ArcGIS路网分析

ArcGIS 路 网 分 析
Esri 中 国 信 息 技 术 有 限 公 司
叶 海 波

什 么 是 路 网 分 析

主 要 内 容
概 述
网 络 数 据 集
路 网 分 析 及 应 用
ArcGIS10.1 网 络 分 析 新 特 性

概 述

网 络
由 一 系 列 相 互 连 通 的 点 和 线 组 成 , 用 来 描 述 地 理 要
素 ( 资 源 ) 的 流 动 情 况

网 络
定 向 网 络 -> 几 何 网 络 (geometric network)-> Utility
Network Analyst
流 向 由 源 (source) 至 汇 (sink)
网 络 中 流 动 的 资 源 自 身 不 能 决 定
流 向 ( 如 : 水 流 、 电 流 )
非 定 向 网 络 -> 网 络 数 据 集 (network dataset)-> Network
Analyst 扩 展 模 块
流 向 不 完 全 由 系 统 控 制
网 络 中 流 动 的 资 源 可 以
决 定 流 向 ( 如 : 交 通 系 统 )

网 络 数 据 集
ArcGIS 提 供 的 一 种 数 据 结 构 , 用 来 模 拟 交 通 网 络 环 境
可 以 模 拟 复 杂 的 场 景
可 以 对 复 杂 的 网 络 属 性 进 行 处 理 。
路 网 分 析 的 功 能 都 是 基 于 网 络 数 据 集 来 实 现 的 。

ArcGIS 路 网 分 析 是 什 么
Route
Closest Facility
Service Area
Origin
Destination
OD Cost Matrix Vehicle Routing Problem Location-Allocation

网 络 数 据 集

网 络 数 据 集
网 络 元 素
连 通 性
网 络 属 性
方 向
• 边
• 交 汇 点
• 转 弯
• 连 通 组
• 连 通 策 略
• Cost
• Descriptor
• Restriction
• Hierarchy
• Street
Name
• Shields
• Signpost

网 络 元 素
网 络 数 据 集 是 由 网 络 元 素 组 成 的 。 网 络 元 素 是 根 据 创 建
网 络 数 据 集 时 使 用 的 源 要 素 而 生 成 的 。
网 络 元 素 的 类 型 有 三 种 :
‣ 边
‣ 交 汇 点
‣ 转 弯

连 通 性 - 连 通 组
‣ 点 或 线 要 素 的 逻 辑 分 组 , 定 义 哪 些 网 络 元 素 是 连 通 的 。
‣ 每 个 边 源 只 能 被 分 配 到 一 个 连 通 性 组 中 , 每 个 交 汇 点 源 可 被
分 配 到 一 个 或 多 个 连 通 性 组 中 。
‣ 多 通 性 组 是 构 建 多 模 式 网 络 的 基 础 。

连 通 性 - 连 通 性 策 略
定 义 连 通 组 内 的 网 络 元 素 相 互 之 间 的 连 通 方 式
‣ 线 要 素 (Edge)
端 点 连 通 (End Point)
任 意 节 点 (Any Vertex)
‣ 点 要 素 (Junction)
依 据 边 线 规 则 (Honor)
交 点 处 连 通 (Override)
‣ 高 程 字 段 (Elevation Field)

线 要 素 连 通
端 点 连 通 (End Point)
任 意 节 点 (Any Vertex)
注 意 : 选 择 Any Vertex 连 通 策 略 , 原 始 的 line feature 节 点 必 须 重 合 ,
两 条 道 路 才 是 连 通 的 。

DEMO
线 要 素 连 通 性

点 要 素 连 通
‣ 依 边 线 连 通 (Honor): 由 边 线 决 定 是 否 连 通
‣ 交 点 处 连 通 (Override)
在 边 线 上 增 加 一 个 交 点
点 要 连 通 到 边 线 形 成 一 个 交 汇 点

高 程 字 段
通 过 高 程 字 段 判 定 边 线 的 连 通 性 ,
优 化 连 通 性 , 但 不 会 覆 盖 连 通 性

网 络 属 性
‣ 网 络 数 据 集 的 属 性 可 以 控 制 网 络 的 走 向
路 段 的 车 行 时 间 、 道 路 的 车 型 限 制 、 限 速 、 单 行 限 制
‣ 每 个 属 性 都 有 相 应 的 名 称 (Name)、 用 途 (Usage)、
单 位 (Units)、 数 据 类 型 (Data type)、 默 认 使 用
(Use by Default)
‣ 可 以 根 据 需 要 添 加 / 删 除 这 些 属 性

网 络 属 性
‣ Cost
穿 过 网 络 元 素 时 累 积 的 阻 抗 或 者 成 本 , 车 行 时 间 (Minutes)、
路 段 长 度 (Meters), 时 间 属 性 自 动 从 FT_Minutes、TF_Minutes
字 段 取 值 , 路 段 长 度 自 动 从 Meters 字 段 取 值 。

网 络 属 性
‣ Restriction
被 限 制 的 元 素 在 分 析 时 是 不 连 通 的 。
单 行 限 制 : 取 值 从 Oneway 字 段 自 动 得 到 。
不 走 高 速 限 制 : 取 值 从 Highway 字 段 中 得 到 。
转 向 限 制 : 通 过 转 向 要 素 类 来 控 制 。

网 络 属 性
‣ Descriptor
描 述 网 络 元 素 的 整 体 特 征 , 车 道 数 、 路 面 材 质 , 不 直
接 参 与 路 径 计 算
‣ Hierarchy
道 路 等 级 ,Network Analyst 分 析 设 置 时 支 持 三 个 等 级 ,
primary roads、secondary roads、local roads

DEMO
转 向 要 素 类 创 建 与 使 用

“TF”: 只 允 许 沿 与 边 的 数 字 化 方 向 相 反 的 方 向 行 驶 的 单 向 街 道 ;
字 段 名 称 中 文 说 明 字 段 类 型 说 明
METERS 道 路 长 度 DOUBLE 单 位 : 米
SPEED 道 路 通 行 速 度 DOUBLE 单 位 : 米 / 分 钟
模 拟 数 据 速 度 分 类 :
1: 高 速 、 快 速 路 时 速 100 km/h (1667 m/min);
2: 国 道 、 主 干 道 时 速 40 km/h (667 m/min);
3: 其 它 道 路 时 速 30 Km/h (500 m/min));
可 根 据 实 际 情 况 进 行 调 整
FT_Minutes 通 行 用 时 DOUBLE METERS /SPEED( 单 位 : 分 钟 )
TF_Minutes 通 行 用 时 ( 反 向 ) DOUBLE 同 上
Highway 是 否 高 速 short 是 :1, 否 :0
Oneway 单 行 限 制 TEXT(10) 取 值 有 4 种 :
“FT”: 只 允 许 沿 边 的 数 字 化 方 向 行 驶 的 单 向 街 道 ;
“N”: 禁 止 行 驶 的 街 道 ;
“NULL”: 任 何 其 他 值 均 表 示 允 许 在 两 个 方 向 行 驶 的 街 道 。
Hierarchy 道 路 等 级 short 需 建 立 子 类 (Subtype), 用 于 区 别 连 通 性 :
1:Highways;
2:Major Roads;
3:Local Streets
RoadClass 道 路 类 别 Short 用 于 格 式 化 行 驶 方 向 的 文 字 描 述 , 也 称 路 书 , 不 影 响 网 络 分 析 结 果
道 路 可 分 为 5 类 :
1: 本 地 道 路 (Local road), 如 “ 左 转 沿 北 京 西 路 行 驶 ”;
2: 高 速 公 路 (Highway), 如 “ 沿 西 藏 南 路 向 东 行 驶 ”;
3: 匝 道 (Ramp), 如 “ 进 入 匝 道 沿 内 环 高 架 行 驶 ”;

属 性 赋 值
• Constant
• Script
• Field
• Field Expression
• Global Turn Delay
• Function

设 置 方 向
25

路 标
• 高 速 公 路 上 的 方 向 信 息
• 典 型 的 路 标 包 含 : 出 口 、 路 名 、 目 的 地
• 不 影 响 网 络 分 析 的 结 果
• 增 强 行 驶 方 向 的 描 述
– 右 转 上 匝 道 沿 G3 行 驶 至 衢 州

路 标

路 网 数 据 集 构 建

DEMO
路 网 数 据 集 构 建

网 络 分 析 与 应 用

3.1 网 络 分 析 流 程
配 置 Network Analyst 环 境
停 靠 点
障 碍
路 径
设 施 点
向 ArcMap 添 加 网 络 数 据 集
创 建 网 络 分 析 图 层
添 加 网 络 分 析 对 象
设 置 网 络 分 析 图 层 属 性
路 径 分 析 图 层
最 近 设 施 点 分 析 图 层
服 务 区 分 析 图 层
OD 成 本 矩 阵 分 析 图 层
……
执 行 分 析 并 显 示 结 果

3.2 路 径 分 析
用 于 确 定 从 一 个 网 络 位 置 到 一 个 或 多 个 其 他 位 置 的 最 佳
路 径 , 也 称 之 为 旅 行 推 销 员 问 题 。

3.3 最 近 设 施 分 析
结 合 网 络 位 置 ( 事 件 点 ), 查 找 距 离 最 近 的 相 关 设 施 。

3.4 服 务 区 范 围 分 析
‣ 以 某 个 固 定 的 网 络 位 置 为 中 心 , 按 照 一 定 的 距 离 在 其 周
围 查 找 到 所 有 的 相 关 元 素

3.5 OD Cost 成 本 矩 阵
OD 成 本 矩 阵 用 于 在 网 络 中 查 找 和 测 量 从 多 个 起 始 点 到
多 个 目 的 地 的 最 小 成 本 路 径 。

VRP(Vehicle Routing Problem)
多 路 径 派 发 (VRP) 是 流 动 推 销 员 问 题 的 扩 展 。 在 TSP
中 , 将 以 最 佳 方 式 对 一 组 停 靠 点 进 行 排 序 。 而 在 VRP 中
, 需 要 将 一 组 停 靠 点 分 配 给 一 组 路 径 或 车 辆 , 以 便 将 总
路 径 成 本 降 至 最 低 。

位 置 分 配
Location-Allocation 的 目 标 是 合 理 的 定 位 这 些 设 施 使 得
可 以 更 有 效 地 需 求 点 服 务 。 也 即 位 置 分 配 能 同 时 解 决 两 个 问
题 , 设 施 定 位 以 及 需 求 点 的 分 配 。

DEMO
最 短 路 径 分 析
最 近 设 施 查 询
多 路 径 派 发

应 用 案 例
http://www.lnditu.gov.cn/Portal/map/index.html

ArcGIS 10.1 网 络 分 析 新 特 性

10.1 网 络 分 析 新 特 性
‣ 在 网 络 数 据 集 中 集 成 实 时 交 通 流 和 事 故 数 据 。
‣ Prohibit、Avoid、Prefer 三 种 restriction 类 型
‣ Python 模 块
arcpy 可 以 调 用 网 络 分 析 的 功 能 , 属 性 的 赋 值 器 支 持 python
script
41

10.1 网 络 分 析 新 特 性
‣ 使 用 服 务 区 分 析 时 , 支 持 应 用 等 级 , 可 提 高 服 务 区 分 析 速
度 。
‣ 位 置 分 配 控 制 , 新 增 了 一 种 类 型 Maximize Capacitated
Coverage
‣ ArcGIS server10.1 转 为 64 位 , 使 得 路 网 分 析 服 务 的 能 力 大
幅 增 加

相 关 资 料
http://help.arcgis.com/zhcn/arcgisdesktop/10.0/help/index.html
http://resources.arcgis.com/en/help/main/10.1/#/What_s_new_
in_ArcGIS_Network_Analyst/016w00000020000000/

Next……
ArcGIS 设 施 网 络 分 析 ( 吴 合 镇 )