上机六 交通网络构建和设施服务区分析.docx
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上机六交通网络构建和设施服务区分析
上机六：
交通网络构建和设施服务区分析
本练习将利用ArcGIS精确地构建城市交通网络，包括道路线形、道路通畅情况、车速、路口禁转、单行线、高架路、路障等。
然后在此基础上计算最短车行路径和设施的服务区域。
在操作过程中，主要通过ArcGIS的“网络分析”扩展模块来完成，在第一次使用该模块之前需要首先加载该模块，可点击菜单【自定义】→【扩展模块…】，在【扩展模块】对话框中勾选其中的【NetworkAnalyst】选项。
一、道路交通网络的构建
基础数据简介
要进行和路网有关的分析，首先要在计算机中模拟出现实的道路情况。
本练习的数据取自某城市的局部路网，打开地图文档“chap08\练习数据\道路交通网络的构建\交通网络.mxd”，可以看到路网的基本情况。
该路网存放在个人地理数据库【道路】要素类中。
【道路】要素类是由几何线段构成的，每段线代表一段道路，所有道路都在路口打断。
*说明一：
平面交叉口是多条道路相交的地方，一定要把所有道路在路口打断（图A），或者在道路交点处为每条道路增加一个中间折点（图B），只有这样ArcGIS网络模型才会认为这些道路是相交的，并识别这个路口。
此外，也有不需要打断或增加中间折点的情况，例如一条路通过桥梁跨越另一条路，那么这两条路实际上是不相交的（图C）。
*说明二：
为了把两条线在交点处打断，可以在编辑状态下，使用【高级编辑】工具栏中的【线相交】工具。
~
查看【道路】要素类的属性可以看到它有4个自定义属性：
ROAD_TYPE：
道路类型；
Shape_Length：
路段长度（单位：
米）；
DriveTime：
车行时间（单位：
分钟）；
WalkTime：
步行时间（单位：
分钟）。
道路交通网络简单建模
交通网络建模是一项十分复杂的工作，首先建议一个最简单的交通网络模型，不考虑单行线、路口禁转等情况。
步骤1：
启动ArcMap，打开地图文档【chap08\练习数据\道路交通网络的构建\交通网络.mxd】，点击菜单【自定义】→【扩展模块…】，在【扩展模块】对话框中勾选其中的【NetworkAnalyst】选项。
步骤2：
新建网络数据集。
|
在【目录】面板中，浏览到【chap08\练习数据\道路交通网络的构建\交通网络.mdb\路网】项，右键点击【路网】要素数据集，在弹出菜单中选择【新建】→【网络数据集…】。
之后会弹出【新建网络数据集】向导对话框。
步骤3：
输入网络数据集的名称【交通网络】，然后点击【下一步】。
步骤4：
选择要参与网络模型的要素类。
勾选【道路】要素类，然后点击【下一步】。
步骤5：
设置路口转弯。
接受默认【是】和【通用转弯】，意味着所有路口均可以随意转弯，点击【下一步】。
步骤6：
设置连通性，规定线和线如何联通。
点击【连通性…】按钮，显示【连通性】对话框。
该对话框列表显示了参与网络模型的要素类。
这是模型中暂时只有【道路】要素类。
[
点击【道路】行的【连通性策略】列对应的单元格，弹出一个下拉列表，从中选择【端点】，意味着一条线只能通过端点和相接的另一条线连通（如果选择【任意节点】则意味着一条线可以通过其上的任何折点（包括端点）和另一条线连通，当然连通处也必须是另一条线上的折点）。
点【确定】返回，然后点击【下一步】。
步骤7：
设置高程建模。
网络模型还可以根据高程建立连通性，例如两条线交于端点，但两端点的高程不同，则不会建立连通。
这里接受默认设置，点【下一步】。
步骤8：
为网络指定通行成本、等级、限制等属性。
ArcGIS会从参与网络的要素类的属性中自动识别一些基本属性。
这里系统自动识别了【Minutes】属性，作为网络通行成本，单位是【分钟】。
选中【Minutes】行，然后点击【赋值器…】（或直接双击改行），可以查看该设置的详细参数，如下，其中有两条记录。
两条记录的【源】都是【道路】要素类。
^
两条记录的【方向】分别是【自—至】和【至—自】，分别代表道路通行的两个方向，一个是从道路起点到终点，另一个是从终点到起点（注；线的起点是绘制改线的第一点，终点是最后一点）。
两条记录的【元素】都是【边】，代表路网上的线段。
两条记录的【类型】都是【字段】，其【值】是【DriveTime】，意味着根据【道路】要素类的属性字段【DriveTime】中的值来确定通行成本。
系统识别的是正确的，点【确定】返回前一对话框。
右键点击【Minutes】行，在弹出菜单中选择【重命名】，将【Minutes】更名为【车行时间】。
步骤9：
新建路程成本属性。
点击【添加…】按钮，显示【添加新属性】对话框，如下图所示，设置名称为【路程】，使用类型选择【成本】，单位选择为【米】，数据类型选择【双精度】，点【确定】返回。
这时属性列表中新添了【路程】属性行，但是改行前面有警告符号
，意味着设置还存在问题。
选择【路程】属性后，点击【赋值器…】按钮，显示【赋值器】对话框，按下图所示进行设置，这样设置意味着用【道路】要素类的长度字段【Shape_Length】的值作为网络模型中网段的双向通行成本。
点【确定】返回。
—
将【路程】属性作为默认属性。
右键点击【路程】属性，在弹出菜单中选择【默认情况下使用】，之后该属性前会出现符号
，【D】代表“default”。
之后进行网络分析时会把它作为默认的网络属性，而不是之前的【车行时间】属性。
步骤10：
完成设置。
点【下一步】，为网络建立行驶方向设置时，选择【否】，点【下一步】，然后点【完成】结束设置。
之后会弹出对话框，询问【新网络数据集已创建，是否立即构建】，点【是】。
网络构建完成后提示【是否还要将参与到“交通网络”中的所有要素类添加到地图】，点【是】。
至此，一个简单的网络模型已经构建完毕。
模拟单行线
前面建立了一个简单的路网模型，紧接之前步骤，为其添加一些单行线路段。
步骤1：
为【道路】要素类添加【Oneway】字段。
网络模型将根据该字段确定是否单行，什么方向单行。
在【目录】面板中右键点击【道路】要素类，在弹出菜单中选择【属性…】，显示【要素类属性】对话框，切换到【字段】选项卡。
在【字段名】列点击任意一个空单元格，输入【Oneway】，数据类型选择【短整型】，【字段属性】栏设置如下图所示，默认值设为【0】意味着所有路段默认都不是单行线。
`
点【确定】完成。
步骤2：
让【道路】图层显示线段方向。
右键点击【道路】图层，在弹出菜单中选择【属性…】，显示【图层属性】对话框，切换到【符号系统】选项卡。
点击【符号】栏中的样式按钮，弹出【符号选择器】，选择【ArrowRightMiddle】样式，并把颜色设为墨绿，点【确定】。
点【确定】完成图层属性设置。
设置完成后，图中每条路段中间都多了一个表示线段绘制方向的箭头，如下图所示。
步骤3：
录入【Oneway】字段的属性。
;
点击【标准工具】工具条中的选择元素工具
，然后按住【Shift】键，依次选择下图所示路段，该路段位于路网的左下角。
右键点击【道路】图层，在弹出菜单中选择【打开属性表】，显示【表】对话框，右键点击表头【Oneway】，在弹出菜单中选择【字段计算器…】，显示【字段计算器】对话框，在【Oneway=】下输入【1】，点【确定】。
这里设为【1】意味着只允许沿道路箭头方向通行。
按住【Shift】键，依次选择路网左下角的第二条道路，如下图所示，将这条路的【Oneway】属性设为【-1】，设为【-1】意味着只允许沿道路箭头的反方向通行。
步骤4：
设置网络属性。
在【目录】面板中，右键点击【交通网络】，在弹出菜单中选择【属性…】，显示【网络数据集属性】。
在该对话框中可以对路网作全面调整。
切换到【属性】选项卡。
添加道路限行属性。
点击【添加…】按钮，显示【添加新属性】对话框，输入【名称】为【道路限行】，【使用类型】选择【限制】，意味着该属性是用于限制网络通行的；勾选【默认情况下使用】，使该属性默认参与所有网络分析。
设置后如下图所示。
点【确定】。
.
选择前面新建的【道路限行】属性，点击【赋值器…】按钮，显示【赋值器】对话框，将道路的【自-至】行和【至-自】行的类型都设置为【字段】。
右键点击道路【自-至】行，在弹出菜单中选择【值】→【属性…】，显示【字段赋值器】对话框。
在【预逻辑VB脚本代码】栏输入：
【restricted=False
If[Oneway]=-1Thenrestricted=True】
在【值=】栏输入【restricted】。
设置好如下图所示。
该设置的涵义是如果【Oneway】的值等于-1，那么沿道路箭头方向限行，亦即只允许沿道路箭头的反方向通行。
点【确定】返回。
双击道路【至-自】行，弹出【字段赋值器】对话框。
在【预逻辑VB脚本代码】栏输入：
【restricted=False
…
If[Oneway]=1Thenrestricted=True】
在【值=】栏输入【restricted】。
设置好如下图所示。
该设置的涵义是如果【Oneway】的值等于1，那么沿道路箭头反方向限行，亦即只允许沿道路箭头的方向通行。
点击【确定】完成【道路限行】属性的设置。
点击【确定】完成网络数据集属性的设置。
步骤5：
重新构建网络模型。
在【目录】面板中，右键点击【交通网络】，在弹出菜单中选择【构建】。
模拟禁止转弯
紧接之前步骤，为网络增加一些禁止转弯的路口。
步骤1：
新增转弯要素类。
在【目录】面板中，右键点击【路网】要素数据集，在弹出菜单中选择【新建】→【要素类…】，显示【新建要素类】对话框。
】
将【名称】设为【路口转弯】，【类型】选择【转弯要素】，【选择转弯要素类所属的网络数据集】栏选择之前构建好的【交通网络】。
点【下一步】，然后点【完成】。
之后，新建的【路口转弯】要素类被添加到当前地图文档，并显示在【内容列表】面板中。
步骤2：
编辑转弯要素类。
启动编辑。
点击【编辑器】工具条中的
下拉按钮，在下拉菜单中选择【开始编辑】，显示【创建要素】面板。
启动捕捉。
右键点击任意工具条，在弹出菜单中选择【捕捉】，显示【捕捉】工具条。
工具条中保证【边捕捉】、【折点捕捉】和【端点捕捉】处于选中状态；点击【捕捉】下拉按钮，勾选【使用捕捉】和【交点捕捉】。
在【创建要素】面板中点击【路口转弯】绘图模板。
绘制转弯要素，禁止下图中由北至南的小路进入主干道时左转。
利用捕捉，依次点击小路、交叉点，然后双击主干道，如图所示，如此就绘出了左转弯的通行轨迹。
!
绘制转弯要素，禁止主干道掉头。
利用捕捉，依次点击主干道、掉头地点，再回过头再次点击主干道，如下图所示，如此就绘出了掉头的通行轨迹。
停止并保存编辑，点【编辑器】工具条中的
下拉按钮，在下拉菜单中选择【停止编辑】，弹出保存对话框时，点【是】保存编辑内容。
步骤3：
设置网络属性。
在【目录】面板中，右键点击【交通网络】，在弹出菜单中选择【属性…】，显示【网络数据集属性】。
切换到【转弯】选项卡。
由于【路口转弯】要素类在创建时已经选择属于【交通网络】，所以这里已经出现在转弯列表中，如果之前没有设置，这需要点击【添加…】按钮，为网络添加转弯要素类。
切换到【属性】选项卡，添加转弯属性。
点击【添加…】按钮，显示【添加新属性】对话框，设置新属性的【名称】为【转弯限制】，设置【使用类型】为【限制】，勾选【默认情况下使用】，使该属性默认参与所有网络分析；点【确定】完成新属性的添加。
选择上面新建的【转弯限制】属性，点击【赋值器…】按钮，显示【赋值器】对话框，将【路口转弯】行的【类型】设置为【常量】，【值】设置为【使用约束条件】，意味着只要存在该要素的位置都不许按要素方向转弯。
点【确定】。
点【确定】，完成网络属性设置。
步骤4：
重新构建网络模型。
。
在【目录】面板中，右键点击【交通网络】，在弹出菜单中选择【构建】。
模拟路口红灯等候
紧接之前步骤，为路网模型添加路口通行时间。
步骤1：
在【目录】面板中，右键点击【交通网络】，在弹出菜单中选择【属性…】，显示【网络数据集属性】。
步骤2：
切换到【属性】选项卡，选择【车行时间】属性，然后点击【赋值器…】按钮，显示【赋值器】对话框。
步骤3：
在【赋值器】对话框中，切换到【默认值】选项卡。
将【转弯】属性的【类型】设置为【通用转弯延迟】。
双击【转弯】行的【值】列对应的单元格，显示【通用转弯延迟赋值器】对话框。
设置各个方向的平均通行时间，其单位是秒，其中【平直从地方到地方道路不穿过任何道路】市值两条路首尾相接，相接处没有路口，此时通行时间一般是“0”。
步骤4：
在所有弹出对话框中，点【确定】完成设置。
}
步骤5：
重新构建网络模型。
在【目录】面板中，右键点击【交通网络】，在弹出菜单中选择【构建】。
模拟地铁
紧接之前步骤，为路网模型添加地下轨道交通网。
步骤1：
将【路网】要素数据集下的【地铁】和【地铁出入口】要素类添加到当前地图文档。
步骤2：
设置网络。
在【目录】面板中，右键点击【交通网络】，在弹出菜单中选择【属性…】，显示【网络数据集属性】。
切换到【源】选项卡。
点击【添加…】按钮，为网络添加【地铁】和【地铁出入口】要素类。
切换到【连通性】选项卡。
将【组列数】栏设置为【2】，意味着将有2组网络；将【地铁】设置到组【2】；取消勾选【地铁】行的列【1】，然后勾选【地铁】行的列【2】；类似地将【道路】设置到组【1】；对于【地铁出入口】，同时勾选该行的列【1】和列【2】，意味着它将被两组共享。
点击【地铁出入口】的【连通性策略】，将其从【依边线连通】更改为【交点处连通】，意味着该要素拥有更高的连通权利，它将不遵循【道路】或【地铁】在该交汇点的连通属性，它将在任何重合节点处连接到各组网络的边。
/
切换到【属性】选项卡，由于新添的要素改变了以前设置好的属性，此时很多属性都出现了错误警告。
下面一个个进行修改。
双击【车行时间】，显示【赋值器】对话框。
这时地铁的两条属性都因为存在错误而被自动选择了，右键单击它们，在弹出菜单中选择【类型】→【常数】；再次点击右键，在弹出菜单中选择【值】→【属性】，弹出【常量值】对话框，输入【-1】，回车。
这样设置意味着不允许通行，很显然地铁是不允许车辆通行的；此时警告已经消除，点【确定】完成车行时间的设置。
双击【路程】，将两条【地铁】和两条【道路】的【类型】设置为【字段】，【值】设置为【Shape_Length】。
点【确定】，完成网络属性设置。
步骤3：
在地铁出入口成打断地铁和道路线条。
启动编辑。
点击【编辑器】工具条中的
下拉按钮，在下拉菜单中选择【开始编辑】，然后再在下拉菜单中选择【更多编辑工具】→【高级编辑】，显示【高级编辑】工具条。
交点处打断。
在【高级编辑】工具条中选择【线相交】工具
，然后依次点击地铁出入口处的道路和地铁线条，最后在空白处再点击一次左键确认，则两条相交线在交点处相互被打断成四条线。
停止并保存编辑，点【编辑器】工具条中的
下拉按钮，在下拉菜单中选择【停止编辑】，弹出保存对话框时，点【是】保存编辑内容。
步骤4：
重新构建网络模型。
在【目录】面板中，右键点击【交通网络】，在弹出菜单中选择【构建】。
*
至此，一个比较复杂的城市交通路网已经构建完毕。
二、最短路径的计算
步骤1：
启动ArcMap，打开地图文档【chap08\练习数据\网络分析\最短路径分析.mxd】，其中包含一个完整的交通网络模型。
步骤2：
启动【NetworkAnalyst】工具条。
在任意工具条上单击右键，在弹出菜单中选择【NetworkAnalyst】，显示【NetworkAnalyst】工具条。
这是工具条中的【网络数据集】栏显示为【交通网络】，证明系统已经自动识别了该网络模型，并把它作为默认的网络分析对象。
步骤3：
启动路径分析。
点击【NetworkAnalyst】工具条上的按钮【NetworkAnalyst】，在下拉菜单中选择【新建路径】，之后会显示【NetworkAnalyst】面板，并且，【内容列表】面板中新添了【路径】图层。
步骤4：
分析工具的设置。
设置停靠点。
在【NetworkAnalyst】面板中选择【停靠点】，然后点击【NetworkAnalyst】工具条上的【创建网络位置工具】
，在图面上的路径分析启动和终点各点击一次，这两个点会被同步添加到【NetworkAnalyst】面板的【停靠点】项目下。
设置障碍，例如某条路正在维修不能通行。
在【NetworkAnalyst】面板中选择【点障碍】，然后还是点击【NetworkAnalyst】工具条上的创建网络位置工具】
，再点击图面上的障碍路段，该路段会标记一个障碍标志
。
·
设置分析属性。
点击【NetworkAnalyst】面板右上角的【属性】按钮
，显示【图层属性】对话框。
切换到【分析设置】选项卡。
其默认【阻抗】是【路程（米）】，将其更改成【车行时间（分钟）】，意味着根据车行时间来计算最短路径。
点【确定】完成设置。
步骤5：
路径求解。
点击【NetworkAnalyst】工具条上的【求解】工具条
，短暂运算后，得到计算结果
步骤6：
查看详细数据。
右键点击【NetworkAnalyst】面板中的【路径】项下的路线【图形选择1—图形选择2】，在弹出菜单中选择【属性…】，显示【属性】对话框。
列表中【Total_车行时间】为累计的阻抗值，这里是车行时间。
三、设施服务区分析
步骤1：
启动ArcMap，打开地图文档【chap08\练习数据\网络分析\设施服务区分析.mxd】，其中包含一个完整的交通网络模型，以及一个【小学】图层。
步骤2：
启动服务区分析。
点击【NetworkAnalyst】工具条上的按钮【NetworkAnalyst】，在下拉菜单中选择【新建服务区】，之后会显示【NetworkAnalyst】面板，并且，【内容列表】面板中新添了【服务区】图层。
步骤3：
加载设施点。
在【NetworkAnalyst】面板中，右键点击【设施点】项，在弹出菜单中选择【加载位置…】，显示【加载位置】对话框。
将【加载自】栏设置为【小学】，意味着根据【小学】要素类确定设施点的位置。
点【确定】后，19个小学的位置被提取出来成为了设施点。
步骤4：
设置服务区分析的属性。
点击【NetworkAnalyst】面板右上角的【属性】按钮
，显示【图层属性】对话框。
切换到【分析设置】选项卡。
选择【阻抗】为【路程（米）】，【默认中断】设为【500800】，这意味着将生成小学的500米和800米服务区。
点【确定】。
步骤5：
服务区求解。
点击【NetworkAnalyst】工具条上的【求解】工具
，短暂运算后，得到计算结果。
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