GIS网络分析功能的实现
GIS网络分析
GIS网络分析GIS网络分析是一个致力于寻找旅行路线、车辆派遣、电力输送、水资源供给、环境保护、邮件运送等问题解决方案的领域。
它主要利用专业的地理信息系统软件，对地理现象进行空间分析并给出优化解决方案。
本文将从以下几个方面进行阐述：GIS网络分析的基本概念、GIS网络分析的数据模型、GIS 网络分析的算法以及GIS网络分析的应用。
一、GIS网络分析的基本概念GIS网络分析是一个利用网络基础设施和位置技术进行地理问题解决的技术，包括旅行路线优化、车辆派遣、电力输送、水资源供给、环境保护、邮件运送等问题的解决方案。
它是一种地理信息系统应用，利用空间数据在网络环境下进行分析、评估和解决问题。
在GIS网络分析的实现过程中，需要三个概念——节点、边和信息。
节点（node）是网络分析的基本元素，可以看作是网络中一个重要的位置标志，节点根据其位置信息进行标记，用来描述网络的一些特有的地理属性。
在路网中，节点可以代表道路的交叉点或者终点等待地点。
边（edge）是节点间可以通行的道路、路径或通道，可以看作网络中的通道或者通路，描述的是网络中的交通状态。
在路网中，边可以是路段、街道或者公路等。
信息（attribute）用来描述节点和边之间的关系和距离，在网络分析中，可以看作是网络中各个元素之间的连通状态，也是节点和边的属性信息，例如：路口旁边的建筑物的地址信息和道路名称等。
二、GIS网络分析的数据模型网络数据模型是GIS网络分析实现的基础。
GIS网络分析数据模型一般是基于图形数据模型构建的，这里图形数据模型是一个描述空间物体间位置关系的模型，GIS网络分析数据模型由节点、边、信息等要素构成，可以利用点、线、面三种基本地物要素来表示。
1. 点要素GIS网络分析中，通常使用节点来表示地图上的点要素，节点是数据模型中的基本要素，用来表示网络中的点、路口或者终点等。
节点的属性包括节点的名称，以及在路网中的位置等信息。
2. 线要素GIS网络分析中，通常使用边来表示地图上的线要素，边是数据模型中的基本要素，用来表示网络中的道路、路径等，边可以分为有向边和无向边。
ARCGIS网络分析报告学习――道路网络分析报告Network anlysis(详细步骤)
ARCGIS网络分析学习――道路网络分析（详细步骤）一、实验目的网络分析是GIS空间分析的重要功能分。
有两类网络，一为道路(交通)网络，一为实体网络(比如，河流，排水管道，电力网络)。
此实验主要涉及道路网络分析，主要内容包括：最佳路径分析，如：找出两地通达的最佳路径。
最近服务设施分析，如：引导最近的救护车到事故地点。
服务区域分析，如：确定公共设施(医院)的服务区域。
通过对本实习的学习，应达到以下几个目的：加深对网络分析基本原理，方法的认识；熟练掌握ARCGIS下进行道路网络分析的技术方法。
结合实际，掌握利用网络分析方法解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备软件准备ArcMap，要求有网络分析扩展模块的许可授权数据准备： Shape文件创建网络数据集(高速公路：Highways，主要街道：Major Streets，公园：Parks，湖泊：Lakes，街道：Streets) Geodatabase 网络数据集：NetworkAnalysis。
mdb：包含：街道图层，Streets；仓库图层，Warehouses；商店图层：Stores；在ArcMap中加载启用NetWork Anylyst网络分析模块：执行菜单命令[工具Tools]>>[Extensions]，在[Extensions]对话框中点击 [Network Analyst] 启用网络分析模块，即装入Network Analyst空间分析扩展模块。
道路网络分析步骤 1。
创建分析图层 2。
添加网络位置 3。
设置分析选项 4。
执行分析过程显示分析结果三、实验内容及步骤(一) 最佳路径分析根据给定的停靠点，查找最佳路径(最省时的线路)1.1 数据准备(1).双击ArcMap工程，或从ArcMap中打开工程EX10_1.mxd。
(2).如果网络分析扩展模块(Network Analyst Extension)已经启用(参考实验准备中的步骤)(3).如果网络分析工具栏没有出现，则在工具栏显区点右键打开或执行菜单命令[View-视图]>>[Toolbars-工具栏]，并点击[Network Analyst]以显示网络分析工具栏。
GIS网络分析3篇
GIS网络分析第一篇：GIS网络分析的概念和流程GIS网络分析是一种基于地理空间的网络模型分析方法，通过对网络结构及其地理空间位置信息的处理和分析，可以解决诸如路径分析、最优路径寻找、网络服务区域分析等问题。
其基本的分析流程包括数据准备、网络建模、网络分析和结果输出四个主要步骤。
其中，数据准备是整个分析流程的关键，包括网络数据的获取、清理、整合和转换等。
网络建模是将准备好的地理数据转化为数字化的网络结构，使其符合网络分析所需的数据格式和拓扑结构。
网络分析是以网络模型为基础，运用数学、统计等方法进行空间分析，分析网络中的节点与边缘之间的空间位置关系，推断出网络中的信息、特征和规律性等，便于用户进行路径寻找、最优路径查找、网络服务区域分析等。
最后，将网络分析的结果输出，通常以图表、板块、数字数据、报表等形式展示，并用于决策制定、规划优化、资源分配等应用场景。
在实际应用中，GIS网络分析通常涉及的领域包括交通、物流、城市规划、地理信息服务等，以及人口、天气、环境等因素对网络分析的影响等。
总之，GIS网络分析是基于网络模型的一种基于地理空间的分析方法，其分析流程包括数据准备、网络建模、网络分析和结果输出四个主要步骤，并广泛应用于交通、物流、城市规划、地理信息服务等领域。
第二篇：GIS网络分析的应用场景和技术特点GIS网络分析具有广泛的应用场景，主要涉及到对路径优化、最短路径查找、网络服务区域分析、多条件分析等问题的解决。
具体应用场景主要包括：（1）交通路线规划。
GIS网络分析可以通过对交通数据进行建模，快速得到最优路径，便于规划驾驶路线和优化交通流量。
（2）物流运输路径规划。
GIS网络分析可以通过对物流网络进行建模，快速确定最优的物流运输路径，确保物流运输过程高效、低成本。
（3）城市规划和资源调配。
GIS网络分析可以通过对城市空间规划中的道路、公共设施等进行建模，确定服务区域和合理布局，优化城市发展方向和资源配置效率。
GIS空间分析原理与方法 网络分析
实验八、网络分析（道路网络分析）—xxxxxxx xxx 一、实验目的通过对本实习的学习，应达到以下几个目的：(1)加深对网络分析基本原理、方法的认识；(2)熟练掌握ARCGIS下进行道路网络分析的技术方法。
(3)结合实际、掌握利用网络分析方法解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备软件准备：ArcMap, 要求有网络分析扩展模块的许可授权数据准备：Shape文件创建网络数据集（高速公路：Highways, 主要街道：Major Streets, 公园：Parks，湖泊：Lakes，街道：Streets）Geodatabase网络数据集：NetworkAnalysis.mdb：包含：街道图层：Streets 仓库图层：Warehouses 商店图层：Stores在ArcMap中加载启用NetWork Anylyst网络分析模块：三、实验内容及步骤3.1 最佳路径分析3.1.1 数据准备（1）双击ArcMap工程，或从ArcMap中打开工程EX8_1.mxd.（2）如果网络分析扩展模块（Network Analyst Extension）已经启用（参考实验准备中的步骤）（3）如果网络分析工具栏没有出现，则在工具栏显区点右键打开或执行菜单命令[View-视图]>>[Toolbars-工具栏],并点击［Network Analyst］以显示网络分析工具栏。
3.1.2 创建路径分析图层在网络分析工具栏[ Network Analyst]上点击下拉菜单[Network Analyst],然后点击［New Route］菜单项.3.1.3 添加停靠点(1) 在网络分析窗口[Network Analyst Window]中点选Stops(0).(2). 在网络分析工具栏[Network Analyst]上点击“新建网络位置”[Create Network Location]工具。
(3) 在地图的街道网络图层的任意位置上点击以定义一个新的停靠点。
GIS网络分析
网络分析功能
✓网络跟踪 ✓路径分析 ✓资源分配 ✓定位配置分析 ✓地址地理编码
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✓网络跟踪(Trace)
概念：网络中用于研究网络中资源和信息的流向 就是网络跟踪的过程。
在点污染研究中，可以跟踪污染物从污染源开始，沿 河流向下游扩散的过程。在电网应用中，可以根据不 同开关的开、关状态，确定电力的流向。
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地理网络的类型
• 定向网络
• 流向由源（source）至汇 （sink）
• 网络中流动的资源自身不能 决定流向 (如：水流、电流)
• 非定向网络
• 流向不完全由系统控制 • 网络中流动的资源可以决定流
向 • (如：交通系统)
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网络数据模型
• 网络模型是对现实世界网络的抽象。在 模型中，网络由链(Link)、结点(Node)、 站点(Stop)、中心(Center)和转向点 (Turn)组成。
• 服务范围生成
• 查找最邻近设施
• 导航：
• 导航图生成
交通，医疗， 公共安全，教育， 公共事业，地方
政府，商业等等
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网络数据集
• ArcGIS网络分析所使用的网络存储在网络数据集中 • 它由一系列元素参与网络的要素构成 • 是一种高级的连通性模型 • 可以模拟复杂的场景，如多模的交通网络 • 也可以对复杂的网络属性进行处理，例如各种限制，网络等级等。
• 用于定向网络分析 （如： 水流、电流等）
• 线 & 点 －> Geometric network
• ArcMap中使用 Utility Network Analyst 工具条
基于GIS技术的城市道路网络分析
基于GIS技术的城市道路网络分析城市道路网络分析是GIS技术应用的一个重要领域，通过对城市道路网络进行分析，可以更好地了解城市交通流量、道路通行状况、交通拥堵状况等重要信息。
本文将深入探讨基于GIS技术的城市道路网络分析，包括分析方法、应用场景及技术优势等方面。
一、GIS技术在城市道路网络分析中的应用GIS技术是一种将地理空间信息与其他相关数据进行整合的综合性技术。
在城市道路网络分析中，GIS技术可以将道路网络、交通流量、道路通行状况等信息进行有机结合，实现对城市道路网络的分析、管理和规划。
具体来说，GIS技术在城市道路网络分析中的应用主要体现在以下几个方面：1. 数据整合和处理GIS技术可以将不同来源的数据进行整合和处理，包括地理空间信息、交通流量、道路通行状况等数据。
通过GIS技术，可以将这些数据进行结构化处理，形成可供分析的数据模型。
2. 道路网络分析GIS技术可以对城市道路网络进行分析，包括道路运行速度、拥堵状况、交通流量等。
利用GIS技术进行道路网络分析，可以帮助城市规划者更好地了解城市交通状况，为城市交通规划提供支持。
3. 路线规划和优化GIS技术可以利用道路网络分析结果，实现路线规划和优化。
例如，根据交通流量等信息，确定最优路线，从而实现快速、高效的出行。
二、GIS技术在城市道路网络分析中的优势相比传统技术，GIS技术具有以下明显的优势：1. 数据整合能力强传统技术往往无法整合不同来源的数据，难以建立关联。
而GIS技术可以将不同来源的地理空间数据进行统一处理，从而实现数据整合，并进行有机结合。
2. 数据可视化能力强GIS技术可以将城市道路网络等数据进行可视化处理，通过地图显示，更加直观地表现城市道路网络的状况。
这种可视化的处理方式，可以帮助决策者更快、更准确地了解城市交通状况。
3. 分析效率高传统的城市道路网络分析方式，需要大量的人工操作和计算，效率低下。
而GIS技术可以利用计算机进行分析，大大提高分析效率，缩短分析时间。
基于MAPGIS的网络分析实现
定 的 位 置 ， 常 开 点 显 示 为 “ ， 常 闭 点 显 到 输 入 信 号 ， 按 钮 到 Ｐ ０” ＬＣ之 间 的 传 输 线 没 示 为 “ ” 如 果 某 一 指 令 在 执 行 机 构 上 没 有 断 点 ，相 反 ＬＥ 灯 不 亮说 明输 入 信 号在 １。 Ｄ 有 动 作 ，那 么 在 计 算 机 或 控 制 屏 上 就 能 显 这 段 线 路 上 有 断 点 ， 应 检 查 这 段 线 路 。 如 示 出 来 ， 这 样 我 们 就 可 以 检 查 是 信 号 没 有 果 输 入 信 号 接 收 正 常 ，那 么 就 得 进 行 第二 传 到 ＰＬＣ还 是 Ｐ ＬＣ 没 有 传 到 执 行 机 构 ， 故 步 检 查 ， 找 到 “ 罩 移 开 ” 输 出 信 号 在 炉 障很容 易发现 。 ＰＬＣ 中 的 地 址 即 输 出 模 块 １ ＣＨ 的 第 ０个 输 ２ 下 面 以 我 公 司 新 上 的 罩 式 电 炉 为 例 介 出 点 ， 查 看 ＬＥＤ 指 示 灯 是 否 点 亮 ， 如 果 绍 这 种 方 法 的 使 用 。 例 如 炉 罩 移 开 点 动 失 ＬＥＤ 指 示 灯 亮 ， 表 明 输 出 信 号 正 常 ， 这 时 效 ，检 查 步骤 如下 ：首 先 根 据 Ｐ ＬＣ 的程 序 应 是 外 部 接 触 器 及 传 动 机 构 的 故 障 ， 如 果 找 到 “ 罩 移 开 ” 输 入 信 号 对 应 的 地 址 为 ＬＥＤ 指 示 灯 不 亮 ， 说 明 是 Ｐ 炉 ＬＣ 的 程 序 有 问 ０ ＣＨ０ ， 也 就 是 ０ ＣＨ 输 入 模 块 的 第 ７个 题 或 是 某 些 条 件 没 有 满 足 ， 导 致 没 有 输 ２ ７ ２ 输 入 点 ， 如 果 ＬＥ 灯 亮 说 明 Ｐ ， Ｄ ＬＣ 已 接 收 出 ， 这 时 应 打 开 Ｐ ＬＣ 的 梯 形 图 程 序 进 行 修
GIS中的网络分析算法研究
GIS中的网络分析算法研究随着数字化的发展，地理信息系统（GIS）在各领域中的应用越来越广泛。
其中，网络分析算法是在城市规划、交通管理、电力供应、通信运营等方面起着重要作用的一项技术。
本文将从网络分析算法的定义、应用场景、发展历程、以及未来展望等方面进行探讨。
一、网络分析算法的概念定义网络分析算法（Network Analysis）是一种应用于GIS中的工具，它可以计算出网络上任意两点之间的最短距离、最优路径以及最小时间等指标。
在GIS中，网络是由多个节点和边组成的，而节点是代表位置的点，边则是连接节点的线段。
因此，网络分析算法是一种基于节点和边的分析方法。
二、网络分析算法在GIS中的应用场景网络分析算法在GIS中具有广泛的应用场景，其中包括：1.交通规划：网络分析算法可以计算出两地之间的最优路径、最短距离、旅行时间、交通拥堵情况等信息，为交通规划提供决策依据。
2.物流管理：网络分析算法可以计算出货物从起点到终点的最优路径、最短距离、运输时间等信息，为物流公司提高效率、降低成本提供帮助。
3.应急救援：网络分析算法可以计算出救援人员、车辆、设备等在灾难现场的最优路径、时间和距离，提高应急救援的效率。
4.电力供应：网络分析算法可以计算出电力输送的最优路径和线路容量，为电力公司提供电力供应决策依据。
5.通信运营：网络分析算法可以计算出通信信号传输最优路径和覆盖范围，为通信运营商提供网络建设决策依据。
三、网络分析算法的发展历程网络分析算法起源于20世纪中叶，最早应用于电力系统的运行和规划。
随着计算机技术的发展和GIS技术的兴起，网络分析算法得到了广泛的应用。
目前，GIS中常用的网络分析算法包括：1.最短路径算法：计算网络上任意两点的最短路径，有Dijkstra算法、Floyd算法等。
2.最小生成树算法：计算网络中连接所有节点的最小边权和，有Prim算法、Kruskal算法等。
3.最小费用最大流算法：计算网络上满足给定流量和费用的最大流，有Edmonds-Karp算法、Ford-Fulkerson算法等。
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２００７．９（下旬刊）
网络分析作为ＧＩＳ应用最主要的功能之一，在电子导航、交通旅游、城市规划以及电力、通讯等各种管网、管线的布局设计中发挥了重要的作用。
随着计算机及测绘技术的不断发展，地理信息产业得以蓬勃发展，近几年来我中心面向社会的ＧＩＳ应用开发不断增多，逐渐形成以ＭａｐＧｕｉｄｅ为主流的ＧＩＳ应用开发体系。
ＭａｐＧｕｉｄｅ是Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司的商业Ｗｅｂｇｉｓ产品，该产品合理的分配了客户机和服务器的运算，实现了矢量数据的直接访问，优良的性能、可扩展性强，是ｗｅｂｇｉｓ应用的首选产品之一。
ＭａｐＯｂｊｅｃｔ是美国ＥＳＲＩ生产的控件式ＧＩＳ系统，它性能稳定，价格适中，是目前非常流行的ＧＩＳ系统开发平台。
但这两个系统都没有现成的网络分析功能，为了满足用户的应用需求，我们通过二次开发为ＭａｐＧｕｉｄｅ和ＭａｐＯｂｊｅｃｔ分别定制了网络分析功能。
网络分析中最基本最关键的问题是最短路径问题。
最短路径不仅仅是指一般地理意义上的距离最短，还可以引申到其他的度量，如时间、费用、线路容量等。
其实，无论是距离最短、时间最快还是费用最低，它们的核心算法都是最短路径算法。
最短路径的求解，必须把现实生活中的道路、管线等各种网络抽象成一种数学结构，这种抽象出来的数学结构被称为网络拓扑结构。
于是各种网络分析技术实现的关键在于网络拓扑结构的建立和高效能最短路径算法。
下面我们就这两个问题进行深入探讨。
１．最短路径算法
最短路径算法，关键是半一个物理网络结构抽象为一个数学网络结构，再利用数学方法进行求解。
１．１算法选择
在数学和计算机领域网络被抽象为图，再利用图论的方法计算最短路径。
目前提出的基于图论的最短路径的算法大约有１７种．经专家测试，其中有３种效果比较好，它们分别是：ＴＱＱ、ＤＫＡ以及ＤＫＤ。
其中ＴＱＱ算法的基础是图增长理论；后两种算法则是基于Ｄｉｊｋｓｔｒａ的算法。
Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法为理论基础，只是不同系统对Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法采用了不同的实现方法。
１．２经典Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法的主要思想
将顶点分成两个集合Ｓ和Ｔ，已求出最短路的点置于Ｓ中，其它点置于Ｔ中。
开始时Ｓ中仅含起点ｖｓ，其中点全在Ｔ中，随着求最短路迭代工作的进行，Ｓ中的点逐渐增多，当终点ｖｔ也被纳入Ｓ中时，迭代结束。
为了便于计算和区分各顶点组成，记为（ｄ（ｖｓ，ｖｋ），ｉ）其中ｉ为ｖｋ到起点最短路上的前点，ｄ（ｖｓ，ｖｋ为从起点ｖｓ到ｖｋ的最短路长．因每个标号含有两部分，故称为双标号法．最短路径算法的基本过程如下：（１）给始点ｖｓ赋以标号（０，ｓ），并置ｖｓ于置，其它顶点于集合Ｔ中（２）对图Ｇ里起点在Ｓ中终点在Ｔ中的ｅｉ计算：
Ｄ（ｖｓ，ｓｋ）＝｛ｄ（ｖｓ，ｖｉ）＋ｍｉｎｊ［Ｗｉｊ］—ｖｉ∈Ｔ｝并将ｖｋ置于ｓ中，同时赋给它标号（ｄ（ｖｓｓｋ），ｉ）。
（３）重复步骤（２），当ｖｔ∈Ｓ时计算结束ｖｔ的第一个标号给出ｖｓ→ｖｔ的最短路长；利用第二个标号反向追踪，可得最短路径。
２．网络拓扑关系的获取与高效访问
要想用计算机程序实现Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法，关键技术是用什么样的方式抽象出网络拓补结构，及节点与节点的连通关系，并对网络拓补结构进行高效能访问。
２．１拓补关系的获取
ＧＩＳ中的数据（如道路、管网、水系等）要进行最短路径的计算，就必须首先将其按节点和边的关系抽象为图的结构，这在ＧＩＳ中称为构建网络的拓补关系。
只有建立了拓补关系，我们才能进行网络路径分析。
ＧＩＳ数据通常是图形数据的属性数据的有机结合，在ＡＲＣ／ＩＮＦＯ下利用命令ＣＬＥＡＮ对道路网络数据构建网络拓补，我们可以看到属性表，其属性结构中包括＿Ｆｎｏｄｅ（起点）和＿Ｔｎ－ｏｄｅ（终点）两个属性项。
该属性表中包含了一个完备的网络拓补关系的，即记录了该图拥有多少个节点，又记录了节点与节点的连通关系，不同的＿Ｆｎｏｄｅ、＿Ｔｎｏｄｅ标号代表不同的节点，及一条线的起始节点和终止节点，拥有相同节点的线相连，从该表大家应该很清楚的看出道路网的拓补结构。
构建网络拓补是一个复杂的过程，在搭建用户应用系统时，一般使用ＡＲＣ／ＩＮＦＯ等专业软件好网络拓补关系，使用时只需访问ＧＩＳ数据的数学表即可。
２．２网络拓补关系的高效访问
利用上面的属性表我们可以又效的解读出一个网络拓补关系，在按标记法实现Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法的过程中，核心步骤就是从未标记的点中选择一个权值最小的弧段，即上面所术算法的２）～３）步。
下面主要就如何从含拓扑关系的属性表中解析一个简洁高效的网络拓扑存储结构进行讨论。
在数学和计算机领域中网络拓扑被抽象为图，所以其基础是图的存储表示。
一般而言，无向图可以用邻接表和十字链表表示。
综合以上４种存储结构的优缺点，我们采用了两个数组来存储网络图，一个用来存储和弧段相关的数据（Ｎｅｔ－Ａｒｃｌｉｓｔ），另一个则存储和顶点相关的数据（ＮＥＴ－Ｎｏｄｅｌｎｄｅｘ）。
Ｎｅｔ－Ａｒｃｌｉｓｔ用一个数组维护并且以弧段起点的点号来顺序排列，同一起点的弧段按权值排序。
这个数组类似于邻接矩阵的压缩存储方式，其内容则具有邻接多重表的特点，即一条边以两顶点表示。
Ｎｅｔ－ＮｏｄｅＩｎｄｅｘ则当于一个记录了顶点出度的索引表，通过它可以很容易地得到此顶点的出度和与它相连的第一条弧段在弧段数组中的位置。
这样就可以以最快速度搜索出与任意节点相连的边在顶点已编号的情况下，建立Ｎｅｔ－ＡｒｃＬｉｓｔ和Ｎｅｔ－ＮｏｄｅＩｎｄｅｘ两个表以及对Ｎｅｔ－ＡｒｃＬｉｓｔ的排序其时间复杂度共为Ｏ（２ｎ＋ｌｇｎ），否则为Ｏ（ｍ＋２ｎ＋ｌｇｎ）。
这个结构所需的空间也是必要条件下最小的，记录了ｍ个顶点有及ｎ条边的相关信息，与邻接多重表是相同的。
参考文献：
［１］李德仁．当前国际ＧＩＳ的研究和应用现状．１９９５．
［２］李斌．我国ＧＩＳ软件工业面临的机遇和挑战．１９９９．
ＧＩＳ网络分析功能的实现
□胡明光张亮
（固始县房地产管理所河南・固始４６５２００）
摘要网络分析作为ＧＩＳ的重要功能在电子导航、交通旅游、城市规划以及电力、通讯等各种管网、管线的布局设计中发挥了重要的作用。
随着ＧＩＳ系统集成应用的不断深入，为了满足用户的应用需求，我们通过二次开发的手段，为一些ＧＩＳ平台定制了网络分析功能。
利用经典的Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法，结合ＧＩＳ数据和平台特点，通过简单的程序设计可实现复杂的网络分析功能。
关键词网络分析Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法网络拓朴关系
中图分类号：Ｎ９９文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－７８９４（２００７）０９－２１６－０１
理工科研
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