arcgis 网络分析.doc

辽宁工程技术大学本科生实习报告书教学单位 辽宁工程技术大学专 业 地理信息系统 班 级 地理083班 学生姓名 王会铭 学 号 0804060316 指导教师 实验一、影像配准及矢量化实验目的：1. 利用影像配准(Georeferencing) 工具进行影像数据的地理配准；2. 利用ArcCatalog建立数据库，并建立与栅格数据内容对应的图层，并为图层添加相应的属性字段；3. 编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）；4. 属性数据的录入（高程点、房屋名称、道路名称等）； 主要内容：序号实验名称内容提要实验学时开出要求1影像配准及矢量化掌握影像配准和数据库建立方法。6必做2地形分析TIN网建立，坡度、坡向计算，以及应用DEM能解决的地学空间分析问题。6必做3网络分析确定最佳路径，寻找最近服务设施，以及创建服务区域。8必做43D 可视分析三维浏览，如何将图像作为纹理贴在地形和建筑物上。8必做5基于GIS的城镇土地分等定级掌握数据转换的方法，提高综合应用各种软件的能力。8必做 实验后问题： 总结屏幕跟踪数字化过程的基本步骤及每一步骤的必要性。屏幕数字化就是根据数字化(矢量化)软件（如R2V，ArcMap中Arcscan模块等），对已经进行扫描的地图分层进行矢量化的过程。1、打开ArcMap，加载ArcScan模块（在菜单栏空白处右键，选择ArcScan就可以了），然后在菜单栏上Tools/Extensions，将ArcScan前的复选框挑上钩；加载地图配准模块Georeferencing,方法同加载ArcScan一样。 2、为data frame设置地图坐标系统，从前面的介绍可以知道，这里设置坐标系统是和地图的真实坐标系统一致的，也即是采用Beijing54地理坐标系统下的高斯-克吕格投影，具体的设置前面已有介绍。 3、加载地图 4、利用Georeferencing进行地图配准（建议先把Georeferencing下的Auto Adjust前的勾去掉。点击 图标进行选取控制点。控制点的选取原则是知道确定坐标的点（在这里是，如果是图到图的配准的话则需选取实际位置不变的点），地图的四角都有经纬度坐标，因此先分别选择这四个点（具体方法是放大地图，在经纬度相交的地方点一下，然后再在其他任何位置点一下（也许认为这样不对，别忙，下面将做解释），这就完成了一个控制点的初选取，然后在依次完成其余点的选取。 选择完成后在点击图标 ，可以看到地图的Xmap,Ymap字段，先把这个放在一边，下面进行大地坐标（经纬度表示），到平面坐标的转换（平面单位，这里是米），也即使地图上的如4850N，12745E的点投影后在地图上的平面坐标是多少的计算过程。转换需要相应的投影参数，为了方便，可以使用一些坐标转换的小软件。将这些点的坐标转换完成后对应输入Xmap和Ymap下的表格中。 5、地图数字化 建立需要数字化的图层，如等高线层，图层的坐标系统应和之前实际地图坐标系统一致。加载需要数字化的图层和地图文件（已经完成地图配准后的文件）和该地图文件的某一个波段栅格数据（如Band2），将该单波段栅格图像二值化，Start Editing后这时可以看到ArcScan工具条被激活。 说明：ArcScan矢量化工具只能在二值化栅格数据的情况下使用，而加载RGB合成的地图数据是为了便于人工干涉矢量跟踪，当然也可以不加载（后果是工作量大大增加并且容易出错）。将单波段图像不显示，这是就可以利用ArcScan矢量化地图要素同时人看到的是“真彩色”合成的“原地图”，便于操作 分析数字化过程中误差的来源及减小误差的相关方法。 图形数据误差可分为源误差、处理误差和应用误差3种类型.源误差是指数据采集和录入过程中产生的误差，如制图过程中展绘控制点、编绘或清绘地图、制印和套色等引入的误差，数字化过程中因纸张变形、变换比例尺、数字化仪的精度(定点误差、重复误差和分辨率)、操作员的技能和采样点的密度等引起的误差.处理误差是指数据录入后进行数据处理过程中产生的误差，包括几何变换、数据编辑、图形化简、数据格式转换、计算机截断误差等.应用误差是指空间数据在使用过程中出现的误差1.其中数据处理误差远远小于数据源的误差，应用误差不属于数据本身的误差，因此本文着重介绍数据源误差及其校正方法.在图件数字化输入过程中，通常的输入方法有扫描矢量化、数字化仪跟踪数字化、标准数据输入法等.通常将一幅地图按一定的数据结构数字化得到的数据一般存在如下误差：(1)由于地图纸张变形所产生的误差；(2)由于数字化时地图定向所产生的误差；(3)由于数字化读数所产生的误差；(4)数字化操作产生的各种粗差.这些误差的性质有系统误差、偶然误差和粗差.由于各种误差的存在，使地图各要素的数字化数据转换成图形时不能套合，使不同时间数字化的成果不能精确联结，使相邻图幅不能拼接；所以数字化的地图数据必须经过编辑处理和数据校正，消除输入图形的变形，才能使之满足实际要求，进行应用或入库.一般情况下，数据编辑处理只能消除或减少在数字化过程中因操作产生的局部误差或明显误差，但图纸变形和数字化过程产生的随机误差，必须经过几何校正，才能消除.由于造成数据变形的因素很多，对于不同因素引起的误差，其校正方法也不同，具体采用何种方法应根据实际情况而定，因此，在设计系统时，应针对不同的情况，应用不同的方法来实施校正.几何变换在数字化过程中，由于地图定向，即数字化仪坐标系与地图投影坐标系不一致所产生的误差，可以通过坐标旋转得到校正.设XOY系为数字化仪坐标系，xoy系为经平移旋转后的地图投影坐标系，其坐标变换公式为x=Xcos-Ysin,y=Ysin+Ycos.式中可通过共同点在两系中的坐标求得，即tan=(yX-xY)/(xX+yY).如发生平移或比例变化，则选择平移或比例变换进行校正即可.为了校正由于纸张伸缩和地图定向引起的系统误差，可采用同素变换进行数据校正.同素变换是一种比较简单的一次变换，设数字化的坐标为(X,Y)，经同素变换后的坐标为(x,y)，则同素变换的公式为x=(A1X+A2Y+A3)/(C1X+C2Y+1),y=(B1X+B2Y+B3)/(C1X+C2Y+1).2、最小二乘法线性校正在实际校正过程中，由于造成变形的因素很多，有机械的、也有人工的，如数字化后的图是放大了，还是缩小了，放大或缩小了多少倍，是局部变形还是整体变形，是某些图元与实际不符，还是整个图形都发生了畸变等，实际参数很难估算；因此很少通过几何变换即可完全校正图形.为此，一般采用上述介绍的一次或高次多项式进行校正.从理论上讲，控制点越多，分布越均匀，校正的效果越好.当方程次数与控制点的个数相同时，这样总可以使控制点满足精度要求.但当方程次数增高时，控制点外的其他位置点将按照曲面拟合路径进行变换，而图形输入过程中产生的误差很少满足这种关系，因此控制点外其他点的误差反而会增大，离控制点越远，变化越大；所以在实际使用中很少用高次变换，一般用得较多的是一次变换，即仿射变换和双线性变换，也称双一次变换.当选定一数学关系时，如一次多项式或二次多项式，按照解方程组未知数与方程个数必须相同的原则，一次多项式选取3个控制点即可求出未知系数，二次多项式选取6个，双线性多项式选取4个控制点即可.如果所给控制点数多于方程所要求的个数，为了使其尽量满足各个控制点，可运用最小二乘法求解其校正系数.由于最小二乘法只能使各个控制点的真值与图形输入值的平方差达到最小，当控制点很多时，往往很难达到地图精度的要求3、分块校正图形控制点实际上是分布在图形中的一系列坐标位置点，校正的目的是通过这些已知的控制点，来校正整幅图形，使其满足精度要求.一般情况下，由于数据的相关性，图形中某一点的位置误差与其附近控制点的误差最接近，受这些控制点的影响最大；距离越远，影响越小.为此，可以将这些控制点形成一个个小区域，使该区域内的点仅受相应区域上的控制点控制.最简单的方法是将这些控制点形成一个个三角形，所有的三角形组成了一个三角网，每个三角形内的点用该三角形上的3个控制点来进行校正.故可用仿射变换，即通过这种计算，所得的结果图件中，控制点可以完全达到所给定的值.每个三角形内部的点，都使用该三角形的校正系数来进行校正变换.相邻的两个三角形由于共边，所以在公共边上的点，用两边的校正系数进行校正都可以，跨接相邻三角形的曲线不会出现跳跃现象.但对于三角形外的点需作特殊处理，为避免这种情况，在被校正图形的边缘处，要想办法选取控制点，用外推的方法一般会产生较大的误差.那么如何构成三角形网呢？这实际上是一个三角剖分的问题.自动生成三角剖分的基本问题，是如何将有界平面上所有n个互不重合的参考点(在此为控制点)结成一张满足下列条件的三角形格网：(1)三角形格网中的所有网格(剖分)都是三角形；(2)全部n个参考点都是三角形格网的结点，三角形格网共有n个结点.可利用一步法、分步法或应用数学形态学等方法来生成三角形网合并相邻的三角形，可以形成四边形网，对于每个四边形，可选用双线性变换关系式.利用四边形的4个顶点，即可求出每个四边形内数据的校正系数.每个四边形内的数据都通过双线性变换关系式，根据所得的校正系数进行校正，则校正结果图件中的控制点也可完全达到真值.特别是对于小比例尺区域图来说，图中都有经纬网，通常一个经纬网格就是一个四边形，可作为一个校正单元，并对经纬网格进行统一编号.为了建立四边形格网，计算校正多项式系数，应按一定的顺序数字化所有经纬网的交点，将它们作为校正控制点，而经纬网交点的理论值可由坐标表查取或根据投影坐标公式求得.根据控制点的值，求得校正多项式的校正系数，从而可对网格内图形元素的数字化点进行校正.在MAPGIS中，就是采用这种校正方法，实际应用表明，效果很好.值得注意的是，由于是分块进行校正，任一条具有行政意义的边，可能隶属于不同的校正单元，所以必须进行接边处理. 为什么要对配准后的数据进行重采样？因为经过配准的不同栅格的像元并不总是对齐的，因为像元大小可能不同，或者像元边界之间会有相对的偏移。当进行栅格合并时，空间分析必须为每一个输出像元指定对应的输入栅格的像元，这个过程就叫做重采样。重采样的方法有最近邻发、search法、双线性内插法和立方卷积法。前两者适用于离散数据，后两者适用于连续数据。总结ArcGIS中的符号编辑器中能定义符号的特点和不能定制符号的特点。答：Arcgis中能定义的符号实验二、地形分析-TIN及DEM的生成及应用实验目的：DEM是对地形地貌的一种离散的数字表达，是对地面特性进行空间描述的一种数字方法、途径，它的应用可遍及整个地学领域。通过对本次实习的学习，我们应：1. 加深对TIN建立过程的原理、方法的认识；2. 熟练掌握ArcGIS中建立DEM、TIN的技术方法。3. 掌握根据DEM或TIN 计算坡度、坡向的方法。4. 结合实际，掌握应用DEM解决地学空间分析问题的能力。实验内容：TIN 及DEM 生成实验后问题 激活问题:某县决定坡度大于25的耕地要退耕还林,试设计一个算法计算每个乡可能退耕还林面积.请写出在ArcGIS求解此问题的步骤并用框图表示处理过程.原始数据用矩形表示,数据处理用椭圆表示,处理结果用圆角矩形表示. 数据:DEM数据ynDem; 乡镇界线:Town.shp; 耕地数据:landuse.shp;DEM，tdly.shp(土地利用线划图)，35c.img(数字正射影像)。 一实验准备1，软件准备本次试验用到的软件主要是ARC/VIEW。另外一些简单的计算可以利用EXCEL完成。2，数据准备本次实验选选取我国陕北地区的3D数据，分别为DEM，tdly.shp(土地利用线划图)，35c.img(数字正射影像)。如图(分别为地貌渲染、正射影像、土地利用图):图1 试验区域地貌渲染图图2 试验区域正摄影像图图3 试验区域土地利用类型分布其中DEM的栅袼分辨率是5米，数字线划图的每一个区域都有相应的土地利用类型编号值。TIN数据的生成等高线生成三角网主要有三种方法：等高线离散点直接生成TIN方法、将等高线作为特征线的方法、自动增加特征点及优化TIN的方法。3.1等高线离散点直接生成TIN首先将等高线上的点离散化，然后使用从不规则点生成TIN的方法生成TIN，这种方法并没有考虑等高线数据的特殊结构，会出现各种各样的问题，如：出现三角形的三个顶点都位于同一条等高线（即所谓的平三角形），或者三角形某一边穿过了等高线的情况，而这些情况按照TIN的特性来说都是不允许的。在实际应用中，这种算法很少直接使用。3.2将等高线作为特征线的方法将每一条等高线当作断裂线或结构线，对于三角形而言，至多只能从同一等高线取两个点，并且规定在这些线上不能有三角形生成。3.3自动增加特征点及优化TIN的方法这种方法的实质是将等高线离散化建立TIN，采用增加特征点的方式来消除TIN中的“平三角形”，并使用优化TIN的方式来消除不合理的三角形。利用ArcObjects在生成DEM的方法上，TIN比Raster实现起来更容易一些，实现步骤如下：（1） 加载一个等高线数据集，用来生成TIN；（2）将该等高线数据集的空间引用设置为要创建TIN的空间引用；（3）利用ITinEdit接口中的InitNew方法生成TIN；（4）由于生成的TIN没有高程信息，还要利用ITinEdit接口中的AddFromFeatureClass方法添加高程信息到TIN中；（5）保存TIN数据。DEM数据是GIS中进行地形可视化表达和地形分析的重要基础，而DEM数据生成方法的选择，直接决定了DEM数据生成的效率和质量，这里在对生成DEM数据的相关算法和技术研究的基础上，基于ArcGIS的ArcEngine二次开发平台，利用ArcObjects组件库提供的相关接口实现了DEM的生成，从实际效果来看，其数据的表现形式和精确度还是较令人满意的，当然，这还只是对DEM数据的生成方法进行了试验性的研究和探讨，真正要发挥DEM数据的作用，还需要结合具体的实际应用，进行结构和功能上的不断完善，尤其是在生成DEM数据的基础上进行各种相关的地形分析。 二；实验内容实验流程实验的设计主要是综合利用几种不同的数据源，求取实验区域中的大于25度的耕地的面积以及绘制相关的图件，作出必要分析。 因此，实验的主要步骤就是如何求取大于25度的耕地的区域。实验的主要部分将依照下图的流程进行。2，具体方法i 对原始DEM数据地处理打开ArcView，点击【File】下的【Extensions】 中的“hydrologic modeling”复选框来添加水文分析模块。按下（Add Theme图标按钮），添加并激活DEM数据层面；图5：栅格数据点击【hydro】下的【Fill】命令，填充DEM数据，避免“坑”对实验结果地影响；图6：菜单命令激活“filled DEM”图层，选择【surface】下的【derive Slope】命令提取当前层面地坡度栅格数据图7：栅格坡度层面选则【analysis】下的【Map Query】命令提取出25度以上地表分布图形。图8：25度以上地表分布ii 土地利用矢量图件的处理如上面的方法添加tdly.shp矢量土地利用类型文件进入arcview中并图9：土地利用栅格图选则【Theme】下的【convert to grid】命令转换矢量层面为栅格层面。输出区域和栅格大小均和“slope of DEM”保持一致。 图10：栅格命令 在随后弹出的对话框菜单中选择字段“tdlyid”，即栅格层面的栅格值为土地利用号：图11：选择框点击“ok”会生成如图栅格层面图12：土地利用栅格层 激活层面，同上面的方法利用map query命令选择土地利用类型为141、143、144、146四种土地，即选择耕地类型并得到结果层面：图13：耕地提取iii 最终结果的叠加提取选则【analysis】下的【Map Query】命令，提取出同时满足25度以上并且是耕地的区域来。图14：两个层面的叠加对话框以及最后结果最后在主要部分完成以后，要在arc/view的成图模块中绘制地图，首先在相应视图（view）中做好调整，包括图例说明文字编辑、图面颜色的选择等，然后进入成图模块.选择按钮在图面上划定一定的区域，在弹出的对话框中选择刚才调整好的视图文件。同样的方法，分别选择、按钮，在合适的位置为地图添加图例，图名，指北针等元素最终我们可以得到如下的地图：图15：耕地分布图iv，耕地面积的求算 根据实验要求， 成图完毕以后还要依据DEM的有关信息计算出满足条件的土地的面积。我们可以这样计算满足25度以上的耕地面积：首先统计出整个区域中满足条件的栅格的个数，如图可知为310954个。然后从DEM的属性中我们可以得到DEM的栅格分辨率是5米，由几何关系可以知道，一个倾斜平面的表面积等于它的水平投影面积除以它和水平面的夹角的余弦值。而区域的坡度值每个栅格都是已知的。因此我们可以叠和出一个表示每个点表面积的栅格层面，计算式如下：55finalcos（slope of DEM）从新层面的信息中我们可以看到，这个层面栅格数据的平均值是9.626246。最后的面积值为：9.6262463109542993319.698684v，最后依照实验8的方法，我们还可以结合DOM数据进行三维显示，以便结合当地的实际情况作出必要的修改图16：三维显示图vi，将所做工作以幻灯片形式做以汇报，内容包括原理、过程、结果。三，结论与讨论通过本次实验，我们不仅利用DEM、DLG这2D数据进行分析得到了实验区域25度以上耕地的面积并作出耕地分布图，熟悉了DEM、DLG数据的综合处理分析技术。同时，我们还综合利用了DOM数据，进行对实验结果的更加全面的分析，这里主要包括利用ERDAS软件对DOM影像进行处理分类，将arcview下分析的结果与其对比并进行必要的修正。同时，还可以利用arcview下的3D模块将分析结果叠加在DOM图象中从而可以更加直观的分析结果。整个实验过程中，有以下两点问题需要讨论：有关DEM的slope层面的问题：利用“drive slope”命令可以从DEM数据中提取出地表每一个栅格单元的坡度数据，这个数据在空间分析中有十分重要的作用，是水文分析，地表复杂度分析，沟壑分析等的基础。但是实际分析中需要注意几点：首先，提取坡度之前一定要对DEM数据进行“fill”处理以减少数据的误差，其次得到的slope层面的四个边界的数据是不确定的，在分析中要避免使用，最后，slope层面的每个栅格的坡度数值不是角度值而是弧度值，要利用公式（slope1803.1415926）来计算。有关区域面积求取问题：对于研究区域面积的求取，方法有很多。例如流程“DEMTIN增加sarea/area字段以sarea/area为关键字转回DEM求取面积值”，此处运用“栅格平面积cos（slope）”最为简便，而且精度也有保证。如果实验中不依据具体情况选择合理的方法，会极大的增加工作量，并且可能结果反而不理想。实验三：网络分析实验目的： 网络分析是GIS空间分析的重要组成部分，它的主要内容包括：l 寻找最佳行进路线，如：找出两地通达的最佳路径。l 确定最近的公共设施，如：引导最近的救护车到事故地点。l 创建服务区域，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：(1) 加深对网络分析基本原理、方法的认识；(2) 熟练掌握ARCGIS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。 实验内容： 寻找最佳路径；确定最近设施；创建服务区域。 实验后问题： 网络分析中对道路网络数据有何要求，如何得到符合网络分析要求的街道网络数据？网络分析原理及应用举例：网络分析模块支持哪几种功能，分别解释其含意，就每一种功能举几个实际应用中的例子。 ArcGIS的网络分析分为两类：传输网络(Network Analyst)和效用网络(Utility Network Analyst)。一、从应用上来考虑：1.传输网络常用于道路、地铁等交通网络分析。特点：在传输网络中，汽车和火车都是可以自由移动的物体，具有主观选择方向的能力。传输网络解决的问题有：A.计算点与点之间的最佳距离，时间最短或者距离最短，最佳路径能够绕开事先设置的障碍物B.可以进行多点的物流派送，能够按照规定时间规划送货路径，也能够自由调整各点的顺序，也会绕开障碍物C.寻找最近的一个或者多个设施点D.确定一个或者多个设施点的服务区，绘制服务区范围的条件可以是多个，例如，同时列出3分钟、6分钟、9分钟的服务区E.绘制起点终点距离矩阵2.效用网络常用于水、电、气等管网的连通性分析。特点：在效用网络中，水、电、气通过管道和线路输送给消费者，水、电、气被动地由高压向低压输送，不能主观选择方向。效用网络解决的问题有：A.寻找 连通的/不连通的 管线B.上/下游追踪C.寻找环路D.寻找通路E.爆管分析二、从技术上来考虑：传输网络(Network Analyst)基于Network Dataset效用网络(Utility Network Analyst)基于Geometric Network它们的区别可以参考下面的表格: Geometric network Network dataset Network features:Edges and junctions Network elements: Edges, junctions, and turns 数据源:GDB feature classes only 数据源:GDB feature classes, shapefiles, or StreetMap data System manages connectivity User controls when connectivity is built Weights based on feature attribute fields More robust attribute (weight) model 存在于:Feature dataset only 存在于:Feature dataset or workspace 单模型 单模型或者多模型 Network tracing functionality Network solver functionality utilities/natural resources modeling transportation modeling 不支持转弯 支持转弯 uses custom features: simple/complex edge features and junctions uses simple features: points and linesNetwork Elements包括三类：Edges，Junctions，Turns。Connectivity Group要想定义ArcGIS Network Analyst的Connectivity，首先要定义Connectivity Group。每一个Edge Source只能够被赋予一个Connectivity Group，而Junction Source可以被赋予多种Connectivity Group。只有将Junction设为两种或者多种Connectivity Group，才可以去连接不同Connectivity Group的Edge。Connectivity Group用于创建Multimodal Transportation Network。以下为Network Dataset所支持的三种Connectivity Model：（1）Connecting Edges within a Connectivity Group可以设置“Endpoint Connectivity”，也可以设置“Any Vertex Connectivity”。第一种方式中，边和边只能在终点处相交，第二种方式则可以在边的任意位置相交（2）Connecting Edges through Junctions across Connectivity Group能够将不同Connectivity Group中的Edge通过被不同Connectivity Group共享的Junctions连接。（3）Elevation Fields主要用于Network Dataset中检查Line Endpoints的Connectivity。每一个Edge Feature具备两个字段用来描述每一个端点的高程。Network AttributeNetwork Attribute主要用于设定网络的流通属性，包括：Name：Usage Type：Unit：Centimeter，Meter等等Data Types：Boolean，Integer，Float，DoubleUse by Default：Cost：例如走过某段路需要花费的时间Descriptors：对某条道路的描述信息，例如道路速度的限制，有多少个红绿灯等。Restrictions：例如某条线是禁行，或者是单向的Hierarchy：例如道路的分级Types of Evaluators used by a networkNetwork的Attribute都需要设定Value，通常是利用Evaluators从Network Source中获取属性值。具备四种Evaluators：Field Evaluator：利用属性字段的值；Field Expression Evaluator：利用属性字段构建计算表达式； Constant Evaluators：赋予常数； VBscript Evaluators：通过执行VBScript代码，主要用于赋予复杂的属性值每个Junction Source和Turn Source需要一个Evaluator，而每个Edge Source需要两个-Edge的每个方向都需要一个EvaluatorTurns in the Network DatasetTurn的类型有多种，可以是Multi Edge Turn，也可以是U-Turn。在ArcGIS中，Turn是通过Turn Feature Class转变而来的，这些Turn Feature Class都是Polyline Feature Class。Turn Feature Class必须是与其他Network要素位于同一个Feature Dataset中，具备相同的空间参考，不参与Connectivity Groups，也不具备Elevation信息。Turn至少具备两条Edge，至多20条Edge。Setting Directions支持Directions的Network Dataset必须至少满足以下要求：具备Length属性，包括Length单位；至少有一个Edge Source；在Edge Source上至少有一个Text字段。Creating a network Dataset第一步：准备Feature Dataset和Source； 如果是要创建Geodatabase-based Network Dataset，则参与创建网络的数据源必须位于同一个Feature Dataset中；如果是创建基于Shapefile的Network，则需要将参与的要素存储到相同的文件夹中。第二步：为创建Network Dataset的数据源设置属性，为网络添加属性信息；保证数据源中包含可以设置网络阻力信息的属性值-距离，旅行时间等等。最后是将这些属性值的字段名用相应的Unit命名，使得系统可以自动去识别，例如可以为旅行时间设置字段名为Minutes。对于线状要素来说，如果在不同的方向，阻力值不相同，则应该为两个方向分别设置属性字段，例如“FT_Minutes”和“TF_Minutes”. 如果是对单行线建立网络，则Edge Source中必须包含一个字段以指定One-Way街道属性，可以将存储这个属性的字段命名为“One_Way”或“Oneway”。创建Evaluator以给该字段赋值：“FT”或“F”表示沿着数字化方向的单行线； “TF”或“T”表示与数字化方向相反的单行线； “N”表示禁行线；如果是其它属性值，则表示该条线路的两边都是可以通行的。 如果打算通过Z-Elevation或者Z-Level值模拟Overpasses和Underpasses，则必须使得Edge的属性字段包括两个整型字段，Edge的每个结点的高程用一个字段表示。如果字段被命名为“F_ELEV”“T_ELEV”或者“F_ZLEV”“T_ZLEV”，则系统可以将其自动识别为高程字段。如果希望在网络中保存方向信息，则Edge的属性字段中必须包含产生方向的信息，例如道路等级，高速路障，边界信息等。第三步：准备Turn Feature Class，添加Turn信息；创建Feature Dataset时， Turn信息是可选的，如果将转弯信息保存在Turn Table中，则必须将其转变为Turn feature Class。并且还要在Turn Feature Class的属性表中包含属性字段以保留Turn Impedance，以及转弯限制（某个弯只能是货车才可以转）等网络属性信息。第四步：利用New Network Dataset Wizard创建Network Dataset为Network Dataset命名，设定数据源，创建连通性，指定高程数据，指定转弯数据源，定义属性，确定方向规则。第五步：Build Network Dataset该过程会实现：网络要素创建，连通性创建，为网络属性赋属性值Network Analyst提供的分析功能Network Analyst网络分析扩展模块由以下四个部分组成：(1)ArcCatalog中创建Network Dataset网络数据集的向导：利用向导工具，可基于shapefile文件或者要素集中要素类创建网络数据集，并定义网络源数据及其在网络中扮演的角色、指定网络中的连通性和网络属性。(2)ArcMap中网络分析窗口：网络分析窗口帮助你管理用于网络分析的输入和分析结果，例如障碍、站点和路线。(3)ArcMap中网络分析工具栏：网络分析工具栏是一系列菜单和按钮的集合，用于添加和修改网络位置、产生方向、识别网络要素、构建网络和基于网络数据集执行网络分析。(4)ArcToolbox中GP工具：用于网络分析操作的一系列工具。除此之外，网络分析扩展模块也支持网络数据集图层和网络分析图层的使用和创建。基于网络数据集图层（.lyr）可显示和查询基础的网络数据集数据。网络分析图层是网络分析操作创建的图层，利用ArcMap中的提供的接口和GP工具可用于进一步的分析操作。3、网络数据集ArcGIS Network Analyst 网络分析扩展使用的网络数据存储在network dataset网络数据集中，其可通过参与网络的多个要素源来创建。网络数据集利用高级的连通模型来描述复杂的情形，例如多样式交通网络Multimodal transportation network。Multimodal交通网络拥有丰富的网络属性模型，用来对障碍、限制和等级进行建模。网络要素集是通过简单要素线、点和转弯来构建的。在 ARC/INFO中，Coverage数据可用来创建网络数据集；ArcView GIS中，当基于线状Shapefile数据第一次进行网络分析时创建网络数据集；ArcGIS中，网络数据存储可持续的网络，支持对网络数据的存储，属性编辑、网络建模。创建网络数据集要设置许多选项。由于GeoDatabase中的要素集可存储多个要素类，网络要素集可利用多个数据源对多样式网络进行建模，因此网络数据集可利用存储在个人或企业级GeoDatabase要素集中的多个要素类来创建。基于Shapefile的网络数据集为ArcView GIS用户提供了快速迁移数据的机会。Shapefile网络数据集是由包含网络源（例如街道网络）的shapefile线要素类或者转弯要素类来创建的，不支持多边的数据源，无法用于多样式网络建模。ArcGIS Network Analyst扩展可直接读取SDC网络数据集（Smart Data Compression要素类的集合，共享属性信息），直接进行网络分析。(1)网络元素 network element网络数据集由网络元素组成。网络元素通过创建网络数据集的数据源来创建；连通性通过源要素的几何形状来构建；网络元素的属性控制网络中的运动。网络元素可划分为三种：边edge、节点Junction和转弯turn。Edge与节点相连，是资源流动的纽带；Junction连接边Edge，引导从一条边到另一条边的移动；转弯记录在两个或多边之间运动的信息。其中Edge和Junction是网络的基本结构。网络中的连通性处理边、节点和其他元素间的连接。Turn是可选的网络元素，用来存储特殊的转弯移动的信息，例如左转弯就是对特定边向另一条边转弯的限制。网络数据集源可分为三类：边要素源、节点要素源和转弯要素源。边要素源是线要素类；节点要素源是点要素类；转弯要素源是Turn要素类（Turn Feature）。几何网络不能作为网络数据集的数据源。举例：数据源如何创建一个简单的交通网络。利用街道要素类来创建Edge元素，街道交叉要素类创建Junction元素，另外铁路线和公交线也可以用来构建网络Edge元素，火车站和公交车站也可用来构建网络节点Junction元素。(2)连通性 Connectivity连通组 Connectivity groupsArcGIS Network Analsyt的连通性始于连通组的定义。每个Edge源只能分配给一个连通组，而节点源可分配给一个或多个连通组。连通组可用来对多层次交通系统建模。例如地铁和街道多层次网络中，地铁线和地铁出入口分配在同一连通组；街道和地铁出入口分配在另一连通组；分配在两个连通组中的地铁出入口成为了连接两个连通组的纽带。两组间的所有路径必须穿过共享的地铁出入口。例如路径提供者要计算行人在一个城市中从一个地方到另一个地方的最佳路线是步行到地铁口，上地铁，在换乘站换乘另一地铁，然后从另一地铁口出来。连通组独立维护各自的网络，但是在共享的地铁口进行连接。连通组内边连接连通组内的边连接有两种方式：endpoint终点和any vertices任意顶点，作为边源的连通策略进行设置。endpoint终点连接策略，即生成边的线要素仅仅在一致的终点上相连。例如桥和街道的连接，桥必须在其终点连接街道，而在其下穿过的街道与桥不相连。如下图。除此之外，立交桥等也可利用该连接策略。any vertices任意顶点连接策略，即线要素在一致的顶点上分割开，例如交叉街道。如果两个线要素没有一致的顶点，则无法在相交处分割。通过节点在连通组间进行边连接在不同连通组的边是通过共享的节点来进行连接的。例如多样式交通系统中的公交网络和街道网络，通过点数据源添加公交车站存在与两个连通组中。公交车站的点位在空间上必须与公交线和街道线保持一致。当添加一个公交车站点时，该点能否成为节点依赖于节点连通策略。节点在终点还是顶点连接边，依赖于目标边数据源的连通策略。然而，有些情形下可能需要复写连通行为。例如，公交线采用公交车站的终点连通策略，但是经常可能需要把公交车站放在中间的某个顶点上。要实现上述这种节点的连通，必须设置节点连通策略用来复写默认的行为，从而把节点连接到给定的边上。对公交车站节点不进行连通策略复写的实现，如图3（a）所示。连通策略复写后如图3（b）所示。高程字段高程字段用于ARC/INFO,ArcView GIS和ArcGIS的连通性建模，精化网络数据集模型。该高程字段不同于构建Z高程字段，Z高程是物理高程信息被存储在在要素的每个节点中。该高程字段用来描述线要素终端的高程。例如下图所示的4条线要素EF1、EF2、EF3、EF4，属于同一连通组并设置终点连通策略。EF3和EF4的高程值是0；EF1和EF2的高程值是1。因此在线要素相交处，EF3与EF4是相连的，EF1和EF2是相连的。在ArcGIS中利用高程字段可增强建模的精度，尤其是对桥和隧道的建模。3网络属性网络属性是网络元素的基本属性，控制网络的可通达性。网络属性由五种基本特性组成：名称、使用类型、单位、数据类型和使用默认设置。(1) 使用类型：定义在网络分析中属性的使用方式，作为成本、描述、限制和层次。成本属性用于计算最短路径（最小距离）和最快路径（最小时间）。描述：用于说明网络或网络元素特征，例如街道网络中的车道数量、限速等。描述器不是成本属性，但其可以和距离结合来创建成本属性。限制：限制被看作是特殊的网络元素，在网络分析中，限制元素是不能被穿越的。例如 单向街道可通过限制属性来建模。层次：网络元素的顺序或等级。例如在街道网络中道路的等级划分。在ArcGIS 网络分析中，不同等级的道路可划分为三个层次：主要道路、二级道路和区域道路。(2) 单位：成本属性的单位是距离或时间，例如cm、m、min和sec秒；描述器、等级和限制都是没有单位的。(3) 数据类型：Boolean、整形、float和double型。成本属性不能是布尔型，限制通常是布尔型的，等级通常是整形的。(4) 使用默认设置：使用默认设置可在新创建的网络分析图层上自动设置属性。附录：网络类型介绍网络是由相互作用元素构成的系统，连通性是在网络间移动的根本。在ArcGIS中，网络用于两种类型的模型构建交通网络模型和公用设施网络模型。交通网络：交通网络是无方向网络，即虽然在网络中给边分配方向，但行为者可以自由决定移动方向、速度和目的地。例如，在街道上驾车行驶的人可选择要转弯的街道、停车的时间、行驶的方向。网络上的限制，例如单向行驶或者不允许U型转弯是行为者要遵循的规章。这是交通网络与公用设施网络截然不同的地方。在ArcGIS中，交通网络是通过网络数据集Network Dataset来建模的；其网络分析功能是通过Network Analyst扩展模块来完成的，具体功能参见上文介绍。ArcMap中的工具条如下所示。公用设施网络：公用设施网络是有向网络，即行为者要完全遵照已经设定好的网络规则进行运动。例如给水、污水和电力等，所经过的网络都是预先定义好的。如果要更改，需要控制网络的工程师来更改网络规则。在ArcGIS中，公用设施网络是通过几何网络Geometric Network来建模的，其网络分析功能是通过ArcGIS Desktop的核心功能Utility Network Analysis公共事业网络分析工具来完成的。ArcMap中的工具条如下所示。实验四：3D 可视分析实验目的：（1） 对地理数据进行透视观察、三维浏览；（2） 熟悉ArcScene用户界面; （3） 了解制作飞行动画基本操作。（4） 如何将图像作为纹理贴在地形表面。实验内容： 1) GIS数据三维显示2） 三维飞行动画制作 实验后问题：（1） ArcScene中建立的立体房屋的颜色仅能用单一色彩显示。结合大家所学的3DMax建模知识，回答如何能在ArcScene中显示出较真实的建筑物来。如果不能把3DMax的模型导进是为什么，如果能，请给出操作步骤。 答：能。步骤： A在3ds Max中建模、贴纹理；B、把模型导出成.3ds文件；C、在ArcScene场景中加载该模型对于3DMAX软件的使用，建好模型后直接点击“文件导出”，将模型以*.3ds格式输出即可。然后在ArcScene里生成三维模型。通过改变数据符号来完成，ArcScene支持四种三维数据格式*.3ds、*.flt、*.skp、*.wrl。根据实际的需要在相应的地方导入对应的三维模型，有两种方式。一是选中所需要改变符号的图层，打开Symbol Selector对话框，点击Priview进入Symbol property editor对话框，在Properties里导入自建的3d模型，3ds格式、skp格式的三维模型，或者bmp格式的图片也可。在Size里面设置模型大小，Angle里设置模型的偏转角度。当模型需要适当的压缩与拉伸时，即不成比例变形时，可以将Keep aspect ratio前面的框选去掉，同时可以在3D Placement里面设置模型的偏移量，使模型不至于会交叉。另一种是直接在Symbol Selector对话框中，More Symbols里选择系统自带的三维模型。当然 如果是编程实现的话方法就还要多些可以使用3ds max创建的模型。步骤如下：一、首先，在3ds Max中，新建一