Типы слоев сетевого анализа

Дополнительный модуль Дополнительный модуль ArcGIS Network Analyst позволяет решать сетевые проблемы общего характера, такие как поиск наилучшего маршрута по городу, поиск ближайшего автомобиля службы спасения, определение района обслуживания относительно текущего местоположения, распределение автопарка для выполнения поступивших заказов или выбор оптимального местоположения для открытия или закрытия предприятий.

Маршрут (Route)

Network Analyst способен находить оптимальные пути перемещения из одного местоположения в другое или посещения нескольких местоположений. Местоположения могут быть определены интерактивно путем нанесения точек на экран, ввода адреса или используя точки существующего класса объекта или слоя объекта. Если вы желаете посетить более двух мест, лучший маршрут можно определить для порядка местоположений, указанных пользователем. Поочерёдно, Network Analyst может определить оптимальную последовательность посещения местоположений, что известно как задача поиска маршрута коммивояжера.

Поиск лучшего маршрута

Пытается ли пользователь найти простой маршрут между двумя местоположениями или более, он обычно выбирает лучший маршрут. Но «лучший маршрут» при различных условиях может изменяться.

Лучшим маршрутом может быть скорейший, кратчайший или наиболее живописный маршрут с учетом выбранного импеданса. Например, если импеданс – время, лучшим маршрутом является быстрейший маршрут. Следовательно, лучший маршрут может быть определен как маршрут с минимальным импедансом, где импеданс выбирается пользователем. При определении лучшего маршрута в качестве импеданса можно использовать любой верный сетевой стоимостный атрибут.

В приведенном ниже примере в первом случае время используется в качестве импеданса. Самый быстрый маршрут выделен голубым, а его общая длина составляет 7,2 км, на прохождение которого потребуется 8 минут.

В следующем примере в качестве импеданса выбрано расстояние. Следовательно, длина самого короткого пути составляет 7 км, прохождение которого займет 9 минут.

Наряду с оптимальным маршрутом, Network Analyst предоставляет также путевые листы с картами поворотов, которые можно вывести на печать.

Более подробно о поиске оптимального маршрута

Ближайший пункт обслуживания (Closest facility)

Поиск ближайшей к месту происшествия больницы, ближайших к месту преступления полицейских машин и ближайшего к месту проживания покупателя магазина – все это примеры решения задач поиска ближайшего расположения пункта обслуживания. При поиске ближайшего пункта обслуживания пользователь может указать, сколько таких пунктов необходимо найти и в каком направлении нужно перемещаться  – к ним или от них. Когда вы нашли ближайший пункт обслуживания, можно отобразить лучший маршрут к пункту или от него, вернуть стоимость путешествия по каждому маршруту и отобразить направления для каждого пункта. Кроме того, можно указать отсекающее значение импеданса, за пределами которого Network Analyst не будет выполнять поиск пунктов обслуживания. Например, можно задать поиск больниц в пределах 15 минут езды от места происшествия. Любая больница, находящаяся за пределами 15 минутной досягаемости, включена в результаты поиска не будет.

Больницы рассматриваются как пункты обслуживания, а аварии рассматриваются как инциденты. Network Analyst позволяет вам выполнить множество анализов ближайшего пункта обслуживания одновременно. Это значит, что можно выполнить поиск одного или нескольких ближайших пунктов обслуживания к нескольким происшествиям.

Более подробно о поиске ближайшего пункта обслуживания

Области обслуживания

С помощью Network Analyst вы можете найти области обслуживания для любого местоположения в сети. Область обслуживания сети – это регион, охватывающий все доступные улицы, а именно улицы, находящиеся в пределах указанного импеданса. Например, область обслуживания 10-минутной доступности для пункта обслуживания, включает все улицы, которые находятся в пределах 10-минутной досягаемости от этого пункта.

Что такое доступность?

Доступность – это то, каким образом можно быстрее всего добраться до нужного места. В Network Analyst, доступность может быть измерена в терминах времени в пути, расстояния и любого другого импеданса в сети. Оценка доступности помогает ответить на основные вопросы, такие как: «Сколько людей проживает в 10 минутах езды от кинотеатра?» или «Сколько покупателей живет в пределах полукилометра ходьбы от продуктового магазина?» Анализ доступности может помочь определить, насколько пригодным является место для открытия нового предприятия. Также данные о доступности могут пригодиться для определения местоположения организаций рядом с существующим предприятием, которые могут быть полезны при принятии маркетинговых решений.

Оценка доступности

Оценить доступность можно с помощью буферного расстояния вокруг точки. Например, определить количество потенциальных клиентов, живущих в радиусе 5 километров от пункта обслуживания, используя обычный круг. Но, принимая во внимание, что люди перемещаются по дорогам, этот способ не отразит актуальных данных о доступности места. Сеть обслуживания, рассчитываемая Network Analyst, способна преодолеть это ограничение путем определения улиц в радиусе пяти километров от выбранного места, доступных через сеть дорог. Затем сетевые службы могут определить, какие объекты находятся на доступных улицах, например, найти конкурирующее предприятие в 5 минутах езды от вашего местоположения.

Несколько концентрических областей обслуживания помогают понять, каким образом меняется доступность при увеличении импеданса. Данные о доступности можно использовать, например, для определения количества больниц, находящихся в пределах 5, 10 и 15 минут езды от школ.

Более подробно о службе анализа площадей

При расчете с использованием данных трафика отображаются больницы, до которых можно добраться за указанный срок в различное время дня. Перечень доступных больниц может изменяться в зависимости от трафика.

Матрица Источник-Назначение (OD cost matrix)

С помощью Network Analyst, можно создать матрицу "Источник-назначение" (OD) из множества исходных в множество конечных точек. Матрица Источник-Назначение – это таблица, содержащая сетевой импеданс от каждого исходного пункта к каждому конечному пункту. Также матрица присваивает ранги конечным пунктам, с которыми в порядке возрастания соединяется каждый начальный пункт на основании минимального сетевого импеданса, необходимого для перемещения от данного начального пункта к каждому конечному пункту.

Лучший сетевой путь определяется для каждой пары исходная точка-назначение, а стоимость сохраняется в таблице атрибутов выходных линий. Несмотря на то, что с целью повышения производительности линии прямые, они всегда хранят сетевую стоимость, а не данные прямолинейного расстояния. На приведенной ниже схеме показаны результаты анализа матрицы Источник-Назначение, настроенной для определения стоимости достижения четырех ближайших точек назначения из каждой исходной точки.

Обозначение прямых линий может быть различным. Они могут отличаться по цвету, указывающему на их исходную точку или по толщине, говорящей о времени движения по каждому пути.

Подсказка:

Механизмы расчета Ближайший пункт обслуживания (Closest Facility) и матрицы Источник-Назначение (OD Cost Matrix) выполняют похожие операции анализа; основная разница заключается в выходных данных и скорости вычисления. Матрица Источник-Назначение (OD Cost Matrix) генерирует результаты быстрее, но не может возвратить истинные формы маршрутов или их направления движения. Она разработана для быстрого решения задач M x N (много-ко-многим) и, как результат, не содержит внутри информации, необходимой для создания форм маршрутов и направлений движения. Альтернативный механизм расчета Ближайший пункт обслуживания (Closest Facility) возвращает маршруты и направления, но выполняет анализ более медленно, чем механизм расчета Матрица Источник-Назначение (OD Cost Matrix). Если вам необходимо получить истинные формы маршрутов и направления движения, используйте механизм расчета Ближайший пункт обслуживания (Closest Facility); в противном случае, используйте механизм расчета Матрица Источник-Назначение (OD Cost Matrix) для уменьшения времени вычисления.

Более подробно о механизме расчета матрицы Источник-Назначение

Задача выбора маршрута транспортного средства (Vehicle routing problem)

Контролировать процесс составления маршрута транспорта и управлять автопарком должен диспетчер. Диспетчер решает, каким образом лучше всего распределить группу клиентов между автопарком и спланировать их взаимодействие. Целями расчета такой задачи выбора маршрута транспорта (VRP) является обеспечение высокого уровня обслуживания клиента с учетом временных окон, а также поддержание рабочих расходов для каждого маршрута на самом низком уровне. Ограничивающим фактором является прохождение маршрута, используя доступные ресурсы в определенном интервале времени, с учетом графика рабочих смен водителя, скорости движения и обязательств перед клиентами.

Network Analyst предоставляет решение задачи выбора маршрута транспортного средства, которое можно использовать для решения сложных задач по управлению парком транспортных средств.

Представьте, что необходимо доставить товар в магазины с центрального склада. Для этой цели доступен автопарк из трех машин. Склад работает только в определенном временном интервале, а именно с 8:00 до 17:00, когда все грузовые машины возвращаются на склад. Грузоподъемность каждого грузовика составляет 6800 кг, что ограничивает объем товара для перевозки за один раз. Каждый магазин нуждается в определенном объеме товара (в кг), который необходимо доставить. Также магазин может принимать товар в определенном временном интервале. Более того, рабочий день водителя составляет 8 часов, куда входит перерыв на обед. Водителю оплачивается время, затраченное на доставку товара и обслуживание магазина. Целью является составление такого маршрута для каждого водителя, чтобы доставка товара осуществлялась в соответствии со всеми условиями обслуживания, а время, необходимое на преодоление водителем отдельного маршрута, было минимальным. На приведенном ниже рисунке изображены три маршрута, полученные при решении вышеописанной задачи выбора маршрута транспорта.

Более подробно о задаче выбора маршрута транспорта

Размещение-распределение (Location-allocation)

Размещение-Распределение помогает выбрать, с какими пунктами из набора пунктов обслуживания работать, основываясь на их потенциальном взаимодействии с точками спроса. Это может помочь ответить на подобный тип вопросов:

• При имеющимся наборе существующих пожарных частей, какое место для новой пожарной станции обеспечит быстрейшее время прибытия пожарного расчета в населенном пункте?
• Если сокращается компания розничной торговли, какие из магазинов стоит закрыть, чтобы сохранить наиболее полный спрос?
• Где нужно построить фабрику, чтобы минимизировать расстояние до складов готовой продукции?

В этих примерах пунктами обслуживания являются пожарные части, магазины розничной торговли и заводы. Пунктами спроса являются жилые дома, клиенты и оптовые базы.

Целью является уменьшение общего расстояния между пунктами спроса и пунктами обслуживания, увеличение количества пунктов спроса, охватываемых в пределах определенного радиуса от пунктов обслуживания, а также увеличение выделенного объема спроса, снижающегося при увеличении расстояния от пункта обслуживания или увеличение объема спроса, доступного в зоне расположения сотрудничающих и конкурирующих предприятий.

На приведенной ниже карте показаны результаты анализа местоположения-распределения, определяющие лишние пожарные части. Следующая информация была предоставлена для механизма расчёта: количество пожарных частей (пунктов обслуживания), серединные точки улиц (пункты спроса) и максимально допустимую быстроту реагирования. Быстрота реагирования – это время, необходимое пожарной бригаде на достижение заданного местоположения. Механизм расчета местоположение-распределение определил, что управление пожарной охраны может закрыть несколько пожарных частей и все равно остаться в пределах необходимой быстроты реагирования (3 минуты).

Из доступного числа пожарных частей 9 из них можно закрыть, а функционировать должно не менее 7, чтобы можно было реагировать на вызовы в течение 3 минут.

Более подробно о местоположении-распределении

Анализ, зависящий от времени

Все вышеперечисленные механизмы расчета позволяют учитывать динамические и ретроспективные данные трафика при анализе для выбора оптимального маршрута в заданное время дня: определение оптимального места для предварительного позиционирования скорой помощи в 8:00, 12:00, 16:00 и т. д., а также создание областей обслуживания для разного времени дня. Результаты все анализов могут изменяться в зависимости от даты и времени, поскольку может измениться плотность трафика и время, затрачиваемое на дорогу.