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上机七：设施优化布局分析
城市公共及市政公用设施是以公共利益和公共使用为基本特征的，它们是城市物质文明程度、现代化水平的重要标志。因此，城市规划对于公共设施的合理布局也越来越关注。许多城市开展了城市公共设施专项规划。
设施布局的优化有非常丰富的涵义，例如设施的可达性最佳、设施的使用效率最高或设施的服务范围最广等。此外，针对不同的设施其优化的重点也不尽相同，例如小学布局优化的重点是使小学生能更方便安全地到达，商业设施布局的重点是使其拥有更多的顾客，消防站布局的重点是使消防车在规定时间内未能覆盖的区域最少等。因此，设施优化布局模型的种类也是非常丰富的。
本练习将以消防站的布局选址为例，介绍基于ArcGIS“位置分配”功能的设施优化布局分析。
一、设施选址和位置分配运算
1.1使用最小化设施点数模型
步骤1：启动ArcMap，打开数据【chp09\练习数据\位置分配运算\消防站优化布局.mxd】，其中包含完整的交通网络模型、消防基本单元、火灾发生位置、现有消防站、候选消防站。
步骤2：启动分析工具。
在任意工具条上单击右键，在弹出菜单中选择【Network Analyst】。点击【Network Analyst】工具条上的按钮【Network Analyst】，在下拉菜单中选择【新建位置分配】，之后会显示【Network Analyst】面板，【内容列表】面板中也新添了【位置分配】图层，如下图（如果没有显示该面板，可点击工具条上的【显示\隐藏网络分析窗口】工具）。

步骤3：加载现有消防站。
在【Network Analyst】面板中，右键点击【设施点】项，在弹出菜单中选择【加载位置…】，显示【加载位置】对话框。将【加载自】栏设置为【现有消防站】。将【位置分析属性】栏【Facility Type】的【默认值】设置为【必选项】，意味着这些现有消防站是必选的消防站。点【确定】。

步骤4：加载候选消防站。
在【Network Analyst】面板中，还是右键点击【设施点】项，在弹出菜单中选择【加载位置…】，显示【加载位置】对话框。将【加载自】栏设置为【候选消防站】。将【位置分析属性】栏【Facility Type】的【默认值】设置为【候选项】，意味着这些现有消防站是候选设施点。点【确定】后，【Network Analyst】面板中出现这些设施点。其中带五角星的【位置1】代表必选的设施点，其它都是候选设施点。

步骤5：加载火灾发生位置。
在【Network Analyst】面板中，右键点击【请求点】项，在弹出菜单中选择【加载位置…】。在【加载位置】对话框中将【加载自】栏设置为【火灾发生位置】。点【确定】。
步骤6：设置“位置分配”的属性。
点击【Network Analyst】面板右上角的【属性】按钮，显示【图层属性】对话框：
Ø 切换到【常规】选项卡。设置【图层名称】为【最小化设施点】。
Ø 切换到【分析设置】选项卡。选择【阻抗】为【车行时间（分钟）】。
Ø 切换到【高级设置】选项卡。选择【问题类型】为【最小化设施点数】。

Ø 将【阻抗中断】设为【4.3】，意味着设施的最大服务范围是4.3分钟车型时间（假设消防站从接到报警到上路需要40秒的准备时间，因此行车时间只允许4.3分钟）。点【确定】。
步骤7：位置分配求解。
点击【Network Analyst】工具条上的【求解】工具，短暂运算后，得到结果图。

步骤8：更改指向不同设施点的连线的颜色，以便于区分。
右键单击【内容列表】面板【最小化设施点】图层下的【线】，在弹出菜单中选择【属性…】，显示【图层属性】对话框。切换到【符号系统】选项卡，按下图设置，点【确定】。得到结果图。

1.2使用最大化覆盖范围模型
上一小节使用最小化设施点数模型分配消防站，系统自动计算出最少3个消防站可以基本满足要求。接下来，用最大覆盖模型，分布计算当消防站个数为1、2、3、4个时的选址情况。1个消防站的情况也就是现状，主要用于对比优化效果。
步骤1：隐藏上一次分析的结果。
取消勾选【内容列表】面板的【最小化设施点】图层，这时分析结果都从图面上隐藏了起来。
步骤2：分析2点的最大化覆盖范围。
具体操作与上一小节步骤2~步骤7类似，这里就不重复了，只是在步骤6设置“位置分配”的属性的时候，将【图层名称】设为【2点最大化覆盖】，将【问题类型】设为【最大化覆盖范围】，【要选择的设施点】设为【2】，如下图。计算结果显示如下，可以看到东北角有一些火灾发生点没有被覆盖。

步骤3：类似地，分析1点、3点和4点的最大化覆盖范围（其中，【图层名称】分别设为【1点最大化覆盖】、【3点最大化覆盖】、【4点最大化覆盖】，【要选择的设施点】分别设为【1】、【3】、【4】，其他参数设置与前面相同）。
可以看到1点的最大化覆盖漏掉了很多火灾发生位置，3点最大化和最小化设施的分析结果是一样的，而4点的最大化覆盖范围可以无一遗漏地覆盖所欲火灾发生位置，其结果最为理想，但建设和运营消防站需要更多的成本。
1.3分配结果的深入分析
前面以图形的方式直观显示了布局1、2、3、4个消防站的结果，但是要确定究竟布局几个消防站还需要更多的数据支撑。为此，需要查看分析结果的数据表。以4点最大化覆盖范围为例，查询步骤为：
步骤1：切换到【4点最大化覆盖】分析结果。
在【Network Analyst】面板中点击顶部的下拉箭头，从列表中选择【4点最大化覆盖】。

步骤2：查看选中的设施点的属性。
在【Network Analyst】面板中，展开【设施点】项，从中选择标记有号或号的项目（号代表已选项，号代表必选项），右键点击它，在弹出菜单中选择【属性…】，显示【属性】对话框。从中可获取两个关键信息：【DemandCount】代表覆盖范围内的需求点总数，【Total_车行时间】代表设施点到达覆盖范围内的各个需求点的行车时间总和。将这两个数据登记到表格中。

步骤3：类似地查看并记录布局1、2、3个消防站的结果。下表汇总了所有结果，以数字的方式反映了优化布局情况。可对此表进行分析。

二、服务区划分和再分配
步骤1：启动ArcMap，加载【chp09\练习数据\服务区划分和再分配\消防站再选址.mxd】，其中包含一个【3点最大化覆盖】图层和【消防站服务区】图层。
步骤2：启动并设置分析属性。
Ø 点击【Network Analyst】工具条上的按钮【Network Analyst】，在下拉菜单中选择【新建位置分配】。
Ø 点击【Network Analyst】面板右上角的【属性】按钮，显示【图层属性】对话框。在【常规】选项卡中将【图层名称】设置为【西片消防站】，在【高级设置】选项卡中将【问题类型】设为【最小化阻抗】，【要选择的设施点】设为【1】，【阻抗中断】设为【4.3】。

步骤3：加载西片消防站服务区内的火灾发生点。
Ø 使用选择要素工具，选择【消防站服务区】要素类的西片消防站服务区。
Ø 点击菜单【选择】→【按位置选择…】，显示【按位置选择】对话框。
Ø 将【选择方法】设置为【从以下图层中选择要素】。
Ø 勾选【目标图层】栏下的【火灾发生位置】。
Ø 将【源图层】设置为【消防站服务区】。
Ø 勾选【使用所选要素】。
Ø 点【确定】。短暂计算后，位于所选西片消防站服务区内的火灾发生点均被选中。

Ø 右键点击【Network Analyst】面板中的【请求点】，在弹出菜单中选择【加载位置…】，显示【加载位置】对话框。将【加载自】栏设置为【火灾发生位置】，并确定勾选了【仅加载选定行】。点【确定】。最终加载了131个火灾发生位置。
步骤4：加载候选消防站。
在【Network Analyst】面板中，右键点击【设施点】项，在弹出菜单中选择【加载位置…】，显示【加载位置】对话框。将【加载自】栏设置为【候选消防站】。点【确定】。
步骤5：位置分配求解。
点击【Network Analyst】工具条上的【求解】工具，短暂运算后，得到结果图。求得一个消防站选址。在【Network Analyst】面板中，查看该设施点的属性发现所欲131个火灾发生位置均在4.3分钟内被覆盖。

步骤6：类似地求得东片消防站的选址。