某市區(qū)幾何網(wǎng)絡(luò)的建立

1、附件一：實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本內(nèi)容及要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告的基本內(nèi)容及要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)體現(xiàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)步驟記錄和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，要求這三個(gè)過程在一個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中完成。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)在實(shí)驗(yàn)前每位同學(xué)都需要對本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行認(rèn)真的預(yù)習(xí)，并寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，在預(yù)習(xí)報(bào)告中要寫出 實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁?，需要用到的軟件設(shè)備以及簡要的實(shí)驗(yàn)步驟，形成一個(gè)操作提綱。對實(shí)驗(yàn)中的安全 注意事項(xiàng)及可能出現(xiàn)的現(xiàn)象等做到心中有數(shù)，但這些不要求寫在預(yù)習(xí)報(bào)告中。實(shí)驗(yàn)記錄學(xué)生開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該將記錄本放在近旁，將實(shí)驗(yàn)中所做的每一個(gè)操作步驟、每個(gè)步驟所對應(yīng) 的操作界面，以及操作界面中的參數(shù)選擇如實(shí)地記錄下來。實(shí)驗(yàn)記錄中應(yīng)有指導(dǎo)教師的簽名。實(shí)驗(yàn)總結(jié)主要包括對實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)現(xiàn)結(jié)果、實(shí)

2、驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答 思考題，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或提出自己的看法等。附件二：實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式貴州大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(小三號，加黑)學(xué)院：資源與環(huán)境工程學(xué)院 專業(yè)：土地資源管理班級：土管101班姓名張青萍學(xué)號1008100290實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)時(shí)間指導(dǎo)教師成績實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱某市區(qū)幾何網(wǎng)絡(luò)的建立實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本練習(xí)，使讀者掌握根據(jù)已有要素來建立幾何網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)過程，進(jìn)據(jù)庫的創(chuàng) 建有更全面的認(rèn)識。為網(wǎng)絡(luò)分析操作打下基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)要求在City要素?cái)?shù)據(jù)集中導(dǎo)入某城市交通網(wǎng)絡(luò)(net.shp)、商業(yè)中(center.shp)、旅游景 點(diǎn)(famousplace.shp)二個(gè)Shapefile，建立該數(shù)據(jù)集的幾

3、何網(wǎng)絡(luò)，為網(wǎng)絡(luò)分析的網(wǎng) 絡(luò)分析做好準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)原理空間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)分析是對地理網(wǎng)絡(luò)，城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)(如各種網(wǎng)線，電纜線， 電力線，電話線，供水線，排水管道等)進(jìn)行地理化和模型化，基于它們本身在空間拓 撲上的關(guān)系、內(nèi)在聯(lián)系、跨度等屬性和性質(zhì)來進(jìn)行空間分析，通過滿足必要的條件得到 合理的結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)分析的理論基礎(chǔ)是圖論和運(yùn)籌學(xué)，它是從運(yùn)籌學(xué)的角度來研究，統(tǒng)籌， 策劃一類具有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫再|(zhì)的工程如何安排各個(gè)要素的運(yùn)行使其能充分發(fā)揮其作用或 達(dá)到所預(yù)想的目標(biāo)，如資源的最佳分配，最短路徑的尋找，地址的查詢匹配等，而在此 之中所采用的是基于數(shù)學(xué)圖論理論的方法，即利用統(tǒng)籌學(xué)建立模型，再利用其網(wǎng)絡(luò)本身 的空間關(guān)系，

4、用數(shù)學(xué)的方法來實(shí)現(xiàn)這個(gè)模型，最終得到結(jié)果，從而指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)和應(yīng)用，故 而對網(wǎng)絡(luò)分析的研究在空間分析中占有著極其重要的意義?？臻g網(wǎng)絡(luò)分析：空間網(wǎng)絡(luò)分析(spatial network analysis)是GIS空間分析的重要 組成部分。網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)由點(diǎn)、線的二元關(guān)系構(gòu)成的系統(tǒng)，通常用來描述某種資源或物質(zhì) 沿著路徑在空間上的運(yùn)動(dòng)。例如城市的道路系統(tǒng)、各類地下管絡(luò)系統(tǒng)、流域的水網(wǎng)等， 都可以用網(wǎng)絡(luò)來表示，形成個(gè)類物質(zhì)，能量和信息流通的通道?？臻g網(wǎng)絡(luò)分析的用途：空間網(wǎng)絡(luò)分析的用途很廣泛，共公共交通運(yùn)營線路的選擇 和緊急救援行動(dòng)線路的選擇等，與網(wǎng)絡(luò)最佳路徑選擇有關(guān)；當(dāng)估計(jì)排水系統(tǒng)在暴雨期間 是否溢流及河流是否

5、泛濫時(shí)，需要進(jìn)行網(wǎng)流量分析或負(fù)荷估計(jì)；城市消防站的分布和醫(yī) 療保健機(jī)構(gòu)的配置等，可以看成是利用網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行資源的分配等。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)通常包含兩個(gè)部分的內(nèi)容，一是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的幾何 結(jié)構(gòu)，一是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的幾何結(jié)構(gòu)表示網(wǎng)絡(luò)的地理分布位置，可以 用矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的點(diǎn)和線來表達(dá)；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表示網(wǎng)絡(luò)中元素的連接關(guān)系，如道路之間的連通性質(zhì)等。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常用圖的形式來表達(dá)，網(wǎng)絡(luò)圖論是空 間網(wǎng)絡(luò)分析的重要理論基礎(chǔ)。（5）圖（graph）的定義：圖論中的“圖”并不是通常意義下的幾何圖形，而是一個(gè)以 抽象的的形式來表達(dá)確定的事物以及事物之間是否具備某種特定關(guān)系

6、的數(shù)學(xué)系統(tǒng)或邏 輯模型。一個(gè)圖G是由非空頂點(diǎn)集合和其中頂點(diǎn)偶對形成的邊（或?。┘纤鶚?gòu)成的二 元組。頂點(diǎn)的無序?qū)凶鬟?，由邊組成的圖稱作無向圖；頂點(diǎn)的有序?qū)ΨQ作弧，由弧組 成的圖稱為有向圖，即圖中有虎連接的兩個(gè)頂點(diǎn)具有方向性，例如，道路中的單行線只 能像一個(gè)方向通行。邊或弧上帶有權(quán)重的圖就成為網(wǎng)絡(luò)。有一個(gè)頂點(diǎn)出發(fā)到另一個(gè)頂點(diǎn) 所經(jīng)過的頂點(diǎn)序列成為一條路徑。（6）鄰接矩陣：在計(jì)算機(jī)中，圖或網(wǎng)絡(luò)的存儲可以采用理解矩陣的方法。鄰接矩陣（Adjacency Matrix）：是表示頂點(diǎn)之間相鄰關(guān)系的矩陣。設(shè) G=（V,E）是一個(gè)圖，其中 V=v1,v2,vn。G的鄰接矩陣是一個(gè)具有下列性質(zhì)的n階方陣：對

7、無向圖而言，鄰 接矩陣一定是對稱的，而且對角線一定為零（在此僅討論無向簡單圖），有向圖則不一 定如此。在無向圖中，任一頂點(diǎn)i的度為第i列所有元素的和，在有向圖中頂點(diǎn)i的出 度為第i行所有元素的和，而入度為第i列所有元素的和。用鄰接矩陣法表示圖共需要 矽2個(gè)空間，由于無向圖的鄰接矩陣一定具有對稱關(guān)系，所以扣除對角線為零外，僅需 要存儲上三角形或下三角形的數(shù)據(jù)即可，因此僅需要n（n-1）/2個(gè)空間。實(shí)驗(yàn)止 步驟部接矩陣1）創(chuàng)建地理數(shù)據(jù)庫在ArcCatalog樹中，右鍵單擊Result文件夾，單擊New，單擊Personal Geodatabase， 輸入所建的地理數(shù)據(jù)庫名稱：NewGeodatab

8、ase。2）在新建的地理數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建要素?cái)?shù)據(jù)集。打開New Feature Dataset對話框，如圖1所示。將數(shù)據(jù)集命名為：city。lev Feature Datasetci fd圖1創(chuàng)建要素?cái)?shù)據(jù)集A、單擊下一步按鈕，打開new feature dataset對話框。如圖2所示。AddShow of type: (eogEphic： dat崩ets |圖3B、單擊Import按鈕，選擇要與之具有相同坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集：net.shp、famousplace.shp 或center.shp，如圖3所示。FBrovse for Coordinate Syste區(qū)rLook in:_| Ex2d旦

9、網(wǎng)匐豳巨鄙呂IN 日 me:jcenter.shpC、單擊next按鈕，設(shè)置參數(shù)為默認(rèn)值。如圖4所示。XY Tijler：rLceThe XY toler ：=LTLce is the minirTiujTi di st：dTLce be tween co or di nates befrii-P they ：=Lt_e cornidered equal. The XY tolei-：=LrLce is used when av：=iliia+ing r elat i onships be tween fea+m-es.000000008983153Reset To Default About

10、 Setting TolHr：rLi：e/ Accept default resoluti on and domain ext ent Gre comm ended)上一步僵）5Einimh取消D、單擊finishion按鈕，再單擊確定按鈕，完成要素?cái)?shù)據(jù)集的建立。2)向數(shù)據(jù)集中導(dǎo)入數(shù)據(jù)A、在 ArcCatalog樹中，右鍵單擊Result文件夾中的Topology數(shù)據(jù)集，單擊Import， 單擊 Feature Class(multiple)。B、打開 Feature Class to Geodatabase(multiple)對話框，如圖 5 所示。導(dǎo)入 net.shp、 famouspla

11、ce.shp 和 center.shp 三個(gè) shapefile，單擊 OK 按鈕。S Feature Class to Geodatabase (ultiple)F:、學(xué)習(xí)地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)空間分析實(shí)驗(yàn)教程Chp3Ex2net. shpF: .學(xué)才地理信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)空間鳥析實(shí)驗(yàn)致程Chp3 Ex2 amousplace. shpF: 學(xué)習(xí)地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)空間分析實(shí)驗(yàn)教程Chp3Ex2center. shpOutput (je o da+ ab ase里信息系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)空間始析實(shí)驗(yàn)教程Chp3Ex2New Personal Geodatabase. mdbci ty

12、lEnvironments. Show Help 建立幾何網(wǎng)絡(luò)A、在ArcCatalog目錄樹中，右鍵單擊City要素?cái)?shù)據(jù)集，單擊New,單擊GeometricNetwork 命令。打開 Build Geometric Network Wizard 對話框，如圖 6所示。Build Geosetric Netvork VizardHelpThim wiz：=Ltd will hlp yg build & i!irri5trie n讓ttk.A geiifrietri c ne turk allows you to mo del the Tietiivi or oE ulil i i.y net

13、wcirlrc ，ucjh as electrical or w a + er tls tw orks.k gh!i：-rriHtri c rhtwork is cmp。gsi f 氐Mures trctti ort oe ftiqet he atm- e cl asses itl a h e atijj- e dataset. A network ztorez the cuTiTLec tivi ty b eiwe en i + e feat in-es.Nax t .3= C ：=ltlc el* -B、單擊Next按鈕，打開選擇如何建立幾何網(wǎng)絡(luò)的對話框，如圖7所示。選擇Build a g

14、eometric network from exiting features單選按鈕，用已有要素建立幾何網(wǎng)絡(luò)。C、單擊Next按鈕，打開選擇幾何網(wǎng)絡(luò)要素類對話框，如圖8所示。選擇需要在幾何網(wǎng)絡(luò)中包含的要素類，并為新的幾何網(wǎng)絡(luò)輸入名稱（選擇默認(rèn)的名稱）。D、單擊Next按鈕，打開是否保留有效值的對話框，如圖9所示。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)要素是否 有效，其狀態(tài)由Enabled屬性字段來維護(hù)的，該字段的取值由兩個(gè)：True和False。選擇 No單選按鈕，所有的網(wǎng)絡(luò)要素有效；選擇Yes單選按鈕，保留Enabled字段里現(xiàn)有 的屬性值。E、單擊Next按鈕，打開選擇變成復(fù)雜邊的要素類對話框，如圖10所示。如果想讓

15、輸入的線要素類變成復(fù)雜的邊，選擇Yes單選按鈕。并選擇想變成復(fù)雜邊的線要素類， 沒有被選中的線要素將是簡單邊。圖10F、單擊Next按鈕，打開網(wǎng)絡(luò)要素自動(dòng)捕捉對話框，如圖11所示。如果需要讓輸入 要素在網(wǎng)絡(luò)建立過程中被自動(dòng)調(diào)整并捕捉，選擇Yes單選按鈕，輸入捕捉誤差(Snap Tolerance)。選擇需要被自動(dòng)調(diào)整并捕捉的要素類。G、單擊Next按鈕，打開設(shè)置連接要素類型對話框，如圖12所示。如果想讓連接要素 類中的一些要素能夠作為源或匯，選擇Yes單選按鈕，并選擇需要存儲源（Source）或 匯（Sink）的連接要素。圖12H、單擊Next按鈕，打開設(shè)置網(wǎng)絡(luò)權(quán)重對話框，如圖13所示。如果想

16、在網(wǎng)絡(luò)中添加 按鈕添加新權(quán)重，單擊一I添加的權(quán)重，單擊一I按鈕可以刪除已經(jīng)權(quán)重，選擇Yes 單選按鈕。為添加的權(quán)重確定名稱（Weight Name）和類型（Type）；如果不想在網(wǎng)絡(luò)中 添加權(quán)重，選擇No單選按鈕。這里添加了三個(gè)權(quán)重：yuzhi、length和minutes，類型 都是雙浮點(diǎn)型。圖13I、單擊Next按鈕，打開分配網(wǎng)絡(luò)權(quán)重對話框，如圖14、15、16所示。把這些權(quán)重分 配給每一個(gè)要素類的特定字段。圖14圖15圖16J、在Available network的下拉框中選擇將分配給屬性的網(wǎng)絡(luò)權(quán)重。對于想關(guān)聯(lián)權(quán)重的要素類，在Associated field列下選擇想關(guān)聯(lián)權(quán)重的該要素類中

17、的字段如果選擇None，則該要素類不關(guān)聯(lián)權(quán)重。K、單擊Next按鈕，打開網(wǎng)絡(luò)設(shè)置總結(jié)信息框，如圖17所示。檢查相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置 選項(xiàng)，如果需要改變則按back，返回進(jìn)行修改。圖17L、當(dāng)所有網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)設(shè)置全部滿足時(shí)，單擊Finish按鈕，完成新的幾何網(wǎng)絡(luò)的建立。圖18M、出現(xiàn)進(jìn)程條，當(dāng)進(jìn)程結(jié)束時(shí)，可以看到在ArcCatalog樹中City要素集中產(chǎn)生兩個(gè) 新的類，一個(gè)是City_Net，是指幾何網(wǎng)絡(luò)類；另一個(gè)是City_Net_Junctions，是指網(wǎng)絡(luò)上 結(jié)點(diǎn)要素類。如圖19所示。十 _| EkI-_| Ek2- ：二New Fersonal GeoditabiEe. mdli -J city

18、lI center cityl_NetI ci tyl_Net_JuiLctL onsI fam&UEplace -*t| net c enter, skp fe. shpI net. whp圖194）添加新的幾何網(wǎng)絡(luò)要素類新的幾何網(wǎng)絡(luò)要素類包含兩種：一種是網(wǎng)絡(luò)邊要素類，另一種是網(wǎng)絡(luò)連接要素類。所有的網(wǎng)絡(luò)要素類同簡單要素類一樣，都有相同的必須字段OID和Shape，除此之外， 網(wǎng)絡(luò)邊要素還必須有個(gè)字段稱為Enabled，它是決定邏輯網(wǎng)絡(luò)的可運(yùn)行性的，這個(gè)字段 有個(gè)固定的屬性域。網(wǎng)路連接要素類可以作為網(wǎng)絡(luò)中的起點(diǎn)或終點(diǎn)，為了記錄一個(gè)連接 要素是否為起點(diǎn)或終點(diǎn)，必須建立一個(gè) AncillaryRo

19、le字段，同Enabled 一樣 AncillaryRole字段也有一個(gè)固定的屬性域。A、建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)邊要素類a、在ArcCatalog目錄樹中，右鍵單擊City要素?cái)?shù)據(jù)集，單擊New，單擊Feature Class 命令。打開 New Feature Class 對話框。b、在New Feature Class對話框中輸入幾何網(wǎng)絡(luò)新要素的名稱和假名；在Type欄下 選擇第二個(gè)單選按鈕：建立一個(gè)新的幾何網(wǎng)絡(luò)要素類；在其下部的第一個(gè)下拉框中選擇 邊要素類型：ESRI Complex Edge Feature，建立存儲復(fù)雜邊要素的要素類；在第二個(gè) 下拉框中選擇要素類參入的幾何網(wǎng)絡(luò)。c、其余步驟

20、與建立一個(gè)新要素類相似（添加屬性字段：name和length，類型分別為 Text和Double）。直到出現(xiàn)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)權(quán)重字段對話框。在此可以把網(wǎng)絡(luò)權(quán)重和所建立 的邊要素類中的字段聯(lián)系起來。將權(quán)重length與新建的網(wǎng)絡(luò)邊要素類中的length字 段相關(guān)聯(lián)。d、單擊完成按鈕，完成幾何網(wǎng)絡(luò)新的邊要素類的建立。B、建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)連接要素類a、在ArcCatalog目錄樹中，右鍵單擊City要素?cái)?shù)據(jù)集，單擊New,單擊Feature Class 命令，打開New Feature Class對話框。輸入幾何網(wǎng)絡(luò)新要素的名稱和假名；在Type欄下選擇第二個(gè)單選按鈕，建立一個(gè) 新的幾何網(wǎng)絡(luò)要素類；在其下部

21、的第一個(gè)下拉框中選ESRI Simple Junction Feature選 項(xiàng)；在第二個(gè)下拉框中選擇要素類參入的幾何網(wǎng)絡(luò)。b、選中 The junction in this feature class can be sources and sinks in the network 復(fù)選框，允許這個(gè)連接要素類中的要素可以作為網(wǎng)絡(luò)中的源或匯。c、其余步驟與建立一個(gè)新要素類相似?？梢栽黾訉傩宰侄蝞ame，類型為Text。不分 配權(quán)重。5）定義網(wǎng)絡(luò)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)連接規(guī)則限制可能連接到其他網(wǎng)絡(luò)要素的網(wǎng)絡(luò)要素的類型，以及可以連接到其 他類型要素的特定類型要素的數(shù)目。通過建立這些規(guī)則，連同其他規(guī)則（例如屬性域）

22、 可以維護(hù)地理數(shù)據(jù)庫中網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的完整性。有兩種類型的連接規(guī)則：邊-連接 （Edge-Junction）規(guī)則和邊-邊（Edge-Edge）規(guī)則。Edge-Junction 規(guī)則建立類型 A 的一個(gè)邊連接到類型B的一個(gè)連接的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系；Edge-Edge規(guī)則建立通過類型C的一 個(gè)連接，類型A的一個(gè)邊連接到類型B的一個(gè)邊的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。Edge-Edge規(guī)則總是包 括一個(gè) Junction。A、建立Edge-Edge規(guī)則：a、 在ArcCatalog目錄樹中，右鍵單擊需要建立Edge-Edge規(guī)則的幾何網(wǎng)絡(luò)，單擊 Properties 命令。b、打開建立幾何網(wǎng)絡(luò)規(guī)則對話框（Connectivity選項(xiàng)卡）

23、。在Connectivity rules for 下拉框中選擇需要建立規(guī)則的要素類。c、如果所選要素類有子類型，在Subtype in this feature class中選擇要素類的子 類型。在Subtype in the Network欄中，選取幾何網(wǎng)絡(luò)中的邊要素或子類型，使其可 連接到上面確定的邊子類型或要素類。d、在Junction Subtypes欄中，瀏覽并選擇Junction要素類和子類型，通過該連接， 那些邊要素類或子類型才允許被連接。e、在本例中，各個(gè)要素類都沒有子類型，所以，只要在Connectivity rules for下拉 框中選擇需要建立規(guī)則的要素類，單擊確定按鈕

24、，完成Edge-Edge規(guī)則的建立。B、建立 Edge-Junction 規(guī)則：a、在ArcCatalog目錄樹中，右鍵單擊需要建立Edge Junction規(guī)則的幾何網(wǎng)絡(luò)，單 擊Properties命令，打開建立幾何網(wǎng)絡(luò)Edge-Junction規(guī)則對話框（Connectivity 選項(xiàng)卡）。b、在Connectivity rules for下拉框中選擇需要建立規(guī)則的要素類。c、如果所選要素類有子類型，在Subtype in this feature class中選擇該要素類的 子類型。在Subtype in the Network欄中，選擇一個(gè)Junction要素類或子類型，使 其可連接到上面確定的邊子類型或要素類。d、如果需要限制這個(gè)可以連接到單一的Junction類型的邊的數(shù)目：選中 Cardinality 選項(xiàng)組的第一個(gè)復(fù)選框 Specify number o