利用緩沖區(qū)分析和疊置分析解決實(shí)際問題.doc

5.4 實(shí)例與練習(xí)5.4.1 市區(qū)擇房分析1. 背景：如何找到環(huán)境好、購物方便、小孩上學(xué)方便的居住區(qū)地段是購房者最關(guān)心的問題，因此購房者就需要從總體上對(duì)商品房的信息進(jìn)行研究分析，選擇最適宜的購房地段。2. 目的：學(xué)會(huì)利用緩沖區(qū)分析和疊置分析解決實(shí)際問題。1. 數(shù)據(jù)：試驗(yàn)數(shù)據(jù)位于Chp7Ex_1，請(qǐng)將練習(xí)拷貝至E:Chp7Ex1a) 城市市區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)圖（network.shp）b) 商業(yè)中心分布圖（Marketplace.shp）c) 名牌高中分布圖（school.shp）d) 名勝古跡分布圖（famous place.shp）這些文件綜合在一起是city.mxd2. 要求： 所尋求的市區(qū)是噪聲要小，距離商業(yè)中心和各大名牌高中要近，是為了環(huán)境優(yōu)雅離名勝古跡較近環(huán)境優(yōu)雅。綜合上述條件，給定一個(gè)定量的限定如下：a) 離主要市區(qū)交通要道200米之外，交通要道的車流量大，噪音產(chǎn)生的主要源于此；（ST為道路類型中的主要市區(qū)交通要道）b) 距大型商業(yè)中心的影響，以商業(yè)中心的大小來確定影響區(qū)域，具體是以其屬性字段YUZHI；c) 距名牌高中在750米之內(nèi)，以便小孩上學(xué)便捷；d) 距名勝古跡500米之內(nèi)。最后分別將滿足上述條件的其中一個(gè)條件的取值為1，不滿足的取值為0，即如果滿足距主要市區(qū)交通要道200米之內(nèi)，取值為1，反之為0；其他亦是如此，最后將其累加得到分級(jí)。即滿足三個(gè)條件的累加得到3，滿足2個(gè)條件的得到2，最后將全部分成4級(jí)。3. 操作步驟：首先打開ArcMap，打開E:Chp7Ex1city.mxd文件將文件加入到窗口中來，這時(shí)五個(gè)文件全被加入ArcMap；（1） 主干道噪音緩沖區(qū)的建立1） 選擇交通網(wǎng)絡(luò)圖層（network.shp），打開圖層的屬性表，在右下角的打開option選項(xiàng)中，在菜單中選擇select by attributes，在彈出的select by attributes對(duì)話框中，左邊選擇“TYPE”雙擊將其添加到對(duì)話框下面SQL算式表中，中間點(diǎn) “=”，再單擊Get unique values將TYPE的全部屬性值加入上面的列表框中，然后選擇“ST”屬性值，雙擊添加到SQL算式表中，單擊APPLY按鈕，就將市區(qū)的主要道路選擇出來了；（圖7.64）圖7.64 交通道路圖通過屬性選擇要素2） 點(diǎn)擊緩沖區(qū)按鈕 對(duì)選擇的主干道進(jìn)行緩沖區(qū)的建立，首先在緩沖區(qū)對(duì)象圖層選擇交通網(wǎng)絡(luò)圖層（network），然后將Use Only the Selected Feature（僅對(duì)選擇的要素進(jìn)行分析）選項(xiàng)選中，單擊next；3） 確定尺寸單位如米，選擇第一種緩沖區(qū)建立方法（At a specified distance），指定緩沖區(qū)半徑為200米，單擊next；4） 因?yàn)椴皇欠謩e考慮一個(gè)圖層的各個(gè)不同的要素的目的，所以我們?cè)谶@里選擇的是第一種邊界設(shè)定類型（Dissolve barriers between），然后指定好緩沖區(qū)文件的存放路徑和文件名后，單擊OK，完成主干道噪音污染緩沖區(qū)的建立。（圖7.65）圖7.65 市區(qū)交通要道200米之外緩沖區(qū)（2） 商業(yè)中心影響范圍建立1） 建立大型商業(yè)中心的影響范圍。首先點(diǎn)擊緩沖區(qū)按鈕 ，在緩沖區(qū)對(duì)象圖層選擇商業(yè)中心分布圖層（network），單擊next；2） 確定尺寸單位，選擇第一種緩沖區(qū)建立方法，以其屬性字段YUZHI為緩沖區(qū)半徑，單擊next；圖7.66 商業(yè)中心影響范圍緩沖區(qū)3） 選擇的是第一種邊界設(shè)定類型，然后指定好緩沖區(qū)文件的存放路徑和文件名后，單擊OK，完成商業(yè)中心影響范圍緩沖區(qū)的建立。（圖7.66）（3） 名牌高中的影響范圍建立1） 點(diǎn)擊緩沖區(qū)按鈕，在緩沖區(qū)對(duì)象圖層選擇名牌高中分布圖層（school），單擊next；2） 確定尺寸單位如米，選擇第一種緩沖區(qū)建立方法，指定750米作為半徑，設(shè)置好后，單擊next；3） 選擇的是第一種邊界設(shè)定類型，然后指定好緩沖區(qū)文件的存放路徑和文件名后，單擊OK，完成名牌高中的覆蓋范圍緩沖區(qū)的建立。（圖7.67）圖7.67 名牌高中的覆蓋范圍（4） 名勝古跡的影響范圍建立1） 點(diǎn)擊緩沖區(qū)按鈕 ，在緩沖區(qū)對(duì)象圖層選擇名勝古跡分布圖層（famous place），2） 單擊next，確定尺寸單位，選擇第一種緩沖區(qū)建立方法，指定500米作為緩沖區(qū)半徑，設(shè)置好后，單擊next；3） 選擇的是第一種邊界設(shè)定類型，然后指定好緩沖區(qū)文件的存放路徑和文件名后，單擊OK，完成名勝古跡的覆蓋范圍緩沖區(qū)的建立。（圖7.68）圖7.68 名勝古跡的周邊覆蓋影響范圍（5） 進(jìn)行疊置分析，將滿足上述四個(gè)要求的區(qū)域求出圖7.69 滿足三個(gè)條件的區(qū)域1） 對(duì)商業(yè)中心影響范圍、名牌高中的影響范圍和名勝古跡的影響范圍三個(gè)緩沖區(qū)圖層進(jìn)行疊置分析的交集操作，可將同時(shí)滿足三個(gè)條件的區(qū)域求出。打開ArcToolBox，依次選擇analyst tools-overlay-Intersect操作，打開交集操作對(duì)話框。將商業(yè)中心的緩沖區(qū)、名牌高中的緩沖區(qū)和名勝古跡的緩沖區(qū)分別進(jìn)行添加，設(shè)定輸出文件名并選擇全部字段，輸出類型和輸入類型一樣。單擊OK，可獲得同時(shí)滿足三個(gè)條件的交集區(qū)域。（圖7.69）圖7.70 購房者最佳選擇區(qū)域2） 利用主干道噪音緩沖區(qū)對(duì)獲得的三個(gè)區(qū)域的交集進(jìn)行圖層擦除操作，從而獲得同時(shí)滿足四個(gè)條件的區(qū)域。打開ArcToolBox，分別選擇analyst tools-overlay-Erase操作，打開圖層擦除操作對(duì)話框，在input features選擇三個(gè)區(qū)域的交集，在erase features選擇主干道噪音緩沖區(qū)，同時(shí)設(shè)定輸出圖層的地址和文件名，單擊OK，就獲得了同時(shí)滿足四個(gè)條件的交集區(qū)域，即購房者的最佳選擇區(qū)域。（圖7.70）（6） 為了使結(jié)果更有說服力，更加直觀，可以綜合上述四個(gè)因子，對(duì)整個(gè)市區(qū)進(jìn)行分等定級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是：A. 滿足其中四個(gè)條件為第一等級(jí)；B. 滿足其中三個(gè)條件為第二等級(jí)；C. 滿足其中兩個(gè)條件為第三等級(jí)；D. 滿足其中一個(gè)條件為第四等級(jí)；圖7.71 添加market字段并賦值為1E. 完全不滿足條件的為第五等級(jí)。1） 分別打開商業(yè)中心，名牌高中和名勝古跡影響范圍的緩沖區(qū)圖層的屬性列表，分別添加market，school和famous字段，并全部賦值為1。（圖7.71）同時(shí)向主干道噪音緩沖區(qū)圖層的屬性列表中添加voice字段，全部賦值為-1。這里取-1的原因是噪音緩沖區(qū)之外的區(qū)域才是滿足要求的。 2） 打開ArcToolBox，分別選擇analyst tools-overlay-Union，打開圖層合并操作對(duì)話框。將四個(gè)緩沖區(qū)圖層逐個(gè)添加進(jìn)去，同時(shí)設(shè)定輸出圖層的地址和文件名Union，將全部字段連接，單擊OK，得到四個(gè)區(qū)域的疊加合并圖（圖7.72）。3） 打開生成的Union文件圖層的屬性列表，添加一個(gè)短整型字段class。保留FID，Shape*，class，market，voice，school和famous字段，在Editor工具欄下拉菜單中選擇start editing，然后在屬性列表中的class字段上單擊右鍵，選擇Calculate values。單擊之后，打開Field Calculator對(duì)話框，輸入運(yùn)算公式class=market+voice+school+famous將其進(jìn)行分等定級(jí)。如圖7.73，分等定級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)為：第一等級(jí)：數(shù)值為3；第二等級(jí)：數(shù)值為2；第三等級(jí)：數(shù)值為1；第四等級(jí)：數(shù)值為0；第五等級(jí)：數(shù)值為-1。圖7.72 四個(gè)緩沖區(qū)的疊加圖4） 最后在Union圖層的屬性中將圖層設(shè)置成class字段的分級(jí)顯示，得到整個(gè)市區(qū)的分等定級(jí)圖。顏色越深，滿足的條件就越多，就是優(yōu)選區(qū)域；而相對(duì)的顏色淺的區(qū)域則是滿足的條件較少，也就不是優(yōu)選區(qū)域（圖7.74）圖例：圖7.74 市區(qū)分等定級(jí)圖圖7.73 分級(jí)數(shù)值的計(jì)算實(shí)現(xiàn)以上實(shí)例對(duì)于筆者感興趣的及格條件進(jìn)行分析，并得到很好的分析結(jié)果。在現(xiàn)實(shí)中，由于考慮到的影響購房的因素較多，可以添加其他限定條件，例如房地產(chǎn)價(jià)格，交通便利與否，是否是鬧市區(qū)，離工作地點(diǎn)遠(yuǎn)近等。讀者不妨自己設(shè)計(jì)閾值和條件，尋找符合自己要求的區(qū)域。5.4.2 最短路徑問題分析與應(yīng)用1.背景：最短路徑的求取問題在現(xiàn)實(shí)中是可以拓展許多方面的最高效率問題，與它的深入研究有十分重要的意義。2.目的：學(xué)會(huì)用ArcGIS 9.3 進(jìn)行各種類型的最短路徑分析，理解網(wǎng)絡(luò)分析原理。3.數(shù)據(jù)：試驗(yàn)數(shù)據(jù)位于Chp7Ex2，請(qǐng)將練習(xí)的數(shù)據(jù)拷貝至E:Chp7Ex2數(shù)據(jù)包括一個(gè)GeoDatabase地理數(shù)據(jù)庫：“City.mdb”中含有城市交通網(wǎng)、超市分布圖，網(wǎng)絡(luò)關(guān)系以及家庭住址。4.要求：通過分析能夠得到到達(dá)指定目的地的路徑選擇方案以及根據(jù)不同的權(quán)重得到不同的最佳路徑，并給出路徑的長度；根據(jù)需求找出到過距景點(diǎn)最近的某設(shè)施的路徑。本實(shí)驗(yàn)以超市為例。 在網(wǎng)絡(luò)中指定一個(gè)超市，分別求出在不同距離、時(shí)間的限制下從家到超市的最佳路徑。 給定訪問順序，按要求找出從家逐個(gè)經(jīng)過中間位置最終到達(dá)目的地的最佳路徑。 研究阻強(qiáng)的設(shè)置對(duì)最佳路徑選擇的影響5.操作步驟：首先打開ArcMap選擇E:Chp7Ex2city.mdb再雙擊后選擇將整個(gè)要素?cái)?shù)據(jù)集city進(jìn)行加載。然后將place點(diǎn)狀要素以HOME字段屬性值進(jìn)行符號(hào)化，1值是家，0值是超市。（1） 無權(quán)重最佳路徑的選擇1） 在設(shè)施網(wǎng)絡(luò)分析工具條上，點(diǎn)選旗標(biāo)和障礙工具板下拉箭頭，將旗標(biāo)放在家和想要去的超市點(diǎn)上。2） 從在Analysis下拉菜單中的Options按鈕打開Analysis Options對(duì)話框，確認(rèn)對(duì)話框中weight和weight filter標(biāo)簽項(xiàng)全部是none，這種情況下進(jìn)行的最短路徑分析是完全按照這個(gè)網(wǎng)絡(luò)自身的長短來確定的。3） 點(diǎn)選追蹤工作（Track task）下拉菜單選擇尋找路徑（find path）。單擊solve鍵，最短路徑將顯示出來，這條路徑的總成本將顯示在狀態(tài)欄。（圖7.75）圖7.75 無權(quán)重參照的最佳路徑的顯示注：這里的“15”指的是從起點(diǎn)到目的地總總共經(jīng)過了14個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如果把兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)當(dāng)作一個(gè)街區(qū)的話，也就是指中間經(jīng)過了有15個(gè)街區(qū)的意思。圖7.76 長度權(quán)重屬性設(shè)置（2） 加權(quán)最佳路徑選擇1） 在設(shè)施網(wǎng)絡(luò)分析工具條上，點(diǎn)選旗標(biāo)和障礙工具板下拉箭頭，將旗標(biāo)分別放在家和想去的某個(gè)超市的位置上。2） 選擇Analysis下拉菜單下的Option按鈕，打開Analysis Option對(duì)話框，選擇Weight標(biāo)簽頁，在邊的權(quán)重(edge weight)上，全部選擇長度（length）權(quán)重屬性。（圖7.76）3） 點(diǎn)選追蹤工作（Track task）下拉菜單選擇尋找路徑（find path）。單擊solve鍵，則以長度為比重為的最短路徑將顯示出來，這條路徑的總成本將顯示在狀態(tài)欄。（圖7.77）4） 以上是通過距離遠(yuǎn)近的選擇而得到的最佳路徑。實(shí)際中不同類型的道路由于道路車流量的問題，有時(shí)候要選擇通行時(shí)間最短的路徑，同樣可利用網(wǎng)絡(luò)分析來獲得最佳路徑。（圖7.78）注：總共花費(fèi)的距離為4336.86220516747meters圖7.77 距離加權(quán)最佳路徑注：總共花費(fèi)的時(shí)間是7.65minutes圖7.78 時(shí)間加權(quán)最佳路徑這里的時(shí)間屬性是在建網(wǎng)之前，通過各個(gè)道路的類型（主干道，次要道等）得到速度屬性，然后通過距離和速度的商值確定的。例子里并沒有考慮紅燈問題以及其他因素，是一種較理想的情況，但可以通過將其他的要素逐漸加入來完善。（3） 按要求和順序能夠逐個(gè)通過目標(biāo)點(diǎn)的路徑的實(shí)現(xiàn)1） 在設(shè)施網(wǎng)絡(luò)分析工具條上，點(diǎn)選旗標(biāo)和障礙工具板下拉箭頭，將旗標(biāo)按照車輛訪問的順序逐個(gè)放在各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)上；2） 選擇Analysis下拉菜單，選擇Option按鈕，打開Analysis Option對(duì)話框，選擇Weight標(biāo)簽頁，在邊的權(quán)重(edge weight)上，全部選擇長度（length）權(quán)重屬性；（圖13）3） 點(diǎn)選追蹤工作（Track task）下拉菜單選擇尋找路徑（find path）。單擊solve鍵，從起點(diǎn)按順序逐一經(jīng)過超市后回到起點(diǎn)的最短有效路徑將顯示出來，這條路徑的總成本將顯示在狀態(tài)欄；（圖7.79）4） 同樣是經(jīng)過這11個(gè)地點(diǎn)，權(quán)重如果是時(shí)間的，由于道路車流量的不同，導(dǎo)致車速不同，有時(shí)為了節(jié)約時(shí)間需繞路，所以使得路徑發(fā)生很大的改變，而從外圍的道路行駛了。（圖7.80）圖7.79 逐個(gè)目的地的路徑的獲得圖7.80 時(shí)間權(quán)重的逐點(diǎn)路徑獲得（4） 阻強(qiáng)問題 這里的阻強(qiáng)是指網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)狀要素或線狀要素因?yàn)槟承┩话l(fā)事件（如交通事故）而不可運(yùn)行時(shí)，原來獲得的最短路徑就需要進(jìn)行修正，具體操作如下：1）修路的情形出現(xiàn)，即某個(gè)路段不可運(yùn)行。這在網(wǎng)絡(luò)中的表現(xiàn)是設(shè)置阻強(qiáng)，方法有兩種，一種是永久性的。直接將網(wǎng)絡(luò)邊要素的屬性修改成不可運(yùn)行。具體操作是選擇要進(jìn)行設(shè)置的邊要素，將其屬性中的Enabled字段改成False即可；另一種是暫時(shí)性的，設(shè)置邊要素障礙。即利用邊要素障礙添加工具進(jìn)行設(shè)置。同樣取上述實(shí)驗(yàn)中的超市為目標(biāo)地點(diǎn)，假設(shè)其中一條路段正在修路，則產(chǎn)生的新的最佳路徑如圖7.81（圖中標(biāo)注“”即為阻強(qiáng)設(shè)置邊）?？梢钥闯雎范蔚木S修狀況使最佳路徑產(chǎn)生了改變，