《GIS在道路工程中的应用》实验报告
——ArcGIS最短路径实验
ArcGIS最短路径实验
一：实验目的
本实验是笔者在前段时间学习ArcGIS软件的过程中总结的一些心得，通过这个实验，使我熟悉了ArcGIS栅格数据距离分析、表面分析、成本权重距离、数据重分类、最短路径等空间分析功能，极大地拓展了专业视野。
二：实验数据
①等高线文件——等高线地形图.DWG
②起点文件——StartPoint.shp
③终点文件——EndPoint.shp
三：实验步骤
1：由等高线图生成TIN，具体步骤如下。
1）：将“等高线地形图.DWG”另存为dxf格式，以备ArcMap使用。
2）：打开ArcMap，添加“等高线地形图.dxf”数据。
3）：打开“3D分析”命令，选择“创建/修改TIN”，再选择“从要素创建TIN”。在弹出的图层选择框中将后面三个勾上，点击确定。
2：将TIN转化为栅格，并进行重分类，具体步骤如下。
1）：打开“3D分析”命令，选择“转换”，再选择“TIN到栅格”，在弹出
的对话框中直接点击确定。
2）：重分类栅格数据，选择“空间分析”菜单命令，在下拉菜单中选择“重分类”。
3）：在弹出的菜单中，点击“分类”命令，将高程栅格数据分成10类，如下所示：
3：进行表面坡度、坡向分析，具体步骤如下。
1）：选择“空间分析”菜单命令，在下拉菜单中选择“表面分析”，再选择
“坡度”选项，在弹出的对话框中直接点击确定。
2）：同理，重分类坡度栅格数据，见下图。
3）：选择“空间分析”菜单命令，在下拉菜单中选择“表面分析”，再选择“坡向”选项，在弹出的对话框中直接点击确定。
4：创建起终点文件，并编辑，具体步骤如下。
1）：打开ArcCatalog，在本次实验的目录新建两个shpfile文件，一个是StartPoint.shp，另个是EndPoint.shp，并选择正确的坐标系，如下图。
2）：在ArcMap中分别加载StartPoint.shp和EndPoint.shp文件，并进行编辑，分别绘制出起点和终点。
5：生成最短路径，具体步骤如下。
1）：在重分类的高程栅格图上，运用ArcMap的最短路径原理生成从起点(StartPoint)到终点(EndPoint)的最短路径，具体步骤如下。
①显示高程栅格（重分类的tingrid的）、起点和终点图层。
②选择“空间分析”菜单命令，在下拉菜单中选择“距离”，再选择“成本
加权”选项。在弹出的对话框中按如下图选择下拉选项。
③选择“空间分析”菜单命令，在下拉菜单中选择“距离”，再选择“最短
路径”选项。在弹出的对话框中按如下图选择下拉选项，得最短路径1。
2）：同理，在重分类的坡度栅格图上，运用ArcMap的最短路径原理生成从起点(StartPoint)到终点(EndPoin)的最短路径2。
14、最佳的路径 、教学目标: 1.利用已有的识字方法，自主学习本课生字，并能正确美观地书写。联系上下文和自己已有的积累，理解生字词在文中的意思。体会重点词语在表情达意上的作用。 2.了解迪斯尼乐园景点间路径的产生过程，从中理解来自生活的灵感与伟大建筑设计之间的联系。 3.正确、流利、有感情地朗读课文，积累美词佳句。 二、教学重点：品读课文，了解迪斯尼乐园景点间路径的产生过程，从而了解来自生活中的灵感与伟大建筑设计之间的联系。 三、教学难点: 理解重点词句，体会其表情达意上的作用。 四、课前准备: 1.教师搜集有关格罗培斯的故事和生平的资料。 2.学生搜集迪斯尼乐园的资料。 五、教学课时: 2课时 第一课时 1课时 、激趣导入，揭示课题 1、同学们，你们喜欢看动画片么？大家一定对“米老鼠”“唐 老鸭”这样的动画人物不陌生。知道他们是谁创造的么？（美国动画片大师沃尔特.迪斯尼） 2、（格罗培斯：美国哈佛大学建筑学院院长，现代主义大师和景观建筑方面的专家，他 从事建筑研究40多年，攻克过无数个建筑方面的难题，在世界各地留下70多处精美的杰作。） 3、迪斯尼公司的创始人不但创造出了这么多个性鲜明、活泼可爱的动画人物，对于全世界热爱动画片的人来说，他还有一个巨大的贡献，那就是迪斯尼乐园。迪斯尼乐园备受全世界男女老少的喜爱，这里可以说是每个人梦的故乡，好像来到了用梦和幻想编织的殿堂。 3、揭示课题，质疑。 今天我们要学习的课文，就是和迪斯尼乐园有关的。
【板书课题：6、最佳路径】（最佳路径：就是最好的路线。） 看到这个题目，你们脑中产生了哪些问题? （为什么迪斯尼乐园的路径是最佳路径？这条最佳路径是如何设计出来的？这是一条怎 样的路径？） 、初读课文，理解大意 1、请同学们带着这些问题，自由朗读课文，要求读准字音。 2、检查读书情况。指名分节通读全文，正音：滨、窄、踩，多音字：吆喝（h e）、看k ①）管、调转（di GO zhu也）。 理解词语 微不足道：非常渺小，不值得一提。 迎刃而解：，劈竹子时,头上几节一破开，下面的顺着刀口自己就裂开了.比喻处理事情、解决问 题很顺利 4、交流初步阅读后能解答的问题，也可提出新的问题。 5、理清课文层次 你能按照事情的发生、发展、高潮、结果来给课文分分段吗? 第一段1―― 2）写格罗培斯为迪斯尼乐园的路径设计大伤脑筋，决定前往地中海海滨 （遇到难 题） 第二段（3）写一位年迈的葡萄园主卖葡萄的办法让格罗培斯从中受到启发。（获得启示）第三段（4―― 5）,格罗培斯让人按照人们在草地上踩出的痕迹铺设人行道，这样的设 计最终被评为世界最佳设计。（完成设计获得最佳） 6、能说说课文主要讲了一件什么事吗? （▲世界建筑大师格罗培斯为迪斯尼乐园的路径设计大伤脑筋，前往地中海海滨清理思绪, 后来从一位年老的葡萄园主卖葡萄的方法上受到启发，格罗培斯让人按照人们在草地上踩出 的痕迹铺设人行道，这样的设计最终被评为世界最佳设计。。） （2课 时） 教学目标: 1、有感情地朗读课文。
ArcGIS空间分析工具（SpatialAnalystTools） 1空间分析之常用工具 空间分析扩展模块中提供了很多方便栅格处理的工具。其中提取（Extraction）、综合（Generalization）等工具集中提供的功能是在分析处理数据中经常会用到的。 1.1提取（Extraction） 顾名思义，这组工具就是方便我们将栅格数据按照某种条件来筛选提取。 工具集中提供了如下工具： ExtractbyAttributes：按属性提取，按照SQL表达式筛选像元值。 ExtractbyCircle：按圆形提取，定义圆心和半径，按圆形提取栅格。 ExtractbyMask：按掩膜提取，按指定的栅格数据或矢量数据的形状提取像元。 ExtractbyPoints：按点提取，按给定坐标值列表进行提取。 ExtractbyPolygon ExtractbyRectangle ExtractValuestoPoints：按照点要素的位置提取对应的（一个/多个）栅格数据的像元值，其中，提取的Value 可以使用像元中心值或者选择进行双线性插值提取。 Sample：采样，根据给定的栅格或者矢量数据的位置提取像元值，采样方法可选：最邻近分配法（Nearest）、双线性插值法（Bilinear）、三次卷积插值法（Cubic）。 以上工具用来提取栅格中的有效值、兴趣区域点等很有用。 1.2综合 这组工具主要用来清理栅格数据，可以大致分为三个方面的功能：更改数据的分辨率、对区域进行概化、对 区域边缘进行平滑。 这些工具的输入都要求为整型栅格。 1.更改数据分辨率 Aggregate：聚合，生成降低分辨率的栅格。其中，CellFactor需要是一个大于1的整数，表示生成栅格的像 元大小是原来的几倍。 生成新栅格的像元值可选：新的大像元所覆盖的输入像元的总和值、最小值、最大值、平均值、中间值。
最佳路径寻找及其方法－-曲率法2 一.路径规划方法得选择 我拟考虑使用一条曲线进行路径规划。 我选择曲率法而不选择其她方法有如下考虑： 1,从难易程度上面考虑，曲率法不就是最简单得方法,但就是它有其它方法不能达到得好处,我们通过计算车子每一点得曲率,首先可以反映跑道每一点得弯曲程度,而且,曲率还能反映我们车子经过该点得最大速度与最大向心加速度。所以即便就是我们采用其她方法进行控制,最后还就是要回归到求跑道得曲率上面来。 二．最佳路径得寻找 最佳路径得寻找不就是随便找一条曲线作为运行路径，而就是特定得那一条曲线,在任何赛道情况下,只能找到一条这样得路径,下面我就通过各种赛道得图像来寻找最佳路径：情况一:弯道 红色曲线就是规划出来得最佳路径,θ为重建出来得跑道所转过得角度,θ>0表示向左转,θ＜0表示向右转。红色曲线与车子起始方向相切，且在满足不压两边跑道得情况下半径最短。?设规划出来得路径半径为ｒ，车子需要跑过θ角度,车子起点为(CarＸ,CarY)， 车子目前得速度为v,以半径r为规划路径行进时得最大速度为，车子得向心加速度(这个就是在车子硬件,机械确定以后提前测出来得,为固定值保存在程序中,意思就就是通过半径为Ｒ得跑道时,允许得最大速度为)。 所以车子在规划路径上跑时,也就就是在上图中红色路径上跑得时候，允许得最大速度为: 在此段路程中花费得总时间为: 所以得出r越小,总时间花得就越短。故车子应该尽量切内道跑。 又因为我们规划出来得路径不能压线,由图分析可得,我们只要保证我们规划出来得最远处得那个点不压线切靠近内侧跑道则基本可以保证我们规划出来得跑道不压线。 由图中标注：
最短路径分析（源码） using System; ArcEngine using ESRI.ArcGIS.Carto; using ESRI.ArcGIS.Geometry; using ESRI.ArcGIS.Geodatabase; using https://www.doczj.com/doc/e912369010.html,workAnalysis;//12 namespace GisEditor { ///
8.8.2 寻找最佳路径 一、目的 通过练习，熟悉掌握Arcgis栅格数据距离制图、表面分析、成本权重距离、数据重分类、最短路径等空间分析功能，分析和处理类似寻找最佳路径的实际应用问题的方法。 二、数据 dem(高程数据)、startPot(路径源点数据)、endPot(路径终点数据)、river(水流域数据) 三、操作过程 1、运行ArcMap，加载Spatial Analyst 模块，如果Spatial Analyst 模块未能激活，单击Tools菜 单下的Extensions,选择Spatial Analyst,单击Close按钮。 2、创建成本数据集 考虑到山地坡度、起伏度对修建公路的成本影响比较大，在创建成本数据集时，可考虑分配其权重比为0.6：0.4。因此，成本数据集为合并山地坡度和起伏度之后的成本，加上河流对成本之影响。 A.坡度成本数据集 （1）选择DEM数据层，单击Spatial Analyst 下拉列表框，选择Surface Analysis 并单击slope,生成坡度数据集，记为SLOP.（2）选择slope 数据层，单击spatial Analyst 下拉箭头，选择Reclassify 命令实施重分类。重分类的基本原则是：采用等间距分为10级，坡度最小一级赋值为1，最大一级赋值为10，下图为坡度成本数据。 B、起伏度成本数据集。 （1）选择DEM数据层，单击Spatial Analyst 下拉列表框，选择Neighborhood Statistics,生成起伏度数据图层，记为QFD.（2）选择QFD数据层，单击Spatial Analyst 下拉箭头，选择Reclassify命令，按10级等间距实施充分类，地形越起伏，级数赋值越高，最小一级赋值为1，最大一级赋值为10，得到地形起伏成本数据。
网络分析（最短路径问题分析） 一、实验目的： 理解最短路径分析的基本原理，学习利用arcgis软件进行各种类型的最短路径分析的操作。 二、实验准备 1、实验背景： 最短路径分析是空间网络分析中最基本的应用，而交通网络中要素的设置对最短路径的选择有着很大的影响。实验要求根据不同的权重，给出到达指定目的地的路径选择方案，并给出路径长度。 在网络中指定一个超市，要求分别求出在距离、时间限制上从家到超市的最佳路径。 给定访问顺序，按要求找出从家经逐个地点达到目的地的最佳路径。 2、实验材料： 软件：ArcGIS Desktop 9.x ， 实验数据：文件夹ex6中，一个GeoDatabase地理数据库：City.mdb，内含有城市交通网、超市分布图，家庭住址以及网络关系。 三、实验内容及步骤 首先启动ArcMap，选择ex6\city.mdb，再双击后选择将整个要素数据集“city”加载进来，然后将“place”点状要素以“HOME”字段属性值进行符号化，1值是家，0值是超市。 第1步无权重最佳路径的选择 加载“设施网络分析”工具条（“视图”>>“工具条”，勾选“设施网络分析”），点选旗标和障碍工具板下拉箭头，将旗标放在家和想要去的超市点上。
第2步加权最佳路径选择 在设施网络分析工具条上，点选旗标和障碍工具板下拉箭头，将旗标放在家和想去的某个超市点上。 选择“分析”下拉菜单，选择“选项”按钮，打开“分析选项”对话框，选择“权重”标签页，在“边权重”上，全部选择长度“length”权重属性。 点选“追踪任务”下拉菜单选择“查找路径”。单击“执行”键，则以长度为 比重为基础的最短路径将显示出来，这条路径的总成本将显示在状态列。
兰州交通大学开放性实验 基于ArcGIS的地理分析 实 验 报 告 实验名称：矢量数据的空间分析-以最短路径分析为例 学生姓名：张鑫港 学生学号：201408301 指导老师：朱睿 时间：2016年5月1日 1.实验背景 最短路径的分析问题在现实生活中有着广泛的应用，可以有助于提高效率，减少资源的消耗，故对最短路径的研究有着重要的意义。
2. 实验目的 通过本练习，掌握ArcGIS最短路径分析的方法，深入理解网络分析的原理。 3. 实验要求 通过分析能够得到到达指定目的地的路径选择方案及根据不同的权重得到不同的最佳路径，并给出路径的长度（总成本）。 （1）在网络中指定一个点，分别求出在不同距离、时间的限制下从指定的另一点到此点的最短路径。 （2）给定访问顺序，按要求找出逐个经过中间位置最终到达目的地的最佳路径。 （3）研究阻抗的设置对最佳路径选择的影响。 4. 实验操作步骤 1）无权重最佳路径的选择 无权重最短路径，即说明路径的长短是此网络分析的唯一标准。 此时计算出的是距离上最短的路径，左下角显示出此网络的总成本，本例中显示为20，即为总共经过20个路口的含义。（以下图中都可显示总成本，不再一一说明） 2）加权最佳路径的选择 加权最佳路径的选择，可以是距离、时间、速度等的加权，要根据分析的具体情况决定以何属性加权。以下以时间加权与距离加权为例说明。
时间加权 距离加权 加权的意义，既为网络分析提供分析依据，即以何作为计算因素来进行分析。 3）按要求和顺序能够逐个通过目标点的路径的实现 如果在一个网络分析中按照一定的顺序依次标定所要经过的点位，此时可以同时赋予权重（本图中以距离权重为例），则可以得到按指定顺序行进的最优路径。 4）阻强问题 权重是通过边线或连接的成本，它只能基于长整型或双精度型数据类型创建。在本例 阻强问题指的是点状要素或线状要素因为某些突发事件而不可运行时，原先获取的最优路径就可能会被修正。本例中同时设置了点要素障碍与边要素障碍，可以看出设置阻碍后最优路线的修正。
综合实习7：最短路径问题分析与应用 1．背景 在现实中，最短路径的求取问题可以拓展为许多方面的最高效率问题，最短路径不仅指一般意义上的距离最短，还可以是时间最短、费用最少、线路利用率最高等标准。 2．目的 学会用ArcGIS10进行各种类型的最短路径分析，理解网络分析原理。 3．数据 GeoDatabase地理数据库：City.mdb。 数据库中包含一个数据库：City，其中含有城市交通网net、商业中心及家庭住址place、网络节点city_Net_Junctions等要素。 4．要求 根据不同的要求，获得到达指定目的地的最佳路径，并给出路径的长度；找出距景点最近的某设施的路径。 在网络中指定一个商业中心，分别求出在不同距离、时间的限制下从家到商业中心的最佳路径。 给定访问顺序，按要求找出从家出发，逐个经过访问点，最终到达目的地的最佳路径。 研究阻强的设置对最佳路径选择的影响。 5．操作步骤 启动ArcMap，打开city.mdb，双击city数据库，加载数据。 对点状要素place符号化：以HOME字段，1值为家，0值为商业中心。 （1）无权重最佳路径的生成 1）在几何网络分析工具条上，选择旗标工具，将旗标放在“家”和想要取得“商业中心”点上。 2）选择分析|选项命令，打开“分析选项”对话框，确认“权重”和“权重过滤器”标签项全部是“无（None）”，这种情况下进行的最短路径分析是完全按照这个网络自身的长短来确定。 3）在“追踪任务”文本框中选择“网络路径分析”。单击“解决”按钮。显示出最短路径（图7-1），这条路径的总成本显示在状态栏中。
图7-1 无权重参照的最短路径的显示 （2）加权最佳路径生成 1）在几何网络分析工具条上，点选旗标工具，将旗标分别放在“家”和想去的某个“商业中心”的位置上。 2）选择“分析|选项”命令，打开“分析选项”对话框（图7-2）进入“权重”标签页，在边的权重（Edge weights）上，全部选择长度（length）权重属性。 图7-2 长度权重属性设置
最佳路径 教学目标： 知识与能力： 1、学会本课生字新词，理解由生字组成的词语。读准多音字：吆喝（hè）、看（kān）管、调转（diào zhuǎn）。 2、正确、流利、有感情地朗读课文。 过程与方法： 1、引导学生联系上下文思考、讨论问题，围绕“迪斯尼乐园路径设计为什么被评为世界最佳设计？它与法国南部农民卖葡萄有什么联系”等问题发表自己的见解。 2、激发学生学习兴趣，收集有关“迪斯尼乐园”的介绍，以“走进迪斯尼”“迪斯尼的故事”开展综合活动。 情感态度与价值观 理解课文内容，懂得尊重他人，相信他人，给人自由与选择的机会，其中蕴含着巨大的价值。 课时安排： 第一课时：激发兴趣，初读课文，了解大意，理清层次，阅读课文1、2自然段，引导学生各抒己见。 第二课时：阅读课文3——7自然段，了解相关资料，阅读同题文章，联系生活实际，寻找生活中的“最佳路径”。 教学过程： 第一课时 一、激趣导入，揭示课题 1、同学们，你们喜欢看动画片么？大家一定对“米老鼠”“唐老鸭”这样的动画人物不陌生。知道他们是谁创造的么？（美国动画片大师沃尔特?迪斯尼） （格罗培斯：美国哈佛大学建筑学院院长，现代主义大师和景观建筑方面的专家，他从事建筑研究40多年，攻克过无数个建筑方面的难题，在世界各地留下70多处精美的杰作。） 2、迪斯尼公司的创始人不但创造出了这么多个性鲜明、活泼可爱的动画人物，对于全世界热爱动画片的人来说，他还有一个巨大的贡献，那就是迪斯尼乐园。迪斯尼乐园备受全世界男女老少的喜爱，这里可以说是每个人梦的故乡，好像来到了用梦和幻想编织的殿堂。 3、揭示课题，质疑。 今天我们要学习的课文，就是和迪斯尼乐园有关的。
实验十、网络分析（道路网络分析） 一、实验目的 网络分析是GIS空间分析的重要功能分。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。 ●最近服务设施分析，如：引导最近的救护车到事故地点。 ●服务区域分析，如：确定公共设施（医院）的服务区域。 通过对本实习的学习，应达到以下几个目的： (1)加深对网络分析基本原理、方法的认识； (2)熟练掌握ARCGIS下进行道路网络分析的技术方法。 (3)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（最省时的线路）
基于ArcGIS对矢量数据模型的最短路径分析 摘要：利用ArcGIS中网络分析模块对最短路径问题分情况进行了探讨，分别给出了在不同情况下如何找到不同最短路径。关键词：矢量数据；网络分析；ArcGIS；最短路径人们每天都会提出如下一些问题：应该在道路的何处开挖，才能迅速找到煤气总管？将冰箱送到客户家里，如何走最好？这个城市卖掉的土地和财产总值多少？要回答上述问题需要访问具有多维(x、y、z坐标和时间)、大容量和高处理费用特征的地理信息；同时，即使回答明显简单的地理学问题，也要求按统一的标准集成多种数据源。1 矢量数据模型的概念与特点以计算机能够接受和处理的数据形式，为了反映空间实体的某些结构特性和行为功能，按一定的方案建立起来的数据逻辑组织方式，是对现实世界的抽象表达。空间数据模型是地理信息系统的基础，它不仅决定了系统数据管理的有效性，而且是系统灵活性的关键。空间数据模型是在实体概念的基础上发展起来的，它包含两个基本内容，即实体组和它们之间的相关关系。实体和相关关系可以通过性质和属性来说明。空间数据模型可以被定义为一组由相关关系联系在一起的实体集(D.J.Peuqoet)[1]。结合空间数据的具体特点进行空间数据模型的设计是地理信息系统的关键。由于空间数据模型的设计与计算机硬件、系统软件和工具软件的发展现状密切相关，所以，就目前的发展现状而言，很难用一个统一的数据模型来表达复杂多变的地理空间实体。例如，某些空间数据模型可能很适合于绘图，但它们对于空间分析来说效率却十分低；有些数据模型有利于空间分析，但对图形的处理则不理想[2]。地理信息系统中一种常见的图形数据结构为矢量结构，即通过记录坐标的方向尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。 2 最短路径问题的分析与应用2.1 背景在现实中，最短路径的求取问题是可以拓展为许多方面的最高效率问题，最短路径不仅是指一般意义上的距离最短，还可以是时间最短、费用最少、线路利用率最高等标准。2.2 技术路线图利用GIS软件进行最短路径分析的技术路线图。 2.3 网络中的基本组成部分和属性(1)链：网络中流动的管线，如街道、河流、水管等。其状态属性包括阻力和需求。(2)障碍：禁止网络中链上流动的点。(3)拐角点：出现在网络中所有的分割点上状态属性的阻力，如拐弯时间和限制。(4)中心：是接受或分配资源的位置，如水库、商业中心、电站等。其状态属性包括资源容量和阻力限额。(5)站点：在路径选择中资源增减的站点，如库房、汽车站等。其状态属性有要被运输的资源需求，如产品数。网络中的状态属性有阻力和需求两项。实际的状态属性可通过空间属性和状态属性的转换，根据实际情况赋到网络属性表中。2.4 网络分析的基本方法网络分析的基本方法包括路径分析、地址匹配和资源分配。(1)路径分析①静态求最佳路径：由用户确定权值关系后，即给定每条弧段的属性，当需求最佳路径时，可读出路径的相关属性，从而求得最佳路径。②动态分段技术：给定一条路径由多段联系组成，要求标注出这条路上的公里点或定位某一公路上的某一点，标注出某条路上从某一公里数到另一公里数的路段。③最短路径：确定起点、终点和所要经过的中间点、中间连线，求最短路径。(2)资源分配资源分配网络模型由中心店及其状态属性和网络组成。分配有两种方式，一种是由分配中心向四周输出，另一种是由四周向中心集中。这种分配功能可以解决资源的有效流动和合理分配，其在地理网络中的应用与区位论中的中心理论类似[3，4]。3 矢量数据网络分析实现过程 3.1 网络分析的预处理在进行网络分析之前，首先要对已建好的网络进行初始化参数设置，主要内容如下。3.1.1 网络数据的加载进行网络分析的前提是几何网络的调用。一般来说，根据需求，选择调用的网络数据。基本的网络分析必须加载至少一种包含网络属性的要素类
实验寻找最佳路径问题 如何根据实际地形情况设计出比较合理的公路规划，是一个值得研究的问题。 寻找最佳路径问题 1．目的 （1）熟悉ArcGIS栅格数据距离制图 （2）成本距离加权 （3）表面分析 （4）数据重分类 （5）最短路径等空间分析功能。 2、数据准备 （1）DEM（高程数据） （2）startPot（路径源点数据） （3）endPot（路径终点数据） （4）River（小流域分布数据） 3、要求 1) 新建路径成本较少。 2) 新建路径为较短路径。 3) 新建路径的选择应该避开主干河流 , 以减少成本。 4) 新建路径的成本数据计算时 , 考虑到河流成本 (重分类数据reclass_river) 是路 径成本中较 关键因素 , 先将坡度数据 (reclass-slope) 和起伏度数据 (reclass-QFD) 按照 0.6: 0.4 权重合并 , 然后与河流成本作等权重的加和合并 , 公式描述如下 : cost=reclass_River+(reclass_slope*0.6+reclass_QFD*0.4) 5) 寻找最短路径的实现需要运用 ArcGIS 的空间分析 (Spatial Analyst) 中距离制图 中的成本路径及最短路径、表面分析中的坡度计算及起伏度计算、重分类及栅格计算器等功能完成。 6) 提交寻找到的最短路径路线图。
4、实现流程图 ArcGIS 中实现最佳路径分析 , 首先利用高程数据派生出坡度数据以及起伏度数据。 然后重分类流域数据、坡度、起伏度数据集到相同的等级范围 , 再按照上述数据集在路径选择中的影响率赋权重值 , 最后合并这些数据即可得到成本数据集。基于成本数据集计算栅格数据中各单元到源点的成本距离与方向数据集。最后执行最短路径函数提取最佳路径。 具体逻辑过程如图所示。
ArcGIS教程：路径分析 求解路径分析表示根据要求解的阻抗查找最快、最短甚至是最优的路径。如果阻抗是时间，则最佳路线即为最快路线。如果阻抗是具有实时或历史流量的时间属性，则最佳路径是对指定日期和时间来说最快的路径。因此，可将最佳路径定义为阻抗最低或成本最低的路径，其中，阻抗由您来选择。确定最佳路径时，所有成本属性均可用作阻抗。 可在路径分析中累积任意多个阻抗属性，但累积属性不会对沿网络计算路径造成任何影响。例如，如果选择时间成本属性作为阻抗属性，并且希望累积距离成本属性，最终仅会使用时间成本属性来优化解。求解过程中将累积并报告总距离，但此例中的路径并不是根据距离计算得出的。 查找通过一系列停靠点的最佳路径将遵照与执行其他网络分析相同的工作流。 一、路径分析图层 路径分析图层将存储路径分析的所有输入、参数和结果。 1、创建路径分析图层 要通过 Network Analyst 工具条创建路径分析图层，可以单击 Network Analyst > 新建路径。
创建新的路径分析图层后，该图层即会与它的五个网络分析类(停靠点、路径、点障碍、线障碍和面障碍)一起显示在Network Analyst 窗口中。 路径分析图层也会以名为“路径”的复合图层显示在内容列表中(如果地图文档中已经存在名称相同的路径，则会以路径 1、路径 2 等显示)。存在五种要素图层 - 停靠点、路径、点障碍、线障碍和面障碍。其中的每个要素图层都有默认的符号系统，您可在图层属性对话框中对这些默认的符号系统进行修改。 二、路径分析类 路径分析图层由五种网络分析类组成。 下面各部分概述了每个类及其属性。 1、停靠点类 该网络分析类用于存储路径分析中用作停靠点的网络位置。“停靠点”图层包含四种默认符号：已定位停靠点、未定位停靠点、有错误的停靠点和有时间冲突的停靠点。您可以在图层属性对话框中修改“停靠点”图层的符号系统，此对话框中包含停靠点的自定义符号系统类别，它位于 Network Analyst > 序列化的点中。 创建新的路径分析图层后，“停靠点”类为空。仅当将网络位置添加到该类后，它才不为空。创建路径至少需要两个停靠点。 2、停靠点属性 一些停靠点属性仅在定义起始时间或启用时间窗后才可用，其中，起始时间和时间窗均是路径分析图层的图层属性对话框的分析设置选项卡中的参数。 3、路径类 路径类存储通过分析生成的路径。与其他要素图层相同，它的符号系统也可通过图层属性对话框进行访问和更改。
最佳路径寻找及其方法--曲率法2 一．路径规划方法的选择 我拟考虑使用一条曲线进行路径规划。 我选择曲率法而不选择其他方法有如下考虑： 1，从难易程度上面考虑，曲率法不是最简单的方法，但是它有其它方法不能达到的好处，我们通过计算车子每一点的曲率，首先可以反映跑道每一点的弯曲程度，而且，曲率还能反映我们车子经过该点的最大速度和最大向心加速度。所以即便是我们采用其他方法进行控制，最后还是要回归到求跑道的曲率上面来。 二．最佳路径的寻找 最佳路径的寻找不是随便找一条曲线作为运行路径，而是特定的那一条曲线，在任何赛道情况下，只能找到一条这样的路径，下面我就通过各种赛道的图像来寻找最佳路径： 情况一：弯道 红色曲线是规划出来的最佳路径，θ为重建出来的跑道所转过的角度，θ>0表示向左转，θ<0表示向右转。红色曲线与车子起始方向相切，且在满足不压两边跑道的情况下半径最短。 设规划出来的路径半径为r ，车子需要跑过θ角度，车子起点为（CarX,CarY ）, 车子目前的速度为v ，以半径r 为规划路径行进时的最大速度为m ax V ，车子的向心加速度 R v a 2 0 （这个是在车子硬件，机械确定以后提前测出来的，为固定值保存在程序中，意思 就是通过半径为R 的跑道时，允许的最大速度为0v ）。 所以车子在规划路径上跑时，也就是在上图中红色路径上跑的时候，允许的最大速度为：
R r v r a V * *0max == 在此段路程中花费的总时间为： r R v R r v r v s t *** *0 0θ θ= == 所以得出r 越小，总时间花的就越短。故车子应该尽量切内道跑。 又因为我们规划出来的路径不能压线，由图分析可得，我们只要保证我们规划出来的最远处的那个点不压线切靠近内侧跑道则基本可以保证我们规划出来的跑道不压线。 由图中标注： CarX r a +=θcos * CarY r b +=θsin * a ， b 应满足： ]19[]19[RX a LX << ]19[]19[RY b LY << 在计算出上面的参数过后，就给舵机和电机赋值，舵机赋值为1/r ，r 可以反映出舵机偏转角的大小，r 越大，路径越平缓，舵机偏转就应该越小，r 越小，路径弯度越大，舵机偏转就应该越大。然后在1/r 的基础上再乘以一个比例系数K ，K 是通过实验调节出的一个合适的值，参数调节合适后，是会适应所有弯道的，并不只是适 用于当前弯道。电机的赋值采用控速的闭环控制法，保证车子以通过此弯道允许的最大速度m ax V 跑过去。 补充：路径规划的时候还需要考虑到车子相对于跑道的偏向，因为规划出来的路径必须与车子当前的方向相切，否则会是车子强制产生一个偏向角，这种规划出来的路径是不可实现的，并且在这种情况下也有可能会产生侧滑等等。所以我们要计算出车身相对于跑道的偏向角度。通过几何关系我们知道计算这个量的前提是找到每一段规划路径的圆心坐标。 情况二：小S 或大S 和情况一中的弯道处理方式一样。
ArcEngine 最短路径分析 using System; using ESRI.ArcGIS.Carto; using ESRI.ArcGIS.Geometry; using ESRI.ArcGIS.Geodatabase; using https://www.doczj.com/doc/e912369010.html,workAnalysis; namespace GisEditor { ///
第八章栅格数据的空间分析 练习2：寻找最佳路径 一、背景 随着社会经济发展需求，公路的重要性日益提高。在一些交通欠发达的地区，公路建设迫在眉睫。如何根据实际地形情况设计出比较合理的公路规划，是一个值得研究的问题。 二、目的 通过练习，熟悉ArcGIS栅格数据距离制图、表面分析、成本权重距离、数据重分类、最短路径等空间分析功能，熟练掌握利用ArcGIS上述空间分析功能分析和结果类似学校选址的实际应用问题的基本流程和操作过程。 三、要求 1、新建路径成本较少； 2、新建路径为较短路径； 3、新建路径的选择应该避开主干河流，以减少成本； 4、新建路径的成本数据计算时，考虑到河流成本（Reclass_river）是路径成本中较关键因素，先将坡度数据（reclass_slope）和起伏度数据（reclass_QFD）按照0.6：0.4权重合并，然后与河流成本作等权重的加和合并，公式描述如下： cost = Reclass_river + ( reclass_slope*0.6+reclass_QFD*0.4) 5、寻找最短路径的实现需要运用ArcGIS的空间分析（Spatial Analyst）中距离制图中的成本路径及最短路径、表面分析中的坡度计算及起伏度计算、重分类及栅格计算器等功能完成； 6、最后提交寻找到的最短路径路线图。 四、数据 1、dem(高程数据) 2、startPot (路径源点数据) 3、endPot (路径终点数据) 4、river (小流域数据) 五、操作步骤 1、运行ArcMap，加载Spatial Analyst模块，如果Spatial Analyst模块未能激活，点击Tools菜单下的Extensions，选择Spatial Analyst，点击Close按钮。 2、单击File菜单下的Open命令，打开加载地图文档对话框，选择E:\Chp8\Ex2\road.mxd。 3、设置空间分析环境。点击Spatial Analyst模块的下拉箭头，打开Options对话框，设置相关参数： (1) 打开Options对话框中的General选项卡，设置默认工作路径为：“E:\Chp8\Ex2\result\”，如图1所示。 (2) 打开Options对话框中的Extent选项卡，在Analysis Extent下拉框中选择“Same as Layer landuse”，如图2所示。 (3) 打开Options对话框中的Cell Size选项卡，在Analyst Cell Size下拉框中选择“Same as Layer landuse”，如图3所示。
网络分析算法的实现，又能够在节约存储空间的前提下根据需要扩充数据，对交通网络进行综合分析。 然后是网络搜索，主要依据求解单源点间最短路径的Dijkstra算法思想，同样也可以对其进行优化改进以提高效率。 应用到的基本工具 Arc map View/toolbars/utility network analyst工具条 操作流程图（尽量为图解模型） 操作步骤（方法） 1、对各个图层的属性表及其投影信息进行查看与了解，了解utility network analyst工具条中各个选项的用处。 2、最短路径的选择 （1）首先打开Arc Map选择E:\Chp7\Ex2\city.mdb再双击后选择将整个要素数据进来。然后将place点状要素以HOME字段属性值进行符号化，1值是家，0值是 超市，如图1。 图1 （2）在place图层上右击label features，使name字段显示在图层中。 3、最短路径的求取 无权重最佳路径的选择 1）在设施网络分析工具条上，点选旗标和障碍工具板下拉箭头，将旗标放 在家和想要去的超市点上。 2）确认在Analysis下拉菜单中的Options按钮打开的Analysis Options
对话框中的weight和weight filter标签项全部是none，这样使得进行的最短路径分析是完全按照这个网络自身的长短来确定的。 3）点选追踪工作（Track task）下拉菜单选择寻找路径（find path）。单击solve键，则最短路径将显示出来，这条路径的总成本将显示在状态列。 图2 无权重最佳路径的选择 加权最佳路径选择 1）在设施网络分析工具条上，点选旗标和障碍工具板下拉箭头，将旗标放在家和想去的某个超市点上。 2）选择Analysis下拉菜单，选择Option按钮，打开Analysis Option对话框，选择Weight标签页，在边的权重(edge weight)上，全部选择长 度（length）权重属性。
寻找最佳路径 专业：测绘工程1011 学号： 姓名： 地点： C1—203 指导老师：王跃
一、实验背景 随着社会经济发展需求，公路的重要性日益提高。在一些交通欠发达的地区，公路建设迫在眉睫。如何根据实际地形情况设计出比较合理的公路规划， 是一个值得研究的问题。 二、实验目的 通过练习，熟悉ArcGIS栅格数据距离制图，表面分析，成本距离加权、数据重分类、最短路径等空间分析能力；熟练掌握利用ArcGIS空间分析功能，分析和处理类似寻找最佳路径的实际应用问题。 三、实验要求 1).新建路径成本较少 2).新建路径为较短路径 3).新建路径的选择应该避开主要河流，以减少成本 4).新建路径的成本数据计算时，考虑到河流成本是路径成本中较关键因素，先将坡度数据和起伏度数据按照0.6：0.4权重合并，然后与河流成本作等权重的加和合并，公式描述如下 Cost=reclass_river+(reclass_slope*0.6+reclass_QFD*0.4) 5).寻找最短路径的实现需要运用ArcGIS的空间分析中距离制图中的成本路 径及最短路径、表面分析中的坡度计算及起伏度计算、重分类及栅格计算器等 功能完成 6).提交寻找完成的最短路径路线图 四、实验数据 1）.Lstartpot（路径源点数据） 2）.Dem（高程数据） 3）.Endpot（路径终点数据） 4）.River（小流域数据） 五、实现流程 ArcGIS中实现最佳路径分析，首先利用高程数据派生出坡度数据以及起伏 度数据。然后重分类刘御数据、坡度、起伏度数据集到相同的等级范围，再按 照上述数据集在路径选择中的影响率赋权重值，最后合并这些数据即可得到成 本数据集。基于成本数据及计算栅格数据中各单元到源点的成本距离与方向数 据集。最后执行最短路径函数体区最佳路径。 六、操作步骤 坡度成本数据生成起伏度
ArcGIS的网络分析 Network的类型 （1）交通网络：是无向网络。表示网络的边缘具备方向，用户可以自由定义在网络中前进的方向，速度以及终点。例如一个卡车司机可以决定在哪条道路上开始行进，在什么地方停止，采用什么方向。并且还可以给网络设置限定性规则，例如是单行线还是禁行。在ArcGIS中，交通网络是通过网络数据集创建的。 2）公用网络：是定向网络类型，意味着网络中流动的物质必须按照在网络中定义好的规则前进，运行路径都是事先定义好的，可以被修改，但是不能被物质本身修改，而是被网络的工程师来修改网络的规则，使通过设置结点的开启状态来改变网络的流动方向。在ArcGIS中，实用的网络是通过几何网络模拟的。 交通网络介绍 ArcGIS网络分析分析模块使用的网络是存储在网络数据集中网络数据集的特征。由要素创建而来，能够用来表现复杂场景，包括多式联运交通网络，同样也可以包含多个网络属性以模拟网络限制条件和层次结构。 网络数据集包含以下三种类型： （1）网络dtaset：创建网络的数据源存储于个人或者企业数据库中，因为其中可以存储很多数据源，因此可以构建多式联运网络 （2）基于网络数据集的Shapefile：是基于折线Shapefile文件创建的，也可以添加Shapefile将特征类，这种网络数据集不能够支持多种边缘类型，也不能用于创建多式联运网络 （3）ArcGIS网络分析也可以读取SDC网络数据集，可以实现网络分析功能，而不能创建网络数据集 网络元素包括三类：边缘，路口，转弯。 连通性组
要想定义ArcGIS网络分析的连接，首先要定义连接组。每一个边源只能够被赋予一个连接组，而结源可以被赋予多种连接组。只有将结设为两种或者多种连接组，才可以去连接不同连接组的edge.connectivity组用于创建多式联运网络。 以下为网络数据集所支持的三种连接模型： （1）连接组内的连接边缘 可以设置“端点连接”，也可以设置”任何顶点连通度”。第一种方式中，边和边只能在终点处相交，第二种方式则可以在边的任意位置相交 （2）通过连接组连接边缘连接 能够将不同连接组中的边缘通过被不同连接组共享的路口连接。 （3）海拔场 主要用于网络数据集中检查线端点的连接。每一个边缘特征具备两个字段用来描述每一个端点的高程。 网络属性 网络属性主要用于设定网络的流通属性，包括： 姓名： 使用类型： 单位：厘米，米等等 数据类型：布尔，整数，浮点，双 默认使用： 成本：例如走过某段路需要花费的时间
最佳路径教案1 教学目标： 知识与能力： 1、学会本课生字新词，理解由生字组成的词语。读准多音字：吆喝5&、看（k a n 管、调转（di a o zhu 2、正确、流利、有感情地朗读课文。 过程与方法： 1 、引导学生联系上下文思考、讨论问题，围绕“迪斯尼乐园路径设计为什么被评为世界最佳设计？它与法国南部农民卖葡萄有什么联系”等问题发表自己的见解。 2、激发学生学习兴趣，收集有关“迪斯尼乐园”的介绍，以“走进迪斯尼”、“迪斯尼的故事”开展综合活动。 情意态度与价值观理解课文内容，懂得尊重他人，相信他人，给人自由与选择的机会，其中蕴含着巨大的价值。 课时安排：第一课时：激发兴趣，初读课文，了解大意，理清层次，阅读课文1、2 自然段，引 导学生各抒己见。 第二课时：阅读课文3——7 自然段，了解相关资料，阅读同题文章，联系生活实际，寻找生活中的“最佳路径”。 教学过程： 第一课时 一、激趣导入，揭示课题 1、同学们，你们喜欢看动画片么？大家一定对“米老鼠”“唐老鸭”这样的动画人物不陌生。知道他们是谁创造的么？（美国动画片大师沃尔特．迪斯尼、 （格罗培斯：美国哈佛大学建筑学院院长，现代主义大师和景观建筑方面的专家，他从事建筑研究40 多年，攻克过无数个建筑方面的难题，在世界各地留下70 多处精美的杰作。、 2、迪斯尼公司的创始人不但创造出了这么多个性鲜明、活泼可爱的动画人物，对于全世界热爱动画片的人来说，他还有一个巨大的贡献，那就是迪斯尼乐园。迪斯尼乐园备受全世界男女老少的喜爱，这里可以说是每个人梦的故乡，好像来到了用梦和幻想编织的殿堂。 3、揭示课题，质疑。 今天我们要学习的课文，就是和迪斯尼乐园有关的。 【板书课题：6、最佳路径】（最佳路径：就是最好的路线。、 看到这个题目，你们脑中产生了哪些问题？ （为什么迪斯尼乐园的路径是最佳路径？这条最佳路径是如何设计出来的？） 二、初读课文，理解大意 1、请同学们带着这些问题，自由朗读课文，要求读准字音。