5 ArcGIS交通网络模型

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ArcGIS Desktop
• ArcGIS Desktop包含一套软件工具：
– ArcMap: 地理数据(图形、属性)编辑、分析和制图软件 – ArcCatalog: 地理数据和元数据管理软件(浏览、查找、定义、输入\输出) – ArcToolbox: 包含一系列地理数据处理工具(数据管理、格式转换、空间 分析、网络分析、地理编码、空间统计)
– 道路的每个结点都被赋予一个M值，这些值构成了对道路进行度量时的 参照点，如通过对道路的每个结点赋予距道路起始点的里程数，可以 建立一个里程的度量系统，ArcGIS能对道路上的任何点通过线性内插 得到距离道路起始点的里程数。 – 存储了M值的地理要素被称为路径(route)要素
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ArcGIS 线性参照模型(3)
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ArcGIS 动态分段模型(3)
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基于ArcGIS的公交线路与站点建模(1)
• 基于ArcGIS进行公交线路与站点建模主要包括三个过程：
– 采用ArcGIS的几何网络模型表达城市的道路网络 – 采用ArcGIS的线性参照模型建立基于里程的线性参照系统 – 采用AБайду номын сангаасcGIS的动态分段模型创建公交线路和公交站点
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起点
终点
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ArcGIS 动态分段模型(1)
• 动态分段是计算事件(event)在线性参照系统中的位置的过程。 • ArcGIS中事件被记录在事件表(event table)中，事件表可以为 文本文件，Excel表单、Access或其他数据库的表。 • ArcGIS支持点事件和线事件两种事件表：
– 点事件：根据点距路径要素的起始结点的距离来确定点的位置 – 线事件：根据线的起点和终点分别距路径要素的起始结点的距离来确定 线的位置
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方向指示(1)
•指示方向需要的基本元素：
– 边：指示沿哪条路段移动 – 移动方向：指示在路段上向哪个方 向移动 – 距离或时间：指示需要移动多长距 离或时间
•方向指示的常用形式：
− 沿…路向…方向(东/西/南/北) − 在与…路交叉口处向…方向(左/右) 转 − 走…时间/距离到达…
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方向指示(2)
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ArcGIS 动态分段模型(2)
• 点事件表需要记录：
– 路径要素层中某一路段的标识 号，即说明该事件发生在哪条 道路上。 – 事件发生位置的字段，即说明 该事件发生地点距该条道路的 起点的里程数。
• 线事件表需要记录：
– 路径要素层中某一路段的标识 号，即说明该事件发生在哪条 道路上。 – 事件发生的起始位置字段和终 止位置字段，即说明该事件发 生的起、止地点分别距该条道 路的起点的里程数。
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ArcGIS 交通网络模型
• ArcGIS提供了如下交通网络建模能力：
– 几何网络模型 – 增强的结点-弧段模型 – 线性参照模型 – 基于M(Measure)值的线性度量系统 – 动态分段模型 – 基于线性参照的动态数据分段
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ArcGIS 几何网络模型
• 网络的基本组成元素：
– 结点(Junction) – 边(Edge) – 转弯(Turn)
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网络的属性(3)
•ArcGIS提供了四种类型的网络属性(3)：
– 等级(Hierarchy)：说明网络的组成元素的等级，如道路可以划分成主干道、 次干道、辅路、和小巷等。
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网络的属性(4)
•ArcGIS提供了四种类型的网络属性(4)：
– 描述(Descriptor)：说明网络的组成元素的描述性特征，如道路的铺设材 料、限制通行的车辆类型、路段的车道数等等。
ArcGIS 交通网络建模
张子民 zhangzimin@gmail.com 山东建筑大学 遥感与GIS实验室
ArcGIS
• 领先的GIS供应商ESRI的主要产品。 • ArcGIS是一个可伸缩的，全面的GIS平台：
– – – – 桌面软件(ArcGIS Desktop) 服务器软件(ArcGIS Server, ArcGIS IMS, ArcGIS SDE) 嵌入式软件(ArcGIS Engine) 移动式软件(ArcPad)
– 费用(Cost)：穿过网络的组成元素(边、结点、转弯)需要花费的费用。针对 不同的问题，费用的定义往往也不同，旅行时间、路程长度、旅行的经济成 本等常被用来定义费用。边的费用能够依照长度对边的某一部分进行分配。
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网络的属性(2)
•ArcGIS提供了四种类型的网络属性(2)：
– 限制(Restriction)：说明网络的组成元素对于旅行的某些限制作用，如通过 定义某一路段的单行线(Oneway)属性为真，可以限制车辆逆向通过该路 段。
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基于ArcGIS的公交线路与站点建模(6)
• 利用动态分段来创建公交线路和公交站点：
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基于ArcGIS的公交线路与站点建模(7)
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思考题
• 对于现实中的道路网络，ArcGIS的网络模型是否还存在难以表达 的要素或情况？ • 如果存在这种情况，应当如何对ArcGIS的网络模型进行修改来表 达他们？
• 网络的其他特性：
– 连通性(Connectivity) – 网络属性(Attribute) – 方向指示(Direction)
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边、结点、转弯
•边
– 人或货物移动使用的线路。在 ArcGIS中，边为双向的。
• 结点
– 将边相互连接，形成交通网络。
• 转弯
– 定义了在两个或多个边在结点处 的移动。常见的转弯类型包括左 转弯、右转弯、直行和U型转弯 (掉头)。
– 跨越的边不相连
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结点的连通规则
• 结点的连通规则包括：
– 依照边的规则(Honor)：边的连通规则(结点连通或端点连通)决定边是否相连
– 交点处连通(Override)：边被结点打断，新形成的两个边在该结点处相连
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网络的属性(1)
•网络的属性定义了交通网络的非几何形态方面的特征，如，街道 (边) 的宽度、车道数、速度限制、行车时间、是否为单行道，交 叉口(结点)的平均红绿灯等待时间，转弯所使用的时间等等。 •网络的属性能够在网络分析中使用，例如，根据行车时间分析一 个结点到达另一个结点的最快路径。 •ArcGIS提供了四种类型的网络属性(1)：
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基于ArcGIS的公交线路与站点建模(3)
• 输入道路网络边、结点和转弯，并建立线性参照系统：
– 输入每条道路的几何图形、M值和名称等属性的值 – 在每个道路交叉口创建一个结点 – 在每个道路交叉点上输入转弯的几何图形
右转弯 直行
左转弯
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基于ArcGIS的公交线路与站点建模(4)
• 创建几何网络，并指定网络的组成要素、连通规则、网络属性和 方向指示等：
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方向指示(3)
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ArcGIS 线性参照模型(1)
• 线性参照模型建立了一种基于 相对位置的地理度量方式。
• 线性参照的一些典型应用：
– – – – 交通事故发生地的度量 道路不同路段路面材质的度量 道路不同路段限速的度量 …
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ArcGIS 线性参照模型(2)
• ArcGIS基于结点的M(Measure)值来实现线性参照模型：
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连通性
• 连通性
– 定义了判断边之间是否(通过结点)相互连接的规则。 – 边之间的连通性根据边之间是否有交点以及给定的连通规则联合确定。
结点与边
端点 结点 端点
街道
端点 结点
端点 端点
端点
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边的连通规则
• 边的连通规则包括：
– 结点连通：有共同结点(结点坐标一致) 的边相连
– 端点连通：有共同端点的边相连
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基于ArcGIS的公交线路与站点建模(2)
• 采用ArcGIS的几何网络模型表达城市的道路网络：
– 创建一个包含M值的线状要素层Street_Network_Arc，来存储道路网络的边 – 创建一个点状要素层Street_Network_Node，来存储道路网络的结点 – 创建一个线状要素层Street_Network_Turn，来存储道路网络的转弯
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基于ArcGIS的公交线路与站点建模(5)
• 创建公交线路事件表Bus_Line(线事件表)：
– 包括的字段：线路编号、线路名称、线路参考的路段标识号、线路在每条 道路上的起止结点的里程数。
• 创建公交站点事件表Bus_Stop(点事件表)：
– 包括的字段：站点编号、站点名称、站点参考的路段标识号、站点在参考 道路上的里程数。