Упражнение 9: Выбор оптимального расположения магазинов с использованием механизма местоположения-распределения

Уровень сложности: Начальный Требования к данным: ArcGIS Tutorial Data for Desktop Путь к данным: C:\ArcGIS\ArcTutor\ArcGIS Network Analyst\Tutorial Задача: Выберите оптимальное местоположение магазинов, используя анализ местоположения-распределения.

В этом упражнении вам предлагается найти такое расположение розничных магазинов, которое обеспечит максимальную прибыльность торговой сети. Основной целью является расположить магазин вблизи центров размещения населения и тем самым обеспечить спрос на товар. В основе такого подхода лежит предположение, что люди делают покупки в ближайших магазинах охотнее, чем в дальних. Вам предлагается выполнить анализ местоположения-распределения, используя три различных типа задачи: максимизация посещаемости, увеличение доли рынка и увеличение целевого рынка. Разница между этими типами задачи станет ясна, когда Вы проработаете упражнение.

Примечание:

Данные для этого и других учебных упражнений Network Analyst доступны на сайте ArcGIS.com. После загрузки данных их можно извлечь в любое место. Однако удобнее извлечь их в папку C:\arcgis\ArcTutor, поскольку эта папка указана в упражнениях как местоположение учебных данных по умолчанию.

Подготовка отображения

Шаги:

1. Если файл Exercise09.mxd открыт в ArcMap, переходите к шагу 6.
2. Чтобы запустить ArcMap, выберите Пуск > Все программы > ArcGIS > ArcMap 10.1.
3. В диалоговом окне ArcMap - Начало работы (ArcMap - Getting Started), щелкните Существующие карты (Existing Maps) > Найти... (Browse for more).
4. Перейдите к папке C:\ArcGIS\ArcTutor\ArcGIS Network Analyst\Tutorial.

   Это местоположение по умолчанию для установки учебных материалов.

5. Дважды щелкните по файлу Exercise09.mxd.

   Документ карты откроется в ArcMap.

6. Активируйте дополнительный модуль ArcGIS Network Analyst.
   1. Щелкните Настройка (Customize) > Дополнительные модули (Extensions).

      Откроется диалоговое окно Дополнительные модули (Extensions).

   2. Отметьте ArcGIS Network Analyst.
   3. Щелкните Закрыть (Close).

Если панель инструментов Network Analyst еще не отображается, необходимо ее добавить.

7. Щелкните Настройка (Customize) > Панели инструментов (Toolbars) > Network Analyst.

   Панель инструментов Network Analyst будет добавлена в ArcMap.

Если окно Network Analyst еще не отображается, необходимо его добавить.

8. На панели инструментов Network Analyst щелкните на кнопке Окно Network Analyst (Network Analyst window) .

   Откроется прикрепляемое окно Network Analyst.

Окно Network Analyst можно закреплять и откреплять.

Создание слоя анализа местоположений

Шаги:

1. Щёлкните на пункте Network Analyst на панели инструментов Network Analyst и щёлкните на Новое местоположение-распределение (New Location-Allocation).

   Слой анализа местоположения-распределения добавлен в окно Network Analyst. Классы сетевого анализа: Пункты обслуживания (Facilities), Точки спроса (Demand Points), Линии (Lines), Точечные барьеры (Point Barriers), Линейные барьеры (Line Barriers) и Полигональные барьеры (Polygon Barriers) — пусты.

   Также в окно Таблица содержания (Table Of Contents) добавлен новый слой анализа.

Добавление потенциальных объектов

Вам предлагается добавить потенциальные расположения розничных магазинов в класс анализа сети Объекты (Facilities). Имеются потенциальные места, где можно открыть магазин. Решение в процессе размещения-распределения включает поднабор этих магазинов.

Расположения потенциальных магазинов уже добавлены в качестве слоя Потенциальные магазины (CandidateStores) в документ карты. Имена магазинов содержатся в таблице атрибутов слоя. Вы загружаете точечные объекты из Потенциальных магазинов в класс объектов слоя размещения-распределения.

Шаги:

1. В окне Network Analyst щелкните правой кнопкой мыши по кнопке Объекты (Facilities) (0) и выберите команду Загрузить расположения (Load Locations).

   Откроется диалоговое окно Загрузка расположений (Load Locations).

2. Выберите Потенциальные магазины (CandidateStores) из раскрывающегося списка Загрузить из (Load From).

   

Секция Свойства анализа местоположений (Location Analysis Properties) диалогового окна Загрузить местоположения (Load locations) позволяет вам указывать, какие атрибуты класса объектов Потенциальные Магазины содержат значения, которые будут использованы Network Analyst при решении задачи размещения-распределения.
3. В разделе Свойства анализа местоположений (Location Analysis Properties) убедитесь, что свойство Название (Name) автоматически соответствует полю NAME.
Network Analyst пытается автоматически связать свойства анализа местоположений для нового слоя задачи размещения-распределения, основываясь на конфигурационном файле (обычно расположенном в установочной папке ArcGIS в :\Program Files\ArcGIS\Desktop10.1\NetworkAnalyst\NetworkConfigurations\NASolverConfiguration.xml).
4. Нажмите ОК.

   В класс анализа сети Объекты (Facilities) загружено шестнадцать потенциальных магазинов. Новые объекты перечислены в окне Network Analyst и отображены на карте.

Добавление точек спроса

Магазины должны быть расположены как можно более удобно для населения. Точечный слой центроидов групп смежных кварталов переписи уже добавлен в ArcMap. Теперь вам следует загрузить эти центроиды в класс анализа сети Точек спроса (Demand points).

Шаги:

1. В окне Network Analyst щелкните правой кнопкой мыши по кнопке Точки спроса (Demand Points (0)) и выберите команду Загрузить расположения (Load Locations).
2. Выберите Центроиды группы смежных кварталов (TractCentroids) из раскрывающегося списка Загрузить из (Load From).
3. В разделе Свойства анализа местоположений (Location Analysis Properties) убедитесь, что свойство Название (Name) автоматически соответствует полю NAME.
4. Щелкните столбец Поле (Field) для свойства Вес (Weight) и выберите POP2000.

   Каждая точка спроса оценивается по населенности в соответствии с переписью 2000 года.

5. Нажмите ОК.

   В класс Точки спроса (Demand Points) загружается 208 центроидов групп смежных кварталов переписи. Новые точки спроса перечислены в окне Network Analyst и отображены на карте.

Установка свойств анализа местоположения-распределения

Шаги:

1. Нажмите кнопку Свойства слоя анализа (Analysis Layer Properties) в окне Network Analyst.

   Откроется диалоговое окно Свойства слоя (Layer Properties).

2. Перейдите на закладку Настройки анализа (Analysis Settings).
3. Убедитесь, что Импеданс (Impedance) определен как Время в пути в минутах (TravelTime (Minutes)).
4. Не отмечайте Использовать время начала (Use Start Time).

   Если вам нужно рассчитать местоположение-распределение с учетом движения транспорта в определенные часы и дни недели, укажите здесь время начала.

5. В разделе Движение от (Travel From) укажите От точки спроса к объекту (Demand to Facility).

   Опция по умолчанию, От объекта к точке спроса (Facility to Demand), хорошо подходит для классических задач на минимизацию импенданса и максимизацию покрытия. Однако в задачах на увеличение посещаемости, увеличение доли рынка и увеличение целевого рынка спрос, как правило, перемещается к объектам, так что выбор От точки спроса к объекту (Demand to Facility) зачастую бывает удачным для этих случаев.

6. Выберите Разрешено (Allowed) из ниспадающего списка Развороты в соединениях (U-Turns at Junctions).
7. В разделе Тип формы на выходе (Output Shape Type) установите Прямая линия (Straight Line).

   Хотя выходные данные отображаются в виде прямых линий, стоимость перемещения по-прежнему измеряется по сети.

8. Убедитесь, что установлены отметки Использовать иерархию (Use Hierarchy) и Игнорировать некорректные местоположения (Ignore Invalid Locations).
9. Убедитесь, что в разделе Ограничения (Restrictions) отмечены ограничения RestrictedTurns и Oneway.
Закладка Настройки анализа (Analysis Settings) должна иметь вид следующей диаграммы:
10. Перейдите на закладку Дополнительные настройки (Advanced Settings).
11. Щелкните по раскрывающемуся списку Тип задачи (Problem Type) и выберите элемент Обеспечение максимальной посещаемости (Maximize Attendance).

    Эти типы задач часто используются в качестве примера. Обеспечение максимальной посещаемости – это хороший тип задачи на расположение розничных магазинов, так как предполагается, что все магазины одинаково привлекательны, а люди охотнее приобретают товары в ближайших магазинах.

12. Поставьте в окне Выбрать объектов (Facilities To Choose) число 3.

    ArcGIS выберет 3 объекта из 16, которые наилучшим образом обслуживают 208 точек спроса.

13. Поставьте в окне Предельное значение импеданса (mpedance Cutoff) число 5.

    Эта настройка означает, что люди не хотят добираться до магазина дольше пяти минут. Единица измерения для этого значения определяется единицей измерения атрибута импеданса. Поэтому, раз Время в пути (TravelTime) измеряется в минутах, это значение также дается в минутах.

14. Убедитесь, что Преобразование импеданса (Impedance Transformation) задано как Линейное (Linear). ArcGIS будет использовать линейную зависимость при расчете вероятности посещения данного магазина. Таким образом, при предельном значении импеданса пять минут и линейном преобразовании импеданса, вероятность посещения магазина с каждой минутой падает на 1/5, или 20%, то есть магазин, расположенный в 1 минуте от точки спроса, имеет вероятность посещения 80%, в отличие от магазина, расположенного на 4 минуты дальше, для которого вероятность составляет лишь 20%.
15. Нажмите ОК.

Запустите процесс нахождения наилучшего расположения магазинов

Шаги:

1. Щёлкните на кнопке Расчет (Solve) на панели инструментов Network Analyst.

   По завершении процесса на карте появятся линии, связывающие выбранные магазины с точками спроса. Линии также отображаются в Классе линий (Lines class) в окне Network Analyst.

Теперь вы можете ознакомиться с результатами более подробно.
2. В Таблице содержания (Table Of Contents) щелкните правой кнопкой мыши на подслое Объекты (Facilities) и выберите Открыть таблицу атрибутов (Open Attribute Table).

Проверьте атрибуты в таблице объектов. У трех объектов в качестве значения в поле Тип объекта (FacilityType) установлено Избранный (Chosen) вместо установки по умолчанию Кандидат (Candidate).

В столбце Количество спроса (DemandCount) перечисляются точки спроса, присвоенные каждому из выбранных объектов. Не забывайте, что из 208 точек спроса только 113 были распределены по выбранным объектам, так как остальные находились от них более чем в пяти минутах пути.

В столбце Вес спроса (DemandWeight) указывается, какой спрос приходится на каждый объект. В этом случае значение указывает число человек, которые, скорее всего, будут приобретать товары в этом магазине.

3. Закройте таблицу Объекты (Facilities).
4. В Таблице содержания (Table Of Contents) щелкните правой кнопкой мыши на подслое Точки спроса (Demand Points) и выберите Открыть таблицу атрибутов (Open Attribute Table).

Проверьте атрибуты в таблице точек спроса. Если точка спроса расположена дальше, чем в пяти минутах пути от объекта, в столбце Идентификатор объекта (Facility ID) стоит значение <Ноль> (Null), ненулевое значение в этом столбце представляет собой идентификатор выбранного объекта, к которому отнесена точка спроса.

В столбце Вес (Weight) приводится число жителей, загруженное из класса пространственных объектов Административный район (census tract). В столбце Удельный вес (AllocatedWeight) указывается спрос, который приходится на данную точку обслуживания. Вес, распределенный на данную точку обслуживания, высчитывается с учетом линейного снижения спроса с удалением и предельного значения импеданса пять минут, которое вы установили в диалоговом окне Свойства слоя (Layer Properties).

5. В Таблице содержания (Table Of Contents) щелкните правой кнопкой мыши на подслое Линии (Lines) и выберите Открыть таблицу атрибутов (Open Attribute Table).
В таблице дается по одной записи на каждую точку спроса, приписанную данному объекту. Здесь также представлен импеданс кратчайшего пути между двумя объектами и вес, приходящийся на каждый объект.
6. Закройте таблицу атрибутов.

Добавление требуемого объекта

В предыдущем разделе вы определяли, где расположить три новых магазина. В этом разделе вам предлагается проработать сценарий расширения магазина методом размещения-распределения, когда один магазин уже есть, а нужно наилучшим образом расположить еще два.

Шаги:

1. В окне Network Analyst щелкните правой кнопкой мыши по кнопке Объекты (Facilities) (16) и выберите команду Загрузить расположения (Load Locations).

   Откроется диалоговое окно Загрузка расположений (Load Locations).

2. Выберите Существующий магазин (ExistingStore) из раскрывающегося списка Загрузить из (Load From).
3. В разделе Свойства анализа расположений (Location Analysis Properties) убедитесь, что свойство Название (Name) автоматически соответствует полю NAME.
4. В столбце Значение по умолчанию (Default Value) для Типа объекта (Facility Type) замените Потенциальный на Обязательный.

   Тогда после загрузки магазина в качестве объекта он будет иметь статус Обязательный (Required). Обязательные объекты являются неотъемлемой частью решения.

5. Нажмите ОК.

Установка свойств анализа (обеспечение максимальной посещаемости с обязательным объектом)

Для решения этой задачи используйте те же свойства, что и в предыдущей.

Шаги:

1. Нажмите кнопку Свойства слоя анализа (Analysis Layer Properties) в окне Network Analyst.

   Откроется диалоговое окно Свойства слоя (Layer Properties).

2. Убедитесь, что установлен тип задачи Обеспечение максимальной посещаемости (Maximize Attendance), число искомых объектов равно 3, предельное значение импеданса 5, а преобразование импеданса установлено как Линейное (Linear).
3. Нажмите ОК.

Запустите процесс нахождения оптимального расположения магазинов (обеспечение максимальной посещаемости с обязательным объектом)

Шаги:

1. Щёлкните на кнопке Расчет (Solve) на панели инструментов Network Analyst.

   По завершении процесса выбранные магазины будут соединены с точками спроса при помощи линий. Не забывайте, что исходное решение изменилось, и Существующий магазин (ExistingStore) теперь является частью решения. Два других выбранных объекта располагаются теперь в других местах.

Добавление конкурирующих объектов

Механизм расчета размещение-распределение позволяет расположить новые магазины, чтобы увеличить долю рынка ввиду появления конкурентов. Доля рынка высчитывается с использованием модели Хаффа, или модели гравитации. Модель Хаффа предполагает, что вероятность посещения магазинов точками спроса зависит от некоторых свойств магазинов, а также от расстояния до магазина.

Шаги:

1. В окне Network Analyst щелкните правой кнопкой мыши по кнопке Объекты (Facilities) (17) и выберите команду Загрузить расположения (Load Locations).
2. Выберите Конкурирующие магазины (CandidateStores) в раскрывающемся списке Загрузить из (Load From).
3. В разделе Свойства анализа расположений (Location Analysis Properties) убедитесь, что свойство Название (Name) автоматически соответствует полю NAME.
4. В столбце Значение по умолчанию (Default Value) для Типа объекта (Facility Type) замените Потенциальный на Обязательный.

5. Нажмите ОК.

Установка свойств анализа (обеспечение максимальной доли рынка)

Вам предлагается изменить свойства слоя анализа размещения-распределения так, чтобы они подходили для решения задачи типа Обеспечение максимальной доли рынка.

Шаги:

1. Нажмите кнопку Свойства слоя анализа (Analysis Layer Properties) в окне Network Analyst.

   Откроется диалоговое окно Свойства слоя (Layer Properties).

2. Перейдите на закладку Дополнительные настройки (Advanced Settings).
3. Щелкните по раскрывающемуся списку Тип задачи (Problem Type) и выберите элемент Обеспечить максимальную долю рынка (Maximize Market Share).
4. Щелкните по раскрывающемуся списку Трансформация импеданса (Impedance Transformation) и выберите элемент Степень (Power).

   ArcGIS будет использовать степенную зависимость при нахождении вероятности посещения данного магазина. Не забывайте, что Параметр Импеданс (Impedance Parameter) можно редактировать.

5. Измените значение Параметра импеданса (Impedance Parameter) на 2.

   Параметр импеданса 2 при степенной трансформации импеданса означает, что вероятность посещения магазина убывает пропорционально квадрату расстояния между точкой спроса и местоположением объекта. Как правило, точное значение параметра импеданса высчитывается при помощи других инструментов анализа, таких как ArcGIS Business Analyst.

6. Нажмите ОК.

Запустите процесс нахождения наилучшего расположения магазинов (обеспечение максимальной доли рынка)

Шаги:

1. Щёлкните на пункте Network Analyst на панели инструментов Network Analyst и щёлкните на Опции (Options).

   Откроется диалоговое окно Опции ArcGIS Network Analyst(ArcGIS Network AnalystOptions).

2. Щелкните закладку Общие (General).
3. Щелкните на Все сообщения (All Messages).

   При выборе Все сообщения (All Messages) в задаче обеспечения максимальной доли рынка полученная доля рынка отобразится в диалоговом окне после завершения процесса решения.

4. Нажмите ОК.
5. Щёлкните на кнопке Расчет (Solve) на панели инструментов Network Analyst.

   После завершения процесса решения в специальном сообщении будет указана ваша доля рынка.

6. Закройте сообщение.

Точки спроса соединены на карте линиями с выбранными магазинами и конкурентами. Не забывайте, что выбранные магазины были изменены, чтобы обеспечить максимальный спрос в присутствии трех конкурентов.

Среди линий больше наложений, чем в предыдущем решении, поскольку каждая точка спроса в задаче на обеспечение максимальной доли рынка может взаимодействовать со всеми объектами в зоне импеданса.

7. В Таблице содержания (Table Of Contents) щелкните правой кнопкой мыши на подслое Объекты (Facilities) и выберите Открыть таблицу атрибутов (Open Attribute Table).

У трех объектов в разделе Тип объекта (FacilityType) установлено значение Конкурент (Competitor), у одного – Обязательный (Required) и у двух – Избранный (Chosen), т.е. тот, который механизм расчета считает лучше всего открыть.

В столбце Количество спроса (DemandCount) перечисляются точки спроса, присвоенные каждому из объектов. Не забывайте, что некоторые точки спроса не учитываются, так как они находятся вне пятиминутной зоны импеданса.

В столбце Вес спроса (DemandWeight) дается сумма спроса для каждого из выбранных объектов. Вес, присвоенный вашим магазинам, в сравнении с весом конкурентов позволяет вычленить долю рынка, выданную по завершении процесса решения.

8. Закройте таблицу атрибутов.

Увеличение целевой доли рынка

В последнем разделе суммарная доля рынка для трех выбранных магазинов составляет 33,79%. Предположим, однако, что вы хотите достичь доли рынка в 70%. Вам надо знать минимальное количество магазинов, которое потребуется для этого, и места их предпочтительного размещения. Тип задачи Увеличение целевой доли рынка поможет вам найти ответ на этот вопрос.

Шаги:

1. Нажмите кнопку Свойства слоя анализа (Analysis Layer Properties) в окне Network Analyst.

   Откроется диалоговое окно Свойства слоя (Layer Properties).

2. Перейдите на закладку Дополнительные настройки (Advanced Settings).
3. Щелкните по раскрывающемуся списку Тип задачи (Problem Type) и выберите элемент Целевая доля рынка (Target Market Share).

   Не забывайте, что если вы смените тип задачи на Увеличение целевой доли рынка, свойство Целевая доля рынка (Target Market Share) (%) станет доступно для редактирования.

4. Измените свойство Целевая доля рынка (%) на 70.
5. Нажмите ОК.

Запустите процесс нахождения наилучшего расположения магазинов (увеличение целевой доли рынка)

Шаги:

1. Щёлкните на кнопке Расчет (Solve) на панели инструментов Network Analyst.

   После завершения процесса решения в специальном сообщении будет указана ваша целевая доля рынка и количество магазинов, требуемое для ее достижения. Целевая доля рынка составляет более 70%, поскольку при открытии меньшего числа магазинов целевая доля рынка составила бы менее требуемых 70%.

2. Закройте сообщение.

Объекты решения снова соединены на карте с точками спроса при помощи линий.

3. В Таблице содержания (Table Of Contents) щелкните правой кнопкой мыши на подслое Объекты (Facilities) и выберите Открыть таблицу атрибутов (Open Attribute Table).
Кроме трех конкурирующих магазинов и одного обязательного магазина, теперь имеется девять магазинов с Типом объекта (FacilityType) Избранный (Chosen). Это означает, что для достижения целевой доли рынка 70% нужно девять дополнительных магазинов.
4. Выйдите из ArcMap. Нажмите Нет (No), чтобы не сохранять изменения.