Расширение ArcGIS Network Analyst поддерживает шесть типов механизмов расчета, которые позволяют выполнять анализ транспортных сетей, например, искать наилучший маршрут по городу, искать ближайшее оперативное транспортное средство или аварийный объект, определять область обслуживания вокруг местоположения или обслуживать ряд заказов при помощи автопарка. В подразделах ниже описывается каждый механизм расчета и тип сетевого анализа, который может быть выполнен.
Более подробно о работе с механизмами расчета
Маршрут
Механизм расчета маршрутов может использоваться для поиска наилучшего маршрута из одной точки в другую или в несколько точек. Лучшим маршрутом может быть самый быстрый маршрут для заданного времени дня с учетом дорожной обстановки, или это может быть кратчайший маршрут, сокращающий общий пробег. Механизм расчета маршрутов также может определить наилучший маршрут для посещения всех остановок с учетом заданного временного диапазона. Если необходимо посетить более двух остановок, лучший маршрут можно задать, исходя из фиксированного порядка их посещения. Такой маршрут называется простым. Или механизм расчета маршрутов может определить оптимальную последовательность посещения местоположений (задача поиска маршрута коммивояжера). Такой маршрут называется оптимизированным.
Входные и выходные параметры
Механизм расчета имеет следующие входные и выходные параметры:
- Остановки (входные) — Входные положения, через который пройдет маршрут или маршруты
- Маршруты (исходящий) — итоговый маршрут или маршруты, полученные при анализе.
Механизм расчета маршрутов может расчитать путевой лист от поворота к повороту для каждого маршрута.
Дополнительные сведения о входных и выходных параметрах см. в разделе Слой анализа маршрута.
Как использовать модуль arcpy.nax для анализа маршрута, см. Типы входных данных маршрутов и Типы выходных данных маршрутов.
Ближайший пункт обслуживания
Механизм расчета ближайшего пункта обслуживания позволяет рассчитывать стоимость перемещения между местами инцидентов и пунктами обслуживания и определяет, какие из них расположены ближе всего друг к другу. При поиске ближайшего пункта обслуживания пользователь может указать, сколько таких пунктов необходимо найти, и в каком направлении нужно перемещаться – к ним или от них. Механизм расчета ближайшего пункта обслуживания отображает оптимальные маршруты между инцидентами и пунктами обслуживания, сообщает стоимость перемещения к ним и указывает направление движения.
При поиске ближайшего пункта обслуживания вы можете указать ограничения, например, предел стоимости, на основании которых механизм расчета не должен выполнять поиск. Например, можно задать поиск больниц в пределах 15 минут езды от места аварии. Любая больница, находящаяся за пределами 15-минутной досягаемости, не будет включена в результаты поиска. В этом примере больницы выступают в качестве пунктов обслуживания, а происшествия рассматриваются как инциденты. Также можно выполнить несколько операций анализа ближайшего пункта обслуживания. Это значит, что можно выполнить поиск одного или нескольких ближайших пунктов обслуживания для каждого инцидента.
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.
Входные и выходные параметры
Механизм расчета имеет следующие входные и выходные параметры:
- Пункты обслуживания (входные) – входные положения, которые используются как начальные или конечные точки при проведении анализа ближайших пунктов обслуживания
- Инциденты (входные) – входные положения, которые используются как начальные или конечные точки при проведении анализа ближайших пунктов обслуживания
- Маршруты (выходные) — итоговый маршрут или маршруты, полученные при анализе.
Механизм расчета ближайших пунктов обслуживания может расчитать путевой лист от поворота к повороту для каждого маршрута.
Дополнительные сведения о входных и выходных параметрах см. в разделе Слой анализа ближайшего пункта обслуживания.
Как использовать модуль arcpy.nax для анализа ближайших пунктов обслуживания, см. Типы входных данных ClosestFacility и Типы выходных данных ClosestFacility.
Область обслуживания
Механизм расчета области обслуживания может помочь ответить на следующие типы вопросов:
- Как далеко я могу проехать отсюда за 5 минут?
- Какие районы находятся в пределах 3 миль пути от моего магазина?
- Какие районы находятся в пределах 4 минут пути от пожарной части?
Создание области обслуживания напоминает построение буфера вокруг точки. При построении буфера вокруг точки вы задаете прямолинейное расстояние, чтобы создать окружность и увидеть область, находящуюся на заданном расстоянии. Когда вы создаете область обслуживания вокруг точки, вы также задаете расстояние, но в отличие от буфера, оно соответствует максимальному расстоянию, которое может быть пройдено по сети, например, дорожной сети. В результате вы получаете область обслуживания, в которую входят дороги, доступные в пределах указанного расстояния.
Например, на следующем изображении сравнивается 5-мильный буфер (темный круг) с 5-мильной областью обслуживания (более светлая неправильная форма внутри буфера): 
Области обслуживания моделируют перемещение людей или предметов вдоль сетей. Для буферов предполагается движение в любом направлении без сопротивления.
Например, чтобы выяснить число жителей, проживающих на расстоянии 5 миль от пункта неотложной помощи, лучше измерить расстояние вдоль дорог, используя область обслуживания для моделирования передвижения потенциальных пациентов. Определение численности населения с помощью прямолинейного буфера превысит число жителей, которые действительно находятся на расстоянии 5 миль пути.
Чтобы настроить область обслуживания, задайте свойства на слое анализа области обслуживания и введите значения в поля классов объектов, составляющих слой анализа.
Входные и выходные параметры
Механизм расчета имеет следующие входные и выходные параметры:
- Пункты обслуживания (входные) — Входные пункты обслуживания, вокруг которых создаются полигоны выходной области обслуживания
- Полигоны (выходной) — итоговые полигоны областей обслуживания, покрывающие области сети, которые могут быть достигнуты при определенном времени, расстоянии или других предельных значениях стоимости перемещения
- Линии (выходной) — итоговые области обслуживания как линейные объекты, покрывающие улицы или ребра сети, которые могут быть достигнуты при определенном времени, расстоянии или других предельных значениях стоимости перемещения.
Дополнительные сведения о входных и выходных параметрах см. в разделе Слой анализа области обслуживания.
Как использовать модуль arcpy.nax для анализа области обслуживания, см. Типы входных данных ServiceArea и Типы выходных данных ServiceArea.
Размещение-распределение
Местоположение – это важнейший фактор успеха частного предприятия ил и государственного учреждения. Предприятия частного сектора могут извлекать дополнительную прибыль из хорошего местоположения – будь то небольшая кофейня, обслуживающая клиентов в квартале, или международная корпорация фабрик с центрами распределения и всемирной сетью розничных торговых точек. Местоположение может помочь сократить фиксированные и накладные расходы, обеспечив доступность товара. Государственные учреждения, такие как школы, больницы, библиотеки, пожарные части и службы быстрого реагирования, в случае выбора удачного местоположения могут предоставлять высококачественные услуги населению при минимальных затратах.
При наличии места реализации товаров и услуги набора точек спроса, потребляющих эти товары и услуги, цель механизма расчета размещения-распределения состоит в поиске пунктов обслуживания, наиболее эффективно удовлетворяющим точкам спроса. Как следует из названия, размещение-распределение представляет собой двоякую задачу, объединяющую задачу расположения пункта обслуживания с задачей распределения оказываемых услуг среди точек спроса.
На первый взгляд может казаться, что все средства анализа размещения-распределения решают одну и ту же задачу, но одно и то же местоположение не может быть одинаково удачным для всех видов пунктов обслуживания. Например, лучшее местоположение для центра службы быстрого реагирования будет неудачным для размещения завода. В приведенных ниже двух примерах показано, как цели решения задачи размещения-распределения зависят от типа размещаемого пункта обслуживания.
Пример 1. Расположение центра службы быстрого реагирования.
Когда вызывают скорую помощь, предполагают, что она явится незамедлительно. Время экстренного реагирования в значительной степени зависит от расстояния между базой скорой помощи и пациентом. Как правило, цель определения лучшего местоположения для центра службы быстрого реагирования заключается в обеспечении возможности обслуживания наибольшего числа лиц в определенный срок. Конкретный вопрос может звучать так: где следует разместить три центра службы, чтобы время ожидания при вызове в большинстве случаев не превышало четырех минут?
Пример 2. Размещение завода.
Многие розничные торговые точки получают товар непосредственно с заводов. Будь то автомобили, бытовые приборы или пищевые полуфабрикаты, завод тратит существенную часть бюджета на доставку товара. Механизм расчета размещения-распределения позволит ответить на вопрос: где следует разместить завод, чтобы свести транспортные затраты к минимуму?
Типы задач размещения-распределения
Слой анализа размещения включает семь моделей для решения конкретных задач, включая ответы на представленные выше вопросы. Перечислим эти семь моделей задач:
- Минимизировать взвешенный импеданс (P-Median)
- Обеспечение максимального покрытия
- Максимизировать зону охвата и Минимизировать пункты обслуживания
- Обеспечение максимальной посещаемости
- Обеспечение максимальной доли рынка
- Доля на целевом рынке
- Максимизировать покрытие емкостью
Входные и выходные данные
Механизм расчета имеет следующие входные и выходные параметры:
- Пункты обслуживания (входные) – Входные положения, использующиеся в качестве кандидатов, обязательных или конкурирующих пунктов обслуживания, из которых будут выбраны актуальные местоположения в анализе размещение-распределение.
- Точки спроса (входные) – Местоположение, отражающее совокупность людей или предметов, создающих спрос на услуги пункта обслуживания.
- Линии (выходные) – Линейные объекты, соединяющие точки спроса со связанными с ними пунктами обслуживания.
Дополнительные сведения о входных и выходных параметрах см. в разделе Слой анализа Размещения-распределения.
Как использовать модуль arcpy.nax для анализа размещения-распределения, см. Типы входных данных для LocationAllocation и Типы выходных данных для LocationAllocation.
Матрица стоимости источник-назначение
Матрица источник-назначение находит и измеряет пути с наименьшей стоимостью в сети из нескольких исходных точек до нескольких назначений. При настройке анализа матрицы Источник-Назначение можно указать количество назначений для поиска, а также максимальное расстояние для поиска.
Даже хотя механизм расчета матрицы Источник-Назначение не выводит линий, которые следуют сети, значения, сохраненные в таблице атрибутов Линий, отражают сетевое расстояние, а не расстояние по прямой. Результаты анализа матрицы Источник-Назначение часто становятся входными данными для других видов пространственного анализа, которые используют сетевую стоимость вместо затрат прямолинейного перемещения. Например, прогнозирование передвижения людей в архитектурной среде лучше моделировать по сети, т.к. люди перемещаются по дорогам и пешеходным дорожкам.
Подсказка:
Вместо этого можно использовать инструмент геообработки Построить таблицу соседних объектов, если нахождение расстояний по прямой лучше удовлетворяет ваши требования.
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.
Входные и выходные параметры
Механизм расчета имеет следующие входные и выходные параметры:
- Источники – Входные местоположения, которые будут использоваться в качестве начальных точек при создании путей к пунктам назначения
- Пункты назначения – Выходные местоположения, которые будут использоваться в качестве конечных точек при создании путей от источников.
- Линии — Линии, представляющие соединения между начальными точками и пунктами назначения, а также время в пути или расстояние между ними
Дополнительные сведения о входных и выходных параметрах см. в разделе Слой анализа матрицы Источник-Назначение.
Как использовать модуль arcpy.nax для анализа матрицы источник-назначение, см. Типы входных данных для OriginDestinationst Matrix и Типы выходных данных для OriginDestinationst Matrix.
Задача выбора маршрута транспорта
Различные организации обслуживают заказы парком транспортных средств. Например, большой мебельный магазин может использовать несколько грузовиков для доставки мебели домой. Специализированная компания по утилизации жира может направлять грузовые автомобили для сбора использованного жира в ресторанах. Служба здравоохранения может планировать ежедневные визиты для каждого из своих врачей, проводящих осмотр.
Общей задачей в вышеперечисленных примерах является задача выбора маршрута транспорта. Каждой организации требуется определить, какие заказы (дома, рестораны или пункты осмотра) должны обслуживаться каждым маршрутом (грузовиком или врачом) и в какой последовательности заказы должны выполняться. Основной целью является наилучшее обслуживание заказов и минимизация общих затрат на эксплуатацию парка транспортных средств. Таким образом, в то время как механизм расчета маршрута Network Analyst находит лучший маршрут для посещения множества остановок одним транспортным средством, механизм расчета задачи выбора маршрута транспорта (VRP) находит лучшие маршруты для обслуживания множества заказов парком транспортных средств. Кроме того, механизм расчета задачи выбора маршрута транспорта может решать более конкретные задачи, поскольку доступны различные параметры, такие как сопоставление емкости транспортных средств с объемами заказов, предоставление перерывов водителям и сопряжение заказов для обслуживания единым маршрутом.
Входные и выходные параметры
Механизм расчета имеет следующие входные и выходные параметры:
- Заказы (входные/выходные) — одно или несколько положений, которые посетят маршруты анализа VRP. Заказом может быть доставка клиенту, сбор чего-либо у клиента или какой-то другой вид работы.
- Станции (входные/выходные) – это место, откуда отправляется транспортное средство в начале рабочего дня, и куда оно возвращается в конце рабочего дня.
- Маршруты (входные/выходные) – один или несколько маршрутов, которые задают характеристики транспортного средства и водителя и представляет прохождение между станциями и заказами.
- Перерывы (входные/выходные) – время отдыха или перерывы для маршрутов в VRP.
- Зоны маршрутов (входные) — территория работы для заданного маршрута.
- Посещения станций (выходные) — Когда маршрут начинается, обновляется (разгружается или догружается) или заканчивается на станции, создается посещение станции. Объекты посещений станций предоставляют информацию о том, почему станция была посещена маршрутом, и что на ней произошло.
- Специальные требования заказов и Специальные требования маршрутов (входные) — таблицы, которые содержат список специальных требований, которые могут быть обязательными для заказов и поддерживаться маршрутами. Маршрут может обслужить заказ, только если он поддерживает все специальные требования этого заказа.
- Пары заказов (входные) — это таблица записей, которая используется для объединения пар заказов сбора и доставки, которые обслуживаются на одном маршруте.
- Обновления маршрутов (входные) — это промежуточные станции, которые могут посещаться на маршруте в задаче выборе маршрута транспорта для догрузки и выгрузки доставляемых или собираемых грузов.
Механизм расчета VRP может расчитать путевой лист от поворота к повороту для каждого маршрута.
Дополнительные сведения о входных и выходных полях см. в разделе Слой анализа задачи выбора маршрута транспорта.
Как использовать модуль arcpy.nax для анализа VRP, см. Типы входных данных для VehicleRoutingProblem и Типы выходных данных для VehicleRoutingProblem.
Доставка до двери
Механизм расчета Доставка до двери предназначен для решения подгруппы задач выбора маршрута транспорта, связанных с доставкой посылок конечным потребителям. При Доставке до двери связаны есть единый распределительный центр, из которого отправляются автомобили для доставки по адресам клиентов. Эти местоположения могут охватывать городские и сельские районы и различаться по плотности. На улице может быть несколько покупателей, но они будут не по всем адресам. У клиентов также могут быть временные окна, ограничивающие время посещения. Компаниям, занимающимся доставкой, нужно знать, каких клиентов обслуживает каждый маршрут (автомобиль доставки и водитель), и в какой последовательности лучше посещать клиентов. Основная цель — создание географически кластеризованных маршрутов, которые позволят водителям обслуживать множество клиентов, минимизируя при этом общие эксплуатационные расходы на автопарк.
Примечание:
Задача выбора маршрута транспорта — это механизм расчета общего назначения, который может моделировать множество ограничений и целей маршрутизации. Однако некоторые распространенные классы анализа Задачи выбора маршрута транспорта могут выиграть от максимально адаптируемого решения. Механизм расчета Доставка до двери специально настроен на моделирование доставки посылок из одной станции. Для этого конкретного класса задач механизм расчета Доставка до двери совершенствует стандартный механизм Задача выбора маршрута транспорта с точки зрения простоты использования, качества создаваемых маршрутов и скорости выполнения расчета.Входные и выходные параметры
Механизм расчета имеет следующие входные и выходные параметры:
- Заказы (входные/выходные) — одно или несколько положений, которые посетят маршруты Доставки до двери, чтобы доставить заказ клиенту.
- Станции (вход/выход) – это место, откуда отправляется транспортное средство в начале рабочего дня, и куда оно возвращается в конце рабочего дня.
- Маршруты (входные/выходные) – один или несколько маршрутов, которые задают характеристики транспортного средства и водителя и представляет прохождение между станциями и заказами.
- Зоны (входные) — территория работы для заданного маршрута.
- Посещения станций (выходные) — Когда маршрут начинается, обновляется (разгружается или догружается) или заканчивается на станции, создается посещение станции. Объекты посещений станций предоставляют информацию о том, почему станция была посещена маршрутом, и что на ней произошло.
- Специальные требования заказов и Специальные требования маршрутов (входные) — таблицы, которые содержат список специальных требований, которые могут быть обязательными для заказов и поддерживаться маршрутами. Маршрут может обслужить заказ, только если он поддерживает все специальные требования этого заказа.
Дополнительные сведения о входных и выходных полях см. в разделе Слой анализа доставки до двери.
Чтобы использовать модуль arcpy.nax для анализа доставки до двери, см. разделы Типы входных данных LastMileDelivery и Типы выходных данных LastMileDelivery.