ArcGIS_7 最短路径问题分析与应用

辽宁师范大学硕士学位论文GIS中最短路径问题的研究与实现姓名：***申请学位级别：硕士专业：地图学与地理信息系统指导教师：***20070602愿始数据扩展后的数据图４一Ｉ道路网数据原始的道路网数据大约有５０００个路口，６７００条道路，为了更好地体现本文中算法实现的效率，本文将原始数据扩大了９倍，最终参与运算的数据中约有４２０００多个路口和６２０００多条道路。

扩大后的数据虽然并不能直接模拟某一具体城市或地区的道路网数据，但是由于本文主要研究最短路径算法在具体平台上的实现，所实现的程序也是一种算法验证程序，并不是实用系统，因此扩大后的道路网数据完全可以满足计算要求，并且这一数据量也代表了现代大城市的道路网真实数据量。

可以较好的模拟出真实的算法实现效率。

计算最短路径应当以道路权值为标准，本程序中已经将道路的权值与路径长度相乘并存入道路的ｗｅｉｇｈｔ字段中，因此在程序运行中不需要同时取道路长度和权值，只需要取ｗｅｉｇｈｔ字段值进行计算。

４．２．２软硬件平台本研究基于ＡｒｃＧＩＳＥｎｇｉｎｅ平台，实现语言为｜ＩＳｃ＃语言，编程环境为ＭｓＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ．Ｎｅｔ２００５。

ＧＩＳ中最短路径问题的研究与实现路数据包括点和线两类，因此就有两种附带拓扑关系的方法，一是在每个点元素的属性中附带与其相接的线元素的Ｄ，或直接附带与其相邻的点元素的Ｄ：二是在每个线元素的属性中附带两端的点元素的Ｄ。

相比较而言，第二中方法更为可行，原因如下：（１）点元素和线元素的关系为ｈｎ，也就是说一个点元素可能会找到多个线与其相连，如果按最大值为点元素增加属性，则肯定会浪费太量窑间，如果按平均数来增加属性，又会损失大量拓扑信息。

”’‘（２）线元素和点元素的关系始终为１：２，每个线元素有且仅有一个首点和一个尾点，只需要为线元素增加首节点Ｄ和尾节点ｍ两个属性就可以实现，并且既不丢失拓扑关系，也不会浪费空间。

（３）按照第一种方式，则需要使用循环遍历与点相接的线元素，时间开销无法确定。

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✓ 网络组成要素
结点(Node)：网络中任意两条线段的交点，属性如资源数 量等
链(Link)：连接两个结点的弧段。供物体运营的通道，链间 的连接关系由弧段-结点拓扑数据结构来表达。属性如资源 流动的时间、速度等
中心(Center)：网络中位于结点处，具有沿着链收集和发 放资源能力的设施，如邮局、电站、水库等
要素，如果代表天桥的两条弧段相交于一个
节点（高程为0），那么代表天桥下面的街
道的两条弧段就相交于另一节点（高程为1
）
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(1)网络数据集的连通性---（Connectivity）
连通性可在参与网络的要素类中定义
也可以在要素类子类（subtype）中定义
可以使用高程字段判断连通性
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连通组和连通策略
几何网络（Geometric networks）
用于定向网络分析 （如： 水流、电流等） 线 & 点 －> Geometric network ArcMap中使用 Utility Network Analyst 工具条
网络数据集（Network datasets）
用于非定向网络分析 （如：交通问题） 线,点&转弯（ turns）-> Network dataset 使用 ArcGIS Network Analyst扩展模块
为了实现供需关系，在网络中必然存在资源的运 输和流动。资源要么由供方送到需方，要么由需 需方到供方索取。
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关于Allocate的两个例子
Supply-To-Demand的例子：负荷设 计、时间与距离损耗估算
电能从电站产生，并通过电网传送到客户那 里去。在这里，电站就是网络模型中的 “Center”,因为它可以提供电力供应。电能的 客户沿电网的线路(网络模型中的Link)分布， 他们产生了“Demand”。在这种情况下，资源 是通过网络由供方传输到需方来实现资源分配 。可用来分析输电系统是否超载；停电的社会 、经济影响估计等。

图 ２ 公交线路的线路情况图
如果有直达车， 且只有一种线路， 则可不用考虑最短路径问题； 若 有 多 种 线 路 时 可 从 中 选 出 最 短 线 路 出 行 。若 无 直 达 车 且 只 有 一 种 转 车 方法， 则线路也唯一， 不用考虑最短路径问题； 若有几种转车方法（ 图 ２（４）） ， 则需要确定那种转车方法的路程是最短的。
４．结束语 按 照 以 上 思 路 ， 笔 者 选 择 了 ＥＳＲＩ 公 司 的 ＡＥ （ Ａｒｃ Ｅｎｇｉｎｅ ＤｅｖｅｌｏｐｅｒＫｉｔ） 软件并结合 ＶＢ．ＮＥＴ 编程开发环境实现了以上二种情况 下的交通线路最短路径的 ＧＩＳ 算法， 成功地将传统的算法和 ＧＩＳ 技术
有机地结合， 为信息的图形化处理提供了一个参考。但在非公共交通 线路选择时， 当数据量很大时， 查询的速度较慢， 不适合用于交通线路 非常复杂的大城市； 而公交线路的查询可以在短时间内完成。科
最短路径的方法中， 目前国内外一致公认的较好算法有迪杰斯特拉
（Ｄｉｊｋｓｔｒａ）及 弗 罗 伊 德（Ｆｌｏｙｄ）算 法 。这 两 种 算 法 中，网 络 被 抽 象 为 一 个 图
论中定义的有向或无向图，并利用图的节点邻接矩阵记录点间的关联
信 息 。在 进 行 图 的 遍 历 以 搜 索 最 短 路 径 时 以 该 矩 阵 为 基 础 不 断 进 行 目
摘要： 本文通过对几种常见的最短路径及其算法的分析， 给出常用的最短路径算法不能实现的公共交通路线的查询分析， 提出更适合公交 查询的最短路径算法并加以实现。
关键词： 最短路径； Ｄｉｊｋｓｔｒａ； 算法； ＡＥ Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｓｈｏｒｔｅｓｔ ｐａｔｈ ａｎｄ ｉｔｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ， ｅｘｐｌａｉｎｓ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｓｈｏｒｔｅｓｔ ｐａｔｈ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃａｎｎｏｔ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｂｕｓ ｒｏｕｔｅ ｑｕｅｒｙ， ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｆｉｔ ｔｏ ｔｈｅ ｂｕｓ ｌｉｎｅ ｑｕｅｒｙ， ａｎｄ ａｆｏｒｄ ａ ｍｏｒｅ ａｐｐｌｉｃａｂｌｙ ｗａｙ ｔｏ ｂｕｓ ｌｉｎｅ ｑｕｅｒｙ ａｎｄ ｍａｋｅ ｉｔ ｃｏｍｅ ｔｏ ｔｒｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｓｈｏｒｔｅｓｔ ｐａｔｈ； Ｄｉｊｋｓｔｒａ； Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ； ＡＥ

ArcGISFlex+GP服务完成最短路径分析最近用arcgis GP服务做了几个Demo，为了不丢失自己的实践经验，我决定把过程记下来（一）最短路径分析以上为效果图，在此感谢/newOperate/html/5/51/514/15549.h tml博文给我的启发，我用自己的数据做了实验，并且汉化了路径描述（因为从英文直接汉化，因此可能有点Ehinese的不足），下面描述整个模型制作和程序实现过程：（1）数据准备这里必须是使用网络数据集，我从ShapeFile生成，在ArcCatalog里面操作，首先建立一个叫TestRouting的空文件夹，同时建立Scrach和ToolData子文件夹，Scrach用来存放模型生成的脚本结果，ToolData饱含制作模型的原数据，再建立一个叫TestRouting的工具箱，像下图这样子：在ToolData文件夹里放入我们的实验数据，并制作网络数据集，当然这个实验数据不是简单的道路数据，包括一些网络数据集必须的字段（zbcov.shp）,单击右键，选择New NetworkDataset...一些基本设置都是默认的，但是有一点必须注意,在下面这个窗口中，需要对elevation数据做以下设置，field要选择自己数据中对应的字段。

一路next，生成下面的两个数据，zbcov_ND和zbcov_ND_Junctions。

（2）模型制作在ArcMap中打开zbcov_ND，并在ArcToolBox中加入刚才新建的TestRouting,在TestRouting上点击右键，new一个model，命名为ShortestRoute,按照下面的pic制作最短路径分析的模型.制作模型需要注意很多，直接用Arcgis例子里的当然不是不行，但是制作模型本来也是一种乐趣，并且有助于理解ArcGIS的一些算法过程，由于我自己在这个过程碰到了很多问题，因此打算一步步把过程写下来。

首先要加入Network 的扩展模块，Tools->Extension，选择Network Analyst复选框。

ArcGIS ⽹络分析[2.1]最短路径最短路径求解【如果看到此博客还没有⽹络数据集的，请参考第⼀章的内容，，看⽬录】最短路径，是什么最短？时间最短？距离最短？什么距离？路程距离？考虑到拥堵问题，限速问题，换乘问题，在现实的最短路径远远⽐计算机中的最短路径要复杂，因为要考虑的因素太多了。

这些因素就叫作最短路径求解过程中的“阻抗”，和电阻阻碍电流类似。

最短路径是后⾯⼏个分析类型的基础，只有求得了最短路径，才知道能覆盖多⼤地⽅（服务区）、事故点与最近设施的路径怎么⾛（最近设施）等。

在上⼀章，就已经有了最简单的路径分析：单⼀的道路⽹，阻抗仅仅为公路⽹的长度。

在这⾥不讨论最短路径的内部算法，似乎有⼤佛说过，ESRI是⽤的Dijkstra算法的变种算法。

最短路径中有什么元素呢？换句话说，最短路径要什么东西才能分析？途径点、障碍。

最短路径输出了什么？当然就是最短路径的那条线啊！换成图的形式，就是这样⼦。

输⼊必选参数[途径点]，可选参数：充当障碍的[点线⾯]，基于连通策略和阻抗，就能计算出最短路径。

什么是障碍呢？例如，某条路正在封闭施⼯，那施⼯的那个地⽅就是障碍，这⾥是不能通⾏的，就代表最短路径是不会⾛过障碍的。

路径分析常⽤设置在这⾥打开⽹络分析图层的属性窗⼝找到分析设置选项卡，就会有如下图：输⼊元素输出元素途径点障碍最短路径经常会使⽤到的设置是：阻抗、限制、⽅向、交汇点的U形转弯、这⼏个。

阻抗很简单，分析的时候经过这条路的花费成本，可以这么简单的理解。

可以是时间、平均消耗体⼒、道路长度等。

限制限制主要有两种：转弯限制和单⾏线限制。

有的⼗字路⼝会有禁⽌转向左边或者右边，或者⼗字路⼝等红绿灯的时间⽐较长的情况，这个就是转弯限制。

转弯限制怎么来的呢？当⽹络数据集中加⼊了转弯要素类的时候，这个复选列表就可以选择了。

有关如何制作转弯要素类，请跳到第四章。

单⾏线，有的道路只能⼀个⽅向⾛，不能来回⾛，这也是很常见的。

⽅向这个是导航设置。

ArcGIS网络分析（最短路径问题分析）第一篇：ArcGIS网络分析(最短路径问题分析)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。

λ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。

λ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ex6city.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λ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λ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。

λ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。

λ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。

λ上述是通过距离的远近选择而得到的最佳路径，而不同类型的道路由于道路车流量的问题，有时候要选择时间较短的路径，同样可以利用网络分析进行获得最佳路径。

浅谈GIS中网络分析与最短路径的实现专业：交通信息工程及控制本科生：程海峰主导老师：林科摘要网络分析作为GIS的重要功能在电子导航、交通管理、城市规划、管线的布局设计中发挥了重要的作用。

本文侧重于从网络拓扑关系的获取到最短路径算法的实现，为进一步研究GIS中网络分析的高效访问奠定基础。

文章首先介绍了网络拓扑数据模型的一些基本概念，根据已有的研究经验，提出了自己有关网络数据模型中最基本的两个概念（网线和结点）的理解。

在这个框架之下，又分析了网络拓扑关系的建立过程，得出了网络拓扑关系获取的一般过程。

第二部先介绍了最短路径算法选择的有关问题，通过查阅有关文献发现，目前解决系统最短路径问题应用最为广泛的是Dijkstra算法的思想。

最后阐述了有关经典Dijkstra算法的主要思想并利用有关数据结构方面的知识写出了具体算法的实现过程。

关键词：网络拓扑网络数据模型Dijkstra算法目录摘要 (I)2. 网络拓扑关系的建立.......................................................................................................................... - 2 -2.1网络数据模型的基本概念.. (2)2.2网络拓扑关系的获取 (2)3. 最短路径算法...................................................................................................................................... - 5 -3.1算法选择 (5)3.2传统D IJKSTRA算法的主要思想 (5)3.3经典D IJKSTRA算法的实现 (6)参考文献 .................................................................................................................................................... - 8 -附录 ........................................................................................................................................................ - 9 -1. 引言随着地理信息系统产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，地理信息系统已经深入到各行各业。

ArcGIS中最短路径的实现（二）-电脑资料上次介绍了用几何网络实现的“最短路径”，这次用网络数据集实现真正的最短路径功能，跟上次一样，先处理下数据，。

1、先打开ArcCatalog，连接到目标文件夹，假定该文件下有一个名为road的道路图层。

2、在road图层上右键新建一个网络数据集，并按照其默认设置直至完成。

3、打开该地图的工作空间，把刚才新建的网络数据集添加工作空间中。

4、在网络分析菜单中选择新建最近设施点。

这时在工作空间里，可以看到多了一个名为“Closest Facility”的图层。

它下面还有4个子图层，名字分别为“Facilities”，“Incidents”，“Barriers”，“Routes”。

“Facilities”就是设施点图层，也就是目的点，“Incidents”的意思就是出发点，“Barriers”是障碍点，意思就是地图某条道路附近有一个障碍点，如果障碍点与道路距离在容限范围内，则表示此道路不通，“Routes”就是最终的结果。

这样我们编程实现最短路径的思路就出现了：1、添加出发点。

2、添加目的点。

3、生成最优路径，获取结果。

这里的添加出发点或者目的点，是往“Facilities”或“Incidents”图层上添加元素。

获取结果也是从“Routes”中获取Polyline。

往“Facilities”或“Incidents”图层上添加元素用到的主要方法是INALocator的QueryLocationByPoint函数，生成路径主要接口是INASolver和它的Solve方法。

获取结果是按属性查找，因为“Routes”类其实就是一个图层类，只不过只是存在于内存。

1 CMapControlDefault m_map;2 IPointCollectionPtr m_ipPointCollection;34 ILayerPtr ipLayer = m_map.GetLayer(0); // 网络数据集5 INALayerPtr ipNaLayer = ipLayer;6 if (NULL == ipNaLayer)7 {8 return;9 }1011 INAContextPtr ipNaContext;12 HRESULT hr = ipNaLayer->get_Context(&ipNaContext);13INAClassLoaderPtr ipNAClassLoader(CLSID_NAClassLoader);14 INALocatorPtr ipNALocator = NULL;15 hr = ipNaContext->get_Locator(&ipNALocator);16 ipNALocator->put_SnapToleranceUnits(esriMeters);17 ipNALocator->put_SnapTolerance(200);18 ipNaContext;19 hr = ipNAClassLoader->putref_Locator(ipNALocator);2021 INamedSetPtr ipNamedSet = NULL;22 ipNaContext->get_NAClasses(&ipNamedSet);2324 CString szName = "Facilities";25 BSTR bstrName = szName.AllocSysString();26 INAClassPtr ipNAFacilitiesClass = NULL;27hr = ipNamedSet->get_ItemByName(bstrName, (IUnknown**)&ipNAFacilitiesClass);28 szName = "Incidents";29 bstrName = szName.AllocSysString();30 INAClassPtr ipNAIncidentsClass = NULL;31hr = ipNamedSet->get_ItemByName(bstrName,(IUnknown**)&ipNAIncidentsClass);32 szName = "CFRoutes";33 bstrName = szName.AllocSysString();34 INAClassPtr ipNARoutesClass = NULL;35hr = ipNamedSet->get_ItemByName(bstrName, (IUnknown**)&ipNARoutesClass);3637 INALocationPtr ipNALocation1(CLSID_NALocation);38 INALocationPtr ipNALocation2(CLSID_NALocation);39 ipNAClassLoader->get_Locator(&ipNALocator);40 IPointPtr ipBeginPoint(CLSID_Point);41 m_ipPointCollection->get_Point(0, &ipBeginPoint);42 IPointPtr ipEndPoint(CLSID_Point);43 m_ipPointCollection->get_Point(1, &ipEndPoint);44 IPointPtr ipPoint1(CLSID_Point);45 IPointPtr ipPoint2(CLSID_Point);46 double dbLVal = 0.0;47ipNALocator->QueryLocationByPoint(ipBeginPoint, &ipNALocation1, &ipPoint1, &dbLVal);48ipNALocator->QueryLocationByPoint(ipEndPoint, &ipNALocation2, &ipPoint2, &dbLVal);4950 INALocationObjectPtr ipNALocationObject = NULL;51 IFeatureClassPtr ipFeatureClass = ipNAIncidentsClass;52 IFeaturePtr ipFeature = NULL;53 ipFeatureClass->CreateFeature(&ipFeature);54 IRowSubtypesPtr ipRowSubtypes = ipFeature;55 ipRowSubtypes->InitDefaultValues();56 ipFeature->putref_Shape(ipBeginPoint);57 ITablePtr ipTable = NULL;58 ipFeature->get_Table(&ipTable);59 long nIndex = 0;60 szName = "Sequence";61 bstrName = szName.AllocSysString();62 ipTable->FindField(bstrName, &nIndex);63 VARIANT var_int;64 var_int.intVal = 1;65 var_int.vt = VT_INT;66 ipFeature->put_Value(nIndex, var_int);67 szName = "Name";68 bstrName = szName.AllocSysString();69 ipTable->FindField(bstrName, &nIndex);70ipFeature->put_Value(nIndex, COleVariant("Start Point"));71 ipNALocationObject = ipFeature;72 ipNALocationObject->put_NALocation(ipNALocation1);73 ipFeature->Store();74 IFieldsPtr ipFields(CLSID_Fields);75 hr = ipTable->get_Fields(&ipFields);76 long nFieldCount = 0;77 hr = ipFields->get_FieldCount(&nFieldCount);78 for (int k = 0; k < nFieldCount; k++)79 {80 IFieldPtr ipField(CLSID_Field);81 ipFields->get_Field(k, &ipField);82 BSTR bstrFieldName;83 ipField->get_Name(&bstrFieldName);84 CString szFieldName = bstrFieldName;85 }8687 ipFeatureClass = ipNAFacilitiesClass;88 ipFeatureClass->CreateFeature(&ipFeature);89 ipRowSubtypes = ipFeature;90 ipRowSubtypes->InitDefaultValues();91 ipFeature->putref_Shape(ipEndPoint);92 ipTable = NULL;93 ipFeature->get_Table(&ipTable);94 nIndex = 0;95 szName = "Sequence";96 bstrName = szName.AllocSysString();97 ipTable->FindField(bstrName, &nIndex);98 var_int.intVal = 2;99 ipFeature->put_Value(nIndex, var_int);100 szName = "Name";101 bstrName = szName.AllocSysString();102 ipTable->FindField(bstrName, &nIndex);103ipFeature->put_Value(nIndex, COleVariant("End Point"));104 ipNALocationObject = ipFeature;105ipNALocationObject->put_NALocation(ipNALocation2);106 ipFeature->Store();107108 INAClosestFacilitySolverPtr ipNACFSolver = NULL;109 INASolverPtr ipNASolver = NULL;110 ipNaContext->get_Solver(&ipNASolver);111112 IGPMessagesPtr ipGPM(CLSID_GPMessages);113 ITrackCancelPtr ipTrackCancel(CLSID_TrackCancel);114 VARIANT_BOOL bIsPartialSolution;115ipNASolver->Solve(ipNaContext, ipGPM, ipTrackCancel, &bIsPartialSolution);116117 szName = "CFRoutes";118 bstrName = szName.AllocSysString();119 ipNARoutesClass = NULL;120hr = ipNamedSet->get_ItemByName(bstrName, (IUnknown**)&ipNARoutesClass);121122IFeatureClassPtr ipFeatureClassRoutes = ipNARoutesClass;123 IFeatureCursorPtr ipFCursor = NULL;124 IQueryFilterPtr ipQueryFilter(CLSID_QueryFilter);125 CString szQueryFilter("ObjectID > 0");126 BSTR bstr_QueryFilter = szQueryFilter.AllocSysString();127 ipQueryFilter->put_WhereClause(bstr_QueryFilter);128 VARIANT_BOOL bCycle = VARIANT_FALSE;129 try130 {131 ipFeatureClassRoutes->Search(ipQueryFilter, bCycle, &ipFCursor);132 }133 catch (CException* e)134 {135 CString szErrorMsg;136e->GetErrorMessage(szErrorMsg.GetBuffer(MAX_PATH),MAX_PATH);137 szErrorMsg.ReleaseBuffer();138 e->Delete();139 szErrorMsg += "\n";140 OutputDebugStr(szErrorMsg);141 }142 catch ()143 {144OutputDebugStr("An Unknowned Exception Occurred!\n");145 }146147 IFeaturePtr ipLineFeature = NULL;148 hr = ipFCursor->NextFeature(&ipLineFeature);149 while (ipLineFeature != NULL)150 {151 IGeometryPtr ipGeometry = NULL;152 IPolylinePtr ipPolyLine = NULL;153 ipLineFeature->get_Shape(&ipGeometry);154 esriGeometryType type;155 ipGeometry->get_GeometryType(&type);156 if (type == esriGeometryPolyline)157 {158 ipPolyLine = ipGeometry;159 AddPolyline(ipPolyLine, 4);160 }161 hr = ipFCursor->NextFeature(&ipLineFeature);162 }163 IActiveViewPtr ipActiveView = NULL;164 ipActiveView = m_map.GetActiveView();165 ipActiveView->Refresh();。

ArcGIS 最短路径原理ArcGIS是一款专业的地理信息系统（GIS）软件，最短路径是ArcGIS中的一个重要功能之一。

最短路径是指在一个网络中，从一个起点到达目标点所需经过的路径中，总距离最短的路径。

在地理空间分析中，最短路径可以用于解决很多问题，比如交通规划、物流配送、紧急救援等。

最短路径算法是基于图论的算法，主要包括两个重要的概念：图和路径。

图在最短路径算法中，图是由节点和边组成的数据结构。

节点表示位置或者地点，边表示节点之间的连接关系，也可以表示节点之间的距离或者权重。

在ArcGIS中，图可以通过矢量数据或者栅格数据来表示，比如道路网络、河流网络等。

图中的节点可以是离散的点，也可以是连续的线或面。

每个节点都有一个唯一的标识符，可以是一个ID号或者一个坐标值。

节点之间的边可以是无向边或者有向边，有向边表示只能从一个节点到另一个节点，而无向边表示可以双向通行。

边可以有不同的权重，表示节点之间的距离或者代价。

在最短路径算法中，边的权重通常用于计算路径的总距离或者代价。

路径路径是指从一个起点到达目标点所需经过的一系列节点和边。

路径可以是一条简单路径，即不经过重复节点的路径，也可以是一条环路，即起点和目标点相同的路径。

在最短路径算法中，路径可以用于计算路径的总距离或者代价。

最短路径算法会根据边的权重来选择最短路径，即总距离或者代价最小的路径。

最短路径算法最短路径算法是用于计算最短路径的一种算法。

常用的最短路径算法有Dijkstra算法、Floyd-Warshall算法和A*算法等。

Dijkstra算法Dijkstra算法是一种单源最短路径算法，用于计算从一个起点到其他所有节点的最短路径。

算法的基本思想是通过不断更新起点到其他节点的最短距离来找到最短路径。

具体步骤如下：1.初始化起点到其他节点的距离为无穷大，起点到自身的距离为0。

2.选择一个距离最小的节点作为当前节点，标记该节点为已访问。

3.更新当前节点的邻居节点的距离，如果经过当前节点到达邻居节点的距离小于已知的最短距离，则更新最短距离。

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）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。

arcgis 最短路径原理
ArcGIS的最短路径分析原理基于图论和网络分析的概念。

最短路径分析是指从一个地理网络的起始点到目标点寻找最短路径的过程。

最短路径分析的算法通常使用最短路径算法，其中最常用的是Dijkstra算法和A*算法。

这些算法通过计算网络中每个节点的距离和路径来确定最短路径。

最短路径分析的基本原理如下：
1. 将地理空间数据转化为网络数据，通过将响应地理要素（如街道、河流等）转化为线状要素，节点表示要素连接点。

2. 通过计算网络中各节点之间的距离和连接关系，构建网络拓扑。

3. 根据用户指定的起始点和目标点，在网络上进行搜索，并计算每个节点的最短路径距离。

4. 使用最短路径算法来计算最短路径。

Dijkstra算法根据节点之间的距离和路径成本来计算最短路径。

A*算法在Dijkstra算法的基础上加入了启发函数，以增加搜索的效率。

5. 根据计算结果，生成最短路径线状要素，以可视化显示出从起始点到目标点的最短路径。

根据用户的需求和约束条件，最短路径分析还可以考虑其他因素，如拥堵、交通规则、权重等。

这些因素可以通过网络分析工具中设置的属性或权重来体现。

总的来说，ArcGIS的最短路径分析通过构建地理网络和应用
最短路径算法，找到从起始点到目标点的最短路径，并将结果可视化表示出来。

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。

《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.DWG②起点文件——StartPoint.shp③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。

实验十五：最短路径分析一、实验目的1、掌握各种类型的最短路径分析；2、理解网络分析原理。

二、实验准备数据准备：City.mdb软件准备：ArcGIS Desktop9.x，ArcCatalog三、实验内容根据不同的要求，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。

1、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；2、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；3、研究阻强的设置对最佳路径选择的影响。

四、实验步骤启动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。

具体步骤见操作视频：最短路径分析.exe图1 无权重参照的最短路径显示（1）无权重最佳路径的生成1）在网络分析工具条上，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Analysis/Options命令，打开Analysis Options对话框，确认Weights和Weight Filter 标签项全部是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Track Task文本框中选择Find path。

单击solve按钮。

显示最短路径(图1)，这条路径的总成本显示在状态栏中。

（2）加权最佳路径生成1)在设施网络分析工具条下，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Analysis/Options命令，打开Analysis Options对话框(图2)进入Weights标签页，在边的权重上，全部选择长度权重属性。

图2 长度权重属性设置3)在Track Task文本枢中选择Find path，单击solve按钮，则以长度为比重的最短路径将显示出来(图3），这条路径的总成本显示在状态栏中。

在ArcGIS矢量图中搜寻最短路径的实现
在ArcGIS矢量图中搜寻最短路径的实现
最短路径问题是地理网络分析中的重要问题之一,具有重要的应用价值.搜索最短路径的方法很多,在研究了各种方法后,本文提出了在ArcGIS矢量图中搜索最短路径的新方法.首先,提取经过ArcGIS简单处理的矢量图的信息,然后,借助Floyd算法,用MATIAB建模来提取节点间的`最短路径,最后根据模型运算的结果在矢量图中绘出最短路径.试验证明,该方法操作简单,效果良好.
作者：高吉 GAO Ji 作者单位：北京林业大学,北京,100083 刊名：北京测绘英文刊名： BEIJING SURVEYING AND MAPPING 年，卷(期)： 2009 ""(2) 分类号： P208 关键词：最短路径算法地理信息系统 MATLAB。

求任意两点间最短路径的长度在网络分析中求指定两点之间的最短路径并不难，但要求一个点集合内任意两点之间的最短路径对新手来说就比较困难了，下面介绍一下如何解决这个问题。

1、建立网络数据集。

2、将要求最短路径的点建成一点shapefiles。

3、将网络数据集和点加进arcmap，点network analyst工具条上的打开网络分析窗口。

图中红点是要求最短路径的点。

4、新建OD cost matrix并求要求最短路径点的OD cost matrix：在网络分析窗口内origins和destinations上分别点右键，选load locations，将点加入点network analyst工具条上的求出OD cost matrix5、生成origin点和destination点文件首先将OD cost matrix的line导出，并将total_leng字段为0的记录删掉。

然后用下图中工具分别生成生成origin点和destination点文件。

生成origin点文件时point type选start，生成destination点文件时point type选end。

生成的两个点文件的属性表是这样的6、生成任意两点间最短路径新建路径在网络分析窗口内右键点stops，选选load locations，加入起点:点相应的property的field字段，使name后的field值为空，routename后的field值为"name”，如上图所示。

重复上面步骤，加入终点:加入起点、终点后网络分析窗口的情形：最后点network analyst工具条上的求出任意两点间的最短路径，下图是最短路径的部分属性表：最后将route的line导出即可。

GIS分析中最短路径问题的图论解决方法
宋涛;范东明
【期刊名称】《测绘》
【年(卷),期】2002(025)004
【摘要】分析子系统是GIS系统的核心,优化分析子系统是发展GIS的根本所在.而在分析子系统中,对于对象的大小、长度、形状以及对象之间的距离等属性要素的测量是实现一切分析功能的基础.本文就如何运用图论中加权的有向图的方法来处理对象之间的距离测量所引伸的最短路径问题以及如何计算其中的权值提出了一种解决方法.
【总页数】4页(P179-182)
【作者】宋涛;范东明
【作者单位】西南交通大学,四川成都,610031;西南交通大学,四川成都,610031【正文语种】中文
【中图分类】P208
【相关文献】
1.图论最短路径问题在消防选址中的应用 [J], 姬东
2.图论中连通度分析法对配网规划估算法分析 [J], 曾晓波
3.高职教育中存在问题及解决方法——以GIS专业为例 [J], 陈红
4.图论在网络的可靠性分析中的应用——对基于 1-critical-Path subset网络的性能分析 [J], 李霞峰;马毅;盛焕烨
5.几何教学中核心素养的渗透路径——《最短路径问题》教学分析 [J],
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