原文 GIS基础软件及操作(十)

练习十、网络分析

(1) 加深对网络分析基本原理、方法的认识；
(2) 熟练掌握ARCGIS下进行道路网络分析的技术方法；
(3) 结合实际、掌握利用网络分析方法解决地学空间分析问题的能力。

实验目的

网络分析是GIS空间分析的重要功能分。有两类网络，一为道路（交通）网络，一为实体网络（比如，河流、排水管道、电力网络）。此实验主要涉及道路网络分析，主要内容包括：

• **路径分析，如：找出两地通达的**路径。

• 最近服务设施分析，如：引导最近的救护车到事故地点。

• 服务区域分析，如：确定公共设施（医院）的服务区域。

通过对本实习的学习，应达到以下几个目的：

(1) 加深对网络分析基本原理、方法的认识；

(2) 熟练掌握ARCGIS下进行道路网络分析的技术方法。

(3) 结合实际、掌握利用网络分析方法解决地学空间分析问题的能力。

实验准备

软件准备：ArcMap, 要求有网络分析扩展模块的许可授权

数据准备：

Shape文件创建网络数据集（高速公路：Highways, 主要街道：Major Streets,
公园：Parks，湖泊：Lakes，街道：Streets）

Geodatabase网络数据集：NetworkAnalysis.mdb：包含：街道图层：Streets
仓库图层：Warehouses 商店图层：Stores

在ArcMap中加载启用NetWork Anylyst网络分析模块：

执行菜单命令［工具Tools］>>[Extensions],
在［Extensions］对话框中点击 [Network Analyst]
启用网络分析模块，即装入Network Analyst空间分析扩展模块。

道路网络分析步骤

1. 创建分析图层

2. 添加网络位置

3. 设置分析选项

4. 执行分析过程显示分析结果

实验内容及步骤

(一) **路径分析

根据给定的停靠点，查找**路径（最省时的线路）

1.1 数据准备

（1）双击ArcMap工程，或从ArcMap中打开工程EX10_1.mxd.

（2）如果网络分析扩展模块（Network Analyst
Extension）已经启用（参考实验准备中的步骤）

（3）如果网络分析工具栏没有出现，则在工具栏显区点右键打开或执行菜单命令[自定义]>>[工具条],并点击［Network
Analyst］以显示网络分析工具栏。

（4）如果网络分析窗口没有推开，则在网络分析工具栏中点击网络分析窗口按钮（上图红**域），以打开网络分析窗口：

(1). 在网络分析工具栏[ Network Analyst]上点击下拉菜单[Network
Analyst],然后点击“新建服务区”[New Sercice Area]菜单命令

网络分析窗口[Network Analyst
Window]包含一个空列表，其中有四个类别：设施点[Facilities],面、线、点障碍、线障碍、面障碍

此外，在图层列表[TOC]面板中新层了一个新的服务区分析图层组

3.3 加载服务设施图层

通过以下操作，将图层“仓库”[warehouses]设置服务设施，用于分析它们的服务区。

在网络分析窗口[Network Analyst ]中右键点选Facilities(0)
树状结点，然后在右键菜单中点击“加载位置”[Load
Locations]命令。在出现的Load Location
对话框中，.将下拉菜单“加载自”设置为“Warehouse”，然后点击确定[OK]

在网络分析窗口[Network Analyst
Window]中点击树状结点Facilities(6)左边的加号
(+)，可以显示设施列表，这些服务设施同时在地图上显示。

3.4 设置分析选项

通过以下操作指定基于驾车时间进行服务区分析的选项。计算每个服务设施的3个服务区多边形，一个是3分钟服务区，一个是5分钟服务区，一个是10分钟服务区。

(1). 在网络分析窗口[Network Analyst
]中点击分析图层服务区属性按钮，打开分析图层属性对话框：

(2) 点击分析设置选项页［Analysis Settings］

(3) 点击阻抗[Impedance]下拉列表，并选择 “驾车需时”[Drivetime
(Minutes)]

(4) 在“默认分隔”[Default breaks]输入框中输入“3 5 10”(输入 3 5 10
,三个数字以窗格分隔，引号不需要输入)

(5) 在“方向”选项中选择“离开设施点”［Away from facility］

(6) 在“交叉点的U型转弯”下拉列表中选择“不允许”[Nowhere]

(7) 在“限制”[Restrictions]列表框中选择单行线[Oneway]。

(8) 选中“忽略无效位置”［Ignore Invalid Locations］检查框。

(9). 点击“面生成”[Polygon Generation]选项页

(10) 确认“生成面”[Generate Polygons]选项被选中 .

(11) 多边形类型[Polygon
Type]选择为：“概化”[Generalized].(“概化”面生成的比较快，“详细的”面[Detailed]更精确但需要多一些时间)

(12). 将“多个设施点选项”[Multiple Facilities
Options]单选项设置为“重叠”，这个选项生成的服务区可能会有相互重叠的部分。.

(13) 将“叠置类型”[Overlap
Type]单选项设置为“环”[Rings],这样5分钟服务区中将会去除3分钟服务区的部分，10分钟服务区将只表示5-10分钟的服务区

(14). 点击“应用”[Apply]按钮保存所做设置

(15) 点击确定[OK]按钮，保存所做设置.

3.5 运行分析过程创建服务区

在“网络分析”工具栏[ Network Analyst]
中点击“求解”[Solve]工具按钮生成的服务区多边形。在地图及网络分析窗口[Network
Analyst
]中同时显示,结果是几个透明多边形图层，可以同时显示其下的道路网络，很明显地显示了每个服务设施基于现有道路网络状况的3分钟、5分钟、10分钟服务区。

3.6 确定没有处在服务区内的商店

(1). 在TOC图层列表面板中将图层“Stores”移到最前面，以更好地显示此图层。

(2) 执行菜单命令[选择-Selection]>>[根据位置选择- Select by
Location]

(3) 如下图所示，在“根据位置选择”对话框中，

(4)点击“应用”[Apply]按钮，将会选择所有位于服务区内的商店。点击“关闭”[Close]按钮。

(5)在TOC图层列表面板中右键点击图层“Stores”，点击“选择”，再点击“切换选择”

(6)现在，选择集中显示了没有被任何服务区包含的所有商店的分布情况，可以基于此选择集重新布局现有仓库。.

(7)在TOC图层列表面板中右键点击图层“Stores”，在右键菜单中执行命令［选择集-Selctions］>>[清除已选择的要素－Clear
Selected Features]

3.7 将分布不合理的设施（仓库）重新布局

(1).查看2号仓库－Warehouse
#2的服务区多边形，可以发现它的3分钟、5分钟、10分钟服务区内都没有商店，因此可以重新选择新的位置，以使2号仓库能够更好地为其它商店提供服务

(2) 在网络分析窗口[Network Analyst ]中树状结点Facilities
(6)下选择2号仓库[Warehouse #2]

(3) 使用网络分析工具栏上的“选择/移动网络位置”工具移动2号仓库Warehouse#2
到地图中心位置。如下图所示：

3.8 运行分析过程重新计算服务区

在“网络分析”工具栏[ Network Analyst]
中点击“求解”[Solve]工具按钮

生成的服务区多边形：

3.9 确认所有每商店归属于哪个服务区多边形

(1) 在TOC图层列表面板中右键点击图层“Stores”，在右键菜单中执行命令：[连接和关联]>>[连接]

(2) 按如下图所示进行设置：.

(3) 点击确定[OK]执行“连接”[join]操作

(4) 在TOC面板中右键点击新生成的图层StoreswithPoly
，在右键菜单中执行命令“打开属性表”[Open Attribute Table].

每一行显示了商店的名称，以及这个商店位于哪个服务区内。可以基于这个数据表生成其它的信息，比如：仓库的3分钟服务区内商店的数目。

(5) 关闭属性表

可以将现有的服务设施（包含已经移动的2号仓库）数据导出为新的要素类（图层），方法如下：

(6) 在网络分析窗口[Network Analyst ]中右键点击树状结点Facilities
(6)，在右键菜单中执行命令“导出数据”［Export
Data］，然后选择“所有要素”［All features］，并指定输出的文件名和位置。

当ArcMap提示“是否要将新建的要素类加载到地图中”时，选择“否”.

创建起始－目的地成本矩阵(Origin-Destination cost matrix)

3.10 创建OD 成本矩阵分析图层

(1) 在TOC面板中关闭图层.“Service Area”和“StoresWithinPoly”以更好的显示

(2) 在网络分析工具栏.［Network Analyst］上执行菜单命令[创建OD
成本矩阵]

在网络分析窗口[ Network Analyst
]中包含一个列表，显示“起始位置”[Origins],
“目的地点”[Destinations],“线”[ Lines]
和“点、线。面障碍障”［Barriers］分类列表。同时TOC面板中也加入了新生成的OD成本矩阵分析图层。

3.11添加起始位置(O)rigin

(1). 在网络分析窗口［Network Analyst ］中右键点击树状结点起始点Origins
(0)，然后在出现的右键菜单中点击“加载位置”［Load Locations］命令.

(2) 在“加载自”[Load From]下拉列表中选择［ServiceArea\Facilities］
(如果没有完成服务区分析可以使用图层“Warehouses”.这样的话结果就会有差异)

(3). 设置“只针对已选择的要素”[Selected Features
Only]检查框为未选中状态.

(4) 在“位置定位”[Location Position]设置项，选择“使用网络位置字段”［Use
Network Location Fields］单选 按钮 ,
这样将允许ArcGIS使用服务区设施中已定位的位置作为起始位置，这样会快一点
(如果你加载的是图层Warehouses, 则需要使用[use Geometry]
选项,并设置容差值为50米.)

(5) 点击“确定”[OK]按钮.

在网络分析窗口[Network Analyst ]及地图中将显示6个起始位置
，把2号移动到2号仓库所在的服务区

3.12 添加目的地(D)estinations

将商店作为目的地

(1) 在网络分析窗口［Network Analyst
］中右键点击树状结点Destinations(0)，然后在右键菜单中执行命令“加载位置”［Load
Locations］

(2) 从“加载自”［Load From］下拉列表中选择图层Stores.

(3) 在“位置分析属性”［Location Analysis Properties］列表中,
点击属性[property]Name 对应的列,［Feld］，从下拉列表中选择字段－
“NOM”。

(4) 点击“确定”[OK]按钮.

现在，在网络分析窗口[Network Analyst
]中已经有21个目的地的名称列表，同时在地图中也显示了这21个目的地

3.13 设置分析选项

以下操作将指定基于时间（驱车需时）计算OD成本矩阵的参数。

(1). 点击网络分析窗口[Network Analyst ]中［OD
成本矩阵］图层名称右边的图层属性按钮

(2) 在图层属性对话框中点击“分析设置”[Analysis Settings]选项页

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

(4) 在“默认中断值”［Default Cutoff
Value］输入框中输入10。这样将生成从每个仓库到其10分钟内可以到达的商店“起始－目的地”成本矩阵。

(5) 在“要查找的目的地”[Destinations to Find]列表框中选择“全部”
<All> （点向下的按钮）.

(6) 在“交汇点的U形转弯”［Allow U-turns ］选择“允许”[Everywhere]

(7) 在输出Shape类型［Output Shape Type］列表框中选择“直线”［Straight
Line］.

(8) 在“限制”［Restrictions］列表中选择“单行线”[Oneway]规则.

(9) 选中“忽略无效的位置”[Ignore Invalid Locations]

(10) 点击“确定”[OK]按钮保存这些参数

3.14运行分析过程生成OD 成本矩阵

在网络分析［Network
Analyst］工具栏中点击“求解”［Solve］工具按钮.

起始－目的地（OD）路线显示在地图中。这里显示的数据为27条线路。（由于你在3.7中移动2号仓库Werehouse
#2的位置可能与我的有偏移，这个数字不一定是27，但都属于正常的）

3.15 为商店合理分配仓库

基于 OD 成本矩阵，可以判断哪些商店由哪个仓库提供服务会更理想。

(1) 在网络分析窗口［Network Analyst ］中右键点击树状结点Lines(27)
，然后在出现的对话框执行命令“打开属性表”［Open Attribute Table］，打开OD
成本矩阵.

(2)
属性表表示能在10分钟内从每个仓库到达的商店的“起始－目的地”成本矩阵。字段[OriginID]表示每个仓库的标识。字段［DestinationID］表示每个商店的标识。字段［DestinationRank］表示
级别，即每个仓库能够为各个商店基于时间开销进行划分的服务等级。比如，在下表中：对2号仓库Warehouse#2,
DestinationID 为32的商店的等级为1 ，而DestinationID为 31的商店的等级为2
，这是因为从2号仓库Warehouse#2,到商店DestinationID 32所需要的时间要少
(你的结果不一定与此完全相同.)

OD
成本矩阵显示每个仓库所服务的那些商店在每条线路上的时间开销。某些商店在10分钟服务限定条件下可以由多个仓库提供配送服务。OD
成本矩阵可以用于后勤路线分析模型，以便进行优化选择。使用OD矩阵可改进商店配送及提供更好更快的物流服务。.

选做内容

――创建用于进行道路网络分析的网络数据集

请参考 ESRI PDF 文档《Network_Analyst_Tutorial.pdf》的练习1～3

(1) Exercise 1: Creating a Shapefile based Network Dataset

基于 Shape文件创建网络数据集

(1) Exercise 2: Creating a geodatabase network dataset

基于地理数据库――Geodatabase创建网络数据集

(1) Exercise 3: Creating a multimodal network dataset

实验数据：安装ArcGIS Tutorial 光盘内容后可在 ArcTutor\Network_Analyst
目录下找到。

实验报告要求

实验报告包括以下内容：

网络分析中对道路网络数据有何要求，如何得到符合网络分析要求的街道网络数据？

网络分析应用举例：网络分析模块支持哪几种功能，分别解释其含意，就每一种功能举几个实际应用中的例子。

作者： 王顺利 
发表于： 2016-01-14 14:56:35 
更新于： 2016-04-28 21:41:26 
原文链接： http://www.wshunli.com/2016/01/14/GIS基础软件及操作-十/ 
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