摘要：城市突發(fā)內(nèi)澇災(zāi)害，需要應(yīng)急指揮及時疏導(dǎo)交通。GIS的空間分析功能在這方面能發(fā)揮重要的作用。該文利用ArcGIS軟件，實現(xiàn)一種在多處障礙的情況下搜索最短路徑的方法，解決城市內(nèi)澇災(zāi)害農(nóng)業(yè)突發(fā)時交通疏導(dǎo)問題，該方法快速、簡單易操作、結(jié)果可視化。

關(guān)鍵詞：城市內(nèi)澇；交通疏導(dǎo)；最短路徑；ArcGIS

中圖分類號：U1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）01-0205-02

1 概述

城市內(nèi)澇是由于雨量過多、地勢低洼、積水不能及時排除而形成的自然災(zāi)害[1]。它是一種常見城市災(zāi)害類型。隨著城市化的高速推進(jìn)，城市規(guī)劃建設(shè)落后、管道排水能力差等問題逐漸顯現(xiàn)，城市內(nèi)澇災(zāi)害也日益頻繁和嚴(yán)重，以至網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)“城市看海”的流行語。2012年7月發(fā)生在北京暴雨引發(fā)的城市內(nèi)澇，因災(zāi)死亡人數(shù)達(dá)79人。災(zāi)害突發(fā)時交通癱瘓，交通管理混亂，大量車輛因水淹熄火，甚至有車主在車內(nèi)溺亡，公共交通（比如公交車）沒有發(fā)揮應(yīng)急作用等問題飽受詬病。內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生時如何進(jìn)行有效的交通應(yīng)急管理，及時引導(dǎo)和疏散車流的問題亟待解決。

2 基于GIS的最短路徑分析

GIS是地理信息系統(tǒng)的縮寫，它是對地理空間信息進(jìn)行描述、采集、處理、存儲、管理、分析和應(yīng)用的一門交叉學(xué)科[2]。在實踐術(shù)語中，GIS是一套計算機軟件，允許人們操作與地球特定位置緊密關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。ArcGIS是由美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI）開發(fā)并銷售的，它是最具代表性的GIS軟件平臺，其強大的且不斷更新、完善的空間分析處理功能使其長期在同類軟件中處于主流地位。

空間分析是一個地學(xué)研究的重要方法，它分析地理目標(biāo)的空間位置、空間分布、空間統(tǒng)計、空間關(guān)聯(lián)、空間關(guān)系、空間運動等。隨著地理信息系統(tǒng)深層次的發(fā)展，它強大的空間分析能力倍受青睞。在空間分析中，經(jīng)常要用到網(wǎng)絡(luò)分析。網(wǎng)絡(luò)由游歷多種事物（如交通、水、污染物或者電流）的路徑系統(tǒng)所組成，常見的網(wǎng)絡(luò)包括交通、電力線、電話線、供排水管線、航線、河流等[3]。網(wǎng)絡(luò)又分兩種基本類型：傳輸網(wǎng)絡(luò)（又稱非定向網(wǎng)絡(luò)）和定向網(wǎng)絡(luò)[3]。

最短路徑分析是網(wǎng)絡(luò)分析研究中的熱點?！白疃搪窂健敝荚趯ふ覉D（由結(jié)點和路徑組成的）中兩結(jié)點之間的最短路徑?！白疃獭辈粌H指一般地理意義上的距離最短，還包括其他的度量，比如時間最短、費用最少、線路利用率最高等，很多與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)問題，如次短路徑、最大容量路徑、花費最小路徑和各種路徑均衡問題也與最短路徑問題相似。最短路徑是路線和網(wǎng)點設(shè)計、流量均衡等優(yōu)化問題的基礎(chǔ)。通過最短路徑算法的探討可以為中心或網(wǎng)點選址、資源分配、最大流量、最小費用等提供決策輔助信息[4]。

3 問題的提出和解決方法

城市內(nèi)澇交通疏導(dǎo)實際上是一個存在障礙的最短路徑問題：某車輛為達(dá)到目的地，在正常的最短路徑中存在積水無法通行時，如何尋找另外一條通達(dá)的最佳路徑。

在ArcGIS 10中，網(wǎng)絡(luò)分析問題通常用其集成的求解器（Solvers）程序解決。ArcGIS 10的ArcMap中自帶能夠跟隨網(wǎng)絡(luò)連接的稱為追蹤任務(wù)的多種求解器，最短路徑查找則選用“網(wǎng)絡(luò)路徑分析”求解器，如圖1所示。

障礙是臨時出現(xiàn)的，因此需要在地圖上臨時設(shè)置。在ArcGIS中常用的方法是在障礙處設(shè)置交匯點障礙或者邊障礙。但是在城市內(nèi)澇的特點是積水地點數(shù)量多，這樣的做法顯然繁鎖、不實際。ArcGIS 10中有一操作方法能巧妙的解決這個問題。

圖2是某市的交通圖，A和B分別是某車輛的起始點和目的地，內(nèi)澇的多處積水阻斷了正常路線，需要重新尋找一條最短的暢通的路線。操作步驟如下：

STEP1：建立城市內(nèi)澇的積水位置的圖層，如圖1所示；

STEP2：按位置選擇道路圖層與積水圖層相交區(qū)域，搜索范圍為100米；

STEP3：設(shè)置起止位置A和B，在分析“選項”設(shè)置中，“要追蹤的要素”選項選擇“未選要素”；

STEP4：選用“網(wǎng)絡(luò)路徑分析”求解器，分析求解。

路徑選擇的結(jié)果如圖2所示。可以看到，先選出被積水淹沒的道路，再在未選道路中尋找最短路線的方法，操作簡單易實現(xiàn)。如果再根據(jù)道路的級別和暢通程度設(shè)置網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，則可實現(xiàn)尋找最優(yōu)路線。

4 總結(jié)

城市內(nèi)澇等災(zāi)害頻發(fā)，交通應(yīng)急管理問題應(yīng)得到更多政府重視和學(xué)者的研究。GIS具有強大的空間分析功能，在最短路徑分析中體現(xiàn)出操作簡單、功能全面、結(jié)果可視化等優(yōu)勢。研發(fā)和利用基于GIS的交通應(yīng)急指揮系統(tǒng)，突發(fā)災(zāi)情時，交通職能部門能主動以廣播或者手機短信的形式及時告知司機交通信息和提供最優(yōu)路線選擇，開放互動的實時查詢功能，確保交通的得到及時疏導(dǎo)、以及減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉瑤杰，劉振泉.城市內(nèi)澇的對策及GIS在其中的應(yīng)用[J].中學(xué)地理，2012（Z1）：72-73.

[2] 湯國安，楊昕.ArcGIS地理信息系統(tǒng)空間分析實驗教程[M].北京：科學(xué)出版社，2012：1-3.

[3] Maribeth Price.ArcGIS地理信息系統(tǒng)教程[M].5版.北京：電子工業(yè)出版社，2012：198-205.

[4] 劉桂萍，張曉帆，陳川，等.最短路徑在Arcgis空間分析中的實現(xiàn)[J].新疆大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，25（3）：353-355.