Суббота, 14 Июнь 2014 19:22

Network Analyst. Первые шаги

Оцените материал
(0 голосов)

В современном мире критической величиной для принятия решений зачастую является время. Это касается как реагирования в случае чрезвычайных ситуаций, так и элементарного выбора продуктового магазина. Сами того не замечая, мы постоянно обрабатываем и анализируем пространственную информацию, выбираем оптимальный маршрут, рассчитываем время. Однако это относительно простые задачи. Что делать, когда задача усложняется: одновременно надо учесть большое число факторов, рассчитать десятки и сотни маршрутов, сориентироваться на незнакомых дорогах по всей стране, континенту?

Современные ГИС позволяют быстро решать такие задачи, выполняя математический анализ сетевых данных. В линейке продуктов ArcGIS разработан мощный модуль для сетевого анализа – ArcGIS Network Analyst. Возможности модуля очень обширны, и для продвинутого использования требуется достаточно подробное его изучение. В этой же статье представлены основные принципы работы и первые шаги, с которых можно начать...

 

Шаг 1. Подготовка данных

 

 Для работы с инструментами Network Analyst необходимы исходные данные, моделирующие дорожную сеть. Любой сетевой анализ требует использования набора сетевых данных, представляющих собой логическую сеть. Набор сетевых данных в среде ArcGIS состоит из 3 типов элементов:

  • ребра (Edges) – линейные сегменты;
  • соединения (Junctions) – точечные соединения;
  • повороты (Turns) – линейные объекты, моделирующие правила поворотов.

и строится на основе линейного слоя дорог. Данный слой должен иметь следующий минимальный состав атрибутивных характеристик для каждого сегмента:

  • длина;
  • время прохождения;
  • скорость движения;
  • признак одностороннего движения;
  • класс иерархии (рекомендуется задавать не более 5 классов);
  • название улиц и дорог (допускаются нулевые значения).

 

Шаг 2. Создание набора сетевых данных

 

Набор сетевых данных строится внутри базы геоданных в одном с линейной темой дорог наборе классов. Через окно ArcGIS Catalog создается набор сетевых (New > Network Dataset…). Далее пошагово проходя мастер настройки, задаются основные установки и характеристики сети:

 1. Имя создаваемой сети и выбор версии

Ведите название создаваемой сети и выберите версию ArcGIS (по умолчанию строится сеть последней версии).

 2.Выбор слоев, образующих сеть

Для построения мультимодальных сетей (с учетом нескольких транспортных сетей, например автомобильной и железнодорожной) может быть выбрано несколько слоев.

 3. Настройка поворотов

 По умолчанию используются общие настройки – Global Turns, которые задают дополнительное время при совершении поворота.

 4. Настройка связности и соединения линейных сегментов

Определяет  логику перемещения между ребрами сети. По умолчанию передвижение между сегментами разрешается только на начальном и конечном вертексах – Connectivity Policy – “End point”.

 5. Настройка высот

Используется для моделирования сложных многоуровневых дорожных развязок. В качестве параметра высоты могут быть использованы: координата Z (координата высоты) или специально созданный атрибут Elevation Field (может содержать условные высоты или значения высотного уровня дорог). Использование настройки высот не является обязательным для создания сети, поэтому при отсутствии данных можно отказаться от этой настройки (вариант None).

 6.Настройка сетевых атрибутов для решения сетевых задач

В окне представлен список атрибутов, их тип применения (Usage), единицы измерения (Units), тип данных (Data Type) и набор кнопок управления.

 

           1- добавление атрибута;

           2, 3 – удаление атрибутов;

           4 – переименование;

           5 – копирование;

           6 – параметры;

           7 – вычислители.

 

 

 Сетевые атрибуты содержат информацию о наборе сетевых данных. Существует четыре типа.

  • Стоимость (Cost) –  суммирует значения по элементам. Требуется, по крайней мере, один атрибут стоимости (расстояние или время).
  • Признак (Descriptor) – содержит общую информацию, например названия улиц и дорог.
  • Иерархия (Hierarchy) – разделяет сеть, главным образом, с целью ускоренного проведения сетевого анализа.
  • Ограничение (Restriction) – обычно запрещает определенные перемещения сетевых элементов, но может также устанавливать предпочтение или игнорирование элементов.

Тип атрибута, единицы измерения и тип данных настраиваются сразу при добавлении нового сетевого атрибута. Для того, чтобы указать какие данные из вашего линейного слоя должны использоваться при расчетах нажмите кнопку «Вычислители» (Evaluators).   Откроется диалоговое окно настройки сетевых атрибутов.

В открывающемся списке Атрибут (Attribute) указано, какой из атрибутов редактируется.

В окне «Значения атрибута» (Attribute Values) представлены:

  • Источник значений (Source) – ссылка на слой, в котором содержатся значения для атрибута.
  • Направления (Direction) – для линейных элементов указывает направление действия атрибута. Позволяет задавать разные значения, в зависимости от направления движения.
  • Элемент (Element) – тип сетевого элемента, для которого действует атрибут.
  • Тип (Type) – тип вычислителя. Определяет, каким образом извлекаются значения для атрибута. Можно использовать один из 4 типов:
    • Поле – из атрибутивного поля слоя.
    • Постоянное значение – заданная постоянная.
    • Функция – вычисление значения по заданному выражению.
    • Скрипт – использование скрипта обработки.
  • Значение (Value) – указывает значение атрибута или путь к нему.

 7. Настройка путевых листов

Network Analyst позволяет генерировать путевые листы по маршрутам. Нажав на кнопку «Направления…» (Directions…), можно задать основные настройки для путевого листа: подписи названия дорог, отображаемые единицы измерения (например, для расстояния и времени), добавление карты маршрута и ее символизацию и другое. При отсутствии необходимости в путевых листах можно отказаться от их создания, выбрав отрицательный ответ No.

 8. Описание свойств сети

В последнем окне кратко отображаются все установленные настройки для набора сетевых данных. При необходимости их редактирования можно вернуться к предыдущим шагам мастера.

 После принятия всех настроек, выполняется создание пустой сети. Соглашаемся с автоматическим предложением ArcGIS построить сеть.

 

Шаг 3. Решение сетевых задач

 

Дополнительный модуль ArcGIS Network Analyst позволяет решать сетевые проблемы общего характера, такие как:

  • поиск наилучшего маршрута,
  • поиск ближайшего автомобиля службы спасения,
  • определение района обслуживания относительно текущего местоположения,
  • распределение автопарка для выполнения поступивших заказов,
  • выбор оптимального местоположения для открытия или закрытия предприятий.

 Воспользоваться инструментами сетевого анализа можно как в окне ArcCatalog ( через набор инструментов Network Analyst), так и в приложении ArcMap, которое сразу позволяет визуализировать полученный результат. Рассмотрим пример поиска наилучшего маршрута в ArcMap.

 Вне зависимости от выбранной сетевой задачи, ее решение включает следующие этапы.

 1. Настройка среды Network Analyst

Для использования инструментов Network Analyst, необходимо активировать дополнительный модуль (Customize > Extensions > Network Analyst) и добавить соответствующий набор инструментов.

2. Добавление набора сетевых данных

В карту необходимо добавить построенный набор сетевых данных, на основе которого будет проводиться анализ.

 3. Создание слоя сетевого анализа

Слой сетевого анализа содержит входные данные, свойства и результаты сетевого анализа. Он содержит виртуальную рабочую область с классами сетевого анализа для каждого типа ввода и для результатов. Объекты и записи внутри классов сетевого анализа относятся к объектам сетевого анализа. Некоторые свойства слоя сетевого анализа позволяют в дальнейшем определять задачу, которую необходимо решить.

Существует несколько типов слоев сетевого анализа, каждый из которых соответствует решаемой задаче. В нашем случае добавим слой «Новый маршрут» (New Route) из раскрывающегося списка панели Network Analyst, и включим окно сетевого анализа (Network Analyst Window ).

 4. Добавление объектов сетевого анализа

Объектами сетевого анализа являются данные объектов и записи, используемые в качестве входных данных во время сетевого анализа. В нашем случае это:

  • остановки – т.е. пункты начала и конца маршрута и промежуточные между ними;
  • точечные, линейные и полигональные барьеры – объекты запрещающие проезд по сегменту, либо снижающие скорость и увеличивающие время в пути.

 Объекты сетевого анализа можно загружать из уже имеющихся слоев: контекстное меню объекта > Load locations…; или добавлять вручную используя инструмент Create Network Location Tool   на панели Network Analyst.

 5. Настройка свойств сетевого анализа

Доступ к свойствам сетевого анализа обеспечивает диалоговое окно Свойства слоя (Layer Properties), которое открывается из окна Сетевого анализа - .

Основная закладка – «Настройки анализа» (Analysis Settings). Здесь задаются основные параметры для решения задачи:

  • импеданс (Impedance) – параметр, который будет минимизировать при расчете маршрута (обычно это время или расстояние);
  • использовать время начала (Use Start Time) – опция, которая позволяет задать время начала движения по маршруту (при наличии данных об изменении трафика по времени суток и дням недели помогает учитывать заторы и пробки на дорогах);
  • использовать временнные окна (Use Time Windows) – опция используется, если остановки на маршруте нужно посетить в определенное время (при этом должна быть включена опция Use Start Time);
  • изменить порядок остановок для поиска оптимального маршрута (Reoder Stops To Find Optimal Route) – по умолчанию маршрут посещает остановки в заданном порядке. При включении этой опции порядок остановок не важен (но можно закрепить начальную и конечные точки);
  • развороты в соединениях (U-Turns at Junctions) – определяет разрешенные развороты (варианты: везде, на перекрестках и в тупиках, только в тупиках, запрет разворотов);
  • тип выходной геометрии (Output Shape Type) – определяет отображение полученных маршрутов;
  • использовать иерархию (Use Hierarchy) – при включенной опции предпочтение отдается дорогам более высокого класса;
  • игнорировать некорректные положения (Ignore Invalid Locations) – при включенной опции некорректные сетевые положения будут выброшены из анализа;
  • ограничения (Restrictions) – список ограничений проезда, которые будут учитываться при анализе;
  • путевой лист (Directions) –настройки для генерации путевых листов.

Для получения итоговых данных по маршруту на вкладке «Накопление» (Accumulation) отметьте атрибуты, которые помогут проанализировать полученное решение (например, протяженность маршрута).

 6. Выполнение анализа и отображение результатов

После создания слоя анализа, добавления входных объектов сетевого анализа и настройки параметров для анализа выберите инструмент «Расчет» (Solve)  на панели Network Analyst.

Network Analyst вырабатывает решение, которое становится частью слоя сетевого анализа. Создаются выходные объекты сетевого анализа и обновляются входные/выходные объекты с использованием результатов.

Можно посмотреть на карту и дважды щелкнуть объект сетевого анализа в окне Network Analyst, чтобы проверить результаты.

 

Для более подробного изучения возможностей модуля Network Analyst можно воспользоваться официальной справкой по ArcGIS 10.1  по следующему адресу:

http://resources.arcgis.com/ru/help/main/10.1/index.html#/na/004700000001000000/

 

 

 

Прочитано 296530 раз

Похожие материалы (по тегу)

Другие материалы в этой категории: « Построение мозаик ДДЗЗ средствами ArcGIS 10.1

Оставить комментарий