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ARCGIS网络分析学习――物流最佳路径网络分析
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一、实验目的
网络分析是GIS空间分析的重要功能。
有两类网络，一为道路(交通)网络，一为实体网络(比如，河流，排水管道，电力网络)。
此实验主要涉及道路网络分析，主要内容包括： 最佳路径分析，如：找出两地通达的最佳路径——物流最佳路径网络分析。
通过对本实习的学习，应达到以下几个目的：加深对网络分析基本原理，方法的认识； 熟练掌握ARCGIS下进行道路网络分析的技术方法。
结合实际，掌握利用网络分析方法解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备软件准备
ArcMap，要求有网络分析扩展模块的许可授权
数据准备： Shape文件创建网络数据集(高速公路：Highways， 主要街道：Major Streets， 公园：Parks，湖泊：Lakes，街道：Streets) Geodatabase网络数据集：NetworkAnalysis。mdb：包含：街道图层，Streets； 仓库图层，Warehouses； 商店图层：Stores；
在ArcMap中加载启用NetWork Anylyst网络分析模块： 执行菜单命令[工具Tools][Extensions]， 在[Extensions]对话框中点击 [Network Analyst] 启用网络分析模块，即装入Network Analyst空间分析扩展模块。
道路网络分析步骤 1。 创建分析图层 2。 添加网络位置 3。 设置分析选项 4。 执行分析过程显示分析结果
三、实验内容及步骤
(一) 最佳路径分析根据给定的停靠点，查找最佳路径(物流最佳路径)
1.1 数据准备
(1).双击ArcMap工程，或从ArcMap中打开工程EX10_1.mxd。
(2).如果网络分析扩展模块(Network Analyst Extension)已经启用(参考实验准备中的步骤)
(3).如果网络分析工具栏没有出现，则在工具栏显区点右键打开或执行菜单命令[View-视图][Toolbars-工具栏]，并点击[Network Analyst]以显示网络分析工具栏。
(4)如果网络分析窗口没有推开，则在网络分析工具栏中点击网络分析窗口按钮(上图红色区域)，以打开网络分析窗口；
注意：这是一个悬停窗口，它可以嵌入并固定在ArcMap的窗体中，或是作为一个单独的窗口悬浮在操作区上。在练习中，为了方便可以将其固定在TOC面板之下。
1。2 创建路径分析图层
在网络分析工具栏[ Network Analyst]上点击下拉菜单[Network Analyst]，然后点击[New Route]菜单项。 此时在网络分析窗口[ Network Analyst Window]中包含一个空的列表，显示停靠点(Stops)，路径(Routes)，路障(Barriers)的相关信息。同时，在TOC(图层列表)面板上添加了新建的一个路径分析图层[Route]组合。
1。3 添加停靠点
通过以下步骤添加停靠点，最佳路径分析将找到最佳的经停顺序以计算并得到最佳路径
(1) 在网络分析窗口[Network Analyst Window]中点选Stops(0)。
(2)。 在网络分析工具栏[Network Analyst]上点击"新建网络位置"[Create Network Location]工具。
(3) 在地图的街道网络图层的任意位置上点击以定义一个新的停靠点。 程序将在街道网络上自动的计算并得到一个距离给定位置最近的停靠点，已定义的停靠点会以特别的符号进行显示。停靠点会保持被选中的状态，除非它被明确地反选(Unselected)或者又新增了一个另外的停靠点。停靠点的所在的位置会同时显示一个数字"1"，数字表示经停的顺序。
(4) 再添加4 个停靠点。 新增加的停靠点的编号为2，3，4，5。经停的顺序可以在网络分析窗口[Network Analyst Window]中更改。第一个停靠点被认定为出发点，最后一个停靠点被认定为是目的地。 如果一个停靠点无法定位于道路网络上，则会显示一个"未定位"的符号。 "未定位"的停靠点可以通过移动操作将其定位到道路网络上，在网络分析[Network Analyst]工具栏上点选[选择/移动网络位置] [Select/Move Network Location]按钮，使用此工具将"未定位"的停靠点拖放到附近的道路网络上。
1。4 设置分析选项
以下操作基于规则(单向行驶规划必须遵守，任意路口可以调头)计算最省时间的线路 (1)。 如图所示，在网络分析窗口[Network Analyst Window]中点击分析图层属性按钮[Analysis Layer Properties] 打开图层Route的属性设置对话框：
(2) 在分析图层-Route属性对话框中，点击分析设置[Analysis Settings]选项页，并确认-阻抗[impedance]设置为分钟Minutes (Minutes)。
(3)。不使用时间限制 (保持Use Time Windows 前的检查框为非选中状态)。当必须在规定时间在某个停靠点停留时才使用这个选项，选则这个选项后可以通过设置停靠点属性来设置某个停靠点到达的时间，离开的时间(在ArcMap联机帮助中查询关键词network analysis， routing with time windows 可以了解详细内容)
(4)。不使用"经停点重排序功能"(保持[Reorder stops to Find Optimal Route]检查框为未选中状态)。这保证了经停顺序为你事先指定的顺序。
(5) 在"允许路口调头"[Allow U-turns]下拉列表中选择 任何路口[EveryWhere]
(6)。在"输出图形类型"[Output Shape Type]下拉列表中选择 实际形状[True Shape]
(7)。选中"忽略无效位置"[Ignore Invalid Locations]检查框。这样分析时将会忽略那些不在道路网络上的停靠点。
(8)。在"约束规划"[Restrictions]列表框中选择单行线[Oneway]。
(9) 点击方向[Directions]选项页，确定距离单位[Distance Units]设置为米[Meters]， 显示时间[Display Time]检查框被选中，时间属性[Time Attribute]被设置为分钟[Minutes]。点击[确定]按钮退出"图层属性"对话框。
1。5 运行最佳路径分析得到分析结果在网络分析工具栏[Network Analyst]上点击"求解"[Solve]按钮。
分析结果-最佳路径线状要素图层将在地图中显示，在"网络分析窗口"[Network Analyst Window]中"路径"[Route]目录下也会同时显示：
(2)。在网络分析窗口[Network Analyst Window]中点击Route树状结点左边的加号(+)显示最佳路径
(3)。右键击最佳路径"Graphic Pick…"或在网络分析工具栏中点击方向[Direction]按钮打开"行驶方向"窗口。
(4)。在行驶方向[Directions]窗口中点击"超链接"[Map]可以显示转向提示地图
(5)。 关闭"行驶方向"[Directions]窗口
1。6 设置路障(barrier)
通过在行驶路径步增加障碍，表示真实情况下，道路上无法通行的路障。在进行最佳路径分析将会绕开这些路径查找替代路线
(1)。在ArcMap的中执行菜单命令[Window][Magnier]显示放大镜窗口[Magnier]
(2)。通过按住放大镜窗口[Magni er]的标题栏在地图上移动，在地图中找到已经计算得到的最佳路径，松开鼠标。这时最佳路径的一部分应该显示在放大镜窗口[Magni er]的中心位置，我们将这这个区域的某个路段上放置一个路障
(3)。在网络分析窗口[Network Analyst Window]中单击"路障"[Barrier (0)]。
(4)。在网络分析工具栏[Network Analyst]上点击"新建网络位置"[Create Network Location]工具按钮。
(5)。在放大镜窗口[Magni er]中最佳路径上的某个位置放置一个路障。
(6)。在网络分析工具栏[Network Analyst]上点击"求解"[Solve] 按钮，得到新的最佳路径，从而避开路障
(8)。关闭"放大镜"[Magni er] 窗口
1。7 保存分析结果
最佳路径 (1)。 在网络分析窗口[Network Analyst Window]中右键点击"路径"[Routes (1) ]，在出现的右键菜单中点击"导出数据"[Export Data]菜单命令。
(2)。在"导出数据"[Export Data]对话框中指定导出的文件命，比如"D：\Ex10_1\Ex10_Route。shp"
(3)。点击[OK]按钮，最佳路径就会保存为指定的Shape文件。。
(4)。当ArcMap询问"是否要将导出数据作为一个图层添加到地图中"时，点击否[NO]
(5) 关闭ArcMap
GIS技术在环境保护中的应用
随着我国环境信息化的快速发展和计算机新技术在环境保护领域的广泛应用，环境信息系统在环境保护管理和决策工作中发挥着越来越重要的作用。而地理信息系统技术的出现为环境保护工作迈向信息化、现代化提供了技术支持。
目前，全国27个省级环保局及一百多个城市环保部门都已购置了ESRI公司的ARCGIS、ARCVIEW地理信息系统平台软件和相应的硬件设施，大部分省市已经建立环境基础数据库，在GIS平台上开发了城市环境地理信息系统、重点流域水资源管理、环境污染应急预警预报系统等，取得了显著的成效。
2.1应用GIS制作环境专题图
环境制图是环境科学研究的基本工具和手段。与传统的、周期长、更新慢的手工制图方式相比，利用GIS建立起地图数据库，可以达到一次投入、多次产出的效果。它不仅可以用户输出全要素地形图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题图，如污染源分布图、大气质量功能区划图等等。GIS的制图方法比传统的人工绘图方法要灵活得多，在基础电子地图上，通过加入相关的专题数据就可迅速制作出各种高质量的环境专题地图。可以根据实际需要从符号和颜色库中选择图件，使之更好地突出专题效果和特性。
2.2应用GIS建立各种环境地理信息系统
各级环保部门在日常管理业务中，需要采集和处理大量的、种类繁多的环境信息。而这些环境信息85%以上与空间位置有关。GIS的强大功能之一是它的空间数据的采集、编辑、处理功能和对空间数据的管理能力。使用GIS，可以建立各种环境空间数据库。例如：污染源空间信息数据库（包括工业、农业、交通等污染源数量、属性和污染源发生的地域范围）、环境质量信息数据库（包括空气、水、噪声等），GIS能够把各种环境信息与其地理位置结合起来进行综合分析与管理，以实现空间数据的输入、查询、分析、输出和管理的可视化。例如，基于GIS平台，厦门市建立了城市环境空间数据库和污染源监测属性数据库，开发了网络化城市环境质量地理信息系统，该系统涵盖了大气、地表水、声学环境的监测信息，以分布图、专题图、三维模型等形式，生动直观地反映环境质量状况。由于采用了因特网的GIS开发技术，该系统可以在Internet/Intranet上运行。
2.3 GIS应用于环境监测
在环境监测过程中，利用GIS技术可对实时采集的数据进行存储、处理、显示、分析，实现为环境决策提供辅助手段的目的。如广东省以东深流域自然环境地理信息为基础，对东深流域的监测数据进行存储处理，利用GIS技术开发了东深流域水环境管理信息。该系统直观显示和分析东深流域水环境现状、污染源分布、水环境质量评价，追踪污染物来源。可结合数字地图查询历年监测数据及各种统计数据，进行空间分析（如缓冲区查询与分析）、辅助决策（容量计算及污染状况的预测）为流域水环境的科学化管理和决策提供了先进的科学手段。
2.4 GIS应用于自然生态现状分析
在进行自然生态现状分析过程中，利用GIS可以比较精确地计算水土流失、荒漠化、森林砍伐面积等，客观地评价生态破坏程度和波及的范围，为各级政府进行生态环境综合治理提供科学依据。国家环保总局把GIS技术与遥感技术相结合，对我国西部12省的生态环境现状进行调查，得到了西部地区生态环境的空间分布与空间统计状况、生态环境质量状况和生态环境变化的空间规律特点，为该地区经济的可持续发展与资源环境的可持续利用提供了科学依据。青海省遥感中心将“3S”技术运用到青海湖环湖重点区域调查上，快速查清了该区域土地利用、土地覆盖现状，建立了生态环境数据库和生态环境评价指标体系，为政府规划决策、资源开发、环境保护提供了宝贵资料。
2.5 GIS应用于环境应急预警预报
建立重大环境污染事故区域预警系统，能够对事故风险源的地理位置及其属性、事故敏感区域位置及其属性进行管理，提供污染事故的大气、河流污染扩散的模拟过程和应急方案。例如，大连市的“重大污染事故区域预警系统”把重大污染事故的多种预测模型与GIS技术相结合，当某一风险源发生事故时提供应急措施、报警信息和救援信息，为重大污染事故应急指挥奠定了基础。上海市应用GIS、RS与GPS技术开发了环保应急热线系统，该系统采用GIS技术进行污染源搜索和定位；将GIS与GPS结合起来，用于出警指挥和导航；用RS技术获取地面信息，解决了GIS基础底图动态更新问题。通过“3S”技术的综合应用，更好地发挥了GIS在环保执法和应急事件中的作用。
2.6 GIS应用于环境质量评价和环境影响评价
由于GIS能够集成管理与场地密切相关的环境数据，因而也是综合分析评价的有力工具。环境影响评价是对所有的改、扩、建项目可能产生的环境影响进行预测评价，并提出防止和减缓这种影响的对策与措施。利用GIS的空间分析功能，可以综合性地分析建设项目各种数据，帮助确立环境影响评价模型。由于GIS系统具有层的结构，可将不同的环境影响进行计算并叠加。深圳市环境保护研究所已利用GIS技术进行编制环境影响评价报告书和制图。
在区域环境质量现状评价工作中，可将地理信息与大气、土壤、水、噪声等环境要素的监测数据结合在一起，利用GIS软件的空间分析模块，对整个区域的环境质量现状进行客观、全面的评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布情况。如通过叠加分析，可以提取该区域内大气污染布图、噪声分布图；通过缓冲区分析，可显示污染源影响范围等。
2.7 GIS应用于水环境管理
水环境信息具有明显的空间属性和层次属性，利用GIS可以更加明确地揭示不同区域的水环境状况，反映水体环境质量在空间上的变化趋势。可以更加直观地反映如污染源、排污口、监测断面等环境要素的空间分布。利用GIS还可以进行污染源预测、水质预测、水环境容量计算、污染物削减量的分配等，以表格和图形的方式为水环境管理决策提供多方位、多形式的支持。目前，全国各省环保局正在使用GIS软件进行各省水环境功能区划汇总工作，在此基础上，进一步开发水环境功能区管理信息系统，实现水环境数据查询、水质评价、统计分析、水质预测等功能，将各种水环境信息以可视化的方式表达，对水环境的科学管理将具有非常重要的意义。
1.用面向对象的方法分析ESRI几何对象之间的关系；
联系（association）便描述了类之间的关联。在两端的类中可以定义多重性（ Multiplicity）关联。多重性关联就是限制对象类与其它对象关联的数目关系。
类继承（type inheritance）定义了专门的类，它们拥有超类的属性和方法，并且同时也有自身的属性和方法。
实例化（Instantiation）指定一个类的对象有这样的方法，它能够创建另外一个类的对象。
聚合（Aggregation）是一种不对称的关联方式，在这种方式下一个类的对象被认为是一个“整体”，而另一个类的对象被认为是“部件”。
组成（Composition）是一种更为强壮的聚合方式，此种方式下，“整体”对象控制着“部分”对象的生存时间。
2.空间查询和拓扑规则之间关系；
空间查询是基于合适的拓扑规则上进行的，而拓扑规则体现了空间查询的实用性与合理性
3.结合实验结果，简述AO中的接口编程方法。
抽象类：不能创建或实例化，从来没有一个抽象类的实例
用于定义子类的公共接口，子类继承其定义的接口。
OMD符号为：二维的内部有阴影的矩形。
实例化类：不能创建，从别的对象获得实例。
OMD符号为：3D矩形内部没有阴影。
可创建的类：用New关键字创建对象或者从别的对象获得运行实例。
OMD符号为：带阴影的3D矩形符号。
面向接口的编程是面向对象的精髓，通过定义接口（比如IWorkspaceFactory），有许多类实现该接口，达到一种封装的效果。可以通过类工厂创建不同类的对象。即可以通过接口实现对类的访问。
