GIS網(wǎng)絡(luò)分析PPT課件

1,GIS網(wǎng)絡(luò)分析,第三組地信2班衛(wèi)亞雷張經(jīng)緯劉凱迪王海濤魏北,主講：魏北,-,2,1、網(wǎng)絡(luò)分析概述2、網(wǎng)絡(luò)分析實現(xiàn),-,3,1.網(wǎng)絡(luò)分析(NetWork),網(wǎng)絡(luò)是用于實現(xiàn)資源運輸和信息交流的一系列相互聯(lián)接的線性特征組合。1.1什么是網(wǎng)絡(luò)分析?在GIS中，網(wǎng)絡(luò)分析是指依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系（結(jié)點與弧段拓?fù)?、弧段的連通性），通過考察網(wǎng)絡(luò)元素的空間及屬性數(shù)據(jù)，以數(shù)學(xué)理論模型為基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)的性能特征進(jìn)行多方面研究的一種分析計算。,-,4,網(wǎng)絡(luò)分析的流程,-,5,由一系列相互連通的點和線組成，用來描述地理要素（資源）的流動情況。,-,6,1.2網(wǎng)絡(luò)分析主要內(nèi)容,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型網(wǎng)絡(luò)分析功能網(wǎng)絡(luò)跟蹤(Trace)路徑分析(PathFinding)資源分配(Allocation)其他網(wǎng)絡(luò)分析,1.網(wǎng)絡(luò)分析(NetWork),-,7,地理網(wǎng)絡(luò)的類型,定向網(wǎng)絡(luò)流向由源（source）至匯（sink）網(wǎng)絡(luò)中流動的資源自身不能決定流向(如：水流、電流)非定向網(wǎng)絡(luò)流向不完全由系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)中流動的資源可以決定流向(如：交通系統(tǒng)),-,8,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型,網(wǎng)絡(luò)模型是對現(xiàn)實世界網(wǎng)絡(luò)的抽象。在模型中，網(wǎng)絡(luò)由鏈(Link)、結(jié)點(Node)、站點(Stop)、中心(Center)和轉(zhuǎn)向點(Turn)組成。建立一個好的網(wǎng)絡(luò)模型的關(guān)鍵是清楚地認(rèn)識現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)的各種特性與以網(wǎng)絡(luò)模型的要素(Link,Node,Stop,Center,Turn)表示的特性之間的關(guān)系。,-,9,網(wǎng)絡(luò)組成要素,結(jié)點(Node)：網(wǎng)絡(luò)中任意兩條線段的交點，屬性如資源數(shù)量等鏈(Link)：連接兩個結(jié)點的弧段。供物體運營的通道，鏈間的連接關(guān)系由弧段-結(jié)點拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表達(dá)。屬性如資源流動的時間、速度等中心(Center)：網(wǎng)絡(luò)中位于結(jié)點處，具有沿著鏈?zhǔn)占桶l(fā)放資源能力的設(shè)施，如郵局、電站、水庫等站點(Stop)：資源沿著網(wǎng)絡(luò)路徑流動時被分配或收集的位置，如郵件投放點、公共汽車站，屬性如資源需求量轉(zhuǎn)向點(拐點，Turn)：鏈路相交處，資源流向發(fā)生改變的點,-,10,網(wǎng)絡(luò)組成要素,-,11,網(wǎng)絡(luò)分析功能,網(wǎng)絡(luò)跟蹤路徑分析資源分配定位配置分析地址地理編碼,-,12,網(wǎng)絡(luò)跟蹤(Trace),概念：網(wǎng)絡(luò)中用于研究網(wǎng)絡(luò)中資源和信息的流向就是網(wǎng)絡(luò)跟蹤的過程。在點污染研究中，可以跟蹤污染物從污染源開始，沿河流向下游擴(kuò)散的過程。在電網(wǎng)應(yīng)用中，可以根據(jù)不同開關(guān)的開、關(guān)狀態(tài)，確定電力的流向。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的拓?fù)浠A(chǔ)：網(wǎng)絡(luò)跟蹤中涉及的一個重要概念是“連通性”(Connectivity)，這定義了網(wǎng)絡(luò)中弧段與弧段的連接方式，也決定了資源與信息在網(wǎng)絡(luò)中流動時的走向。,-,13,路徑分析,在網(wǎng)絡(luò)分析過程中，路徑系統(tǒng)起著相當(dāng)重要的作用。事實上很多網(wǎng)絡(luò)分析的結(jié)果都是以路徑系統(tǒng)的形式體現(xiàn)出來的。內(nèi)容：路徑分析是用于模擬兩個或兩個以上地點之間資源流動的路徑尋找過程。當(dāng)選擇了起點、終點和路徑必須通過的若干中間點后，就可以通過路徑分析功能按照指定的條件尋找最優(yōu)路徑,-,14,路徑選擇(PathFinding),應(yīng)用：在遠(yuǎn)距離送貨、物資派發(fā)、急救服務(wù)和郵遞等服務(wù)中，經(jīng)常需要在一次行程中同時訪問多個站點(收貨方、郵件主人、物資儲備站等)，如何尋找到一個最短和最經(jīng)濟(jì)的路徑，保證訪問到所有站點，同時最快最省地完成一次行程，這是很多機(jī)構(gòu)經(jīng)常遇到的問題。這類分析中，道路網(wǎng)絡(luò)的不同弧段(網(wǎng)絡(luò)模型中的Link)有不同的影響物流通過的因素，路徑選擇分析必須充分考慮到這些因素，在保證遍歷需要訪問的站點的同時，為用戶尋找出一條最佳(距離、時間或費用等)的運行路徑。,-,15,路徑選擇(PathFinding),兩種方式(Path和Tour)。ArcInfo有兩個路徑選擇分析命令：Path和Tour。共同點：都是在網(wǎng)絡(luò)中尋找遍歷所有站點最經(jīng)濟(jì)的路徑。區(qū)別：在遍歷網(wǎng)絡(luò)的所有站點過程中，處理站點的順序有所不同。PATH：必須按照指定的順序訪問網(wǎng)站中的所有站點。例如，救護(hù)車必須從急救中心(STOP1)出發(fā)，然后前往事故地點(STOP2)，然后負(fù)責(zé)將傷員送往最近的醫(yī)院(STOP3),最后返回急救中心(STOP4).,-,16,TOUR：進(jìn)行路徑選擇分析時，在保證在一次行程中訪問所有站點的前提下，訪問站點的次序是由TOUR自己決定的。因此TOUR分析的結(jié)果既包括所選擇的路徑，也包括它所確定的最優(yōu)的訪問次序。例如：卡車司機(jī)要在一天時間內(nèi)向若干個站點送貨，只要保證在當(dāng)天內(nèi)將貨物送到每一個站點就可以了，先送哪個站點，后送哪個站點，完全由司機(jī)本人決定。TOUR就負(fù)責(zé)完成確定訪問次序，并尋找最經(jīng)濟(jì)路徑的任務(wù)。,路徑選擇(PathFinding),-,17,資源分配(Allocation),反映現(xiàn)實世界網(wǎng)絡(luò)中資源的供需關(guān)系模型?？梢越鉀Q資源的有效利用和合理分配；確定最近中心，實現(xiàn)最佳服務(wù)“供(Supply)”代表一定數(shù)量的資源或貨物，它們位于被稱之為“CENTER”的設(shè)施中。“需(Demand)”指對資源的利用。Allocate分析就是在空間中的一個或多個點之間分配資源的過程。為了實現(xiàn)供需關(guān)系，在網(wǎng)絡(luò)中必然存在資源的運輸和流動。資源要么由供方送到需方，要么由需需方到供方索取。,-,18,關(guān)于Allocate的兩個例子,Supply-To-Demand的例子：負(fù)荷設(shè)計、時間與距離損耗估算電能從電站產(chǎn)生，并通過電網(wǎng)傳送到客戶那里去。在這里，電站就是網(wǎng)絡(luò)模型中的“Center”,因為它可以提供電力供應(yīng)。電能的客戶沿電網(wǎng)的線路(網(wǎng)絡(luò)模型中的Link)分布，他們產(chǎn)生了“Demand”。在這種情況下，資源是通過網(wǎng)絡(luò)由供方傳輸?shù)叫璺絹韺崿F(xiàn)資源分配?？捎脕矸治鲚旊娤到y(tǒng)是否超載；停電的社會、經(jīng)濟(jì)影響估計等。,-,19,關(guān)于Allocate的兩個例子,Demand-To-Supply的例子：學(xué)校選址學(xué)校與學(xué)生的關(guān)系也構(gòu)成一種在網(wǎng)絡(luò)中供需分配關(guān)系。學(xué)校是資源提供方，它負(fù)責(zé)提供名額供適齡兒童入學(xué)。適齡兒童是資源的需求方，他們要求入學(xué)。作為需求方的適齡兒童沿街道網(wǎng)絡(luò)分布，他們產(chǎn)生了對作為供給方的學(xué)校的資源-學(xué)生名額的需求。這種情況下，“資源”的流向是由適齡兒童前往學(xué)校,-,20,Location-Allocation(選址和分區(qū))分析Location-allocation分析是決定一個或多個服務(wù)設(shè)施的最優(yōu)位置的過程，它的定位力求保證服務(wù)設(shè)施可以以最經(jīng)濟(jì)有效的方式為它所服務(wù)的人群提供服務(wù)。在此分析中，即有定位過程，也有資源分配過程。,定位配置分析(選址和分區(qū)),-,21,定位配置分析的實質(zhì)是線性規(guī)劃問題。主要的算法包括：p-中心問題：在m個候選點中，選擇p個供應(yīng)點，為n個需求點服務(wù)，并使得從服務(wù)中心到需求點之間的距離（或時間、費用）最小。中心服務(wù)范圍的確定：中心服務(wù)范圍是指一個服務(wù)設(shè)施在給定的時間或距離內(nèi)，能夠到達(dá)的區(qū)域。中心資源的分配范圍：資源分配就是將空間網(wǎng)絡(luò)的邊或者結(jié)點，按照中心的供應(yīng)量及網(wǎng)絡(luò)邊和結(jié)點的需求量，分配給一個中心的過程，用來模擬空間網(wǎng)絡(luò)上資源的供需關(guān)系(Allocation）。,定位配置分析(選址和分區(qū)),-,22,地址編碼與匹配(GeoCoding)利用人們習(xí)慣的地址(街道門牌號)信息確定它在地圖上的確切位置的技術(shù).地址編碼與匹配就是在含地址的表格數(shù)據(jù)與相關(guān)圖層之間建立聯(lián)系，并為表格數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個相應(yīng)的點要素層。當(dāng)對表格數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后，就可以對表格數(shù)據(jù)進(jìn)行空間定位查詢和分析,地址編碼與匹配(GeoCoding),-,23,網(wǎng)絡(luò)分析實現(xiàn)軟件：ArcMAP,-,24,ArcGIS支持的網(wǎng)絡(luò)類型,幾何網(wǎng)絡(luò)（Geometricnetworks）用于定向網(wǎng)絡(luò)分析（如：水流、電流等）線&點GeometricnetworkArcMap中使用UtilityNetworkAnalyst工具條網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集（Networkdatasets）用于非定向網(wǎng)絡(luò)分析（如：交通問題）線,點&轉(zhuǎn)彎（turns）-Networkdataset使用ArcGISNetworkAnalyst擴(kuò)展模塊*要素類不能同時參與構(gòu)成GeometricNetwork和NetworkDataset,-,25,網(wǎng)絡(luò)分析需要解決的問題,路徑分析：點對點最優(yōu)路徑多目標(biāo)點訪問，如物流配送障礙分析服務(wù)區(qū)域判定：服務(wù)范圍生成查找最鄰近設(shè)施導(dǎo)航：導(dǎo)航圖生成,交通，醫(yī)療，公共安全，教育，公共事業(yè)，地方政府，商業(yè)等等,-,26,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集,ArcGIS網(wǎng)絡(luò)分析所使用的網(wǎng)絡(luò)存儲在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集中它由一系列元素參與網(wǎng)絡(luò)的要素構(gòu)成是一種高級的連通性模型可以模擬復(fù)雜的場景，如多模的交通網(wǎng)絡(luò)也可以對復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)屬性進(jìn)行處理，例如各種限制，網(wǎng)絡(luò)等級等。,-,27,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集由兩部分組成：物理網(wǎng)絡(luò)：用于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)并生成網(wǎng)絡(luò)元素：邊線（edges）、交匯點（junctions）和轉(zhuǎn)彎（turns）。邏輯網(wǎng)絡(luò)：由一系列屬性表組成，用來模擬網(wǎng)絡(luò)的連通性，定義網(wǎng)絡(luò)元素的關(guān)系。,-,28,構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù),邊線數(shù)據(jù)：線數(shù)據(jù)。參與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的邊線被定義為雙向的。交匯點數(shù)據(jù)：點數(shù)據(jù)。交匯點可以連接任意多條邊線。轉(zhuǎn)彎數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)彎數(shù)據(jù)。該類型數(shù)據(jù)專門用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，可由線數(shù)據(jù)或描述邊界轉(zhuǎn)向關(guān)系的turn表生成。,-,最近服務(wù)設(shè)施分析,基于道路網(wǎng)絡(luò)沿道路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)施與事故點的路徑“最近”服務(wù)設(shè)施實際表示“開銷最少”的設(shè)施開銷可以是：時間、金錢、距離,29,-,30,-,最近服務(wù)設(shè)施分析：創(chuàng)建分析圖層、添加網(wǎng)絡(luò)位置,道路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)施事故點,31,-,最近服務(wù)設(shè)施分析：分析選項,32,-,最近服務(wù)設(shè)施分析:結(jié)果,找到距事故地點最近一個個消防隊。,33,-,4.6.5服務(wù)區(qū)分析,基于道路網(wǎng)絡(luò)服務(wù)