基于ArcGIS的遼寧省交通地圖制作與查詢分析

于雪芹，張濤

（1.吉林建筑大學，吉林 長春 130118；2.吉林省鐵道勘察設計院有限公司，吉林 吉林 132000）

基于ArcGIS的遼寧省交通地圖制作與查詢分析

于雪芹1，張濤2

（1.吉林建筑大學，吉林 長春 130118；2.吉林省鐵道勘察設計院有限公司，吉林 吉林 132000）

主要利用ArcGIS 10對遼寧省地圖數據進行處理與分析。首先對原始紙質地圖進行掃描編輯制作出標準的遼寧省交通專題地圖，再以交通專題地圖為背景數據，利用ArcGIS 10的傳輸網絡分析功能來實現交通網的最優路徑分析，為科學出行提供可靠依據。

ArcGIS；遼寧省；交通地圖；網絡分析

0 引言

地圖就是將地球表面上的地物繪制在平面上，而交通圖則是在普通地圖的基礎上突出反映交通要素的地圖。有了交通圖就可以規劃運輸路線，從而節約運輸成本。交通圖的意義與作用就是讓人們從不同的角度來規劃出合適的交通路線。人們在出行前和貨物運輸前都會對交通路線進行規劃來減少交通費用，但是直觀地從圖上來獲取，往往得到的信息太少，也不準確。因此建立交通網絡來進行查詢分析能更直觀地獲取有效信息。本文利用軟件ArcGIS繪制遼寧省交通圖，提取交通要素，建立數據庫。在制圖的同時，建立一個交通網絡的數據集。使人們不光從直觀上來獲取交通線路，還能根據具體的需求來選取最合適的交通路線，充分地利用海陸空立體交通網，提高交通圖的利用率、便捷性、經濟性。

1 研究區數據

選取1:800000的遼寧省紙質地圖作為原始數據，首先進行掃描。因為地圖尺寸較大，對折后進行兩次掃描，用Photoshop進行圖形的合并與拼接，這時得到的是一幅柵格地圖。

2 ArcGIS的傳輸網絡分析功能

網絡分析是對地理網絡或城市基礎設施網絡進行地理分析與模型化的過程，地理網絡如交通網絡，城市基礎網絡如各種網線、電纜線、電力線、供水線等，通過研究網絡的狀態及模擬分析資源在網絡上的流動和分配情況，解決網絡結構及其支援等的優化問題[1]。本文主要研究在運輸及交通過程中如何最合理地運用海陸空立體交通網絡，實現資源的充分利用。

在ArcGIS中網絡分析工具分為兩類：傳輸網絡分析和效用網絡分析。對應的網絡數據分別是網絡數據集和幾何網絡。傳輸網絡分析通常使用于道路、地鐵等交通網絡分析，進行路徑、服務范圍與資源分配等分析。在傳輸網絡分析中，允許在網絡邊上雙向行駛，網絡中的代理具有主觀選擇方向的能力。能夠解決的問題主要有：計算點與點之間的最佳路徑，進行多點的物流派送，能夠按照規定時間規劃送貨路徑等。效用網絡分析則通常用于河流網絡分析與公共設施的網絡分析，如水、電、石油、天然氣等管網，研究網絡的狀態及模擬和分析資源在網絡上的流動與分配情況。在效用網絡分析中，只能在網絡的邊上單向同時進行。能夠解決的問題主要有，尋找連通或者不連通的線、尋找環路、爆管分析等。

3 基于ArcGIS的遼寧省交通地圖制作

3.1 地理配準

地理配準是對地圖在掃描過程的變形進行校正，并將地圖原始的坐標系賦予掃描后的圖片。利用ArcGIS的ArcMap圖形編輯模塊添加數據，利用地理配準工具選擇已知的地理控制點，選擇一階多項式變化方程，進行配準。

3.2 投影坐標的選擇

經過校正后的圖片還是柵格數據，需要經過定義投影和投影變換后才能轉變為矢量的圖片。制作交通圖，要保證距離變形小。等距圓錐投影是經線方向沒有長度變形的圓錐投影，雖然遼寧省屬于中緯地區，但其經線跨度比緯線跨度大，加上又是制作交通圖，所以選擇等距圓錐投影。適用于遼寧省交通圖的等距圓錐投影參數：標準緯線40°和 45°，中央經線 120°，原點 30°。

3.3 交通專題地圖的矢量化

在制圖過程中，在不同的應用場景中有一套數據，將要素的屬性和對應的地圖同時表現出來，例如使交匯的路、橋、隧道等得到具體展現。利用ArcGIS專業軟件進行制圖表達，基本步驟一般是創建地理數據庫、設計數據集、定義要素類、分類編碼、定制圖規則、創建符號庫、創建制圖表達、加載數據[2]。利用ArcGIS的ArcCatalog模塊建立一個文件地理數據庫，并向數據庫內添加數據要素集，在要素集中添加相應的要素類，其中包括點要素，火車站、高鐵站、碼頭、機場、地名、高速出入口、服務區；線要素，高速公路、高速鐵路、鐵路、航道、海航線、國道、省道、高等級公路、輔助道路以及行政邊界和水系等；面要素則有行政面積和水庫。

3.4 交通地圖輸出

繪制好的地圖往往按照兩種方式輸出：一種是借助打印機或者是繪圖機直接打印輸出，另一種就是轉換成通用的柵格圖形，這樣也便于在多種系統中應用[3]。對于硬拷貝打印輸出，關鍵是要選擇與編制地圖相對應的打印機和繪圖機；而對于格式轉換輸出數字地圖，關鍵是設置好滿足需要的柵格采樣分辨率。地圖的硬拷貝打印輸出：首先設置好打印機或者繪圖機紙張的尺寸，進行打印預覽，觀察發現是否按照編制時的設定出圖。若是，則點擊打印，若不是，則采用分幅打印或者強制打印。地圖的轉換輸出：ArcMap中的地圖文檔是.mxd格式，這種格式只適用于ArcMap中，不能在別的軟件中打開。但是在ArcMap中可以將文件格式轉換為EMF、BMP、EPS、PDF、IPG、TIT等，轉換格式后的柵格或者矢量地圖文件可以在其他軟件中打開。制作成功的遼寧省交通地圖如圖1所示。

圖1 遼寧省交通地圖

4 基于ArcGIS的遼寧省交通地圖的查詢分析

網絡分析是基于幾何網絡的特征和屬性，利用距離、權重和規劃條件來進行分析，得到的結果運用到實際中來，主要包括路徑分析、服務區分析、最近設施查詢、源點OD矩陣、車輛路徑派發和位置分配。本文主要研究路徑分析，求取最快路徑、最短路徑、最多場景的最短路徑等的方法，實現交通圖的合理運用[4]。

本文主要應用傳輸網絡分析工具對遼寧省交通圖進行查詢分析，創建傳輸網絡數據集是傳輸網絡的基礎，傳輸網絡分析都是基于傳輸網絡數據集展開的，因此首要的任務就是建立一個網絡數據集。

4.1 建立網絡數據集

在ArcCatalog中新建一個文件地理數據庫，在新數據庫中添加一個新的要素集，要素集的坐標系選擇之前定義的等距圓錐投影坐標系。將要素添加到新的數據集中后就可以構建網絡數據集了，這里需要注意的是參與構建網絡數據集的要素的字段屬性要一致，否則將會失敗。道路必須具有等級屬性，如表1所示。

表1 速度等級對應表

4.2 最佳路徑的查詢分析

（1）一般情況下的最佳路徑

一般情況下求取最佳路徑就是求取兩點之間最短的距離。首先添加起點和終點，比如起點是沈陽，終點是大連，再次進行路徑求解，得到查詢結果見圖2。

圖2 沈陽到大連距離最短路徑

（2）權重為時間的最佳路徑

將阻抗值改為時間，還是以沈陽到大連為例，添加停靠點后，生成路徑。圖3為沈陽到大連時間最短的路徑。

圖3 沈陽到大連時間最短路徑

（3）添加停靠點的最佳路徑

在出行過程中或者貨物運輸過程中，往往會在中間停留，本文在默認阻抗為時間的情況下進行具有停靠點的路徑分析。以興城到昌圖為例，以錦州、大連、沈陽為停靠點的情況進行實際分析，結果如圖4所示。從圖4的路徑指南可以看出，海運交通與陸運交通的聯合。

圖4 添加停靠點的最短路徑

（4）添加邊障礙的最佳路徑

在實際生活中，交通意外、大雨、大雪、道路維修等因素，都會對交通路線的選擇產生影響。在Network Analyst中能夠很好地對這種情況進行處理。以阜新到丹東為例，默認抗阻為時間，則求取的是阜新到丹東時間最短的路徑。在行駛到盤錦時得到通知，高速公路高升到鞍山段發生交通意外封閉，此時更改查詢結果，在高速公路高升到鞍山段添加邊障礙，查詢結果如圖5所示。

圖5 添加邊障礙前后的最短路徑比較

5 結語

本文利用ArcGIS軟件進行了遼寧省交通圖的制作，主要的交通路線有海航線、高速鐵路線、鐵路線、航道線、高級公路線和高速公路線等，并利用這些主要的圖層建立網絡數據集，進行最佳路徑的分析。分析過程分為4種情況，對每種情況進行了實例計算，為科學出行提供了便利。

［1］湯國安，楊昕.ArcGIS地理信息系統空間分析實驗教程［M］.北京：科學出版社，2006.

［2］謝世琴，柴微濤.ArcGIS制圖表達在地圖制圖方面的應用［J］.水土保持應用技術，2014，（2）:11-13.

［3］王英杰，余卓淵，嚴虹.中國區域發展電子地圖集設計［J］.地理學報，2001，56（9）:64-72.

［4］張鵬.遼寧省公路交通網絡的分析研究［J］.交通運輸系統工程與信息，2006，6（1）:123-127.

Production and Query Analysis of Traffic Map in Liaoning Province Based on ArcGIS

YU Xue-qin1，ZHANG Tao2
(1.Jilin Jianzhu University,Changchun 130118，China；2.Jilin Railway Survey and Design Institute Co.Ltd.,Jilin 132000，China)

This paper mainlyuses ArcGIS 10 toprocess and analyze the map data ofLiaoning Province.Firstly，the original paper map is scanned and edited，and the standard Liaoningtraffic map is produced.Then the author takes the traffic thematic map as the background data.At last，the paper realized the analysis ofthe optimal route of traffic network based on ArcGIS 10 tools in order toprovide a reliable basis for scientific travel.

ArcGIS；LiaoningProvince；traffic map；network analysis

P208

A

1674-3229（2017）03-0032-04

2017-05-27

吉林省教育廳“十三五”科學技術研究規劃項目（吉教科[2016]152）

于雪芹（1977-），女，在讀博士研究生,吉林建筑大學測繪與勘查工程學院副教授，研究方向：地理信息系統。