1、第七章 矢量數據的空間分析練習2：最短路徑問題分析與應用一、背景在現實生活中尋求最短，最快，提高效率有著重大意義，而交通網絡中要素的設置如權重的改變和阻強的設置對最短路徑的選擇也有著很大的影響，研究這些因子的改變究竟對最短路徑能造成多大的影響，對于現實也有一定的指導意義。二、目的學會用ArcGIS9 進行各種類型的最短路徑分析，了解內在的運算機理。三、要求應該能夠給出到達指定目的地的路徑選擇方案根據不同的權重要求得到不同的最佳路徑，并給出路徑的長度；根據需求找出最近的設施的路徑，這里是以超市為例。(1) 在網絡中指定一個超市，要求分別求出在距離、時間限制上從家到超市的最佳路徑。(2) 給定訪問

2、順序，按要求找出從家經逐個地點達到目的地的最佳路徑。四、數據一個GeoDatabase地理數據庫：City.mdb，內含有城市交通網、超市分布圖，家庭住址以及網絡關系。五、操作步驟首先打開ArcMap選擇E:Chp7Ex2city.mdb再雙擊后選擇將整個要素數據集city加載進來。然后將place點狀要素以HOME字段屬性值進行符號化，1值是家，0值是超市，如圖1。 圖1 要素數據集city進行符號化1、無權重最佳路徑的選擇(1) 在設施網絡分析工具條上，點選旗標和障礙工具板下拉箭頭，將旗標放在家和想要去的超市點上。(2) 確認在Analysis下拉菜單中的Options按鈕打開的Analy

3、sis Options對話框中的weight和weight filter標簽項全部是none，這樣使得進行的最短路徑分析是完全按照這個網絡自身的長短來確定的，結果如圖2所示。(3) 點選追蹤工作（Track task）下拉菜單選擇尋找路徑（find path）。單擊solve鍵，則最短路徑將顯示出來，這條路徑的總成本將顯示在狀態列。注：這里的“15”指的是從起點到目的地總總共經過了 14 個網絡節點，如果把兩個網絡節點當作一個街區的話，也就是換句話說就是中間經過了有 15 個街區的意思。圖2無權重參照的最佳路徑的顯示2、加權最佳路徑選擇(1) 在設施網絡分析工具條上，點選旗標和障礙工具板下拉箭

4、頭，將旗標放在家和想去的某個超市點上。(2) 選擇Analysis下拉菜單，選擇Option按鈕，打開Analysis Option對話框，選擇Weight標簽頁，在邊的權重(edge weight)上，全部選擇長度(length)權重屬性。(圖3)(3) 點選追蹤工作(Track task)下拉菜單選擇尋找路徑(find path)。單擊solve鍵，則以長度為比重為基礎的最短路徑將顯示出來，這條路徑的總成本將顯示在狀態列。(圖4) 注：總共花費的距離為4336.86222meters圖3 長度權重屬性設置 圖4 距離加權最佳路徑 (4) 上述是通過距離的遠近選擇而得到的最佳路徑，而不同類型

5、的道路由于道路車流量的問題，有時候要選擇時間較短的路徑，同樣可以利用網絡分析進行獲得最佳路徑。(圖5、6)這里的時間屬性是在建網之前，通過各個道路的類型（主干道，次要道等）來給定速度屬性，然后通過距離和速度的商值確定的，并將其作為屬性設定于每個道路上，這里沒有考慮紅燈問題以及其他因素，而是一種理想情況，不過可以將其他的要素可以逐漸加入來完善。 注：總共花費的距離為7.65099990367889minutes圖5 時間權重屬性設置 圖6 時間加權最佳路徑 3、按要求和順序逐個對目的點的路徑的實現(1) 在設施網絡分析工具條上，點選旗標和障礙工具板下拉箭頭，將旗標按照車輛訪問的順序逐個放在點上。

6、(2) 選擇Analysis下拉菜單，選擇Option按鈕，打開Analysis Option對話框，選擇Weight標簽頁，在邊的權重(edge weight)上，全部選擇長度(length)權重屬性。(圖7)(3) 點選追蹤工作(Track task)下拉菜單選擇尋找路徑(find path)。單擊solve鍵，則從起點按順序逐一經過超市然后最后回到家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列。(圖8) 注：總共花費的時間是18824.75322meters圖7 長度權重屬性設置 圖8 逐個目的地的路徑的獲得(4) 同樣是經過這11個地點，換成權重是時間的，由于道路車流量的不

7、同，如在市中心車流量特別大，車速慢，故而為節約時間，所以使得路經發生很大的改變，而從外圍的道路行駛了。(圖9) 注：總共花費的時間是minutes圖9 時間權重屬性設置 圖10 時間權重的逐點路徑獲得4、阻強問題 這里的阻強是指網絡中的點狀要素或線狀要素因為實際中遇到的例如修路，或那個時段車輛飽和，十字路口發生事故等一些緣故而使得要素不可運行，這時原來獲得的最短路徑就需要進行修正，具體操作如下： 圖11 未設置阻強前的路徑選擇(1) 修路的情形出現，即某個路段不可運行，這在網絡中的表現是設置阻強，方法有兩種，一種是永久性的，直接將網絡邊要素的屬性修改成不可運行。操作是選擇要進行設置的邊要素，將

8、其屬性中的Enabled字段改成False即可；另一種是暫時性的，設置邊要素障礙。即利用邊要素障礙添加工具將邊設置。取同上述距離加權相同的超市為地點，假設其中一條路段正在修路，則產生的新的最佳路徑如圖12（圖中標注“”即為阻強設置邊）?？梢钥闯雎范蔚木S修狀況使得最佳路徑產生了改變，同時最近距離也隨之發生改變。圖12 有邊阻強的距離加權最佳路徑(2) 十字路口發生問題，即網絡中的結點不可運行，這時在網絡中的表現也是設置阻強，方法和線狀要素的一樣，改變結點屬性或利用點要素阻強添加工具將點設置，取同上述距離加權相同的超市為地點，假設其中某個路口出現阻塞，用該方法產生的最佳路徑如圖13。 圖13 有點阻強的距離加權最佳路徑以上這個例子從家到超市的最佳路徑選擇這個方面簡單說明了網絡分析中的最短路徑問題對于實際之中有什么主要的用途，以及隨著實際情況的改變，而對網絡中要素的變化對最佳路徑的產生什么樣的影響，相信隨著要素的健全，實際因素的添加等因子的輔助一定會使得網絡分析在指導現實生活發揮著越來越大的作用。六、步驟小結1、用ArcCatalog打開個人數據庫2、將數據庫中的幾何網絡圖層加載到ArcMap中3、打開place圖層屬性，將點狀要素以 HOME 字段屬性值進行符號化4、在設施網絡分析工具條上，點選旗標，將旗標放在家和想去的