空間建模與數據分析論文

1、空間建模與數據分析實驗論文姓名：陳金來 學號：1053112 專業(yè)：10數技1目錄實驗練習題1實驗練習12實驗練習26 實驗練習310 實驗練習413 實驗練習514 實驗練習617實驗練習719實驗練習822實驗練習924我的見解和收獲27實驗練習1：創(chuàng)建網絡數據集在本練習中，使用地理數據庫 SanFrancisco 中的街道要素和轉彎要素創(chuàng)建一個網絡數據集。還可以加入歷史流量數據，以便求解取決于時間的路徑。關鍵步驟及截圖：導航到含有 ArcGIS Network Analyst 教程數據的文件夾。 教程數據的默認存儲位置是 C:ArcGISArcTutorNetwork AnalystTu

2、torial。新建網絡數據集輸入網絡數據集的名稱 Streets_ND對于此街道要素類，所有街道在端點處相互連接。 確保街道的連通性策略已設置為端點。此數據集帶高程字段，因此請確保選擇使用高程字段選項。 網絡數據集中的高程設置進一步定義了連通性。為了幫助理解，假設兩條邊在 X 和 Y 空間內端點重合，但高程不同（一個端點高于另一個）。此外，假設連通性策略設置為端點。如果忽略高程，兩條邊相連。但如果考慮高程，它們就不相連。有兩種方式可構建高程模型：使用幾何中的實際高程值或使用高程字段中的邏輯高程值。Streets 要素類具有整數形式的邏輯高程值，存儲在 F_ELEV 和 T_ELEV 字段中。例

3、如，如果兩個重合端點的字段高程值為 1，則邊將連接。但是，如果一個端點的值為 1，另一個重合端點的值為 0（零），邊將不會連接。ArcGIS Network Analyst 會識別此數據集中的字段名稱并自動映射它們。 源值選項卡上的表會列出源要素類。線狀源要素類（將成為網絡數據集中的邊元素）會列出兩次；一次針對“自-至”方向，一次針對“至-自”方向。（這些方向是指相對于源線要素的數字化方向。）類型列將顯示用于計算網絡屬性值的賦值器的類型。值 列包含賦值器計算屬性值所需的信息。對于使用類型，選擇限制。已選中默認情況下使用。此限制將在創(chuàng)建新的網絡分析圖層時默認使用。如果想在執(zhí)行分析時忽略限制，可以

4、在設置分析時禁用它。將 RestrictedTurns 的賦值器類型設置為常量，值設置為“受限”。街道源的賦值器為空，因此當使用此限制時這些街道源仍然是可穿過的。確保主要行的名稱字段將自動映射到 NAME。新的網絡數據集 Streets_ND 及系統(tǒng)交匯點要素類 Streets_ND_Junctions 已添加到 ArcCatalog。練習一完成。實驗練習2：創(chuàng)建多方式網絡數據集 本練習中，將從要素數據集中的多個要素類創(chuàng)建多方式網絡數據集。關鍵步驟及截圖：啟動“新建網絡數據集”向導、命名網絡并選擇源要素類步驟及截圖與練習1相似，在這里省略。設置連通性和高程策略。Metro_Entrances

5、的每個要素與街道要素類的折點重合。但是，街道要素類具有端點連通性策略。由于地鐵入口需要在重合折點處連接到街道，因此必須將 Metro_Entrances 設置為覆蓋街道的默認端點連通性。將 Metro_Entrances 行的連通性策略從遵循改為覆蓋。移除屬性網絡屬性用于控制導航。常見示例有用作網絡阻抗的成本屬性，或禁止雙向穿越或單向穿越（如單行線）的約束屬性。ArcGIS Network Analyst 將分析源要素類并查找常見字段，如“米”、“分鐘”（FT_Minutes 和 TF_Minutes，分別用于每個方向）和“單向”。如果找到此類字段，它將自動創(chuàng)建對應網絡屬性并分配相應字段。（通

6、過單擊賦值器可進行查看。）配置賦值器Meters 網絡屬性將會配置為獲取長度值。對于從 Metro_Lines、Streets、Transfer_Stations 和 Transfer_Street_Station 源創(chuàng)建的網絡要素，屬性值將分別提取自其 Meters、METERS、Shape_Length 和 SHAPE_LENGTH 字段。Oneway 屬性與 DriveTime 屬性關聯性較弱，因為它對駕駛員必須遵守的單向交通約束建模。此后，當使用 DriveTime 作為成本執(zhí)行分析時，您應該啟用單向約束，以便生成的路徑考慮單向街道。此外，在對行人的移動建模時，您不應使用單向約束，因為

7、行人可自由朝其選擇的方向行走。PedestrianTime 網絡屬性表示行人在網絡中行走花費的時間。在本組步驟中，您將為搭乘地鐵或沿街行走的行人指定相應的行程時間。配置方向當在網絡數據集中計算路徑時，您能夠在算出結果的同時得出行駛方向。網絡數據集必須至少具有一個帶文本屬性（用于記錄街道名稱信息）和距離屬性（用于顯示需要下一個相關行進策略之前邊源所經過的距離）的邊源。創(chuàng)建和構建網絡數據集設置完網絡數據集的運作方式后，您需要創(chuàng)建并構建它。創(chuàng)建過程很快，主要是創(chuàng)建邏輯網絡的容器。新的網絡數據集 ParisMultimodal_ND 及系統(tǒng)交匯點要素類 ParisMultimodal_ND_Junct

8、ions 已添加到 ArcCatalog。預覽：實驗練習3：使用網絡數據集查找最佳路徑本練習中，您將找到以預定順序訪問一組停靠點的最快路徑。關鍵步驟及截圖：創(chuàng)建路徑分析圖層添加停靠點ArcGIS Network Analyst 會計算最近的網絡位置并用定位符號符號化?？奎c。該停靠點會一直選中，除非放置另一個?？奎c或清除選擇內容。定位的?？奎c還將顯示數字 1。所有?？奎c都具有一個唯一的數字，表示路徑將要訪問?？奎c的順序。還應注意：Network Analyst 窗口中的?？奎c類現在將列出一個?？奎c。設置分析參數將指定基于行程時間（分鐘）來計算路徑、在任何地點允許 U 轉彎以及必須遵守單行道和轉彎

9、限制。此網絡數據集具有與“旅行時間（分鐘）”屬性相關的歷史流量數據。如果選擇通過選中使用開始時間并填充它下面的三個字段來輸入開始時間，Network Analyst 將根據該時間和歷史流量速度查找最快路徑?；蛘撸鼘⒏鶕值篱L度和速度限制的函數查找最快路徑。計算最佳路徑添加一個障礙將在路徑中添加障礙來表示路障，然后找出去往目的地的備選路徑。然后，將計算出避開該障礙的新的備選路徑。然后保存。實驗練習4：創(chuàng)建網絡數據集在本練習中，將查找可對給定地址處發(fā)生的火災做出最迅速響應的四個消防站。還將生成消防隊員的行進路線和駕車指示。關鍵步驟及截圖：創(chuàng)建最近設施點分析圖層并添加設施點四十三個消防站將作為設施

10、點出現在地圖中，并會在 Network Analyst 窗口中列出。添加一個事件點通過對從緊急呼叫中心獲得的地址進行地理編碼來添加事件點。標識最近設施點實驗練習5：計算服務區(qū)和創(chuàng)建 OD 成本矩陣 在本練習中，將創(chuàng)建一系列面，用來表示在指定時間內從一個設施點可達到的距離。這些面也稱為服務區(qū)面。將針對位于巴黎的六個倉庫計算 3、5 和 10 分鐘服務區(qū)。還將查找每個服務區(qū)中有多少個商店。將標識出應重新定位的倉庫，以更好地為這些商店提供服務。而且，還將創(chuàng)建一個“起始 - 目的地”成本矩陣，用于將貨物從倉庫交付給距離倉庫十分鐘車程范圍內的所有商店。此矩陣用作物流、交貨和路線分析等的輸入。關鍵步驟及截

11、圖：添加設施點及設置分析參數將指定基于行駛時間（使用分鐘）計算服務區(qū)。將對每個設施點的三個服務區(qū)面進行計算，一個是 3 分鐘，一個是 5 分鐘，另一個是 10 分鐘。將指定行駛方向為駛離設施點，而不是駛向設施點，不允許 U 形轉彎，且必須遵守單行線限制。運行計算服務區(qū)過程重新定位最不容易訪問倉庫的位置查看倉庫 #2 的服務區(qū)面。在倉庫 #2 的周圍，沒有任何在 3、5 或 10 分鐘服務區(qū)范圍內的商店；因此，要重新定位此倉庫的位置，以更好地為商店提供服務。創(chuàng)建 OD 成本矩陣分析圖層、添加起始點及添加目的地可以創(chuàng)建“起始 - 目的地”成本矩陣，以便將貨物從新倉庫交付給每個商店。此矩陣的結果可用

12、于標識 10 分鐘車程內的每個倉庫所要服務的商店。而且，可以查找從每個倉庫到其商店的總行駛時間?？梢詫⒎諈^(qū)分析（如前面幾節(jié)中所述）的設施點作為起始點。如果尚未完成服務區(qū)相關的練習，可以使用“倉庫”要素圖層。21個目的地運行創(chuàng)建 OD 成本矩陣過程OD 線將出現在地圖上。將商店分配給倉庫基于 OD 成本矩陣，現在可以標識每個倉庫可以服務的商店。線表表示每個倉庫與商店之間的距離小于等于 10 分鐘車程的“起始 - 目的地”成本矩陣。OriginID 列中包含倉庫的 ID。DestinationID 列中包含商店的 ID。DestinationRank 是分配給每個目的地的等級，商店基于總行駛時間

13、來為這些目的地提供服務。OD 成本矩陣用于顯示每個倉庫所服務的商店，以及每條路線的總行駛時間。有些商店與多個倉庫之間的距離均在 10 分鐘的行程范圍內，因此，可以接受其中任意一個倉庫的服務。OD 成本矩陣也可用作物流路線模型中的輸入，此類模型使用“起始目的地”矩陣來分配貨物和服務。實驗練習6：創(chuàng)建路徑分析模型將創(chuàng)建一個模型，用來查找連接巴黎市 21 家商店的最快捷的送貨路徑。關鍵步驟及截圖：在模型中創(chuàng)建路徑圖層接下來，要在模型中創(chuàng)建路徑圖層。在模型中使用 Network Analyst 的工作流與在 ArcMap 中使用 Network Analyst 的工作流相同。首先，創(chuàng)建路徑圖層，然后設

14、置屬性。接下來，添加要用作輸入的網絡位置（?？奎c）。最后，求解并顯示結果。新的路徑分析圖層將被添加到內容列表 窗口中。Network Analyst 窗口包含所有停靠點以及生成的路徑。地圖會顯示所加載的停靠點以及生成的路徑。實驗練習7：使用一支車隊服務一組停靠點將為某配送公司的車隊找出將貨物從配送中心運送到 25 家雜貨店的最佳路徑。每家商店對于貨物的需求量都不盡相同，而且每輛卡車載貨能力也各有限制。主要目標是為車隊中的每輛卡車分配一組所要服務的商店，并確定送貨的順序，從而將總運輸成本控制在最低。這可通過求解多路徑派發(fā) (VRP) 來實現。確定送貨順序后，便可生成結果路徑的轉彎指示，并將該路徑

15、以電子形式分發(fā)給駕駛員，或打印后交給駕駛員以進行送貨。關鍵步驟及截圖：添加停靠點將向“?？奎c”網絡分析類中添加雜貨店位置。您可以將這里的?？奎c視為要填充的?？奎c，因為每個雜貨店都要求將貨物從配送中心運送過來。?？奎c類中的成員最終將成為車輛路徑沿途的站點。已經在地圖文檔中將雜貨店的位置添加為要素圖層“商店”。商店的屬性包含每個商店所需的貨物總重量（單位為磅）、運送期間的時間窗，以及訪問各商店時所用去的服務時間（單位為分鐘）。其中的服務時間是卸貨所需的時間。添加路徑配送中心有三輛卡車，最大載貨重量都是 15,000 磅。您將添加三條路徑（每輛車一條），并根據配送中心的操作程序設置各路徑的屬性運行過

16、程來確定最佳的路徑分配和?？奎c順序VRP 求解程序可計算停靠點服務所需的三個路徑，并繪制連接各?？奎c的線。每條路徑的起點和終點均為配送中心，而且沿途都會經過一組?？奎c。添加路徑更新公司征用的兩個輔助配送中心分別位于 800 Brush Street 和 100 Old County Road，這兩個中心都可作為卡車的補貨位置?？ㄜ嚳傻竭@些補貨位置補充貨物，從而無需返回起始站點，這樣便節(jié)省了時間。您將通過對地址進行地理編碼的方式將補貨位置添加至站點網絡分析類。可在補貨位置補充貨物的路徑以及補貨的服務時間可在路徑更新網絡分析類中指定。確定解決方案VRP 求解程序會計算停靠點服務所需的兩個路徑，并繪

17、制連接各?？奎c的直線。每條路徑的起點和終點均為配送中心，而且沿途都會經過一組?？奎c，過程中會到補貨位置重新裝貨，繼續(xù)服務其余的?？奎c，并最終返回配送中心。VRP 求解程序會計算?？奎c服務所需的兩個路徑，并繪制連接各?？奎c的直線。Truck1 的路徑將僅包括市區(qū)的停靠點。實驗練習8：查找能夠為配對?？奎c提供服務的最佳路徑為運載乘客的車隊找到最佳路徑，此車隊將是乘客可以乘坐以從家中出發(fā)前往不同醫(yī)院赴診的唯一交通工具。將通過以下方式完成此目標：用?？奎c對來求解多路徑派發(fā) (VRP) 分析，以將兩個?？奎c關聯并對其進行排序，從而使車輛能夠將乘客接往正確的目的地。此外，還可以使用 VRP 分析圖層的其他

18、要素確保其他要求得以滿足。確定路徑后，將為其生成轉向指示，并將該路徑以電子形式分發(fā)給駕駛員，或打印后交給駕駛員。關鍵步驟及截圖：添加?？奎c乘客和要前往的醫(yī)院是相互關聯的，因為每個顧客都必須前往預先確定的醫(yī)院。您可以利用?？奎c對來構建此種情景的模型，方式是將患者和醫(yī)院位置都加載到“停靠點”網絡分析類中，并用新?？奎c對對象對他們進行關聯。加載了十五個?？奎c。這些?？奎c會顯示在地圖顯示畫面和 Network Analyst 窗口中。添加?？奎c對必須將乘客送往預先確定的醫(yī)院。通過向“?？奎c對”網絡分析類中添加對象，您可以添加用于指定以下事項的信息：患者將被送往哪家醫(yī)院，以及患者在單程中最多可以乘車多長

19、時間。添加路徑區(qū)物流公司所使用的三輛面包車只能用于為預先確定的區(qū)域中的停靠點提供服務。您將添加路徑區(qū)并將其與車輛/路徑相關聯。VRP 求解程序會計算各車輛的路徑。各路徑將從某一站點出發(fā)，接到一名或多名乘客（乘客在車輛上花費的時間需小于?？奎c對中指定的 MaxTransitTime 值）后，在乘客對應的醫(yī)院位置卸下乘客，然后繼續(xù)接送其他乘客，最終返回至起始站點。路徑所服務的?？奎c必須位于為其分配的路徑區(qū)內。實驗練習9：使用位置分配選擇最佳商店位置將為連鎖零售店選擇可以獲得最大業(yè)務量的商店位置。主要目標是要將商店定位在人口集中地區(qū)附近，因為這種區(qū)域對商店的需求量較大。設立這一目標的前提是人們往往更

20、多光顧附近的商店，而對于距離較遠的商店則較少光顧。您將使用三種不同的問題類型來執(zhí)行該位置分配分析：最大化人流量、最大化市場份額和目標市場份額。關鍵步驟及截圖：添加候選設施點向網絡分析類“設施點”中添加候選商店位置。這些位置為具有開店可能的位置。通過位置分配過程所求得的解中將包括這些商店的子集。在位置分析屬性部分中，確保 Name 屬性已自動映射到 NAME 字段。 Network Analyst 會自動嘗試基于配置文件（通常位于 C:Program FilesArcGISDesktop10.0NetworkAnalystNetworkConfigurationsNASolverConfigur

21、ation.xml）為新建位置分配圖層匹配位置分析屬性。運行過程以確定最佳商店位置求解過程結束后，地圖上將在所選商店及其相關請求點間顯示連接線。Network Analyst 窗口的“線”類中也將顯示這些線。添加競爭設施點位置分配可以從競爭商店的觀點出發(fā)確定新商店位置，從而最大化市場份額。市場份額是使用赫夫模型（也稱為重力模型）計算的。赫夫模型假設請求點的商店光顧概率由商店的某些屬性及商店的遠近決定。設置分析的屬性（最大化市場份額）您將更改位置分配分析圖層的屬性，以使用最大化市場份額問題類型進行求解。運行過程以確定最佳商店位置（最大化市場份額）求解過程結束后，會顯示一條消息指明所占領的市場份額

22、。達到目標市場份額在上一部分中，所選的三家商店占據了 33.79% 的市場份額。但是，假設想占領 70% 的市場份額。要達成此目標，需要確定至少需要開設多少家商店，以及這些商店應開設在何處。目標市場份額問題類型可以幫您找到答案。將問題類型更改為目標市場份額后，便可對目標市場份額(%) 屬性進行編輯，將目標市場份額(%) 更改為 70就可以完成。指明所占領的市場份額以及占領該市場份額所需的設施點總數。該百分比大于所指定的 70%，這是因為任何程度的設施點缺乏都會導致市場份額低于 70% 的目標。我的見解與收獲:在去年上地理信息系統(tǒng)的時候，我曾經用過ArcGIS的軟件。當時，我記得，是對汶川地圖的處理，把河流、道路、縣、邊界等等用各種顏色表示并立體成圖。當時就覺得GIS是一門非常有趣的課程。這學期，我有幸學習了空間建模與數據分析，又一次用到了ArcGIS軟件，