GIS系统中的网络分析

GIS系统中的网络指的是一组内部相互连通的线段，
代表承载物流的地理载体，如公路、铁路、水流、
电力线路、输油管道等。GIS的网络常常用来表现现实社会中的各种物质、
能量和信息流的通道，在GIS系统中表现为由节点和节点之间的链所组成的网状结构。

网络分析是空间分析的一个重要方面，是依据网络拓扑关系
（线性实体之间、线性实体与结点之间、结点与结点之间的连结、连通关系），
并通过考察网络元素的空间、属性数据，对网络的性能特征进行多方面的分析计算。

网络分析包括路径分析、资源配置和地址编码。
路径分析是在网络中两个节点之间寻找符合条件的路径寻找过程，
如最优路径或最短路径等。资源配罝是用来模拟一个或多个
中心的资源在网络中的最优配置问题。
地址编码是解决属性数据库中含有地址的记录与图形数据的匹配问题，
即在地图上进行地址定位。

GIS的网络分析主要解决以下问题：最佳路径问题、
资源分配、选址问题、连通问题、视场问题等。下面分别说明。

1.最佳路径问题：最佳路径问题即路径的优化问题，
其核心是对最佳路径和最短路径的求解。
这里的路径赋予了地理学的含义，不仅仅是指日常社会中的路径，
也可以是地理现象如台风的发展路径、森林火灾的蔓延路径等。
最短路径是人们的初级需求，在地理研究中，
要解决的往往是最佳路径问题。从网络模型的角度看，
最佳路径求解就是在指定网络中两结点间找一条阻碍强度最小的路径。
最佳路径的产生基于网线和结点转角（如果模型中结点具有转角数据）
的阻碍强度，例如:如果要找最快的路径，阻碍强度要预先设定为
通过网线或在结点处转弯所花费的时间；如果要找费用最小的路径，
阻碍强度就应该是费用。例如:我国著名的南水北调工程，
首先要确定的就是调水的最佳线路问题。此时不仅要考虑运输距离，
更要考虑地形（海拔、坡度、坡向）、气候、地质（透水断层）。

2.资源分配：GIS网络分析的资源分配是为网络中的网线和结点
寻找最近的中心。例如:确定三峡水电站建成后,水库水资源、
电力资源的最优分配问题。这种分配是沿最佳路径进行的，
实际上是为资源汇集中心寻找最合理的散发模式。
当网络对象被分配给资源中心时，该中心拥有的资源量
就依据分配对象的需求而不断减少，当中心的资源耗尽时，分配就自然停止。

3.选址问题：选址功能涉及在某一指定区域内选择服务性设施的位置，
与资源分配问题相互对应。例如：在一个大的区域布设气象观测站，
GIS的选址问题可以回答这些站点如何分布最为合理的问题。
站点选址问题种类繁多，实现方法和技巧也多种多样，
关键是用科学、合理的标准来决定最佳条件的内容。

连通分析：连通分析在交通部门应用得最为广泛，
它用于确定从某一结点或线路出发能够到达的全部结点或线路。
例如：从我国的某一城市出发，只搭乘火车这一交通工具，
所能够到达的所有城市和所有的路径。
连通分析还能够解决交通网络的负载平衡问题。
在生态环境流域的应用例子也不少，
例如：因故造成河流某段受到剧毒物质污染，
需要确定污染物可能的传播途径，便于布控。

视场分析：具有三维数据表达能力的GIS提供了视场分析功能；
用户从空间某一点所能够观察到的地物范围如图所示。