Основы геоинформационных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Факультет автомобильно-дорожный

Кафедра транспортных систем

Пояснительная записка к курсовому проекту

Основы геоинформационных технологий

КП49.13.00.000 ПЗ

Работу выполнил студент группы 2-ТТП-3

С. В. Могучёв

Руководитель докт. техн. наук,

профессор Ю. Г. Котиков

2014



Содержание

Введение

1. Обучение базовым возможностям ГИС АrcGis

1.1 Что такое ГИС

1.2 Изучение ArcМap, ArcCatalog и данных ГИС

1.3 Подготовление данных для анализа

1.4 Результат

2. Сетевой организатор Network Analyst

2.1 Обзор Network Analyst

2.2 Выполнение упражнений по изучения Network Analyst

3. Промышленные зоны Санкт-Петербурга

Заключение

Список использованных источников



Введение

ArcGIS -- семейство программных продуктов американской компании ESRI, одного из лидеров мирового рынка геоинформационных систем ArcGIS построена на основе технологий COM, .NET, Java, XML, SOAP. Новейшая версия программы - ArcGIS 10.2.

Это многопользовательская система, которая с легкость решает задачи организации в области географической информации. Многопользовательские ГИС иногда подразделяют на ГИС отделов и ГИС организаций, в соответствии с уровнем сложности системы и интеграцией с ежедневной деятельностью организации.

Целью данной курсовой работы является изучение программного обеспечения ArcGIS™ от ESRI®, ознакомление с методами и процедурами которые необходимыми для выполнения проекта с помощью географической информационной системы (ГИС).

программный географический информация многопользовательский

1. Обучение базовым возможностям ГИС ArcGIS

1.1 Что такое ГИС

ГИС - это система для управления географической информацией, ее анализа и отображения. ГИС включает наборы современных инструментальных средств для работы с географическими данными.

Использовать ГИС можно различными способами, в зависимости от сложности задач. В среде проекта ГИС или многопользовательской ГИС можно использовать в работе настольных приложений ArgGIS - ArcCatalog, ArcMap, ArcToolbox. ArcCatalog управляет хранением пространственных данных, структурой баз данных, а также записью и просмотром метаданных, ArcMap используется для всех задач создания карт и редактирования, а также для картографического анализа, ArcToolbox используется для преобразования данных и геообработки. Это приложение содержит множество инструментов.

1.2 Изучение ArcMap, ArcCatalog и данных ГИС

ArcCatalog - это инструмент для просмотра, организации, распределения и документирования данных ГИС организации. ArcCatalog представляет структуру для организации хранения больших объемов разнотипных данных ГИС.

Наша задача был город Гринвалли, городской совет которого рассматривает предложение о постройке нового водопровода в центре города. Мы создаем карту магистральных труб водопровода и относительного потребления воды на каждом участке города.

Чтобы карту было легко читать, мы добавили на карту Гринвалли данные общего назначения о городе.

Построение карты состоит из следующих этапов:

- добавление слоя к карте;

- добавление объекта из базы данных;

- изменение отображения объектов;

- добавление надписей к карте;

- компоновка карт.

1.3 Подготовка данных для анализа

Данные ГИС представлены в разных системах координат, их нельзя правильно наложить и отобразить. Поэтому важно было сохранить данные

в той же системе координат и в том же формате, что и другие данные.

Подготовка данных к анализу состояла из следующих шагов:

Определение системы координат для данных высот.

Выполнение проецирование шейп-файла реки в систему координат базы геоданных города.

Экспортирование шейп-файла реки.

Оцифровка нового парка в класс объектов парка.

Выполнение слияния слоев участков.

1.4 Результат

На этом этапе проекта мы создали карту для представления результатов анализа. На этой карте мы собрали все доступные данные в организованную базу данных проекта и просмотрели данные. Мы определили систему координат шейп-файла реки и определили систему координат файла низинных земель, также определили зону затопления.

Окончательная карта представлена на рис. 2.



Рис. 1. Окончательная карта по проекту города Гринвалле.



2. Сетевой организатор Network Analyst

2.1 Обзор Network Analyst

Расширение Network Analyst ArcGIS позволяет построить сетевой набор данных (Network Analyst dataset - NDS) и выполнять анализ на сетевом dataset. Это расширение сформировано из множества частей:

Мастер создания NDS (в ArcCatalog), плавающее окно (Window) Network Analyst (в ArcMap), Панель инструментов (toolbar) (в ArcMap), и множество инструментальных средств геообработки содержимых в составе ArcToolbox (в ArcCatalog и в ArcMap) .

Наборы сетевых данных (Network datasets - NDS) формируются из элементов сети. Есть три типа элементов сети: ребра, соединения, и повороты (edges, junctions, and turns). Ребра являются элементами, которые подключаются к другим элементам (соединениям) и являются связями, по которым текут ресурсы. Соединения соединяют ребра и обеспечивают навигацию от одного ребра к другому. Повороты - факультативные элементы, которые хранят информацию о движениях между двумя или более ребрами.

2.2 Выполнение упражнений по изучения Network Analyst

Упражнение 1.

В этом упражнении необходимо создать набор сетевых данных в базе геоданных с использованием объектов «Повороты» и «Улицы» Сан-Франциско. В этом упражнении мы так же должны включить данные истории трафика, чтобы рассчитать маршруты, зависящие от времени.

Упражнение 2.

В этом упражнении мы должны создать мультимодальный набор сетевых данных из нескольких классов пространственных объектов вместе с набором классов объектов.

Упражнение 3.

Поиск оптимального маршрута с использованием набора сетевых данных.

Упражнение заключается в нахождении оптимального маршрута на сети. В АгсМар в окне Network Analyst создаем новый маршрут (new route). В окне (Window) появляется три слоя: Stops, Routes, Barriers (остановки, маршруты, препятствия). Добавляем 3 остановки на улично-дорожную сеть, они представлены на рисунке 2. Затем в свойствах задаем параметры, необходимые для анализа.

Рис. 2 - Оптимальный маршрут в наборе сетевых данных.

Упражнение 4.

Поиск ближайшей пожарной части.

В этом упражнении мы должны найти четыре пожарных части, которые могут быстрее всего оказать помощь по указанному адресу в случае возникновения пожара. Необходимо также создать маршруты и направления движения, по которым должны следовать пожарные. Пожарные части изображены на рисунке 3.



Рис. 3 - Сформированные маршруты для упражнения 4.

Упражнение 5.

Вычисление областей обслуживания и создание матрицы Источник-Назначение.

В этом упражнении мы создавали серию полигонов, представляющих расстояние, которое может быть достигнуто из пункта обслуживания в течение определенного времени. Данные полигоны известны как полигоны области обслуживания. Нам необходимо вычислить трех-, пяти- и десятиминутные зоны обслуживания для шести товарных складов в Париже.

Мы также определили, сколько имеется магазинов в каждой из этих областей обслуживания. Склад, расположение которого должно быть изменено для лучшего обслуживания магазина. Дополнительно мы должны создать матрицу Источник-Назначение для доставки товаров со склада во все магазины в пределах 10 минут в пути. Такая матрица используется в качестве ввода для логистики, поставки и анализов маршрутов. Зоны обслуживания изображены на рисунке 4.



Рис. 4. Зоны обслуживания складов Парижа.

Упражнение 6.

Создание модели для анализа маршрута.

В этом упражнении мы создавали модель для нахождения кратчайшего маршрута, соединяющего 21 магазин в Париже. Маршрут представлен на рисунке 5.

Рис.5 - Результирующий маршрут между магазинами.



Упражнение 7.

Выполнение поступивших заказов с использованием автопарка. В этом упражнении мы находили наиболее оптимальные маршруты для автопарка дистрибьюторской компании для доставки товаров из центра распределения в 25 розничных магазинов. У каждого магазина есть определенные потребности в товаре, и у каждого грузовика есть ограниченная вместимость товара. Основная цель - подобрать грузовики из автопарка под определенный набор магазинов и распределить доставки таким образом, чтобы снизить общие транспортные расходы. Маршрут и выполнение последовательности заказов представлены на рисунке 6.

Рис.6 - Построенный маршрут и последовательность выполнения заказов.

Упражнение 8.

Поиск оптимальных маршрутов для выполнения парных заказов.

Цепь этого упражнения - найти наиболее оптимальные маршруты для автопарка, чтобы перевозить людей, у которых нет другого доступа к транспорту, из дома до больницы для прохождения лечения. Упражнение было выполнено путем решения задачи нахождения транспортного маршрута (VRP) с учетом парных заказов, которая связывает два последовательных заказа (остановки) так, что транспорт будет подбирать людей и доставлять их в нужную больницу. Решение задачи представлено на рисунке 7.

Рис.7 - Маршрут для каждой машины в заданной зоне маршрута.

Упражнение 9.

Выбор оптимального местоположения магазинов, используя распределение местоположения. Главная цель состоит в том, чтобы определить местонахождение магазинов близко к центрам сосредоточения населения. Выполнив анализ распределения местоположения, используя три различных проблемных типа: максимизация посещаемости, максимизация доли рынка и увеличение целевого рынка. Оптимальные местоположения магазинов представлено на рисунке 8.

Рис.8 - Оптимальные местоположения магазинов.

Упражнение 12.

В упражнении произвели расчет простого маршрута при помощи атрибутов ограничения с различными значениями параметра Использование ограничений (Restriction Usage); наш маршрут, по возможности, пролегает по дорогам, выделенным для движения грузовиков, и обходит платные дороги. В этом упражнении изучили, что атрибуты ограничения позволяют моделировать предпочтения и требования к проходу по сети.



3. Промышленные зоны Санкт-Петербурга

Транспортно - логистический комплекс Санкт-Петербурга реализует выгоды географического положения Санкт-Петербурга, являющегося объективным и неотъемлемым конкурентным преимуществом Санкт-Петербурга, как на международном, так и на внутрироссийском рынках транспортно - логистических услуг.

Задачей курсового проекта являлось нахождение оптимального маршрута по времени и по метражу из центра промышленной зоны, которую мы изучали в зависимости от варианта, в данном случае «Юго - Западная», до грузового каркаса. Первый шаг заключался в подключении к Network Analyst при помощи настроек дополнительный модуль, затем к домашней странице и к папке, откуда была взята карта промышленных зон Санкт-Петербурга. При помощи панели инструментов «Пространственная привязка» присоединили карту к грузовому каркасу. Решение задачи представлено на рисунке 9.

Рис. 9 - Пространственная привязка грузового каркаса к карте.

Далее мы создали класс пространственных объектов (полигон) и отметили на общей карте границы своей промзоны «Юго - Западная», с помощью панели инструментов «Редактор». Следующим пунктом мы вырезали полигон инструментом Clip. Задача продемонстрирована на рисунке 10.

Рис. 10 - Промзона «Юго - Западная», очерченная инструментом Clip.

Затем воспользовавшись ArcToolbox мы создали «Объект в точку», что является центром нашей промзоны. Далее от этой точки проводим линию связи до ближайшего пересечения с грузовым каркасом. Открываем таблицу атрибутов и вносим изменения:

* Категория дороги - 3 (местные дороги);

* Скорость движения - 20 км/ч;

* Длина пути - считаем автоматически с помощью команды [Shape_Length].

Создаём объекты внутри нашей промзоны, находим их центройды, соединяем центройды объектов с главным центройдом, вносим изменения в таблицу атрибутов. Результат представлен на рисунке 11.



Рис. 11 - Объекты базы привязанные к транспортной сети.

Прикрепляем портовые зоны к карте. Проверяем работоспособность, прокладывая маршрут от объекта промзоны до порта. Пример маршрута представлен на рисунке 12. Пример путевого листа представлен на рисунке 13.

Рис. 12 - Пример маршрута.

Рис. 13 - Пример путевого листа.

Строим матрицу Источник - Назначение. Пример матрицы представлен на рисунке 14.

Рис. 14 - Матрица Источник - Назначение.

Заключение

В процессе ознакомления с программой ArcGIS, мною были получены базовые навыки и изучены основные функции по работе с АгсМар, ArcCatalog и другими модулями. Но не смотря на это, нами было освоена лишь малая часть возможностей, которыми обладает ArcGIS.

Мною была освоена работа с картой, построение и прокладывание маршрутов из промышленной зоны «Юго - Западная» до портов, также создавались различные препятствия и запреты на пути маршрута. В последнем задание был создан проект по маршрутизации на транспортной сети Санкт-Петербурга, где был получен оптимальный маршрут движения ТС.

ArcGIS уникальная программа, ее используют почти в любой отрасли, включая безопасность движения. Умение пользоваться данной программой ценный опыт для будущего специалиста, поэтому полученные знания бесспорно полезны в будущей профессиональной деятельности.



Список использованных источников

1. Котиков Ю. Г. «Основы ГИС» [ Текст ] : материалы лекции - СПб., 2014.

2. Справка ArcGis 10.2 [ Электронный ресурс ] [Режим доступа] http://resorces.arcgis.com/ru/help/main

Размещено на Allbest.ru

...