基于ArcGIS的辽宁省交通地图制作与查询分析

于雪芹，张涛

（1.吉林建筑大学，吉林 长春 130118；2.吉林省铁道勘察设计院有限公司，吉林 吉林 132000）

基于ArcGIS的辽宁省交通地图制作与查询分析

于雪芹1，张涛2

（1.吉林建筑大学，吉林 长春 130118；2.吉林省铁道勘察设计院有限公司，吉林 吉林 132000）

主要利用ArcGIS 10对辽宁省地图数据进行处理与分析。首先对原始纸质地图进行扫描编辑制作出标准的辽宁省交通专题地图，再以交通专题地图为背景数据，利用ArcGIS 10的传输网络分析功能来实现交通网的最优路径分析，为科学出行提供可靠依据。

ArcGIS；辽宁省；交通地图；网络分析

0 引言

地图就是将地球表面上的地物绘制在平面上，而交通图则是在普通地图的基础上突出反映交通要素的地图。有了交通图就可以规划运输路线，从而节约运输成本。交通图的意义与作用就是让人们从不同的角度来规划出合适的交通路线。人们在出行前和货物运输前都会对交通路线进行规划来减少交通费用，但是直观地从图上来获取，往往得到的信息太少，也不准确。因此建立交通网络来进行查询分析能更直观地获取有效信息。本文利用软件ArcGIS绘制辽宁省交通图，提取交通要素，建立数据库。在制图的同时，建立一个交通网络的数据集。使人们不光从直观上来获取交通线路，还能根据具体的需求来选取最合适的交通路线，充分地利用海陆空立体交通网，提高交通图的利用率、便捷性、经济性。

1 研究区数据

选取1:800000的辽宁省纸质地图作为原始数据，首先进行扫描。因为地图尺寸较大，对折后进行两次扫描，用Photoshop进行图形的合并与拼接，这时得到的是一幅栅格地图。

2 ArcGIS的传输网络分析功能

网络分析是对地理网络或城市基础设施网络进行地理分析与模型化的过程，地理网络如交通网络，城市基础网络如各种网线、电缆线、电力线、供水线等，通过研究网络的状态及模拟分析资源在网络上的流动和分配情况，解决网络结构及其支援等的优化问题[1]。本文主要研究在运输及交通过程中如何最合理地运用海陆空立体交通网络，实现资源的充分利用。

在ArcGIS中网络分析工具分为两类：传输网络分析和效用网络分析。对应的网络数据分别是网络数据集和几何网络。传输网络分析通常使用于道路、地铁等交通网络分析，进行路径、服务范围与资源分配等分析。在传输网络分析中，允许在网络边上双向行驶，网络中的代理具有主观选择方向的能力。能够解决的问题主要有：计算点与点之间的最佳路径，进行多点的物流派送，能够按照规定时间规划送货路径等。效用网络分析则通常用于河流网络分析与公共设施的网络分析，如水、电、石油、天然气等管网，研究网络的状态及模拟和分析资源在网络上的流动与分配情况。在效用网络分析中，只能在网络的边上单向同时进行。能够解决的问题主要有，寻找连通或者不连通的线、寻找环路、爆管分析等。

3 基于ArcGIS的辽宁省交通地图制作

3.1 地理配准

地理配准是对地图在扫描过程的变形进行校正，并将地图原始的坐标系赋予扫描后的图片。利用ArcGIS的ArcMap图形编辑模块添加数据，利用地理配准工具选择已知的地理控制点，选择一阶多项式变化方程，进行配准。

3.2 投影坐标的选择

经过校正后的图片还是栅格数据，需要经过定义投影和投影变换后才能转变为矢量的图片。制作交通图，要保证距离变形小。等距圆锥投影是经线方向没有长度变形的圆锥投影，虽然辽宁省属于中纬地区，但其经线跨度比纬线跨度大，加上又是制作交通图，所以选择等距圆锥投影。适用于辽宁省交通图的等距圆锥投影参数：标准纬线40°和 45°，中央经线 120°，原点 30°。

3.3 交通专题地图的矢量化

在制图过程中，在不同的应用场景中有一套数据，将要素的属性和对应的地图同时表现出来，例如使交汇的路、桥、隧道等得到具体展现。利用ArcGIS专业软件进行制图表达，基本步骤一般是创建地理数据库、设计数据集、定义要素类、分类编码、定制图规则、创建符号库、创建制图表达、加载数据[2]。利用ArcGIS的ArcCatalog模块建立一个文件地理数据库，并向数据库内添加数据要素集，在要素集中添加相应的要素类，其中包括点要素，火车站、高铁站、码头、机场、地名、高速出入口、服务区；线要素，高速公路、高速铁路、铁路、航道、海航线、国道、省道、高等级公路、辅助道路以及行政边界和水系等；面要素则有行政面积和水库。

3.4 交通地图输出

绘制好的地图往往按照两种方式输出：一种是借助打印机或者是绘图机直接打印输出，另一种就是转换成通用的栅格图形，这样也便于在多种系统中应用[3]。对于硬拷贝打印输出，关键是要选择与编制地图相对应的打印机和绘图机；而对于格式转换输出数字地图，关键是设置好满足需要的栅格采样分辨率。地图的硬拷贝打印输出：首先设置好打印机或者绘图机纸张的尺寸，进行打印预览，观察发现是否按照编制时的设定出图。若是，则点击打印，若不是，则采用分幅打印或者强制打印。地图的转换输出：ArcMap中的地图文档是.mxd格式，这种格式只适用于ArcMap中，不能在别的软件中打开。但是在ArcMap中可以将文件格式转换为EMF、BMP、EPS、PDF、IPG、TIT等，转换格式后的栅格或者矢量地图文件可以在其他软件中打开。制作成功的辽宁省交通地图如图1所示。

图1 辽宁省交通地图

4 基于ArcGIS的辽宁省交通地图的查询分析

网络分析是基于几何网络的特征和属性，利用距离、权重和规划条件来进行分析，得到的结果运用到实际中来，主要包括路径分析、服务区分析、最近设施查询、源点OD矩阵、车辆路径派发和位置分配。本文主要研究路径分析，求取最快路径、最短路径、最多场景的最短路径等的方法，实现交通图的合理运用[4]。

本文主要应用传输网络分析工具对辽宁省交通图进行查询分析，创建传输网络数据集是传输网络的基础，传输网络分析都是基于传输网络数据集展开的，因此首要的任务就是建立一个网络数据集。

4.1 建立网络数据集

在ArcCatalog中新建一个文件地理数据库，在新数据库中添加一个新的要素集，要素集的坐标系选择之前定义的等距圆锥投影坐标系。将要素添加到新的数据集中后就可以构建网络数据集了，这里需要注意的是参与构建网络数据集的要素的字段属性要一致，否则将会失败。道路必须具有等级属性，如表1所示。

表1 速度等级对应表

4.2 最佳路径的查询分析

（1）一般情况下的最佳路径

一般情况下求取最佳路径就是求取两点之间最短的距离。首先添加起点和终点，比如起点是沈阳，终点是大连，再次进行路径求解，得到查询结果见图2。

图2 沈阳到大连距离最短路径

（2）权重为时间的最佳路径

将阻抗值改为时间，还是以沈阳到大连为例，添加停靠点后，生成路径。图3为沈阳到大连时间最短的路径。

图3 沈阳到大连时间最短路径

（3）添加停靠点的最佳路径

在出行过程中或者货物运输过程中，往往会在中间停留，本文在默认阻抗为时间的情况下进行具有停靠点的路径分析。以兴城到昌图为例，以锦州、大连、沈阳为停靠点的情况进行实际分析，结果如图4所示。从图4的路径指南可以看出，海运交通与陆运交通的联合。

图4 添加停靠点的最短路径

（4）添加边障碍的最佳路径

在实际生活中，交通意外、大雨、大雪、道路维修等因素，都会对交通路线的选择产生影响。在Network Analyst中能够很好地对这种情况进行处理。以阜新到丹东为例，默认抗阻为时间，则求取的是阜新到丹东时间最短的路径。在行驶到盘锦时得到通知，高速公路高升到鞍山段发生交通意外封闭，此时更改查询结果，在高速公路高升到鞍山段添加边障碍，查询结果如图5所示。

图5 添加边障碍前后的最短路径比较

5 结语

本文利用ArcGIS软件进行了辽宁省交通图的制作，主要的交通路线有海航线、高速铁路线、铁路线、航道线、高级公路线和高速公路线等，并利用这些主要的图层建立网络数据集，进行最佳路径的分析。分析过程分为4种情况，对每种情况进行了实例计算，为科学出行提供了便利。

［1］汤国安，杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程［M］.北京：科学出版社，2006.

［2］谢世琴，柴微涛.ArcGIS制图表达在地图制图方面的应用［J］.水土保持应用技术，2014，（2）:11-13.

［3］王英杰，余卓渊，严虹.中国区域发展电子地图集设计［J］.地理学报，2001，56（9）:64-72.

［4］张鹏.辽宁省公路交通网络的分析研究［J］.交通运输系统工程与信息，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

吉林省教育厅“十三五”科学技术研究规划项目（吉教科[2016]152）

于雪芹（1977-），女，在读博士研究生,吉林建筑大学测绘与勘查工程学院副教授，研究方向：地理信息系统。