7矢量数据的空间分析

实例与练习
练习1：市区择房分析
z背景：
随着商品房的发展，由于房屋的可选择余地越来越大，而且综合考虑小孩成长的缘故，所以越来越多的购房者对房屋的地段、环境，上学是否便捷，是否靠近名校等方面都提出了要求，所以综合考虑上述的因素，购房者就需要从总体上对商品房的信息进行研究分析，从而选择最适宜的购房地段。

z目的：
从这个实验中掌握如何合理利用空间分析中的缓冲区分析和叠置分析解决实际问题。

z数据：
试验数据位于\Chp7\Ex_1，请将练习拷贝至E:\Chp7\Ex1\
¾城市市区交通网络图（network.shp）
¾商业中心分布图（Marketplace.shp）
¾名牌高中分布图（school.shp）
¾名胜古迹分布图（famous place.shp）
¾区域边框（frame.shp）
这些文件综合在一起是city.mxd
z要求：
所寻求的市区是噪声要小，距离商业中心要近，要和各大名牌高中离的近以便小孩容易上学，离名胜古迹较近环境优雅。

综合上述条件，给定一个定量的限定如下：¾离主要市区交通要道200米之外，交通要道的车流量大，噪音产生的主要源于此；
（ST为道路类型中的主要市区交通要道）
¾距大型商业中心的影响，以商业中心的大小来确定影响区域，具体是以其属性字段YUZHI；
¾距名牌高中在750米之内，以便小孩上学便捷；
¾距名胜古迹500米之内。

最后分别将满足上述条件的其中一个条件的取值为1，不满足的取值为0，即如果满足距主要市区交通要道200米之类，取值为1，反之为0；其他亦是如此，最后将其累加得到分级。

即满足三个条件的累加得到3，满足2个条件的得到2，最后将全部分成4级。

z操作步骤：
首先打开ArcMap，打开E:\Chp7\Ex1\city.mxd文件将文件加入到窗口中来，这时就将五个文件全部加入其中来了；
（1）主干道噪音缓冲区的建立
1）选择交通网络图层（network.shp），打开图层的属性表，在右下角的打开option选项中，在菜单中选择select by attributes，在select by attributes对话框中，左边选择“TYPE”
双击将其添加到对话框下面SQL 算式表中，点中间“=”，再单击Get unique values 将TYPE 的全部属性值加入上面的列表框中，然后选择“ST ”属性值，双击添加到SQL 算式表中，单击APPLY 按钮，就将市区的主要道路选择出来了。

（图1）
2
）点击缓冲区按钮 对选择的主干道进行缓冲区的建立，首先在缓冲区对象图层选择交通网络图层（network ），然后将下面的Use Only the Selected Feature （仅对选择的要素进行分析）选中，单击next ；
3）确定尺寸单位，选择第一种缓冲区建立方法（At a specified distance），指定缓冲区半径为200米，单击next ；
4）由于不是分别考虑一个图层的各个不同的要素的目的，所以我们在这里选择的是第一种边界设定类型（Dissolve barriers between），然后指定好缓冲区文件的存放路径和文件名后，单击OK ，完成主干道噪音污染缓冲区的建立。

（图2）
图1 交通道路图通过属性选择要素
图2 市区交通要道200米之外缓冲区
（2）商业中心影响范围建立
1）建立大型商业中心的影响范围。

首先点击缓冲区按钮，在缓冲区对象图层选择商业中心分布图层（network），单击next；
2）确定尺寸单位，选择第一种缓冲区建立方法，以其属性字段YUZHI为缓冲区半径，单击next；
3）选择的是第一种边界设定类型，然后指定好缓冲区文件的存放路径和文件名后，单击OK，完成商业中心影响范围缓冲区的建立。

（图3）
图3 商业中心影响范围缓冲区
（3）名牌高中的影响范围建立
1
）点击缓冲区按钮，在缓冲区对象图层选择名牌高中分布图层（school ），单击next ；
2） 确定尺寸单位米，选择第一种缓冲区建立方法，指定750米作为半径，设置好后，单击next ；
3）选择的是第一种边界设定类型，然后指定好缓冲区文件的存放路径和文件名后，（4）．名胜古迹的影响范围建立
单击OK ，完成名牌高中的覆盖范围缓冲区的建立。

（图4）
1
）图4 名牌高中的覆盖范围 点击缓冲区按钮 ，在缓冲区对象图层选择名胜古迹分布图层（famous place ），
半径类型，然后指定好缓冲区文件的存放路径和文件名后，
单击2）单击next ，确定尺寸单位，选择第一种缓冲区建立方法，指定500米作为缓冲区
，设置好后，单击next ；
； 3）选择的是第一种边界设定OK ，完成名胜古迹的覆盖范围缓冲区的建立。

（图5）
图5 名胜古迹的周边覆盖影响范围
（5）．进行叠置分析将满足上述四个要求的区域求出
1）将商业中心影响范围、名牌高中的影响范围和名胜古迹的影响范围进行叠置分析的交集操作，可以将同时满足三个条件的区域计算出。

打开ArcToolBox，在analyst tools 下选择overlay下的Intersect操作，打开交集操作对话框，将商业中心的缓冲区、名牌高中的缓冲区和名胜古迹的缓冲区分别添加进来，设定输出文件名并选择全部字段，输出类型和输入类型一样，单击OK，从而获得同时满足三个条件的交集区域。

（图6）
图6 满足三个条件的区域
2，从而获得同
时满四个因子，对整个市区等级；
1）分别打开商业中心，名牌高中和名胜古迹影响范围的缓冲区图层的属性列表，添
加一图7 购房者最佳选择区域
）利用主干道噪音缓冲区对获得的三个区域的交集进行图层擦除操作足四个条件的区域的获得，
打开ArcToolBox ，在analyst tools 下选择overlay 下的Erase 操作，打开图层擦除操作对话框，在input features 选择三个区域的交集，在erase features 选择主干道噪音缓冲区，同时设定输出图层的地址和文件名，单击OK ，从而获得同时满足四个条件的交集区域的获得，即购房者的最佳选择区域。

（图7）
（6）．为了便于购房者的选择有更大的余地，更直观地，综合上述进行分等定级，分级标准是：
满足其中四个条件为第一 满足其中三个条件为第二等级；
满足其中两个条件为第三等级；
满足其中一个条件为第四等级；
完全不满足条件的为第五等级。

图8 添加market 字段并赋值为1
个market ，school 和famous 字段，并全部赋值为1。

（图8）将主干道噪音缓冲区图层
analyst tools 下选择overlay 下的Union 操作，打开图层合并操作段class ，然后保留FID ，Shap
）最后在Union 图层属性中将图层设置成以class 字段分级显示，最后得到整个市区的分的属性列表中添加voice 字段，全部赋值为-1，这里取-1的原因是所取的噪音缓冲区之外的才是所要获得的区域。

2）打开ArcToolBox ，在对话框，在四个缓冲区逐个添加进去，同时设定输出图层的地址和文件名Union ，将全部字段连接，单击OK ，得到四个区域的叠加合并图（图9）。

3）打开生成的Union 文件图层属性列表，添加一个短整型字e*，class ，market ，voice ，school 和famous 字段，然后在Editor 工具栏下来菜单中选择start editing ，然后在属性列表中的class 字段上单击右键，选择Calculate values ，单击之后，打开Field Calculator 对话框，使得class=market+voice+school+famous ，即将其进行分等定级。

（图10）就将四个因子进行了一个简单的综合，同时也可以根据最后的区域的class 的属性值将全部的研究的区域进行了等级的划分：
第一等级：数值为3；
第二等级：数值为2；
第三等级：数值为1；
第四等级：数值为0；
第五等级：数值为-1。

图9 四个缓冲区的叠加图
4等定级图。

颜色越深，则满足的条件就越多，是优选区域；而相对的颜色浅的区域则是满足的条件就越少，区域就不是优选区域（图11）
这个实例可以满足上述几个条件内购房者对房屋地段的挑选，在现实中，由于考虑到图11 市区分等定级图
图例：
图10 分级数值的计算实现
住房的因素较多，可以在这个实例中的条件上添加其他条件，例如房地产价格，交通便利条习2：最短路径问题分析与应用
在现实生活中寻求最短，最快，提高效率有着重大意义，而交通网络中要素的设置如和阻强的设置对最短路径的选择也有着很大的影响，研究这些因子的改变究竟对最
庭住3．要求：达指定目的地的路径选择方案根据不同的权重要求得到不同的最佳出路径的长度；根据需求找出最近的设施的路径，这里是以超市为例。

（作步骤：
集city 加载ace 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， （要er 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径的总成本将显示在状态列。

（图12）
的件，是否是闹市区，离工作地点远近等等一系列的现实的条件，就此读者可以自己设计阈值和条件，寻找符合自己特定要求的区域。

练1．背景：
权重的改变短路径能造成多大的影响，对于现实也有一定的指导意义。

2．目的：学会用ArcGIS9 进行各种类型的最短路径分析，了解内在的运算机理。

2．数据：试验数据位于\Chp7\Ex2，请将练习拷贝至E:\Chp7\Ex2\一个GeoDatabase 地理数据库：City.mdb ，内含有城市交通网、超市分布图，家址以及网络关系。

应该能够给出到路径，并给1）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。

（2）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。

4．操首先打开ArcMap 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pl 1）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 filt 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
图12 无权重参照的最佳路径的显示 注：这里的“15”指的是从起点到目的地总总共经过了14个网络节点，如果把两个网络节点当作一个街区的话，也就是换句话说就是中间经过了有15个街区的意思。

（2）加权最佳路径选择
图13 长度权重属性设置
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。

（图13）
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。

（图14）
4）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。

（图15）
图14 距离加权最佳路径
注：总共花费的时间是7.65minutes
图15 时间加权最佳路径
这里的时间属性是在建网之前，通过各个道路的类型（主干道，次要道等）来给定速度属性，然后通过距离和速度的商值确定的，并将其作为属性设定于每个道路上，这里
没有考虑红灯问题以及其他因素，而是一种理想情况，不过可以将其他的要素可以逐渐加
入来完善。

（3）按要求和顺序逐个对目的点的路径的实现
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，将旗标按照车辆访问的顺序逐个放在点上。

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。

（图13）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，则从起点按顺序逐一经过超市然后最后回到家的最短有效路径将显示出来，这条路径的总成本将显示在状态列。

（图16）
4）同样是经过这11个地点，换成权重是时间的，由于道路车流量的不同，如在市中心车流量特别大，车速慢，故而为节约时间，所以使得路经发生很大的改变，而从外围的道路行驶了。

（图17）
图16 逐个目的地的路径的获得
图17 时间权重的逐点路径获得
（4）阻强问题
这里的阻强是指网络中的点状要素或线状要素因为实际中遇到的例如修路，或那个时段车辆饱和，十字路口发生事故等一些缘故而使得要素不可运行，这时原来获得的最短路径就需要进行修正，具体操作如下：
1）修路的情形出现，即某个路段不可运行，这在网络中的表现是设置阻强，方法有两种，一种是永久性的，直接将网络边要素的属性修改成不可运行。

操作是选择要进行设置
的边要素，将其属性中的Enabled字段改成False即可；另一种是暂时性的，设置边要素
障碍。

即利用边要素障碍添加工具将边设置。

取同上述距离加权相同的超市为地点，假设其中一条路段正在修路，则产生的新的最佳路径如图18（图中标注“╳”即为阻强设置边）。

可以看出路段的维修状况使得最佳路径产生了改变，同时最近距离也随之发生改变。

2）十字路口发生问题，即网络中的结点不可运行，这时在网络中的表现也是设置阻强，
方法和线状要素的一样，改变结点属性或利用点要素阻强添加工具将点设置，取同上述距离加权相同的超市为地点，假设其中某个路口出现阻塞，利用该方法产生的最佳路径如图19。

以上这个例子——从家到超市的最佳路径选择这个方面简单说明了网络分析中的最短路径问题对于实际之中有什么主要的用途，以及随着实际情况的改变，而对网络中要素的变化对最佳路径的产生什么样的影响，相信随着要素的健全，实际因素的添加等因子的
辅助一定会使得网络分析在指导现实生活发挥着越来越大的作用。

图
19 有点阻强的距离加权最佳路径 图18 有边阻强的距离加权最佳路径。