位置分配分析

什么是位置分配?

位置通常被视为私营机构或公共组织获得成功的最重要的因素。私营机构可因便利的位置而受益匪浅,不管是面向当地客源的小型咖啡店,还是拥有配送中心及遍布全球的零售出货链条的跨国性工厂网络都是如此。良好的位置有助于保证经营成本固定且低廉,并维持较高的访问度。公共机构(例如学校、医院、图书馆、消防站和应急服务 (ERS) 中心)如果选择一个便利的位置,就可以较低的成本为社区提供高质量的服务。

选择最佳的消防站设施点

在可提供货物与服务的设施点以及消耗这些货物及服务的需求点已经给定的情况下,位置分配的目标就是以合适的方式定位设施点,从而保证最高效地满足需求点的需求。顾名思义,位置分配就是定位设施点的同时将需求点分配到设施点的双重问题。

乍看起来,一种位置分配分析似乎可解决所有问题,但对于不同类型的设施点而言,最佳位置并不相同。例如,ERS 中心的最佳位置不同于制造工厂的最佳位置。下两个示例说明了要定位的设施点类型不同时,位置分配问题的目标是如何变化的。

示例 1:定位 ERS 中心

在呼叫救护车时,我们期盼能够立刻得到帮助,而紧急响应的时间很大程度上取决于救护车与病人间的距离。通常,ERS 中心选址的目标就是要使救护车在规定的时限内可以到达尽可能多的人员所在位置。具体问题可能为:要使救护车在四分钟内能到达的社区中人员所在位置尽可能的多,三个 ERS 设施点应设置于何处?

示例 2:定位制造工厂

许多零售商店从制造工厂接收货物。不论是生产汽车、设备,还是生产包装食品,制造工厂都可能将很大一部分的预算花费在运输上。位置分配可以解答如下问题:为使总运输成本降至最低,制造工厂应位于何处?

位置分配问题类型

ArcGIS 的“位置分配”分析图层提供了六种不同的问题类型以解答特定种类的问题,所包含的问题与上面两个示例中陈述的问题类似。六种问题类型如下:

  • 最小化阻抗
  • 最大化覆盖范围
  • 最小化设施点
  • 最大化人流量
  • 最大化市场份额
  • 目标市场份额

各个问题类型的详细信息及示例在本文档的位置分配分析图层属性部分进行了描述。

执行位置分配分析的工作流程与 ArcGIS 网络分析中其他所有分析的执行方式都是相似的。

了解有关网络分析工作流的详细信息

位置分配分析图层

位置分配分析图层可为给定的位置分配问题存储输入、参数和结果。

创建位置分配分析图层

可在网络分析 中,通过单击网络分析 > 新建位置分配来创建位置分配分析图层。

单击“新建位置分配”创建分析图层。

在创建位置分配分析图层时,它会与六个网络分析类(设施点、请求点、线、点障碍、线障碍和面障碍)一同出现在网络分析 窗口中。

显示新位置分配分析图层的“网络分析”窗口

位置分配分析图层也会作为包含六个相应要素图层的合成图层,显示在内容列表 窗口中:设施点、请求点、线、点障碍、线障碍和面障碍。六个要素图层中的每一个都有默认的符号系统,可在图层属性 对话框中对其进行修改。

内容列表中具有用于六个要素图层的默认符号系统的位置分配分析图层

位置分配分析类

位置分配分析图层由六种网络分析类组成,这些类是存储于分析图层内的要素图层。它们包含在执行位置分配分析时所使用的网络分析对象。

可通过网络分析类的属性为给定的位置分配问题指定输入和输出。属性可通过网络分析类属性表(类的所有对象及其属性都列在该属性表中)进行检查和编辑,也可通过对象的属性 窗口(一次只列出一个对象及其属性)进行检查和编辑。

了解关于查看和编辑网络分析对象属性的信息

在网络分析类内,可能有输入字段、输出字段以及输入/输出字段的组合。可将数据输入到输入字段中,随后位置分配求解程序会使用这些字段设置问题。相对的,输出字段将存储来自求解过程的结果,同时提供关于解的信息。最后,输入/输出字段将二者组合到一起:可在求解前设置这些字段的值,然后让求解程序指定输出值。

设施点类

位置分配分析中的设施点是表示候选地点或必需地点的点要素,但在某些情况下,它表示竞争设施点。位置分配求解程序会根据问题类型及所指定的条件,以最有效的方法选择最佳的候选设施点来分配请求。

候选设施点所处的位置应适合正在定位的事件或机构。例如,如果正在定位配送中心,首先可能需要查找待出售的宗地。宗地售价要在预算范围内,并经过适当分区,同时该宗地要足以容纳计划建造的配送中心。您可能还会选择考虑已建有足以用作配送中心的建筑物的宗地。在确定设施点适用性方面会考虑到的因素有无限多个。

选择恰当的因素并找到满足这些因素的地点,这就是适用性分析的全部内容。适用性分析应在设置位置分配问题之前执行。适用性分析的详略程度可根据需要进行调整。但是,如果忽略了查找理想的候选设施点,位置分配求解程序可能会选择根本不可行的设施点。回头考虑配送中心的示例,如果不进行恰当的适用性分析而将候选设施点随机散布到研究区域各处,则位置分配求解程序可能会选择位置不适当的候选设施点(如居民住宅区)。注意的要点就是要将可能会满足需求的候选设施点提供给位置分配求解程序,然后位置分配求解程序会在候选设施点之间进行选择,以找到一个或一组设施点,可以在不违反特定位置分配类型约束的同时使成本降至最低并分配最多的请求。

另一种类型的设施点就是必需设施点,它们必须包含在解中。如果城市发展到一定程度时,新的住宅区无法得到消防部门的足够保护,则目标可能就是要在不关闭现有消防站的前提下定位新的消防站。新消防站的可能地点将成为候选设施点,而现有消防站将成为必需设施点。

竞争者设施点特定于最大化市场份额和目标市场份额问题类型,通常表示与您的业务争夺相同客户群体的对手的业务设施点。

每个设施点都可具有表示其重要性或吸引力的权重。除 1 之外的设施点权重值只能与最大化市场份额及目标市场份额问题类型一同使用,其他问题类型将忽略此类值。例如,根据该值可认定某个销售区大小两倍于通常销售区的百货公司对顾客有两倍的吸引力。较大规模店铺的权重为 2.0,而正常规模的店铺的权重为 1.0。确定何种因素影响设施点权重并将其量化需要进行周密的考虑。

设施点属性

设施点的输入字段

输入字段

描述

ObjectID

系统管理的 ID 字段。

Shape

指示网络分析对象地理位置的几何字段。

名称

网络分析对象的名称。

FacilityType

此属性可指定设施点是候选设施点、必需设施点、竞争者设施点还是已选设施点。它受到值的属性域约束,以下列表中括号内的整数值引用了该值属性域:

  • 候选 (0) - 候选设施点即为可能 是解的一部分的设施点。
  • 必需 (1) - 必需设施点即为必须 是解的一部分的设施点
  • 竞争者 (2) - 竞争者设施点特定于最大化市场份额与目标市场份额问题类型。它是表示竞争对手的设施点,会从问题中移除请求。
  • 已选 (3) - 一旦位置分配求解程序确定了某个候选设施点成为解的一部分,求解程序就会将 FacilityType 值从“候选”更改为“已选”。如果在求解前将 FacilityType 设置为“已选”,该设施点在求解时会被视为候选设施点。

Weight

设施点的相对权重,用于评定吸引力、合意程度或一个设施点较之另一个设施点的差距。

例如,一个值为 2.0 的权重表示对客户的偏好捕捉得更为准确,客户在高权重的设施点购物的意愿强于在普通权重处的意愿,此差距达到 2 倍。可能影响设施点权重的示例因素包括建筑物面积、街区环境以及建筑物的使用年龄。除 1 之外的权重值仅适用于最大化市场份额与目标市场份额问题类型。

网络位置字段

  • SourceID
  • SourceOID
  • PosAlong
  • SideOfEdge

结合使用这四种属性可描述网络中对象所在的点。

了解有关网络位置字段的详细信息

CurbApproach

CurbApproach 属性指定在到达设施点或从设施点离开时可以向哪个方向行驶。由于两点间的最短路径会因抵达目的地所允许的行驶方向的变化而变化,因此在生成请求点与设施点间阻抗时将使用此属性。

该字段受值的属性域约束,在默认情况下设置为车辆的任意一侧 (0),表示可从车辆的右侧或左侧访问设施点。在车辆应从特定方向到达或离开设施点的情况下,还有车辆的右侧 (1) 或车辆的左侧 (2) 选项。最后的 CurbApproach 选项禁止 U 形转弯 (3),对位置分配分析的作用与车辆的任意一侧相同。

了解有关 U 形转弯策略的详细信息

设施点的输入/输出字段

输入/输出字段

描述

状态

该输入字段用于指示设施点的状态信息。

该字段受到下面列出的值的属性域(括号中是它们的编码值)的约束。

  • 正常 (0) - 网络位置有效。
  • 未定位 (1) - 无法确定网络中的位置。
  • 未定位网络元素 (2) - 找不到应作为网络位置的网络元素。如果删除了网络边并且未对网络位置重新进行计算,则可能会出现这种情况。

执行求解操作后,可以使用以下状态值之一修改状态:

  • 正常 (0) - 已成功计算网络位置。
  • 元素不可穿越 (3) - 网络位置所在的网络元素不可穿越。网络元素受到约束属性限制时可能会发生这种情况。
  • 字段值无效 (4) - 网络位置的字段值落在分析图层的编码属性域或属性域范围之外。例如,应该填写正数的位置可能存在负数。
  • 未到达 (5) - 无法通过求解程序到达网络位置。

设施点的输出字段

输出字段

描述

DemandCount:

该字段包含了分配给设施点的请求点的计数。非零值表示设施点被选择作为解的一部分。

DemandWeight:

该字段包含了分配给设施点的所有请求点中有效权重的总和。值为分配给设施点的请求点中所有 Weight 值的总和。在最大化人流量与最大化市场份额问题类型中,该值为 Weight 字段值按比例分配的总和,因为这些问题类型允许请求随距离而衰减或在多个设施点间进行拆分。

Total_[阻抗]

(例如,Total_Miles,其中 Miles 是网络的阻抗)

该字段包含了设施点与每个分配给设施点的请求点之间的网络成本总和。字段名称的 [阻抗] 部分可使用网络属性名称替换;例如,Total_Meters,其中 Meters 是网络属性的名称。

TotalWeighted_[阻抗]

(例如,TotalWeighted_Miles,其中 Miles 是网络的阻抗)

该字段存储设施点的累积加权成本。请求点的加权成本是将其权重乘以设施点与请求点之间的最小成本路径。设施点的加权成本是分配到该设施点的请求点的所有加权成本的总和。例如,如果将权重为 2 的请求点分配给距其 10 英里远的设施点,TotalWeighted_Miles 值即为 20 (2 x 10)。如果将权重为 3 的另一个请求点分配给距其 5 英里远的同一设施点,TotalWeighted_Miles 值将增加到 35 (3 x 5 + 20)。

请求点类

此要素图层用于存储给定位置分配分析图层的请求点。请求点通常是指对设施点提供的货物和服务有需求的人或物品的位置。请求点可以是根据居住在此处的人数进行加权的邮编区域的质心,也可以根据这些人员产生的预计消费来加权的邮编区域质心。请求点也可以表示商业用户。如果您提供的业务具有很高的库存周转率,则它们将比低周转率的业务具有更高的加权值。

请求点可覆盖位置分配问题类型的距离中断。这在某些请求点具有不同需要或行为时非常有用。例如,当预先定位救护车时,在四分钟内到达各位置是可以接受的,但在老龄人口集中的区域(如老年人中心),需要将响应时间缩短到两分钟。

请求点属性

请求点的输入字段

输入字段

描述

ObjectID

系统管理的 ID 字段。

Shape

指示网络分析对象地理位置的几何字段。

名称

网络分析对象的名称。

GroupName

请求点所在的组的名称。目标市场份额及最大化市场份额问题类型将忽略此属性。

如果请求点具有相同的组名称,则求解程序会将组的所有成员分配给同一设施点。

最小化不具有组名称的距离
最小化不具有分组请求点的距离
最小化具有组名称的距离
最小化具有分组请求点的距离(在本例中,黄色的请求点具有相同的 GroupName 值,因此它们将会分配给同一设施点。)

如果某些约束(如中断距离)阻止组中的任意请求点到达同一设施点,则不对任何请求点进行分配。

Weight

请求点的相对权重。权重值为 2.0 表示请求点的重要性是该值为 1.0 的请求点的两倍。

ImpedanceTransformation

指定给该请求点属性的任意值将覆盖网络分析图层的阻抗变换值

ImpedanceParameter

指定给该请求点属性的任意值将覆盖网络分析图层的阻抗参数值

Cutoff_[阻抗]

(例如,Cutoff_Miles,其中 Miles 为网络的阻抗)

指定给该请求点属性的任意值将覆盖网络分析图层的中断 [阻抗] 值

网络位置字段

  • SourceID
  • SourceOID
  • PosAlong
  • SideOfEdge

结合使用这四种属性可描述网络中对象所在的点。

了解有关网络位置字段的详细信息

CurbApproach

CurbApproach 属性指定在到达请求点或从请求点离开时可以向哪个方向行驶。由于两点间的最短路径会因抵达目的地所允许的行驶方向的变化而变化,因此在生成请求点与设施点间阻抗时将使用此属性。

该字段受值的属性域约束,在默认情况下设置为车辆的任意一侧 (0),表示可从车辆的右侧或左侧访问需求点。在车辆应从特定方向到达或离开请求点的情况下,还有车辆的右侧 (1) 或车辆的左侧 (2) 选项。最后的 CurbApproach 选项禁止 U 形转弯 (3),对位置分配分析的作用与车辆的任意一侧相同。

了解有关 U 形转弯策略的详细信息

请求点的输入/输出字段

输入/输出字段

描述

状态

该输入字段用于指示请求点的状态信息。

该字段受到下面列出的值的属性域(括号中是它们的编码值)的约束。

  • 正常 (0) - 网络位置有效。
  • 未定位 (1) - 无法确定网络中的位置。
  • 未定位网络元素 (2) - 找不到应作为网络位置的网络元素。如果删除了网络边并且未对网络位置重新进行计算,则可能会出现这种情况。

执行求解操作后,可以使用以下状态值之一修改状态:

  • 正常 (0) - 已成功计算网络位置。
  • 元素不可穿越 (3) - 网络位置所在的网络元素不可穿越。网络元素受到约束属性限制时可能会发生这种情况。
  • 字段值无效 (4) - 网络位置的字段值落在分析图层的编码属性域或属性域范围之外。例如,应该填写正数的位置可能存在负数。
  • 未到达 (5) - 无法通过求解程序到达网络位置。

请求点的输出字段

输出字段

描述

FacilityID

分配有请求点的设施点对象 ID。

如果值为空,则说明没有将请求点分配给设施点,或将请求点分配给了多个设施点;后一种情况仅可能在市场份额问题类型下出现。

AllocatedWeight

这是分配给已选和必需设施点的请求数量。该值不包含分配给竞争设施点的请求。该值可具有三种解释:

  • 空值表示请求点没有分配给任何设施点。例如,如果请求点处于所有阻抗中断的外部,或位于受限网络元素上,可能会产生该值。
  • 零值表示请求点仅分配给竞争设施点。
  • 非零的正值表示分配给已选和必需设施点的请求数量。

线类

线类是一种仅输出网络分析类,因此,它包含了在求解操作过程中由求解程序生成的线要素。它还包含将请求点及所分配的设施点相连的线要素。如果将一个请求点分配给多个设施点,则该请求点与分配到的每一个设施点都连有一条线。如果请求点未分配给任何设施点,它将没有任何对应的线。输出 shape 类型可以是“直线”,也可以是“无”;无论为哪种类型,线要素始终表示设施点与请求点之间最短的网络 路径;因此,与成本相关的属性可反映网络成本,而非直线距离。不输出网络路径实际形状的原因是在位置分配中极少需要它们,而且生成路径形状会大大增加求解时间,还可能会耗尽系统资源,对于一些大问题而言此弊端将更将明显。

线属性

线的输出字段

输出字段

描述

ObjectID

系统管理的 ID 字段。

Shape

指示网络分析对象地理位置的几何字段。

如果将分析图层的输出 Shape 类型属性设置为,则不返回任何形状。将输出 Shape 类型属性设置为直线,会返回连接各请求点/设施点对的直线。

名称

线的名称。将对名称进行格式化,以使设施点名称和请求点名称按访问顺序列出。当将网络分析图层的行驶自属性设置为设施点到请求点时,名称格式为 [设施点名称] - [请求点名称];将属性设置为请求点到设施点时,名称格式为 [请求点名称] - [设施点名称]。

FacilityID

与线关联的设施点的唯一 ID。一条线始终与一个设施点及一个请求点相关联。

DemandID

与线关联的请求点的唯一 ID。一条线始终与一个设施点及一个请求点相关联。

Weight

已连接的请求点 (DemandID) 分配给连接设施点 (FacilityID) 的权重。

TotalWeighted_[阻抗]

(例如,Total_Miles,其中 Miles 是网络的阻抗)

设施点与请求点间行驶的加权成本。该值是 Total_[阻抗] 值与分配给设施点的请求点的权重的乘积。所有累积属性,以及活动成本属性,都将拥有一个伴随的 Total_[阻抗] 属性。

请注意,虽然线具有直线几何或空几何,但阻抗始终指的是网络成本,而非直线距离。

Total_[阻抗]

(例如,Total_Miles,其中 Miles 是网络的阻抗)

设施点与请求点间行驶的网络成本。所有累积属性,以及活动成本属性,都将拥有一个伴随的 Total_[阻抗] 属性。

请注意,虽然线具有直线几何或空几何,但阻抗始终指的是网络成本,而非直线距离。

点障碍、线障碍和多边形障碍

障碍用于临时限制网络各部分、向网络各部分添加阻抗以及调整网络各部分的阻抗大小。创建新网络分析图层时,“障碍”类为空。只有将对象添加到该类后,它们才不会为空 - 但不需要添加障碍。

障碍可用于所有网络分析图层;因此,将在一个单独的主题中对其进行介绍。

了解有关障碍的详细信息

位置分配分析图层属性

可在分析图层的图层属性 对话框中设置分析参数。可通过不同的方式来访问该对话框:

了解有关打开网络分析“图层属性”对话框的信息

“分析设置”选项卡

位置分配分析图层的“分析设置”
位置分配分析图层的“分析设置”

阻抗

该特性指定的网络成本属性用于定义穿越网络元素的成本。

了解有关成本属性的详细信息

行驶自

当 ArcGIS 网络分析解决位置分配问题时,它可以计算从请求点到设施点或从设施点到请求点的网络成本。约束(例如单行道)和阻抗(例如行驶时间)可基于行驶的方向,因为方向会影响行驶时间。例如,从请求点驾车到达设施点可能需要 15 分钟,但从设施点行驶至请求点仅需 10 分钟。行驶自属性可影响请求点会分配到哪个设施点。

消防部门通常使用设施点到请求点设置,因为他们需要关注从消防站行驶到紧急救援位置所花的时间。零售商店则更关注顾客到达商店所花的时间;因此,商店通常使用请求点到设施点选项。

交汇点的 U 形转弯

ArcGIS 网络分析允许在任何位置、仅在死角(或死胡同 (cul-de-sac))或者仅在交点和死角处出现 U 形转弯,也可禁止在任何位置出现 U 形转弯。允许 U 形转弯表示车辆可以在交汇点处转向并沿同一街道往回行驶。

了解有关 U 形转弯策略的详细信息

输出 Shape 类型

分析的结果可以不使用线(无)或使用直线表示:

  • 无 - 地图上不返回或不显示表示需求点到设施点的分配状况的线。这在具有大量请求点或设施点,以及仅关注图表输出时非常有用。
  • 直线 - 在地图上返回和显示连接请求点与设施点的线。

在这两种情况下,解中阻抗相关的成本均相同,并基于最短网络 路径(不使用直线距离)。

应用等级

如果网络数据集具有等级属性,则可在分析时使用该等级。使用等级的结果是,求解程序更偏好高阶边而不是低阶边。分等级求解的速度更快,并且可以用于模拟驾驶员对在高速公路(而非地方道路)上行驶的偏好,即使这意味着行程更远。但是,如果不使用等级,则会为网络数据集生成精确的路线。

了解有关使用等级安排路线的详细信息

忽略无效的位置

该属性用于忽略无效的网络位置而仅通过有效的网络位置来求解分析图层。如果未选中该选项并且网络位置未定位,则求解操作可能会失败。无论在哪种情况下,分析都会忽略无效的位置。

约束条件

可以选择在求解分析时应遵守的约束属性。为必须遵守单行道规则的车辆(例如,非紧急车辆)查找解决方案时,应使用诸如“单向”等约束条件。如果网络数据集包含其他约束属性(如重量限制或高度限制),也可以使用这些约束条件。

了解有关约束条件的详细信息

约束属性也可以与动态属性结合使用。例如,如果车辆的高度高于隧道的高度,则可对边进行约束。

了解有关使用参数化属性安排路线的详细信息

“高级设置”选项卡

位置分配图层的高级设置选项卡

图层属性 对话框的高级设置选项卡中可选择问题类型并设置其属性。由于不同种类的设施点具有不同的优先级和约束,因此需要根据要定位的设施点的种类选择问题类型。例如,消防部门可能有一项规定,即其设施点所在的位置需要能在四分钟内到达社区中每一个请求位置。某个餐馆会需要选址在合适的位置,以使尽可能多的人可以在 10 分钟内驾车到达,并且还要使这些人尽可能地靠近该餐馆。两个示例都可以使用位置分配分析来求解,但它们需要不同的问题类型。(最小化设施点问题类型最适合消防部门的目标,而最大化人流量问题类型更适用于餐馆。)

当定位设施点时,在高级设置选项卡上所做的设置会更改约束,还会对求解程序的优先级产生影响。

问题类型

问题类型属性可用于选择位置分配问题类型。问题类型在下面列出并进行描述。

位置分配问题类型

问题类型

描述

最小化阻抗

(P 中位数)

将设施点设置在适当的位置,以使请求点与设施点解之间的所有加权成本之和最小。下面图形中的箭头强调了一个事实,即分配基于所有请求点之间的距离进行。

最小化阻抗问题类型
“最小化阻抗”会选择使加权阻抗(分配给某个设施点的请求点乘以该设施点的阻抗)之和最小的设施点。

此问题类型通常用于定位仓库,因为它可以减少将货物运送到各门店的总运输成本。因为“最小化阻抗”可减少公众到达选定设施点所需行进的总距离,所以,对于某些公共机构(例如,图书馆、区域机场、博物馆、机动车辆管理部门及医疗诊所)的定位而言,通常认为不具有阻抗中断的最小化阻抗问题类型比其他问题类型更加合理。

以下列表描述了最小化阻抗问题类型处理请求的方法:

  • 如果设置了阻抗中断,所有设施点的阻抗中断外部的任何请求进行都不会被分配。
  • 如果某个请求点位于某设施点的阻抗中断以内,则该请求点会将其所有请求权重分配给该设施点。
  • 如果某个请求点位于两个或多个设施点的阻抗中断以内,则该请求点会将其所有请求权重仅分配给最近设施点。

最大化覆盖范围

定位设施点,以将尽可能多的请求点分配给阻抗中断内的设施点解。

最大化覆盖范围问题类型
“最大化覆盖范围”可选择适当的设施点,以使尽可能多的请求被设施点阻抗中断所覆盖。在此图形中,求解程序最终选择了三个设施点。

“最大化覆盖范围”常用于定位消防站、警察局和 ERS 中心,因为紧急救援服务通常需要在指定响应时间内到达所有请求点位置。请注意,具有准确精密的数据,以使分析结果能够正确地建立真实世界结果模型,这对于所有组织都十分重要,而对于紧急救援服务来说则更是关键。

与在店内就餐的比萨饼店相反,比萨外卖业务会试图将店址设在一定车程时间范围内可以覆盖最多人员的位置。定购比萨外卖的人通常不关心比萨饼店的远近;他们只关心比萨是否能够在店家宣称的时间内送达。因此,比萨外卖业务会从其宣称的送货时间上减去比萨制作时间,并对最大化覆盖范围问题进行求解,以选择出在覆盖区域中能够争取到最多潜在顾客的候选设施点。(在店内就餐的比萨饼店的潜在顾客受距离的影响更大,因为他们要前往餐馆,因此人流量最大化或市场份额问题类型更适合于此种情况。)

以下列表描述了“最大化覆盖范围”问题处理请求的方法:

  • 所有设施点的阻抗中断外部的任何请求点都不会被分配。
  • 如果某个请求点位于某设施点的阻抗中断以内,则该请求点会将其所有请求权重分配给该设施点。
  • 如果某个请求点位于两个或多个设施点的阻抗中断以内,则该请求点会将其所有请求权重仅分配给最近设施点。

最小化设施点

定位设施点,以将尽可能多的请求点分配给阻抗中断内的设施点解;此外,还要使需要覆盖请求点的设施点的数量最小化。

最小化设施点问题类型
“最小化设施点”会选择适合的设施点,以使尽可能多的请求点处于设施点阻抗中断范围内。此外,还要使需要覆盖请求点的设施点的数量最小化。在此图形中,求解程序仅使用两个设施点即可覆盖所有请求点。

除需考虑要定位的设施点数目(此数目由求解程序确定)外,最小化设施点与最大化覆盖范围相同。如需考虑设施点建造成本这一限制因素,则原本使用“最大化覆盖范围”(如紧急响应)的组织可应用“最小化设施点”来求解,以使所有可能的请求点全部得到覆盖。当尚未提供更靠近学生住所的校车站点,学生们仍需步行一段路时,“最小化设施点”也可用于选择校车站点。

以下列表描述了“最小化设施点”问题处理请求的方法:

  • 所有设施点的阻抗中断外部的任何请求点都不会被分配。
  • 如果某个请求点位于某设施点的阻抗中断以内,则该请求点会将其所有请求权重分配给该设施点。
  • 如果某个请求点位于两个或多个设施点的阻抗中断以内,则该请求点会将其所有请求权重仅分配给最近设施点。

最大化人流量

在假定请求权重因设施点与请求点间距离的增加而减少的前提下,将设施点定位在能够将尽可能多的请求权重分配给设施点的位置。

最大化人流量问题类型
“最大化人流量”在假定请求权重随距离的增加而减少的前提下,将设施定位在能够将尽可能多的请求权重分配给设施点的位置。在此图形中,以饼图方式表示的请求点显示了设施点所争取到的请求比例。

很少或没有竞争的专卖店明显最适合该问题类型,但当缺乏市场份额问题类型分析所需的竞争对手的数据时,它也可以用于普通零售店和餐馆。其他适合该问题类型的业务包括咖啡店、健身中心、牙医及诊所、保龄球馆和电子商品店。公交车站的选址通常也使用“最大化人流量”进行分析。“最大化人流量”假定人们到达设施点所需行进的距离越远,他们就越不可能去利用它。这一假定的具体反映就是分配给设施点的请求数量会随距离的增加而减少。可指定随阻抗变换而变化的距离衰减。

以下列表描述了“最大化人流量”问题处理请求的方法:

  • 所有设施点的阻抗中断外部的请求不会分配给任何设施点。
  • 当请求点位于一个设施点的阻抗中断内部时,将会根据中断和阻抗变换对其请求权重进行部分分配。上面图形中的请求点通过饼图表示所选设施点所争取到的请求权重占总数的比例。
  • 被多个设施点的阻抗中断所覆盖的请求点的权重仅分配给最近的设施点。

最大化市场份额

选择一定数量的设施点,以保证在存在竞争对手的情况下分配到最多的请求。目标就是通过给定数量(由您指定)的设施点占有尽可能多的市场份额。总市场份额是有效请求点的所有请求权重之和。

最大化市场份额问题类型
“最大化市场份额”可选择适合的设施点,以在存在竞争对手的情况下争取到最大量的请求。可指定想要选择的设施点的数量。

市场份额问题类型需要的数据最多,因为除了自己的权重之外,您还需要知道竞争对手设施点的权重。如果拥有包括竞争对手的数据在内的全面信息,那么原先使用最大化人流量问题类型的设施点也可以使用市场份额问题类型。大型折扣店通常使用最大化市场份额来为少量的几个新店选址。市场份额问题类型将使用赫夫模型,该模型也称作重力模型或空间交互模型。

以下列表描述了“最大化市场份额”问题处理请求的方法:

  • 所有设施点的阻抗中断外部的请求不会分配给任何设施点。

  • 如果某个请求点位于某设施点的阻抗中断以内,则该请求点会将其所有请求权重分配给该设施点。

  • 如果某个请求点位于两个或多个设施点的阻抗中断以内,则该请求点会将其所有请求权重分配给覆盖该点的各设施点,然后,按照与设施点的吸引力(设施点权重)成正比、与设施点和请求点之间距离成反比的方式在各设施点之间分割请求权重。如果各设施点的权重相同,则与远处的设施点相比,近处的设施点将分配到更多的请求权重。此行为在上面的“最大化市场份额”图形中得到了展示。假定三个设施点(正方形)具有相同的权重,并请注意,六个请求点(圆形)其中之一位于两个竞争设施点的阻抗中断内,并在两设施点间对其请求进行分割。(请求点中黄色或蓝色区域表示对应颜色的设施点所占有的请求权重百分比。)靠近图形中心的请求点被位于左侧的黄色设施点和处于中心的蓝色设施点二者同时覆盖。因为请求点更接近黄色设施点,所以分配给该设施点的请求更多。

    右下方的请求点没有分配任何请求。因为要选择的设施点属性被设置为 1,所以不选择距离该请求点最近的设施点作为解的一部分。

  • 总市场份额可用于计算所占有的市场份额,它是定位于网络上的所有请求点的权重之和;未分配的请求点对总市场份额没有影响,若要将其计入则应对其重新定位。

目标市场份额

“目标市场份额”可在存在竞争者的情况下,确定出占有总市场份额的指定百分比所需的设施点的最小数量。总市场份额是有效请求点的所有请求权重之和。设置希望占有的市场份额的百分比,然后由求解程序确定满足该阈值所需的最小设施点数。

目标市场份额问题类型
“目标市场份额”在存在竞争者的情况下使用,它会尝试求得占有指定市场份额所需的最少设施点数。

市场份额问题类型需要的数据最多,因为除了自己的权重之外,您还需要知道竞争对手设施点的权重。如果拥有包括竞争对手的数据在内的全面信息,那么原先使用最大化人流量问题类型的设施点也可以使用市场份额问题类型。

在希望了解占有指定的市场份额需要进行何种程度的扩张,或在出现新的竞争设施点的情况下需要采取何种措施来保证当前的市场额时,大型折扣店通常会使用“目标市场份额”问题类型。如果不考虑预算,结果通常可以作为商店应当采取的措施。在考虑预算的情况下,问题就回到了最大化市场份额的情况,这时要以确定的设施点数争取到最大的市场份额即可。

以下列表描述了目标市场份额问题处理请求的方法:

  • 总市场份额可用于计算所占有的市场份额,它是定位于网络上的所有请求点的权重之和;总市场份额中不包括未定位的请求点,若要将其计入则应对其重新定位。
  • 所有设施点的阻抗中断外部的请求不会分配给任何设施点。
  • 如果某个请求点位于某设施点的阻抗中断以内,则该请求点会将其所有请求权重分配给该设施点。
  • 如果某个请求点位于两个或多个设施点的阻抗中断以内,则该请求点会将其所有请求权重分配给覆盖该点的各设施点,然后,按照与设施点的吸引力(设施点权重)成正比、与设施点和请求点之间距离成反比的方式在各设施点之间分割请求权重。如果各设施点的权重相同,则与远处的设施点相比,近处的设施点将分配到更多的请求权重。此行为在上面的“目标市场份额”图形中得到了展示。假设三个设施点(正方形)具有相同的权重,并请注意,六个请求点(圆形)中的两个点位于两个不同设施点的阻抗中断内,并在两设施点间对其请求进行分割。(请求点中黄色或蓝色区域表示对应颜色的设施点所占有的请求权重百分比。)靠近图形中心的请求点被位于左侧的黄色设施点和处于中心的蓝色设施点二者同时覆盖。因为请求点更接近黄色设施点,所以分配给该设施点的请求更多。

    因为另一请求点与右侧的蓝色设施点及黄色设施点距离相等,所以将在两设施点之间对其权重进行平均分割。

要选择的设施点

使用要选择的设施点属性可指定求解程序应定位的设施点的数量。

当要查找的设施点多于所需设施点时,FacilityType 值为“必需”的设施点将始终为解的一部分;要选择的任何额外设施点都将从候选设施点中选取。

在求解前所有 FacilityType 值为“已选”的设施点在求解时都将视为候选设施点。

对于“最小化设施点”问题类型,要选择的设施点属性不可用,因为求解程序需要确定实现覆盖范围最大化时所需的设施点的最少个数。

要选择的设施点属性在“目标市场份额”问题中也不可用,因为求解程序要确定占有指定市场份额所需的设施点的最少个数。

阻抗中断

阻抗中断指定请求点可分配给设施点的最大阻抗。最大阻抗以沿网络的最小成本路径进行测量。如果请求点位于中断外部,则不会被分配。此属性可用于对人们为前往您的商店而愿意行进的最大距离,以及消防站到达社区中任一请求点所允许的最大时间进行建模。

提示提示:

如果设置请求点的 Cutoff_[阻抗] 属性,该属性将覆盖分析图层的阻抗中断属性。您可能会发现,乡村居民愿意走 10 英里远去往某个设施点,而城镇居民只愿意走 2 两英里的路程。此情况可以如下方式建模:将分析图层的阻抗中断值设置为 10,而将城镇地区中请求点的 Cutoff_Miles 值设置为 2。

阻抗变换

此属性可设置对设施点与请求点间网络成本进行变换的方程。它还可与阻抗参数结合使用,指定设施点与请求点间的网络阻抗对于求解程序选择设施点的影响的严重程度。

应用变换可使所有请求点到达最近设施点所需行进的总距离均等。图书馆和医疗诊所要关注服务的公平性,因此,它们通常使用最小化阻抗问题类型来定位设施点,处理过程采用幂阻抗变换,且阻抗参数为 2.0。这样,就不会有少数距离远的顾客或患者为比别人更远的出行距离感到担忧。

一些商店会收集顾客居住位置的相关数据;通过数据,可以了解距离对顾客行为的影响。这些数据的其中一点好处就是这些店可以建立及校准阻抗变换,日后可使用它来选择更佳的地点。

要精确拟合阻抗变换和参数来描述您的优先级及/或为请求点行为建模需要进行仔细的研究,这包括了对赫夫模型以及距离衰减等主题的研究。但是,研究的第一步始终是要了解成本变换的方式。在以下变换选项的列表中,d 指的是请求点,f 指的是设施点。所以阻抗df 即为请求点 d 与设施点 f 之间最短路径的网络阻抗,成本df 即为设施点与请求点间变换的网络阻抗。Lambda (λ) 表示阻抗参数。

阻抗变换

描述

Linear

成本df = λ * 阻抗df

注注:

因为更改线性变换中参数的值不会影响求解程序的结果,所以将阻抗变换属性设置为线性时,阻抗参数在内部始终设置为 1。

成本df = 阻抗dfλ

指数

成本df = e(λ * 阻抗df

指数变换通常与阻抗中断结合使用。

下一组图形和表使用“最小化阻抗”来说明使用不同阻抗变换和参数的潜在影响。

说明阻抗变换影响的示例问题
请求点位于两英里长的边的两端且候选设施点位于边中间位置的示例问题

线性变换始终使用值为 1 的参数,因此成本不变,设施点 B 可将该成本最小化。

设施点

总成本(线性)

设施点解

A

3+3+5=11

B

7+1+1=9

选择设施点 B。

使用线性变换的成本的比较
说明阻抗变换影响的示例问题
使用线性变换时,设施点 B 的总变换成本低于设施点 A 的总变换成本。

参数为 2 的幂变换增加了足够长的距离,使得设施点 A 实现成本最小化。

设施点

总成本(幂变换,λ = 2)

设施点解

A

32+32+52=43

选择设施点 A。

B

72+12+12=51

使用参数为 2.0 的幂变换的成本比较
说明阻抗变换影响的示例问题
使用二次幂变换时,设施点 A 的总变换成本低于设施点 B 的总变换成本。

阻抗参数为 0.02 的指数变换更倾向于近旁的请求点,因此,在这种情况下,设施点 B 即为设施点解。(因为图形与线性变换图形相同,所以将其省略。)

设施点

总成本(指数变换,λ = 0.02)

设施点解

A

e0.02*3+e0.02*3+e0.02*5=3.23

B

e0.02*7+e0.02*1+e0.02*1=3.19

选择设施点 B。

使用参数为 0.02 的指数变换的成本比较

阻抗参数

通过此属性可设置一个参数 λ,以配合阻抗变换属性使用。但在将阻抗变换设置为线性时,将忽略阻抗参数值,而改用值 1。有关详细信息,请参见阻抗变换属性(上述内容)。

提示提示:

如果设置请求点的 ImpedanceParameter 属性,该属性会覆盖分析图层的阻抗参数属性。您可能要针对城镇居民和乡村居民使用不同的阻抗参数。可通过为分析图层设置阻抗变换以匹配乡村居民的阻抗参数,同时为城镇地区中的请求点设置阻抗参数以匹配城镇居民的阻抗参数,来执行建模。

目标市场份额

此属性特定于“目标市场份额”问题类型。它是您希望设施点解占总请求权重的百分比。求解程序会确定出为占有该值指定的目标市场份额所需的最小设施点数。

累积选项卡

累积选项卡中,可以选择网络数据集中要对路径对象进行累积的成本属性。这些累积属性仅供参考;求解程序仅使用分析图层的阻抗参数所指定的成本属性来计算路径。

对于每个累积的成本属性,均会向求解程序所输出的路径中添加一个 Total_[阻抗] 属性。

网络位置选项卡

网络位置选项卡上的参数用于查找网络位置并为其属性赋值。

了解有关网络位置的详细信息

对位置分配分析的结果进行求解和解释

在创建位置分配分析图层、填充所需网络分析对象并设置相应的分析属性后,可通过单击网络分析 工具条上的求解按钮来确定位置分配问题的解。

求解后,如果将输出 Shape 类型属性设置为直线,则位置分配求解程序会在设施点解与分配到解的请求点之间绘制线,并将已成为解的候选设施点的 FacilityType 属性设置为“已选”。

网络分析 窗口还将更新“线”类的名称,以显示其包含的线对象的数目。

在求解操作过程中,位置分配求解程序将使用活动网络成本属性作为阻抗,创建一个由内部管理的设施点与请求点之间的源-目标 (OD) 成本矩阵。求解程序会在分析问题潜在的解时参考 OD 成本矩阵。

了解关于 OD 成本矩阵分析的内容

位置分配问题是组合优化中的一种,组合优化可使潜在解的数目快速增长。

候选设施点

要查找的设施点

潜在解的数目

10

5

252

30

15

155,177,520

50

25

126,410,606,437,752

100

50

1.009 x 1029

500

250

1.167 x 10149

此表说明了位置分配问题的复杂性以及需要运用启发式算法的原因:

由于位置分配问题的组合特性,要在合理搜索时间内找到理想的解,穷举搜索技术不适合实际的应用(尤其对于大型问题集)。因此,启发式算法可实现更快的搜索。关于“网络分析”所使用的启发式算法的详细信息,可在下列主题中找到:

了解关于“网络分析”所使用的算法的内容

在成功选择设施点并分配请求点后,位置分配求解程序将在网络分析对象的相应输出字段中输出结果。

解释位置分配分析的结果

在对位置分配问题进行成功求解后,可通过查看设施点、请求点和线的属性来检查结果。也可能要在分析类中做出选择,以更透彻地理解结果。以下列表显示了两种通用后分析选择:

  • 对于除市场份额问题外的任意问题类型,要选择分配给特定设施点解的所有请求点,请选择 FacilityID 值与所关注设施点的 ID 相等的请求点。
  • 对于市场份额问题,要选择分配给特定设施点解的所有请求点,请以“请求点”中的 ObjectID 与“线”中的 DemandID 作为连接字段,将“线”属性表与“请求点”表相连接。然后,选择希望在 LALines.FacilityID 字段中检查的 FacilityID 值。

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7/10/2012