GIS空間分析第二章矢量數(shù)據(jù)分析

第二章矢量數(shù)據(jù)分析

(VectorDataAnalysis)2.1鄰近分析2.2空間提取2.3疊加分析2.4網(wǎng)絡(luò)分析2.1 鄰近分析(Proximityanalysis)當(dāng)現(xiàn)實的實體被抽象為幾何對象時，就可以對它們之間的距離進行查詢和分析。一般來說，鄰近分析或研究兩個對象之間的距離，包括通過空間連接和建立緩沖區(qū)來發(fā)現(xiàn)最近的鄰居。1.距離量測——尋找最近的鄰居距離量測是指要素之間直線（歐式）距離的量測。量測可在一個圖層中的點到另一圖層的點之間，或一個圖層的各點到另一圖層中最鄰近點或線之間進行。量測的結(jié)果保存在一個字段中。通過空間連接（spatialjoin）作為鄰近分析工具來實現(xiàn)操作。通過空間連接可以確認距離每個井位最近的河流。

通過空間連接建立的新圖層的屬性表包含了兩個圖層的數(shù)據(jù)項，以及記錄從每個井位到最近河流距離的數(shù)據(jù)項。距離數(shù)據(jù)項可用于其它分析和顯示。

課堂練習(xí)：點與線之間的距離量測練習(xí)內(nèi)容：要求對deer.shp中的每個鹿場點和edge.shp中原始森林與皆伐區(qū)邊緣的最近距離進行量測。練習(xí)方法：通過定位方法使用合并數(shù)據(jù)；使用AnalysisTools/Proximity工具箱中的Near工具。2.緩沖分析(Buffering)緩沖分析或建立緩沖是指圍繞某一個或多個地理要素建立一個或多個鄰近區(qū)，并將其用于顯示和其它的空間查詢。一個緩沖區(qū)就是圍繞一定的地理要素或要素集（點、線、面）的一個多邊形要素或簡單圖形。緩沖區(qū)的基礎(chǔ)從數(shù)學(xué)的角度，緩沖區(qū)是給定空間對象或集合后獲得的它們的領(lǐng)域，鄰域大小由鄰域的半徑或緩沖區(qū)建立條件來決定，因此對于一個給定對象A，它的緩沖區(qū)可以定義為：

其中，d一般指歐式距離，也可以是其它的距離，r為鄰域半徑或緩沖區(qū)建立的條件。根據(jù)緩沖區(qū)建立的條件其形態(tài)多種多樣。對于點狀要素有圓形，也有三角形、矩形和環(huán)形等；對于線狀要素有雙側(cè)對稱、雙側(cè)不對稱或單側(cè)緩沖區(qū)；對于面狀要素有內(nèi)側(cè)和外側(cè)緩沖區(qū)，這些形體雖然各異，建立的原理都一樣。線狀要素的緩沖區(qū)面狀要素的緩沖區(qū)點狀要素的緩沖建立緩沖區(qū)從原理上，對點狀要素直接以其為圓心，以要求的緩沖區(qū)距離大小為半徑繪圓，所包容的區(qū)域即為所要求區(qū)域；線狀要素和面狀要素緩沖區(qū)的建立是以線狀要素或面狀要素的邊線為參考線，來做其平行線，并考慮其端點處建立的原則，即可建立緩沖區(qū)，但是在實際中處理起來則比較復(fù)雜要復(fù)雜的多。1.角平分線法該算法的原理是首先對邊線做其平行線，然后在線狀要素的首尾點處，作其垂線并按緩沖區(qū)半徑r截出左右邊線的起止點，在其它的折點處，用與該點相關(guān)聯(lián)的兩個相鄰線段的平行線的交點來確定。該方法的缺點是在折點處，無法保證雙線的等寬性，而且當(dāng)折點處的夾角越大，d的距離就越大，故而誤差就越大，所以要有相應(yīng)的補充判別方案來校正處理。2.凸角圓弧法該算法是首先對邊線做其平行線，然后在線狀要素的首尾點處，作其垂線并按緩沖區(qū)半徑r截出左右邊線的起止點，然后以r為半徑分別以首尾點為圓心，以垂線截出的起止點為圓的起點和終點作半圓弧，在其它折點處，首先判斷該點的凹凸性，在凸側(cè)用圓弧彌合，在凹側(cè)用與該點相關(guān)聯(lián)的兩個相鄰線段的平行線的交點來確定。該方法在理論上保證了等寬性，減少了異常情況發(fā)生的概率，該算法在計算機實現(xiàn)自動化時非常重要的一點是對凹凸點的判斷，需要利用矢量的空間直角坐標(biāo)系的方法來進行判斷處理。建立緩沖具有很廣的應(yīng)用領(lǐng)域。最常見的應(yīng)用有：分區(qū)和法律問題（Zoningandlegalissues）：某些城市制訂了法規(guī)，禁止在小學(xué)周圍1公里內(nèi)出售烈性酒。對此，首先對各小學(xué)建立1公里的緩沖區(qū)，然后查詢其中的商業(yè)地塊，以確認其中沒有違規(guī)的商店。應(yīng)急準(zhǔn)備（Emergencypreparedness）:圍繞某一地震斷層建立1公里的緩沖區(qū)，以查詢其中有多少大型商場。然后，確認哪些商場處在最危險的地震帶之中。2.2空間提取(Spatialextraction)空間提取是進行空間分析時，在一開始和結(jié)束前經(jīng)常采用的步驟，以減少輸出結(jié)果中要素的數(shù)量。

在街道兩側(cè)建立10米的緩沖區(qū)，首先要從城市街路圖層中選擇需要加寬的街道。在進行了一系列地學(xué)處理之后合并許多小的多邊形。建立子集(Creatingsubsets)

通常情況下，一個數(shù)據(jù)圖層包含了許多要素，而所開展的研究只集中在其中的一部分。通過對要素建立子集的方法，可以減少要素的數(shù)量。左圖中選中了編碼為15或32土壤類型。要素一旦被選中，就可以對進行查詢。上述選中的要素可以建立新的圖層，其中只包含了編碼為15或32的土壤類型。剪切要素(Clippingfeatures)

剪切是用一個多邊形界定范圍對輸入多邊形進行剪切。剪切操作不改變輸入圖層的屬性。 左圖中，宗地圖層（Parcelslayer）為剪切圖層。它構(gòu)成了研究區(qū)的邊界。剪切后，土壤圖層與宗地圖層具有相同的范圍。 消減要素(Dissolvingfeatures)

消減可以把具有相同屬性值的鄰近要素聚集合并在一起。本例中，當(dāng)鄰近多邊形具有相同編碼時，其中的邊界被消除（兩個編碼為B的多邊形被合并為一個編碼為B的多邊形）。 左圖表示了兩種消減操作的結(jié)果。當(dāng)相鄰多邊形的土壤類型編碼相同時，通過消減邊界建立了土壤圖層。當(dāng)相鄰多邊形的地質(zhì)類型編碼相同時，通過消減邊界建立了地質(zhì)圖層。 提取與鄰近分析應(yīng)用示例：城市土地利用分析

(Performingextractionandproximityanalysis:Analyzingacity‘slanduse）一個城市土地的利用方式將影響其中居民的生活。如果某一城市中許多城區(qū)充滿工廠、煙霧和噪聲污染，這些必將會影響到當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量。城市的公園和綠地則會改善當(dāng)?shù)氐纳?，使人們遠離噪聲和空氣污染。為了發(fā)揮城市綠地的作用，城市的長期保護規(guī)劃將提出相應(yīng)的保護措施。該土地利用圖層包含了全市12,876個要素通過選擇將工業(yè)區(qū)分離到一個新的圖層中，其結(jié)果被表示在industry圖層中。消減（Dissolve）被用來合并所有包含“工業(yè)”用地類的鄰近多邊形。結(jié)果表示在Inddiss圖層中。

對各工業(yè)用地地類按300米建立緩沖區(qū)。結(jié)果表示在圖層Indbuff中。

剪切（Clip）用來發(fā)現(xiàn)工業(yè)用地300米緩沖區(qū)內(nèi)的城市用地。新圖層Landclip可用來確定該緩沖區(qū)內(nèi)每種地類準(zhǔn)確的范圍。利用Landclip圖層中描述性的字段可以創(chuàng)建摘要性統(tǒng)計，以確定每種地類的面積。2.3疊置分析(OverlayAnalysis)疊置分析是GIS中常用提取空間隱含信息的方法之一。它是將有關(guān)主題的各個數(shù)據(jù)層面進行疊置產(chǎn)生一個新的數(shù)據(jù)層面，其結(jié)果綜合了原來兩個或多個層面要素所具有的屬性，同時不僅生成了新的空間關(guān)系，也產(chǎn)生了新的屬性關(guān)系。其中，被疊加的要素層面必須基于相同坐標(biāo)系統(tǒng)，同一地帶還必須基于相同的基準(zhǔn)面。從原理上來說，疊置分析是對新要素的屬性按一定的數(shù)學(xué)模型進行計算分析，其中涉及邏輯交、并、差等運算。根據(jù)操作要素的不同，疊置分析可分成點與多邊形疊加、線與多邊形疊加、多邊形與多邊形疊加；根據(jù)操作形式的不同，疊置分析可分為圖層擦除、識別疊加、交集操作、均勻差值、圖層合并和修正更新。疊加操作的類型（Typesofoverlayoperations）從分離圖層合并數(shù)據(jù)的三種基本疊加分析操作創(chuàng)建出新的地理要素，并記錄了這些要素之間的關(guān)系。點對面的疊加（Point-in-polygon）

點對面的疊加是將一個點圖層和一個面圖層在空間上相結(jié)合，建立一個新的點圖層。這類疊加用于發(fā)現(xiàn)落入多邊形中的點。

假設(shè)找出每個普查單元中雜貨店的數(shù)量。新的（輸出）雜貨店的點要素類將擁有普查單元的屬性。據(jù)此可以查詢某個商店所屬的普查單元，或查找每個普查單元內(nèi)全部商店的數(shù)量。

線對面的疊加（Line-in-polygon）

線對面的疊加是將一個線圖層和一個面圖層在空間上相結(jié)合，建立一個新的線圖層。這類疊加用于發(fā)現(xiàn)一個線要素類和一個多邊形要素類之間共同的地理空間。

如果有河流要素類和宗地要素類，就可以發(fā)現(xiàn)哪條河落入到哪個地塊中，準(zhǔn)確的找出每個地塊中包含了多少河流。輸出的結(jié)果要比通過的相交查詢更精確，因為輸入要素通過疊加實現(xiàn)了物理上的切斷，并重新計算了長度。

面對面的疊加（Polygon-on-polygon）面對面的疊加是將兩個不同圖層中的多邊形要素結(jié)合成一個單一圖層。這類疊加操作可以研究兩個要素類之間的共同區(qū)域。如果第一個要素類代表行政區(qū)，第二個要素類代表洪泛區(qū)，據(jù)此可以發(fā)現(xiàn)洪水的風(fēng)險和每個行政區(qū)內(nèi)所包含的洪泛區(qū)的位置。

圖層擦除（Erase）

圖層擦出是指輸入圖層根據(jù)擦除圖層的范圍大小，將擦除參照圖層所覆蓋的輸入圖層內(nèi)的要素去除，最后得到剩余的輸入圖層的結(jié)果。數(shù)學(xué)的空間邏輯運算表示為：多邊形與多邊形線與多邊形點與多邊形識別疊加（Identity）

輸入圖層和另外一個圖層進行識別疊加，在圖形交迭的區(qū)域，識別圖層的屬性將賦給輸入圖層在該區(qū)域內(nèi)的地圖要素，同時也有部分的圖形的變化在其中，多邊形與多邊形點與多邊形線與多邊形交集操作（Intersect）交集操作是將兩個圖層的要素和屬性的交集部分結(jié)合成第三個圖層，原圖層的所有屬性將同時在新圖層上顯示出來。輸出圖層將包含與輸入圖層相同的要素類型和屬性數(shù)據(jù)項。如果輸入的都是多邊形圖層，則輸出圖層將會反映出要素和屬性的結(jié)合。相交用疊加圖層的要素切割輸入圖層，產(chǎn)生一個包含要素的輸出圖層，它包含了兩個輸入圖層的屬性數(shù)據(jù)。 在數(shù)學(xué)運算上表現(xiàn)為：x∈

A∩B（A,B分別是進行交集的兩個圖層）。由于點，線，面三種要素都有可能獲得交集所以它們的交集的情形有七種：線與多邊形多邊形與多邊形點與多邊形點與線點、線與多邊形三者相交線與線點與點上圖：緩沖圖層與地塊圖層相交。下圖：輸出圖層只包含了處于兩個輸入圖層共同空間范圍內(nèi)的要素。

左圖顯示了相交的三步過程：地塊圖層用緩沖區(qū)多邊形剪切。緩沖圖層用地塊多邊形剪切。兩個剪切圖層結(jié)合，形成最終的圖層。圖層合并（Union）圖層合并是一次將兩（多）個多邊形圖層結(jié)合成一個新多邊形圖層。新圖層中包括了兩（多）個圖層中所有的多邊形和屬性，通常會有更多的多邊形。相當(dāng)于布爾運算的or，輸出圖層對應(yīng)于輸入圖層或疊加圖層的疊加范圍。圖層合并將原來的多邊形要素分割成新要素，新要素綜合了原來兩（多）層屬性。圖層合并的數(shù)學(xué)表達式為：{x│x∈AUB}作為合并的結(jié)果，輸出的多邊形是植被和土壤多邊形界線的結(jié)合。植被圖層和土壤圖層擁有相同的空間范圍，所以，輸出圖層的范圍相同。當(dāng)兩個圖層具有相同的空間范圍時，合并和相交操作的結(jié)果相同。

疊加分析與屬性

OverlayanalysisandattributesWheneveryouperformaunionorintersect,inadditiontofeaturegeometrytheinputlayers'attributesarejoined.Boththeinputlayerfeatureidentifiersanduser-addedattributefieldsareaddedtotheoutputlayer'sattributetable.疊加的輸出圖層保留了兩個輸入圖層屬性表中的全部獨立屬性，包括原始圖層中的FID。為了節(jié)省空間，上例中的FID項被省略了。 合并的結(jié)果（上表）顯示了所有處在緩沖區(qū)內(nèi)(BufferDist=500)，并Landuse=134的多邊形。也可以知道緩沖區(qū)的面積。相交的結(jié)果（下表）。只要列出屬性表就可以知道哪些地塊、有多少地塊落在了緩沖區(qū)內(nèi)。上表為合并的結(jié)果，下表為相交的結(jié)果。注意，下表中，只有那些處在緩沖區(qū)內(nèi)的地塊被包含在表格和圖層中。 均勻差值（Symmetricaldifference）均勻差值就是在兩個圖層疊置中去掉它們之間的公共部分后剩下的部分，同時對原有圖層空間上的分布進行一定區(qū)域內(nèi)的調(diào)整，新生成圖層的屬性是綜合兩者的屬性而產(chǎn)生的。其數(shù)學(xué)邏輯運算式表示為：x∈AUB-A∩B（A,B為兩個輸入圖層）。破碎多邊形(Slivers)

破碎多邊形是來自地圖疊加過程中的常見誤差。GIS軟件通過模糊容差（fuzzytolerance）去除破碎多邊形合適的模糊容差值是去除破碎多邊形的關(guān)鍵最小制圖單元（minimummappingunit）表示由政府機構(gòu)或公司部門指定的最小面積單元。最小制圖單元是很好的去除破碎多邊形的方法誤差傳遞(ErrorPropagation)由于輸入地圖的不準(zhǔn)確而導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生被稱為誤差傳遞。誤差傳遞有兩種類型：位置誤差（positionalerror）：由于數(shù)字化和解譯誤差導(dǎo)致的邊界的不準(zhǔn)確，破碎多邊形代表了地圖疊加中產(chǎn)生的位置誤差。標(biāo)識誤差（identificationerror）：由于屬性數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或標(biāo)識錯誤。練習(xí)：分析城市中心的用地類型本練習(xí)的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)在城市中心區(qū)每種土地利用類型的總面積。通過ArcMap中的相關(guān)工具可以獲得所希望的信息。練習(xí)2：為高速公路出口停車場選址美國加州地方政府為了減少空氣污染，鼓勵居民在市區(qū)乘座公交工具，在高速公路出口建新的停車場。選址條件如下：位置便捷：距離高速公路出口500米以內(nèi)；

STR_NAME=I10,CLASS=9節(jié)約成本和降低對周邊社區(qū)的影響：當(dāng)前的用地類型為空地，規(guī)劃為商業(yè)用地；LU_CODE=VAC,ZONE；ZONE-CODE=COM

要求畫出操作流程框圖，提交結(jié)果圖分析流程圖2.4網(wǎng)絡(luò)分析空間數(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）進行地理分析和模型化的過程，通過研究網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)以及模擬和分析資源在網(wǎng)絡(luò)上的流動和分配情況，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其資源等的優(yōu)化。網(wǎng)絡(luò)分析的理論基礎(chǔ)是圖論和運籌學(xué)。它從運籌學(xué)的角度研究、統(tǒng)籌、策劃具有網(wǎng)絡(luò)拓撲性質(zhì)的工程，安排各個要素的運行，使其能充分發(fā)揮作用或達到預(yù)想的目標(biāo)。資源的最佳分配，最短路徑的尋找，地址的查詢匹配網(wǎng)絡(luò)的組成和建立現(xiàn)實中的網(wǎng)絡(luò)是由鏈和結(jié)點組成的、帶有環(huán)路，并伴隨一系列支配網(wǎng)絡(luò)中流動之約束條件的線網(wǎng)圖形。網(wǎng)絡(luò)中的基本組成部分和屬性如下：1．線狀要素——鏈網(wǎng)絡(luò)中流動的管線，包括有形物體，如：街道、河流、水管、電纜線等，無形物體，如：無線電通訊網(wǎng)絡(luò)等，其狀態(tài)屬性包括阻力和需求。2．點狀要素1）障礙：禁止網(wǎng)絡(luò)中鏈上流動的點；2）拐角點：出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)鏈中所有分割結(jié)點上狀態(tài)屬性的阻力，如：拐彎的時間和限制（如不允許左拐）；3）中心：是接受或分配資源的位置，如：水庫、商業(yè)中心、電站等。其狀態(tài)屬性包括：資源容量—如：總的資源量；阻力限額—如：中心與鏈之間的最大距離或時間限制；4）站點：在路徑選擇中資源增減的站點，如：庫房、汽車站等，其狀態(tài)屬性有要被運輸?shù)馁Y源需求，如：產(chǎn)品數(shù)。網(wǎng)絡(luò)中的狀態(tài)屬性有阻力和需求兩項，通過空間屬性和狀態(tài)屬性的轉(zhuǎn)換，根據(jù)實際情況賦到網(wǎng)絡(luò)屬性表中。一般情況下，網(wǎng)絡(luò)是將內(nèi)在的線、點等要素在相應(yīng)的位置繪出后，根據(jù)它們的空間位置以及各種屬性特征建立拓撲關(guān)系，使之成為進行一定網(wǎng)絡(luò)空間分析和操作的基礎(chǔ)。在ArcGIS網(wǎng)絡(luò)分析中的網(wǎng)絡(luò)是由一系列不同類別要素組成的幾何網(wǎng)絡(luò)。在同一網(wǎng)絡(luò)中可同時表示如運輸線、閘門、保險絲與變壓器等不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)。一個幾何網(wǎng)絡(luò)包含了線段與交點的連結(jié)信息且定義出部分規(guī)則，如：哪一個類別的線段可以連至某一特定類別的交點，或某兩個類別的線段必須連至哪一個類別的交點。一個完整的幾何網(wǎng)絡(luò)包括空間圖形網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)要素屬性。一旦網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)建立起來，全部數(shù)據(jù)被存放在地理數(shù)據(jù)庫中，由數(shù)據(jù)庫的生命循環(huán)周期來維持其運作。當(dāng)使用者使用或編輯部分或全部圖形、屬性數(shù)據(jù)時，都將以原先地理數(shù)據(jù)庫中已定義好的連接規(guī)則和相互關(guān)系為基礎(chǔ)。在ArcGIS中建立的幾何網(wǎng)絡(luò)格式是Geodatabase，全部要素被封裝在一個文件中。網(wǎng)絡(luò)分析的預(yù)處理1．網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的加載：進行網(wǎng)絡(luò)分析的前提是網(wǎng)絡(luò)的調(diào)用。一般來說，根據(jù)分析工作的需要，選擇調(diào)用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。基本的網(wǎng)絡(luò)分析，必須加載至少一種包含網(wǎng)絡(luò)屬性的要素類型。而對于全部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)制圖的輸出，則必須加載包含網(wǎng)絡(luò)屬性的整個要素數(shù)據(jù)庫。（1）在ArcGIS中加載單個幾何網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)要素；（2）在ArcGIS中加載要素的數(shù)據(jù)集2.網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的符號化：網(wǎng)絡(luò)線狀要素的屬性具可運行性，分可運行（Enable）與不可運行（Disable）的情形。在ArcGIS的ArcMap中使用符號化功能可快速定義可運行性。可運行的要素允許資源流動通過，否則反之。該要素類別屬性表中的Enable字段值為1代表可運行，0為不可運行。其它屬性也可以用符號化顯示出來。對于點狀要素可以區(qū)分地圖要素在網(wǎng)絡(luò)中的起點（source）或終點（sink），或都不是。該項屬性存儲在點要素的AncillaryRole字段中。字段值為１代表起點，２代表終點，０代表都不是。3．網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的修改和完善：幾何網(wǎng)絡(luò)建立后，也要進行一定程度的修改和完善。1）增加幾何網(wǎng)絡(luò)要素：向幾何網(wǎng)絡(luò)添加要素和直接在數(shù)據(jù)庫中添加數(shù)據(jù)要素類似。但添加新的網(wǎng)絡(luò)要素時，地理數(shù)據(jù)庫會自動建立網(wǎng)絡(luò)要素之間的拓撲關(guān)系。在ArcGIS中的具體操作同添加新要素的操作一樣。（2）網(wǎng)絡(luò)連通性的變更：由于時間或空間的變化，網(wǎng)絡(luò)中的空間連通性會發(fā)生一定變化，如城市中的道路因為修路而不能通行，建立立交橋使路面暫時不能用等。解除連通性只是移除了它與其他要素在空間上的關(guān)聯(lián)，并非從數(shù)據(jù)庫中刪除；建立連通性是將該要素與其他要素聯(lián)結(jié)在一起，建立它們之間的空間關(guān)聯(lián)。4．網(wǎng)絡(luò)可運行性的編輯幾何網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)邊要素分為可運行的或不可運行的。在幾何網(wǎng)絡(luò)中預(yù)設(shè)的所有邊要素都是可運行的，而不可運行的要素可以當(dāng)作網(wǎng)絡(luò)中的中斷來處理，而不需要真的移除它與其他空間網(wǎng)絡(luò)要素的空間關(guān)系，例如單行道。在ArcGIS中網(wǎng)絡(luò)的運行性可以通過編輯需要操作要素中的Enabled屬性來修改。網(wǎng)絡(luò)分析的基本功能和操作1．基本功能基于幾何網(wǎng)絡(luò)的特征和屬性，利用距離、權(quán)重和規(guī)劃條件進行分析得到結(jié)果并且應(yīng)用在實際中。（1）路徑分析1）最佳路徑分析：分為靜態(tài)和動態(tài)兩種，靜態(tài)法是指給定每條弧段的屬性后，求最佳路徑；動態(tài)法是指實際網(wǎng)絡(luò)分析中權(quán)值是隨權(quán)值關(guān)系式變化的，而且可能會臨時出現(xiàn)一些障礙點，所以往往需要動態(tài)計算最佳路徑。2）N條最佳路徑分析：確定起點、終點，求代價較小的N條路徑，因為在實踐中因為種種因素需要選擇近似的最佳路徑。3）最短路徑：確定起點、終點和所要求經(jīng)過的中間點、中間連線，求最短路徑或最小成本路徑。（2）地址匹配它涉及地址編碼，實質(zhì)是對地理位置的查詢。與其他網(wǎng)絡(luò)分析功能結(jié)合，可滿足非常復(fù)雜的分析要求。所需輸入數(shù)據(jù)包括地址表和含地址范圍的街道網(wǎng)絡(luò)及待查詢地址的屬性值。（3）資源分配資源分配網(wǎng)絡(luò)模型由中心點（分配中心）及其狀態(tài)屬性和網(wǎng)絡(luò)組成。分配有兩種方式：一是由分配中心向四周輸出，二是由四周向中心集中。這種分配功能可解決資源的有效流動和合理分配。其應(yīng)用與區(qū)位論中的中心地理論類似。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流的阻力等研究中心吸引區(qū)，為網(wǎng)絡(luò)中的每一連接尋找最近的中心，以實現(xiàn)最佳服務(wù)。2．分析原理從原理上，任何一種網(wǎng)絡(luò)分析功能或方法，都是在給定條件和要求下，利用網(wǎng)絡(luò)流向來尋求路線或服務(wù)區(qū)域。例如，最短路徑是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流向和距離的權(quán)重，經(jīng)過路徑追蹤而得到的，因此，可以將網(wǎng)絡(luò)分析劃分成兩個基礎(chǔ)模塊：流向分析和追蹤分析。網(wǎng)絡(luò)分析的其它功能都是通過這兩個基礎(chǔ)模塊來組建或衍生出來的。（1）流向分析設(shè)施網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上，了解網(wǎng)絡(luò)線段上的資源和要素流動方向很必要。網(wǎng)絡(luò)中的流向決定于：A.網(wǎng)絡(luò)的連通性B.網(wǎng)絡(luò)中起點或終點要素的位置C.網(wǎng)絡(luò)要素的可運行性起點及終點位置控制了設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的流向方向。起點是指交點要素流動將由自己開始至網(wǎng)絡(luò)中的其它位置，如：在水流分布網(wǎng)絡(luò)中，河流的出水口就是終點，所以重力將引導(dǎo)水流流向出水口。流動是由起點要素至終點要素，因為流向可以由起點或終點特性來建立，所以通常在網(wǎng)絡(luò)中只要指令起點或指定終點即可。1）流向的分類。網(wǎng)絡(luò)中邊要素的流向可分為三類：A.確定的流向。網(wǎng)絡(luò)中的流向可以唯一地用網(wǎng)絡(luò)的連通性、起點和終點的位置以及網(wǎng)絡(luò)要素的可運行性來確定，這個網(wǎng)絡(luò)邊要素就被當(dāng)作有確定的流向，一般來說，邊要素的流向可與數(shù)字化的方向相同或相反，沒有明確的規(guī)定。B.不確定的流向。通常發(fā)生在循環(huán)或封閉回路的情況下，也可能發(fā)生在有數(shù)個起點及數(shù)個終點方向的線段上。C.未初始化的流向。如果網(wǎng)絡(luò)的邊要素未與起點或終點連接，或即使連接上了，但該要素不可運行，則該邊要素就具有未初始化的流向。在流向確定中應(yīng)注意：城市交通網(wǎng)絡(luò)中，一般存在著回路（連通圖），所以在網(wǎng)絡(luò)中很多邊的流向就變成了不確定的流向。2）流向的顯示：ArcGIS將網(wǎng)絡(luò)流向信息儲存在網(wǎng)絡(luò)的線段圖征中，使用設(shè)施網(wǎng)絡(luò)分析（UtilityNetworkAnalyst）工具可以顯示網(wǎng)絡(luò)邊要素的流向，包括確定的流向、不確定的流向、未初始化的流向。3）流向的設(shè)定：當(dāng)發(fā)生以下幾種情形時，必須對網(wǎng)絡(luò)流向進行重新設(shè)定：A.建立了一個新的幾何網(wǎng)絡(luò)；B.對幾何網(wǎng)絡(luò)中的要素進行了增加或刪除；C.對網(wǎng)絡(luò)要素進行修改后，使得幾何網(wǎng)絡(luò)中的拓撲關(guān)系發(fā)生變化；D.增加或刪除起點或終點；E.網(wǎng)絡(luò)要素的連通性發(fā)生改變；F.網(wǎng)絡(luò)要素的可運行性發(fā)生變化設(shè)定流向功能是為新的網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系建立資源流向。在設(shè)定流向前，網(wǎng)絡(luò)必須包含至少一個結(jié)點網(wǎng)絡(luò)要素，且被設(shè)定為起點或終點。（2）追蹤分析追蹤分析是通過追蹤網(wǎng)絡(luò)要素的連接性，選擇周圍相互連接的網(wǎng)絡(luò)要素，形成一個追蹤結(jié)果，即追蹤操作后所找到的網(wǎng)絡(luò)要素配置結(jié)果。在追蹤結(jié)果中，一個網(wǎng)絡(luò)元素均需與其它元素有連接性。網(wǎng)絡(luò)追蹤包含連結(jié)性。1）追蹤分析涉及的基本概念和簡單操作：A.旗標(biāo)與障礙旗標(biāo)定義追蹤的起點，可以放置在任何交點或線段上。在執(zhí)行追蹤操作時，使用這些線段或交點作為追蹤操作的起點，而連結(jié)至這些線段或交點的網(wǎng)絡(luò)元素就會被包含于追蹤的結(jié)果中。障礙用于終止網(wǎng)絡(luò)追蹤分析，可放置在任何交點或線段上。在執(zhí)行追蹤操作時，遇到障礙就停止追蹤，形成一個追蹤結(jié)果。B.不可運行要素和圖層在特定位置改變要素的不可運行性是一種更永久的方法，它將迫使網(wǎng)絡(luò)追蹤分析停止，形成追蹤分析結(jié)果，如：在建的路不能通行，就應(yīng)將這段路當(dāng)成不可運行狀態(tài)。有時不需要對幾何網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中的一個層面進行追蹤，此時可將該層面設(shè)置成不可運行，追蹤分析將不會考慮這個層面上的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。C.權(quán)重幾何網(wǎng)絡(luò)中的邊和結(jié)點要素都可有不同的權(quán)重，如：道路的長度、道路暢通效果，電力網(wǎng)絡(luò)中的電阻值。它可用于網(wǎng)絡(luò)分析中計算費用和路徑等。建立網(wǎng)絡(luò)時，可以設(shè)定線段與交點要素的屬性值為權(quán)重，進而確定追蹤分析結(jié)果所包含要素的成本。在ArcGIS追蹤工具中，只有尋找最佳路徑才使用權(quán)重來計算追蹤成本。在使用權(quán)重進行最佳路徑分析時必須