城市地理信息系统实验指导

城市地理信息系统实验指导

东北林业大学校园最佳路径分析

—基于ArcView的最佳路径分析

实验设计目的：掌握最佳路径分析的方法以及工作流程，为以后的学习和工作打下基础。实验设计内容：

利用东北林业大学航空影像为底图，进行道路及校园地物的矢量化，建立地理信息系统空间数据库，在此基础上进行最佳路径分析。具体做法是在Ar cView软件中将遥感影像打开，将其加入地理坐标，并矢量化，同时将非空间数据加入。生成一个主要地物的面状shp文件和道路的线状shp文件。所用的底图用TIF格式的遥感影像。ArcView的网络分析扩展模块Network Analyst主要解决网络问题，可以进行寻找最佳路径、确定最近的公共设施及创建服务区域等服务。本次设计主要进行寻找最佳路径分析，如果时间允许，也进行其它两项的分析工作。

一、数据准备

1.准备遥感数据：所需要的数据格式为TIF形式

2.遥感影像位置的配准

3.矢量化

4.属性数据的输入

二、界面设计

三、结果运行

一：数据准备

1．准备遥感影像，实验中所采用的数据是东北林业大学的航空像片，为TIF格式。共四张。2．遥感影像数据配准：在样园内测定2个控制点，生成数据校正文件，在ArcView中进行配准，赋予遥感影像地理坐标。

在ArcView系统中对于地理坐标的匹配方法是使用一个文本格式的坐标变换参数数据文件，把它放在拟进行匹配的图象文件或相同的目录（文件夹）中。匹配参数文件的根名与拟匹配的数据文件相同，扩展名为tfw(对于tif格式)或.jgw(对于jpg格式)，或.wld(对CAD 的dxf格式的文件)。当系统加载该图象或.dxf文件的时候，匹配参数文件也被读进，ArcView 系统设有专门进行坐标变换的程序，根据这些参数可以自动的对拟匹配的空间数据进行坐标变换。

对于扫描图像的匹配参数文件（.jgw数据文件）所要求的数据和数据结构如下：像素在x方向上的地面分辨率（地图单位/像素）PX

行方向的旋转值，目前本系统暂时设为零值

列方向的旋转值，目前本系统暂时设为零值

像素在y方向的地面分辨率，取其负值-PY

位图图象左最上角点的x方向的大地坐标

位图图象左最上角点的y方向的大地坐标

建立参数文件的方法过程：在对图象进行地理坐标匹配时，为了获得上述坐标变换系数，必须要在拟进行变换的图象上有两个控制点，同时必须要知道它们在统一的坐标系中的坐标值。控制点最好选择在图象的左上方和右下方的区域内。然后在arcview系统中的位图上读取这两个控制点在系统的坐标，建立起控制点的高斯坐标和系统坐标的关系表。如下：

--------计算扫描图象的分辨率

PX=(GX2-GX1)/(AX2-AX1)

PY=(GY1-GY2)/(AY1-AY2)

--------查出位图图象左最上角在arcview中的坐标。具体是在arcview系统该图象专题特征

properties中查出位图左最上角TOP=? （为什么？) ---------计算出位图左最上角的大地坐标：

GX(TOP)=GX1-(AX1*PX)

GY(TOP)=GY1+(TOP-AY1)*PY

形成参数数据文件：

PX

0.00000000

0.00000000

-PY

GX(TOP)

GY(TOP)

3．矢量化：将系统的扩展模块复选框中选上。

创建一个新视图，将位图填加。

1）首先在view菜单下新建一个线专题，进行道路的矢量化。在进行道路矢量化的时候，要非常注意，应该以现实中最短的道路作为一条记录来进行矢量化，只要有路口，就要断开，作为一条记录进行存储。道路全部矢量化完毕后，在属性表中填加长度字段，并计算各道路的长度。

2）建立一个面专题，对面状地物如建筑物进行矢量化对面状地物进行矢量化时，要在属性表中填加地物的名称。

3）建立一个点专题，用来存放校园中的建筑物及各种场景，要在属性表中填加地物的名称。

小结：这部分内容篇幅虽然比较少，但是工作量很大，希望大家通过以上工作了解网络分析数据的来源，为以下的工作打基础。

二：网络分析界面设计：

•在设计之前，要把Network Analyst扩展模块装入，具体做法如下

•File/extensions/Network Analyst

•

得到以下结果:

然后对界面进行设计,得到以下结果:

三、结果运行

将将矢量化好的东北林业大学道路图及主要校园地物图加载到视图中，进行以下分析。

(一)寻找最佳路径

•在两地或多个地点之间选择一条最佳路线，对于不同的准则最佳路线有不同的含义，例如：要节省时间则需要选择最快的路线，若费用是首先要考虑的因素，则需选择费用最低的路线。在Network Analyst 中，最快，最短，最少费用都可以作为选择最佳路径的基本限定条件，与之相关的是在网络主题的特征表中选择合适的费用字段。

费用字段可为距离和行驶时间单位。如果寻找行驶时间最短的路线，单位为分钟或小时；如果寻找距离最短的路线，单位为米。

•寻找最佳路径功能主要包括确定两点的最佳路径和多点间的最佳路径。下面加以说明。

•步骤：1 新建一个工程文件（.apr），在工程文件中建立新的视图文档（View），在视图文档中添加两个前面建好的道路专题和地物面状专题。

2 从《Network》菜单中选择<寻找最佳路径>命令，

在出现的路径Routel对话框中，单击propertre钮。在下来出现的对话框中从cost field 下拉列表中选择街道主体属性表中的一个字段作为费用字段来计算最佳路线。此字段表示在某一属性特征上行驶的费用，费用可以是所需的平均时间或平均距离。在network analyst 中，缺省使用线的长度（line length）来计算两地的最短路径。

从working unit下拉列表中选择工作单位，工作单位确定了该路线的总费用，在本例中选用长度（meters）作费用字段，meters为工作单位。