最佳路径分析

GIS应用技能训练

基于多因素与层次模型的校

题目

园火灾救援最佳路径分析

学院资源与环境工程学院

专业地理信息系统

班级1102班

姓名江瑶

指导教师黎华、胡杏花

2013 年7 月12 日

目录

摘要 (1)

1 背景以及分析的意义 (1)

2 训练要求 (1)

3 设计分析 (2)

3.1整体思路 (2)

3.2最佳路径的道路层次模型 (2)

3.2.1建立层次模型 (2)

3.2.2确定权系数 (3)

3.2.3实际调查 (4)

4 软件应用 (5)

4.1本次实验的道路数据获取 (5)

4.2对校园内外部矢量化并制图 (7)

4.3给校园各道路命名并且赋权值 (9)

4.4对校园内外道路进行拓扑构网 (9)

4.5对拓扑网进行最短和最佳路径分析 (11)

5 结果分析及评价 (11)

5.1校外最短路径结果及分析 (11)

5.2校内最短路径结果及分析 (11)

6 心得体会 (12)

致谢 (13)

参考文献 (13)

附录1 权值计算代码 (15)

附录2 所有道路权值 (15)

基于多因素与层次模型的校园火灾救援

最佳路径分析

摘要：最佳路径的求取实则是一个多目标综合决策问题。以往一些研究没有能全面分析问题，只注重与某个因素下的最佳路径，这使得分析结果不尽如人意，不能得到最佳结果。有些则综合了多种影响因素，然而在确定评价指标的权重时常采用专家评估的方法，这具有很大的随意性和主观性，有时会偏离客观实际，易于造成评价失准，致使结论缺乏真实性。

本文所提模型是综合了多目标决策与层次分析法的基于多因素影响与综合评判的最佳路径分析模型。模型在全面问题分析基础上先给出了影响最佳路径分析的几个重要影响因子，并利用层次分析法的思想构建了道路层次模型，确定了各影响因素的权系数。在综合评判时应用多目标决策模型与所提因素评分模型确定了各影响因素对路段的评分矩阵，并综合所求各因素的权系数得到最终路段的综合权值。最后以路段综合权值为路段属性进行Dijkstra算法求解，得到最佳路径。文中采用层次分析法来确定权值，将定性与定量分析相结合，利用严密的数学理论，去除随意性与主观性，表达了符合客观实际的因素影响权值，并且依据判断矩阵的一致性来检验权值的合理性，从而使得分析结论更准确、可靠。此次分析是当武汉理工大学某处发生火灾，分析消防车怎样最快到达火灾处。在学校外进行消防车到达校门口进行最短路径分析，对校内进行最佳路径分析。

关键词：多因素层次分析最佳路径校园

1 背景以及分析的意义

在当今大学校园中蕴藏着很多不确定因素有可能引发的灾害会危机师生生命财产安全，而为了防范并尽量减少这些灾害造成的影响，我们小组选定大学校园火灾快速救灾最佳路线决策作为此次超图软件实习主题，随之我们小组经详细讨论和合理分析最终确定使用“基于多因素决策与层次分析法的最佳路径模型”来计算火灾发生地周边各路径权值并利用SuperMap软件最佳路径自动分析来为消防车火灾扑救路线选择及火灾发生区域人员疏散路线选择做最佳路径决策分析。

2 训练要求

应用所学的地理信息系统原理与应用、地图学以及数字测图原理与方法中所学到的基

本理论知识，本着“重实践、强技能”的原则，培养综合利用所学知识分析和解决实际问题的能力，提高我们的综合应用和实践能力，以及严谨的学习态度，强化技能训练、强化我们的专业能力，为后续的学科基础课程打下良好的技术基础。通过该训练使我们了解地理信息系统数据的集成、SuperMap GIS软件的基本操作和空间分析的基本原理和方法，实现对空间数据进行分析和挖掘，解决实际工作和生活中的业务需求。

3 设计分析

3.1整体思路

“基于多因素决策与层次分析法的最佳路径模型”是综合了多目标与层次分析法的基于多因素影响与综合评判的最佳路径分析模型。模型在全面问题分析基础上先给出了影响最佳路径分析的几个重要因子，并利用层次分析法的思想构建了道路层次模型，确定了各影响因素的权系数。在综合评判时应用多目标决策模型与所提因素评分模型确定了各影响因素对路段的评分矩阵，并综合所求各因素的权系数得到最终路段的综合权值。最终在矢量化的武汉交通网拓扑成网后为各路段新建“权值”字段，并依次将按模型确定的各路段综合权值输入该字段，直接使用超图最佳路径分析选择“权值”字段作为比较字段进行分析便实现最终目标！

3.2最佳路径的道路层次模型

最佳路径是指从起始位置到目标位置的最理想路径。最理想可以定义为路程较短且耗时少、路宽足够宽、路上行车方便无堵塞、路面路况好方便行车等。因而最佳路径的选择需要考虑诸多因素，且各因素的重要性一般是不同的。

层次分析法是一种基于问题的多因素考虑，将定性与定量分析相结合的战略决策方法，是一种行之有效的确定权系数的方法。它把复杂问题中的各个因素通过划分成相互联系的有序层次使之条理化。根据对一定客观现实的判断就每一层的相对重要性程度给与定量表示，确定每一层次中的元素相对重要性次序的权值，通过排序结果，分析和解决问题，从而为战略决策服务。

3.2.1建立层次模型

根据层次分析法的思想，问题的层次结构可以分为3 层。

最上层为目标层，是问题分析的目标; 中间层是准则层，即实际目标的各种指标; 最底层是方案层，是实现目标的可行选择。在本文问题中，我们所建立的层次模型只有目标

层和准则层: 目标层为最佳路径，准则层为路径的2个影响因素和各因素的共5 项指标。问题的层次结构模型如图1 所示：

图 1最佳路径选择的层次分析模型

3.2.2确定权系数

对校准层的各因素按1-5标度思想分别赋值，1-5标度的含义见表1。根据主观判断与需求，本问题所构造的比较判断矩阵如下：

1 4 6 6 9

1/4 1 3/2 3/2 3

1/6 2/3 1 1 2

1/6 2/3 1 1 2

1/9 1/3 1/2 1/2 1