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1.1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）。1.2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。1.3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=FalseIf[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=FalseIf[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】。1.4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】。1.5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