關聯]>>[連接]

(2) 按如下圖所示進行設置：.

(3) 點擊確定[OK]執行“連接”[join]操作

(4) 在TOC面板中右鍵點擊新生成的圖層StoreswithPoly
，在右鍵菜單中執行命令“打開屬性表”[Open Attribute Table].

每一行顯示了商店的名稱，以及這個商店位于哪個服務區內。可以基于這個數據表生成其它的信息，比如：倉庫的3分鐘服務區內商店的數目。

(5) 關閉屬性表

可以將現有的服務設施（包含已經移動的2號倉庫）數據導出為新的要素類（圖層），方法如下：

(6) 在網絡分析窗口[Network Analyst ]中右鍵點擊樹狀結點Facilities
(6)，在右鍵菜單中執行命令“導出數據”［Export
Data］，然后選擇“所有要素”［All features］，并指定輸出的文件名和位置。

當ArcMap提示“是否要將新建的要素類加載到地圖中”時，選擇“否”.

創建起始－目的地成本矩陣(Origin-Destination cost matrix)

3.10 創建OD 成本矩陣分析圖層

(1) 在TOC面板中關閉圖層.“Service Area”和“StoresWithinPoly”以更好的顯示

(2) 在網絡分析工具欄.［Network Analyst］上執行菜單命令[創建OD
成本矩陣]

在網絡分析窗口[ Network Analyst
]中包含一個列表，顯示“起始位置”[Origins],
“目的地點”[Destinations],“線”[ Lines]
和“點、線。面障礙障”［Barriers］分類列表。同時TOC面板中也加入了新生成的OD成本矩陣分析圖層。

3.11添加起始位置(O)rigin

(1). 在網絡分析窗口［Network Analyst ］中右鍵點擊樹狀結點起始點Origins
(0)，然后在出現的右鍵菜單中點擊“加載位置”［Load Locations］命令.

(2) 在“加載自”[Load From]下拉列表中選擇［ServiceArea\Facilities］
(如果沒有完成服務區分析可以使用圖層“Warehouses”.這樣的話結果就會有差異)

(3). 設置“只針對已選擇的要素”[Selected Features
Only]檢查框為未選中狀態.

(4) 在“位置定位”[Location Position]設置項，選擇“使用網絡位置字段”［Use
Network Location Fields］單選按鈕 ,
這樣將允許ArcGIS使用服務區設施中已定位的位置作為起始位置，這樣會快一點
(如果你加載的是圖層Warehouses, 則需要使用[use Geometry]
選項,并設置容差值為50米.)

(5) 點擊“確定”[OK]按鈕.

在網絡分析窗口[Network Analyst ]及地圖中將顯示6個起始位置
，把2號移動到2號倉庫所在的服務區

3.12 添加目的地(D)estinations

將商店作為目的地

(1) 在網絡分析窗口［Network Analyst
］中右鍵點擊樹狀結點Destinations(0)，然后在右鍵菜單中執行命令“加載位置”［Load
Locations］

(2) 從“加載自”［Load From］下拉列表中選擇圖層Stores.

(3) 在“位置分析屬性”［Location Analysis Properties］列表中,
點擊屬性[property]Name 對應的列,［Feld］，從下拉列表中選擇字段－
“NOM”。

(4) 點擊“確定”[OK]按鈕.

現在，在網絡分析窗口[Network Analyst
]中已經有21個目的地的名稱列表，同時在地圖中也顯示了這21個目的地

3.13 設置分析選項

以下操作將指定基于時間（驅車需時）計算OD成本矩陣的參數。

(1). 點擊網絡分析窗口[Network Analyst ]中［OD
成本矩陣］圖層名稱右邊的圖層屬性按鈕

(2) 在圖層屬性對話框中點擊“分析設置”[Analysis Settings]選項頁

(3) 點擊“阻抗”［Impedance］下拉列表，選擇 Drivetime(Minutes).

(4) 在“默認中斷值”［Default Cutoff
Value］輸入框中輸入10。這樣將生成從每個倉庫到其10分鐘內可以到達的商店“起始－目的地”成本矩陣。

(5) 在“要查找的目的地”[Destinations to Find]列表框中選擇“全部”
<All> （點向下的按鈕）.

(6) 在“交匯點的U形轉彎”［Allow U-turns ］選擇“允許”[Everywhere]

(7) 在輸出Shape類型［Output Shape Type］列表框中選擇“直線”［Straight
Line］.

(8) 在“限制”［Restrictions］列表中選擇“單行線”[Oneway]規則.

(9) 選中“忽略無效的位置”[Ignore Invalid Locations]

(10) 點擊“確定”[OK]按鈕保存這些參數

3.14運行分析過程生成OD 成本矩陣

在網絡分析［Network
Analyst］工具欄中點擊“求解”［Solve］工具按鈕.

起始－目的地（OD）路線顯示在地圖中。這里顯示的數據為27條線路。（由于你在3.7中移動2號倉庫Werehouse
#2的位置可能與我的有偏移，這個數字不一定是27，但都屬于正常的）

3.15 為商店合理分配倉庫

基于 OD 成本矩陣，可以判斷哪些商店由哪個倉庫提供服務會更理想。

(1) 在網絡分析窗口［Network Analyst ］中右鍵點擊樹狀結點Lines(27)
，然后在出現的對話框執行命令“打開屬性表”［Open Attribute Table］，打開OD
成本矩陣.

(2)
屬性表表示能在10分鐘內從每個倉庫到達的商店的“起始－目的地”成本矩陣。字段[OriginID]表示每個倉庫的標識。字段［DestinationID］表示每個商店的標識。字段［DestinationRank］表示
級別，即每個倉庫能夠為各個商店基于時間開銷進行劃分的服務等級。比如，在下表中：對2號倉庫Warehouse#2,
DestinationID 為32的商店的等級為1 ，而DestinationID為 31的商店的等級為2
，這是因為從2號倉庫Warehouse#2,到商店DestinationID 32所需要的時間要少
(你的結果不一定與此完全相同.)

OD
成本矩陣顯示每個倉庫所服務的那些商店在每條線路上的時間開銷。某些商店在10分鐘服務限定條件下可以由多個倉庫提供配送服務。OD
成本矩陣可以用于后勤路線分析模型，以便進行優化選擇。使用OD矩陣可改進商店配送及提供更好更快的物流服務。.

選做內容

――創建用于進行道路網絡分析的網絡數據集

請參考 ESRI PDF 文檔《Network_Analyst_Tutorial.pdf》的練習1～3

(1) Exercise 1: Creating a Shape?le based Network Dataset

基于 Shape文件創建網絡數據集

(1) Exercise 2: Creating a geodatabase network dataset

基于地理數據庫――Geodatabase創建網絡數據集

(1) Exercise 3: Creating a multimodal network dataset

實驗數據：安裝ArcGIS Tutorial 光盤內容后可在 ArcTutor\Network_Analyst
目錄下找到。

實驗報告要求

實驗報告包括以下內容：

網絡分析中對道路網絡數據有何要求，如何得到符合網絡分析要求的街道網絡數據？

網絡分析應用舉例：網絡分析模塊支持哪幾種功能，分別解釋其含意，就每一種功能舉幾個實際應用中的例子。

作者：?王順利?
發表于：?2016-01-14 14:56:35?
更新于：?2016-04-28 21:41:26?
原文鏈接：?http://www.wshunli.com/2016/01/14/GIS基礎軟件及操作-十/?
本文版權歸作者，歡迎轉載，但未經作者同意必須保留此段聲明，且在文章頁面明顯位置給出原文鏈接，否則保留追究法律責任的權利。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的GIS基础软件及操作(十)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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