上机七 设施优化布局分析.doc

上机七：设施优化布局分析城市公共及市政公用设施是以公共利益和公共使用为基本特征的，它们是城市物质文明程度、现代化水平的重要标志。因此，城市规划对于公共设施的合理布局也越来越关注。许多城市开展了城市公共设施专项规划。设施布局的优化有非常丰富的涵义，例如设施的可达性最佳、设施的使用效率最高或设施的服务范围最广等。此外，针对不同的设施其优化的重点也不尽相同，例如小学布局优化的重点是使小学生能更方便安全地到达，商业设施布局的重点是使其拥有更多的顾客，消防站布局的重点是使消防车在规定时间内未能覆盖的区域最少等。因此，设施优化布局模型的种类也是非常丰富的。本练习将以消防站的布局选址为例，介绍基于ArcGIS“位置分配”功能的设施优化布局分析。一、设施选址和位置分配运算1.1使用最小化设施点数模型步骤1：启动ArcMap，打开数据【chp09练习数据位置分配运算消防站优化布局.mxd】，其中包含完整的交通网络模型、消防基本单元、火灾发生位置、现有消防站、候选消防站。步骤2：启动分析工具。在任意工具条上单击右键，在弹出菜单中选择【Network Analyst】。点击【Network Analyst】工具条上的按钮【Network Analyst】，在下拉菜单中选择【新建位置分配】，之后会显示【Network Analyst】面板，【内容列表】面板中也新添了【位置分配】图层，如下图（如果没有显示该面板，可点击工具条上的【显示隐藏网络分析窗口】工具）。 步骤3：加载现有消防站。在【Network Analyst】面板中，右键点击【设施点】项，在弹出菜单中选择【加载位置】，显示【加载位置】对话框。将【加载自】栏设置为【现有消防站】。将【位置分析属性】栏【Facility Type】的【默认值】设置为【必选项】，意味着这些现有消防站是必选的消防站。点【确定】。步骤4：加载候选消防站。在【Network Analyst】面板中，还是右键点击【设施点】项，在弹出菜单中选择【加载位置】，显示【加载位置】对话框。将【加载自】栏设置为【候选消防站】。将【位置分析属性】栏【Facility Type】的【默认值】设置为【候选项】，意味着这些现有消防站是候选设施点。点【确定】后，【Network Analyst】面板中出现这些设施点。其中带五角星的【位置1】代表必选的设施点，其它都是候选设施点。步骤5：加载火灾发生位置。在【Network Analyst】面板中，右键点击【请求点】项，在弹出菜单中选择【加载位置】。在【加载位置】对话框中将【加载自】栏设置为【火灾发生位置】。点【确定】。步骤6：设置“位置分配”的属性。点击【Network Analyst】面板右上角的【属性】按钮，显示【图层属性】对话框： 切换到【常规】选项卡。设置【图层名称】为【最小化设施点】。 切换到【分析设置】选项卡。选择【阻抗】为【车行时间（分钟）】。 切换到【高级设置】选项卡。选择【问题类型】为【最小化设施点数】。 将【阻抗中断】设为【4.3】，意味着设施的最大服务范围是4.3分钟车型时间（假设消防站从接到报警到上路需要40秒的准备时间，因此行车时间只允许4.3分钟）。点【确定】。步骤7：位置分配求解。点击【Network Analyst】工具条上的【求解】工具，短暂运算后，得到结果图。步骤8：更改指向不同设施点的连线的颜色，以便于区分。右键单击【内容列表】面板【最小化设施点】图层下的【线】，在弹出菜单中选择【属性】，显示【图层属性】对话框。切换到【符号系统】选项卡，按下图设置，点【确定】。得到结果图。 1.2使用最大化覆盖范围模型上一小节使用最小化设施点数模型分配消防站，系统自动计算出最少3个消防站可以基本满足要求。接下来，用最大覆盖模型，分布计算当消防站个数为1、2、3、4个时的选址情况。1个消防站的情况也就是现状，主要用于对比优化效果。步骤1：隐藏上一次分析的结果。取消勾选【内容列表】面板的【最小化设施点】图层，这时分析结果都从图面上隐藏了起来。步骤2：分析2点的最大化覆盖范围。具体操作与上一小节步骤2步骤7类似，这里就不重复了，只是在步骤6设置“位置分配”的属性的时候，将【图层名称】设为【2点最大化覆盖】，将【问题类型】设为【最大化覆盖范围】，【要选择的设施点】设为【2】，如下图。计算结果显示如下，可以看到东北角有一些火灾发生点没有被覆盖。 步骤3：类似地，分析1点、3点和4点的最大化覆盖范围（其中，【图层名称】分别设为【1点最大化覆盖】、【3点最大化覆盖】、【4点最大化覆盖】，【要选择的设施点】分别设为【1】、【3】、【4】，其他参数设置与前面相同）。可以看到1点的最大化覆盖漏掉了很多火灾发生位置，3点最大化和最小化设施的分析结果是一样的，而4点的最大化覆盖范围可以无一遗漏地覆盖所欲火灾发生位置，其结果最为理想，但建设和运营消防站需要更多的成本。1.3分配结果的深入分析前面以图形的方式直观显示了布局1、2、3、4个消防站的结果，但是要确定究竟布局几个消防站还需要更多的数据支撑。为此，需要查看分析结果的数据表。以4点最大化覆盖范围为例，查询步骤为：步骤1：切换到【4点最大化覆盖】分析结果。在【Network Analyst】面板中点击顶部的下拉箭头，从列表中选择【4点最大化覆盖】。 步骤2：查看选中的设施点的属性。在【Network Analyst】面板中，展开【设施点】项，从中选择标记有号或号的项目（号代表已选项，号代表必选项），右键点击它，在弹出菜单中选择【属性】，显示【属性】对话框。从中可获取两个关键信息：【DemandCount】代表覆盖范围内的需求点总数，【Total_车行时间】代表设施点到达覆盖范围内的各个需求点的行车时间总和。将这两个数据登记到表格中。 步骤3：类似地查看并记录布局1、2、3个消防站的结果。下表汇总了所有结果，以数字的方式反映了优化布局情况。可对此表进行分析。二、服务区划分和再分配步骤1：启动ArcMap，加载【chp09练习数据服务区划分和再分配消防站再选址.mxd】，其中包含一个【3点最大化覆盖】图层和【消防站服务区】图层。步骤2：启动并设置分析属性。 点击【Network Analyst】工具条上的按钮【Network Analyst】，在下拉菜单中选择【新建位置分配】。 点击【Network Analyst】面板右上角的【属性】按钮，显示【图层属性】对话框。在【常规】选项卡中将【图层名称】设置为【西片消防站】，在【高级设置】选项卡中将【问题类型】设为【最小化阻抗】，【要选择的设施点】设为【1】，【阻抗中断】设为【4.3】。步骤3：加载西片消防站服务区内的火灾发生点。 使用选择要素工具，选择【消防站服务区】要素类的西片消防站服务区。 点击菜单【选择】【按位置选择】，显示【按位置选择】对话框。 将【选择方法】设置为【从以下图层中选择要素】。 勾选【目标图层】栏下的【火灾发生位置】。 将【源图层】设置为【消防站服务区】。 勾选【使用所选要素】。 点【确定】。短暂计算后，位于所选西片消防站服务区内的火灾发生点均被选中。 右键点击【Network Analyst】面板中的【请求点】，在弹出菜单中选择【加载位置】，显示【加载位置】对话框。将【加载自】栏设置为【火灾发生位置】，并确定勾选了【仅加载选定行】。点【确定】。最终加载了131个火灾发生位置。步骤4：加载候选消防站。在【Network Analyst】面板中，右键点击【设施点】项，在弹出菜单中选择【加载位置】，显示【加载位置】对话