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• 一、最短路徑分析

1.1軟件啟動說明

這里需要給出一個必要的說明，TransCAD6.0軟件在重啟后會出現(xiàn)概率的閃退或無法打開現(xiàn)象，這里給出如下解決方案：

我們需要將同時放在TransCAD壓縮包中的《TC6.0補丁》文件夾下的所有文件復制到TransCAD6.0的安裝目錄下，替換掉原文件即可。

接下來我們打開TCW軟件即可以運行TransCAD6.0軟件，TCW應用程序如圖1-1所示：

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圖1-1 TCW應用程序

這里需要說明的是，若未重啟也無法打開軟件，也可以嘗試將放在TransCAD壓縮包中的《TC6.0補丁》文件夾下的所有文件復制到TransCAD6.0的安裝目錄下替換掉原文件。

1.2數(shù)據(jù)導入

在第一次實習中，我們便已大體上清楚TransCAD6.0的操作邏輯，這里我們參照實習指導書以及此前的操作進行本次的數(shù)據(jù)導入，在Procedures中勾選Network/Path和Routing/Logistics，如圖1-2所示：

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圖1-2 Procedures勾選

接下來，打開以下地理文件：BOSTON.CDF，DEPOTS.DBD和STOPS.DBD，文件類型下拉框中選擇Geographic File (* .cdf, * .dbd)，如圖1-3所示：

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圖1-3 選擇Geographic File文件

1.3圖例顯示

接下來，我們需要將站點和倉庫顯示出來。這里，我們首先點擊Map--Scale，將地圖的顯示比例改為1:40000，接下來點擊STOPS層（即Customers）的顯示符號，將其改為紅色點狀符號，大小為6；再將DEPOTS層的顯示符號改為藍色方形符號，大小為10；最后點擊工具欄中的?對STOPS層的ID和DEPOTS層的NAME進行標注；操作如圖1-4，結果如圖1-5所示：

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圖1-4 圖例顯示操作

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圖1-5 圖例實現(xiàn)結果

1.4保存文件

進行完如上操作后，我們便完成了一個階段性的小目標，接下來我們只需要按照規(guī)定操作Save Workspace as到Lab3Data文件夾中，并命名為Lab3NetworkA.wrk，操作結果如圖1-6所示：

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圖1-6 保存操作

1.5插入網(wǎng)絡圖層

為了在TransCAD中執(zhí)行網(wǎng)絡相關功能，需要有一個網(wǎng)絡文件。我們首先激活Streets圖層，然后點擊Networks/Paths--Settings，打開Lab3Data中的MYBOSTON.NET網(wǎng)絡文件；插入操作如圖1-7所示：

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圖1-7 插入街道圖層

1.6分析最短路徑

進行完如上插入操作后，我們需要進行最短路徑分析，接下來，點擊Networks/Paths--Shortest Path，在彈出的窗口中點擊?工具，選擇兩個倉庫所對應的節(jié)點。點擊右側?工具，將LENGTH和TIME（min）的Skim Method都設置為All Links，然后依次設置Minimize為最短距離和最短時間，最后點擊?工具即可求解；最短路徑操作結果如圖1-8所示，最短時間操作結果如圖1-9所示：

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圖1-8 最短路徑操作結果

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圖1-9 最短時間操作結果

1.7問題解答（first）

現(xiàn)在假設你在快遞公司擔任GIS-T分析員。你的第一個任務是找到街道網(wǎng)絡中從第一倉庫到第二倉庫的最短路徑，同時回答下列問題：

①兩個倉庫之間沿最短距離條件下的最短路徑的總旅行時間和旅行距離是多少?(2分)

②沿著最短時間條件下的最短路徑，兩個倉庫之間的總旅行時間和距離是多少？(2分) (注意：須寫下測量單位)

③這兩條最短路徑使用的街道段是否相同？(2分）

解答：

①如圖1-10可知，沿最短距離條件下的最短路徑的總旅行時間為8.4013mins,旅行距離為2.5884Miles。

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圖1-10 最短距離條件下最短路徑分析結果圖

②如圖1-11可知，沿著最短時間條件下的最短路徑的總旅行時間為7.0499mins,旅行距離為2.6941Miles

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圖1-11 最短時間條件下最短路徑分析結果圖

③如圖1-12可知，這兩條最短路徑使用的街道段并不相同，但在某些街道有重疊（最短距離條件下的路徑為綠色，最短時間條件下的路徑為紫色）

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圖1-12 路徑分析對比圖

1.8清除操作

這里為了不對后續(xù)操作步驟產(chǎn)生影響，我們需要對業(yè)已完成部分進行清除操作，即清除顯示屏上的最短路徑。

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• 二、TSP問題分析

這里我們的實際操作依舊是參照王老師給定的實習指導書中的內容。進行TSP即“履行推銷員分析”。

2.1數(shù)據(jù)導入

為了進行后續(xù)分析，我們仍需要繼續(xù)導入數(shù)據(jù)。首先點擊Map—Layers，把街道網(wǎng)絡（CDF Nodes Layer）的節(jié)點層在地圖上顯示出來；如圖2-1所示：

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圖2-1 節(jié)點層顯示

2.2創(chuàng)建數(shù)據(jù)集

接下來我們需要創(chuàng)建一個新的選擇集，包括TSP之旅的所有站點。點擊Tool–Selection選項，以交互方式選擇第一倉庫和ID為1至10的網(wǎng)絡節(jié)點，將該選擇集命名為"TSPstops"，這里需要注意的是必須將第一倉庫作為選擇集的第一個條目；操作如圖2-2所示，結果如圖2-3所示：

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圖2-2 建立TSPstops數(shù)據(jù)集

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圖2-3 數(shù)據(jù)集建立完成視圖

2.3保存文件

進行完如上操作后，我們便完成了一個階段性的小目標，接下來我們只需要按照規(guī)定操作Save Workspace as到Lab3Data文件夾中，并命名為Lab3NetworkB.wrk，操作結果如圖2-4所示：

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圖2-4 保存結果示意圖

2.4隱藏CDF Nodes layer圖層

為了進行TSP分析操作，這里我們需要隱藏CDF Nodes layer圖層，操作示意如圖2-5所示：

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圖2-5 隱藏CDF Nodes layer圖層

2.5 TSP分析

接下來我們直接借助TransCAD的Traveling Salesman Problem分析工具進行TSP分析。首先，點擊Networks/Paths–Traveling Salesman Problem，在Stops框中選擇TSPstops，在Minimize框中選擇[TIME (min)]，并勾選Display directions框；最后點擊ok，即可得到輸出結果；操作示意如圖2-6所示，操作結果如圖2-7所示：

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圖2-6 TSP分析操作示意圖

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圖2-7 TSP分析操作結果圖

2.6分析XML文件

接下來，關閉Traveling Salesman Problem窗口，TransCAD將在Internet Explorer窗口或TXT窗口中顯示駕駛指南。將這個XML文件（V6.0）或TXT文件（V4.5）保存并命名為"TSPdirections.xml"或"TSPdirecions.txt"；這里我使用的是TransCAD6.0，故打開的是.xml文件，如圖2-8所示：

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圖2-8 在Excel中打開的TSPdirections.xml文件

2.7刪除TSP路線

為了進行后續(xù)VRP問題分析，這里我們需要刪除已有的TSP路線，直接右鍵點擊刪除即可。操作如圖2-9所示：

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圖2-9 刪除TSP路線

2.8問題解答（second）

①這個TSP之旅的總行程時間是多少？(2分)

②閱讀文件"TSPdirections.xml"，上面的行駛路線表明，最后一個行程段是"從第11站到第12站"。為什么在旅行推銷員問題的結果中會出現(xiàn)第12站？什么是第12站? (3分)

解答：

①如圖2-10可知，總行程時間為32.3881mins；

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圖2-10 TSP總時間視圖

②如圖2-11可知，第1站和最終的第12站都是第一倉庫First Depot，從Excel文件表即行駛路線表里可以看到，出發(fā)的第一站fromnode?編號為108139，最后一個行程段中的tonode編號仍是108139，因此第12站就是出發(fā)的第一倉庫。推測可能由于該車走一圈后最終還是會回到起點第一倉庫。

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圖2-11 Excel分析圖

2.9文件保存

進行完如上操作后，我們便又完成了一個階段性的小目標，接下來我們只需要按照規(guī)定操作Save Workspace as到Lab3Data文件夾中，并命名為Lab3NetworkC.wrk，操作結果如圖2-12所示：

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圖2-12 保存Lab3NetworkC.wrk文件

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• 三、VRP分析

3.1數(shù)據(jù)導入

首先，我們需要更新DEPOTS層的屬性表中，即輸入開放時間，由題已知第一倉庫(ID=26)經(jīng)營一輛運載能力為40個單位，成本為200美元的送貨車，第二倉庫(ID=27)經(jīng)營一輛運載能力為70個單位，成本為300美元的送貨車。接下來只需創(chuàng)建一個車輛表并輸入相關數(shù)據(jù)，將此表保存在Lab3Data文件夾中，然后命名為VehicleTable1.bin；操作示意如圖3-1、圖3-2、圖3-3和圖3-4所示：

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圖3-1 在DEPOTS層的屬性表中更新時間

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圖3-2 創(chuàng)建新的車輛表

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圖3-3 添加車輛表信息

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圖3-4 保存操作

3.2創(chuàng)建矩陣

接下來點擊Routing/Logistics—Vehicle Routing，點擊Matrix File框右側的"..."按鈕，打開Lab3Data文件夾中的VRP_MAT.MTX矩陣文件，作為該車輛路徑問題中使用的路徑規(guī)劃矩陣（見下圖）；同時在Vehicle選項中選擇上一步建立的VehicleTable1.bin文件；操作示意如圖3-5和圖3-6所示：

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圖3-5 Vehicle Routing建立操作

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圖3-6 Cities屬性表視圖

3.3 VRP操作

接下來，我們可以使用已經(jīng)加載/創(chuàng)建的數(shù)據(jù)解決VRP。將輸出的路線表保存在Lab3Data中，并命名為VRP_RouteTable1.bin，然后看到Internet Explorer窗口中顯示的VRP行程報告，這里我使用的是TransCAD6.0，故保存此報告并命名為"VRP_ItineraryReport1.xml"；操作示意如圖3-7、圖3-8和圖3-9所示：

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圖3-7 創(chuàng)建路線示意圖

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圖3-8 選擇示意圖

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圖3-9 保存操作示意圖

3.4問題解答（third）

①從第一車廠派出的車輛的"總時間"和"Depart Load"是多少？從第一車廠派出的車輛為哪些客戶提供服務？(注意：按照該車所服務的客戶的順序，列出車站的編號) (5分)

②該車輛在第二倉庫的"總時間"和"Depart Load"是多少？這輛車在第二倉庫的出發(fā)時間和返回時間是什么？這輛車為多少客戶提供服務？(6分)

③是否有客戶沒有被這兩輛車所服務？如果有，有多少？（3分）

解答：

①由圖3-10及圖3-11可知，第一倉庫的總時間為4h35mins；Depart Load是40.0。從第一車廠派出的車輛提供服務的站點依次是：Stop 24，Stop 1，Stop 2，Stop 22（共4個客戶）

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圖3-10 route2視圖

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圖3-11 first站點視圖

②由圖3-12及圖3-13可知，第二倉庫的總時間為7h23min；Depart Load是60.0。這輛車在第二倉庫的出發(fā)時間為1:23pm，返回時間為8:46pm，服務次序分別為：Stop12、 Stop11、Stop14、Stop15、Stop8、Stop18（共6個客戶）

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圖3-12 route1視圖

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圖3-13 second站點視圖

③還有未被這兩輛車服務的客戶，共計15個客戶。

3.5增加車輛VRP分析

接下來，修改車輛表，重新解決VRP。將新輸出的路線表命名為VRP_RouteTable2，并將其保存在Lab3Data文件夾中。然后，將新的輸出行程文件保存并命名為VRP_ItineraryReport2；操作示意如圖所示：

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圖3-14 屬性表添加車輛信息操作示意圖

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圖3-15 輸出示意圖

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圖3-16 保存到作業(yè)文件夾

3.6問題解答（forth）

①這三輛車從兩個倉庫出發(fā)，是否有可能為所有25個客戶提供服務？列出這三輛車各自服務的站點編號。另外請列出這三輛車都不提供服務的站點ID（如果存在這種站點）。(5分)

解答：

①由圖3-17可知，增加一輛車后仍不能為所有客戶提供服務。

第一輛車服務的站點為（按服務次序）：Stop 9、Stop10（共2個）

第二輛車服務的站點為：Stop 14、Stop15、Stop17、Stop16、Stop11（共5個）

第三輛車服務的站點為：Stop 1、Stop2、Stop25、Stop5、Stop21、Stop22、Stop4、Stop3、Stop6、Stop12（共10個）

這三輛車都不提供服務的站點為：Stop 7、Stop8、Stop13、Stop18、Stop19、Stop20、Stop23、Stop24（共8個）

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圖3-17 三車路線示意圖

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四、實習總結

這次實習不僅是對我課堂學習的檢驗，更是對我實踐能力的鍛煉和提升。這次實習主要是利用TransCAD軟件進行最短路徑分析（SPA）、交通網(wǎng)絡路徑分析（TRP）和車輛路徑問題（VRP）的實踐操作。這些分析方法是交通規(guī)劃、物流管理和地理信息系統(tǒng)應用中的重要工具，對于提高交通效率和優(yōu)化資源配置具有重要意義。

在最短路徑分析中，通過TransCAD構建了交通網(wǎng)絡模型，并設置了起始點和終點。通過軟件的分析功能，得到了網(wǎng)絡中的最短路徑及其相關屬性，如距離、時間等。

在TRP分析中，考慮了更多的約束條件，如道路通行能力、車輛類型等。通過設定不同的參數(shù)和條件，得到了更加符合實際需求的路徑分析結果。

在VRP分析中，則更為復雜。需要綜合考慮多個配送點、車輛數(shù)量、裝載量等因素，以找到最優(yōu)的車輛路徑方案。這要求我們不斷地調整參數(shù)和嘗試不同的策略，最終得到了滿意的解決方案。

在實習過程中，我也遇到了很多挑戰(zhàn)和困難。有時候，我會因為模型構建不當或參數(shù)設置不合理而導致分析結果不準確。但是，通過不斷地試錯和向助教學姐請教，我逐漸克服了這些困難，并提高了自己的操作能力。

這次GIS-T實習讓我深刻體會到了理論與實踐相結合的重要性。感謝老師和學姐的悉心指導和幫助！在未來的學習和實踐中，我將繼續(xù)努力，爭取取得更好的成績。