第十五章路径分析和网络实际应用.ppt

第十五章 路径分析和网络应用 2014-4-30 路径分析是基于栅格数据来确定像元间的最小耗费路径。 应用：在道路、管线、运河等建设中耗费最低或环境影响最小。 网络应用是基于矢量数据并已建立拓扑关系的网络。 应用：找到网络中节点间的最短路径、查找最近设施、解决定位-配置问题等。 栅格和矢量数据在GIS分析应用中的区别： 路径分析是基于栅格数据来确定像元间的最小耗费路径。 所需要素： 源栅格：源栅格中仅源像元有像元值，所有其他像元都不赋值。源像元既可以是起点也可以是目标点或终点，路径分析得到的是一个像元对于源像元的最小耗费路径。 耗费栅格：耗费栅格定义了穿过每个像元的耗费或阻抗。每个像元的耗费通常是不同耗费的总和，耗费可以是实际耗费也可以是相对耗费。 耗费距离量测：基于节点-链接像元的表示法。 生成最小累积耗费路径：对于一个给定耗费栅格，通过计算连接两个像元的每条连接的总耗费，可计算这两个像元间的累计耗费，得到最小。 15.1路径分析 耗费距离量测： 节点——像元的中心 链接——横向链接或对角线链接 横向链接的耗费距离是连接像元的平均耗费，如(1+2)/2=1.5 对角线链接的耗费距离是平均耗费的1.44倍，如1.414*[(1+5)/2]=4.2 从像元a到像元b的累积耗费是两个横向链接耗费之和，如1.0和3.5之和 从像元a到像元c的累积耗费是对角线链接和横向链接的耗费之和，如4.2和2.5之和 路径是很复杂的，连接两个并不直接紧邻的两个像元之间的路径有许多。 寻找最小累积耗费路径是一个迭代过程 最小累积成本格网的生成 ArcGIS中的路径分析 成本距离 用耗费栅格计算每个像元到距离它最近的源像元的最小累积耗费，也能生成方向栅格和配置栅格； 成本路径 用距离和方向栅格，生成任意像元的最小耗费路径。 1、网络：一个具有目标运动的合适属性的线要素系统。 2、网络基本要素： 节点 网络中分布的中间点、交点等 链路 连接结点并具有运输能力的线段（弧段） 网络的组成： 15.2网络 网络要素的主要属性： 1、链路及链路阻抗 链路——在道路网络中由两个节点所确定的路段，也称为边，是网络的基本要素 阻抗——穿越链路的耗费 不仅考虑链路的实际长度 速度限制、交通情况的变化 通行时间是方向性的——不同方向所耗费的时间不同 存在离散的分段特性——一天内的不同时段，一周内的不同天等通行时间都可能不同 2、节点和转弯阻抗 节点——链路的一个交会点 如果链路与方向有关，链路的起点和终点都是节点（始节点、到节点） 转弯——从一个链路到另一个链路的过渡 发生在两个链路交叉或交会的节点处 转弯阻抗——完成转弯所需的时间，通常是有方向性的 直行可能花5秒钟，右转要等10秒钟，左转要等30秒 负值的转弯阻抗说明限制转弯，如单行道 转弯表——赋予网络中的转弯阻抗值 3、单行道或禁行道 可在属性表中指定字段标示： F—表示非单行道 T—表示单行道 N—任何方向都不能通行 单行道的方向取决于线段的始节点和终节点 4、天桥和地下通道 交叉处表示为无节点的连续路径的非平面要素 把天桥和地下通道视为平面要素：两段弧表示天桥交于一个节点，另两段弧表示天桥下的道路交于另一个节点 15.3网络拼接 建立道路网络包括三个步骤： 聚集网络的线要素 创建网络的基本拓扑关系 赋予网络属性 链路阻抗值——通常基于通行时间 道路分类以及速度限制 单行道 转弯表——生成包括网络中所有十字路口和可能的拐弯或限制，如停止标记等 见书P394图17.8-9 从甲地到乙地的最短路径是什么？ 如何设定一个服务中心？特定位置的服务中心或服务范围？ 从一个位置到另一个位置的通行程度如何？ 从出发地到目的地，有多少条可行路线？ 如何在街道图上定位一个发生的事件？ 第四节 网络应用 一、最短路径分析 二、最近设施 三、配置（服务区） 四、定位-配置 … 一般的线状空间数据必须经处理产生网络数据集（network dataset）才能用于网络分析，网络数据集必须有运行成本属性（如长度）。 一、最短路径分析（基于矢量数据） 在网络中寻找节点间累积阻抗最小的路径。 核心算法：求两点间的权数最小路径。 常用的算法是Dijkstra算法 应用广泛： 帮助货车司机为多个交货点建立送货时间表 联系事故处理站、事故地点和医院等紧急救援服务 帮助司机找到导航线路确定最佳路线 … Dijkstra算法的基本思想 按路径长度递增顺序求最短路径算法 。 Dijkstra 算法的基本步骤 令d(Y,X)表示点Y到X的距离，D(X)表示起