基于MapGis的道路网络路径分析

摘　要：本文重点介绍了利用MapGis进行道路网络路径分析的途径、方法和过程，并对 基础网络数据的准备提出了处理方法。

关键词：地理信息系统、网络分析、路径分析、最佳路径、最短路径

1.引言
　　社会飞跃发展，人们思想巨变。在提倡并且感觉时间越来越重要的21世纪，人们的生活方式、思维方式也随之产生了很大的变化。
　　在编制《江苏省交通图》时，为了提高其实用性，除专题表示高速公路、国道、省道、县乡道及水运航道等级交通要素外，还重新测算了交通线结点与结点间的距离和县级以上居民地任意现两点间的距离。
　　要测算交通线结点与结点间的距离是比较方便的，因为影响两个结点间距离的因素较少，主要有地面起伏、道路曲折程度等，而这些因素在测算过程中恰恰不予考虑。
　　要测算两个居民地之间的距离相对而言要复杂得多，除受地面起伏、道路曲折程度影响外，还涉及到通达的最佳路径和最短路径，换句话说是走哪条路的问题。本文重点介绍利用MapGIS地理信息系统的网络编辑、网络分析、路径分析等空间分析功能求算两个居民地之间最佳路径和距离的途径、方法和过程。
2.基础数据。
　　在数据库中将公路交通要素单列出来。高等级公路全部表示，如高速公路、一级公路、汽车专用道、国道、省道，在建中的高等级公路按建成的表示，规划中的高等级公路不表示，县乡级道路取舍表示。
　　从全省的情况来看，省会城市、地级市、县及县级市之间均有高等级公路相连，因此应首先检查高等级公路有无遗漏及错误并及时修改。
　　在数据库中凡是用双线表示道路，均取其中心线用单线表示。在长江过轮渡处，我们将道路的中心线直接连线。将所有中心线统改一色，对线条进行靠近、连接、自动剪断、线结点平差等一列处理后，存盘为。
3.网络编辑
　　在进行网络编辑之前，我们可将GIS6.0的数据转换为GIS5.0数据，在“库管理”一栏中选用“属性库管理”，将线属性中的ID编号改同序号号数。由于图内线属性的ID数字有很多重复，这将不能正确统计实地距离。并且ID的条行很多，而又只作识别作用不进行计算，因此，我们只需改前面的几百条，系统能够区分就行了。
　　这一步的目的是将线文件转换成网络文件，并且对这些准备统计长度的初始数据进行检查。
　　进入网络输入编辑系统，在“网线”下选择“输入网线”的“线文件转网络”，将打开。此时的网线是彼此孤立的（即各处网线交叉点的交点不是一个交点，因而在统计长度时各网线不能连通），但在统计长度时我们所需的是一个相互联系的网线，因此就要进行结点平差。如果某一公路贯穿于某一市或县而不与其它道路相交（如东台市），我们将其在市县符号的中点处剪断并进行结点平差。该系统提供有“结点平差”、“自动平差建网”和“条件自动平差”等几种方式。一般情况下，不选用“条件自动平差”，因这一命令也许会造成许多数据的错误或丢失。这一步骤比较重要。数据质量的好坏，将会直接影响分析的结果。有时，错误的数据（如交叉点不是一个结点）甚至不能进行分析。保存为网文件。
4.空间分析
　　利用空间分析是为了将图上距离转化为实地距离，这样在最后结果中我们就能直接读出最近实地距离（由于图上道路舍弯取直等一些原因，可能与实地距离略有误差），而不再用其它烦琐方法来计算。
　　性”，进入“确定初等函数变换信息”界面。在“函数表”中选择“属性*常数”项；“常数”栏中输入比例尺参数0.6569；在“选择计算属性字段”中选择“长度”；在“选择保留属性字段”中选择“ID、长度”；“统计结果属性字段”栏会自动出现“ID、长度”等项。如图所示：

　　保存当前文档。
　　GIS提供了将指定的GIS图形文件与所选的外部数据库表或GIS表文件根据指定的连接关键字段或按序号连接起来并将所选的属性字段写进GIS图形数据属性中，此处是将“长度*N”这一计算实地距离公式挂入图中，以便于在“网络分析 ”中直接读出两地间的实地距离。
　　再进入“属性库管理”子系统。点击“属性”下的“连接属性”，出现“属性连接”对话框。在“MapGIS文件”的“连接文件”中选用网络文件，在“被连接表格文件”的“被连文件”中选用文件，“关键字段”都选用“ID”且都“按序号连接”，如图所示：

    这样我们就将图上线段的属性与测算实地距离的属性连接起来了。可以进入“属性库管理”中的“编辑网段属性”，利用外挂数据的属性数据与图形的属性数据是否相等来检查属性连接的正确性。
5.网络分析
　　下面将用MapGIS的网络分析模块来得到最终所需结果。
　　装入网络文件。一般情况下，我们现在对结点、线属性参数不必观察、浏览，直接用“分析”下的“路径分析”来分析所选一城市至另一城市的最近距离。
　　以“南京”至“苏州”为例。选中“分析”下的“路径分析”，点击“南京”“苏州”城市符号的结点，按右键，出现“路径分析”对话框，点击有“√ ”的四个选项，“√ ”将隐含（如果网络文件中设置了障碍或用户允许迂回等则不必点击）。在现选路径段中，我们从图上能够看出“沪宁高速公路”是最近路径，因而不必设置障碍让其走更高等级或更佳道路而让其绕道而行，因此可以都不必考虑。按“OK”，系统会自动提示“路径查找成功”或“某种原因而不存在路径”的信息。如是前者，再选择“OK”将会显示一个关于路径线各参数的对话框，可更改也可缺省。确定后出现“路径详情”界面，同时屏幕上会显示一条带箭头的由“南京”至“苏州”的路径。我们可以判断出这条路径正是“沪宁高速公路”，这与实际生活中的线路是相吻合的。如果在计算中为了与实际更切近，如从“南京”至“南通”，一般都是走“宁通高速公路”，但在图上量测时并不是这一路径即“宁通高速公路”并不是两点间的最近距离，因此，我们可以人为的在“附属元素”下选中“障碍”下的“指定障碍”来设置障碍或直接多选几个“宁通高速公路”路径上的结点，让其绕道而行。
　　“路径详谱”界面如图所示：

　　界面当中有一“总长度”及其数据，但这只是图上距离，要想得知实地距离需进入“网线统计”对话框，在属性域列表中选中“长度*N”，在表方框下，“最大值、最小值、总数、平均值”都有其相对应的数据，“总数”取整即为我们所需的最终结果。通过检验，这一数据是正确的。

6.结束语
　　利用MapGIS的网络空间管理分析功能不仅能给我们在交通系统方面统计最近距离或最佳距离带来方便，而且能广泛用于电讯网系统、煤气管网系统、自来水管网系统等各类网络系统的管理。