od 矩阵的计算

od矩阵是众多origin以及destination之间的距离记录。

存储

od矩阵的存储有两种形式：

origin 以及 destination构成的双主键，以及cost 列
origin 以及destination 构成的 m n 矩阵

距离

距离有多种形式：

在地理学中，距离可以有多种形式，具体取决于所使用的测量方法和应用场景。以下是几种常见的距离形式：

直线距离（欧几里得距离）：
- 这是两点之间的最短路径，通常在二维或三维空间中计算。公式为： $d = \sqrt{(x_{2} - x_{1})^{2} + (y_{2} - y_{1})^{2}}$ 在三维空间中，公式为： $d = \sqrt{(x_{2} - x_{1})^{2} + (y_{2} - y_{1})^{2} + (z_{2} - z_{1})^{2}}$
球面距离（大圆距离）：
- 在地球表面（假设地球是一个完美的球体），两点之间的最短距离是通过大圆路径计算的。常用的公式是Haversine公式： $d = 2 r \cdot \arcsin (\sqrt{\sin^{2} (\frac{Δ ϕ}{2}) + \cos (ϕ_{1}) \cdot \cos (ϕ_{2}) \cdot \sin^{2} (\frac{Δ λ}{2})})$ 其中， $r$ 是地球的半径， $ϕ_{1}$ 和 $ϕ_{2}$ 是两点的纬度， $Δ ϕ$ 是纬度差， $Δ λ$ 是经度差。
曼哈顿距离：
- 在城市网格中，两点之间的距离是沿垂直和水平方向的距离之和。公式为： $d = | x_{2} - x_{1} | + | y_{2} - y_{1} |$
切比雪夫距离：
- 这是在棋盘格中，两点之间的最大距离，即沿任意一个坐标轴的最大差值。公式为： $d = max (| x_{2} - x_{1} |, | y_{2} - y_{1} |)$
旅行距离（道路距离）：
- 这是通过实际道路网络计算的距离，通常使用图论中的最短路径算法（如Dijkstra算法或A*算法）来计算。
时间距离：
- 这是根据交通状况和速度限制计算的距离，通常以时间单位（如分钟或小时）来表示。
经济距离：
- 这是根据运输成本、关税、贸易壁垒等因素计算的距离，用于国际贸易和物流分析。

这些距离形式在不同的地理分析和应用中各有其重要性和适用性。

计算工具

在地理信息系统（GIS）中，计算基于道路网络的OD（Origin-Destination）矩阵是一个常见的任务。以下是一些常用的开源软件和工具，它们可以帮助你完成这项任务：

QGIS：
- 简介：QGIS是一个功能强大的开源GIS软件，支持多种插件和工具来处理地理数据。
- 插件：
  - ORS Tools：用于计算基于OpenRouteService API的最短路径和OD矩阵。
  - QNEAT3：用于网络分析，包括最短路径、OD矩阵等。
pgRouting：
- 简介：pgRouting是PostgreSQL数据库的一个扩展，专门用于网络分析。
- 功能：支持最短路径、OD矩阵、旅行商问题（TSP）等网络分析功能。
OpenTripPlanner (OTP)：
- 简介：OpenTripPlanner是一个开源的交通规划引擎，支持多模式交通网络分析。
- 功能：可以计算基于公共交通和步行网络的OD矩阵。
GraphHopper：
- 简介：GraphHopper是一个开源的Java库，用于计算基于道路网络的最短路径。
- 功能：支持多种路由算法，可以用于计算OD矩阵。
Valhalla：
- 简介：Valhalla是一个开源的导航引擎，支持多模式交通网络分析。
- 功能：可以计算基于步行、自行车、汽车等不同模式的OD矩阵。
OSRM (Open Source Routing Machine)：
- 简介：OSRM是一个高性能的开源路由引擎，专门用于计算基于道路网络的最短路径。
- 功能：支持OD矩阵计算，适用于大规模网络分析。
NetworkX：
- 简介：NetworkX是一个Python库，用于复杂网络的创建、操作和研究。
- 功能：可以用于构建和分析道路网络，计算最短路径和OD矩阵。
igraph：
- 简介：igraph是一个用于网络分析的R和Python库。
- 功能：支持最短路径、社区检测、OD矩阵等网络分析功能。

这些工具和软件各有其特点和适用场景，选择合适的工具取决于你的具体需求和数据格式。例如，如果你需要处理大规模的道路网络数据，OSRM和pgRouting可能是更好的选择；如果你更倾向于使用Python进行分析，NetworkX和igraph可能更适合你。

QGIS 计算OD矩阵

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在QGIS中计算OD（Origin-Destination）矩阵可以通过使用插件来实现。以下是一个详细的教程，介绍如何使用QGIS和QNEAT3插件来计算OD矩阵。

步骤1：安装QGIS和QNEAT3插件

下载并安装QGIS：
- 访问QGIS官方网站下载适合你操作系统的QGIS版本，并按照安装向导进行安装。
安装QNEAT3插件：
- 打开QGIS。
- 在顶部菜单栏中，点击“插件” -> “管理并安装插件”。
- 在插件管理器中，点击ALL（第一排），搜索“QNEAT3”。
- 找到QNEAT3插件后，点击“安装插件”。
- 安装完成后，关闭插件管理器。

步骤2：准备数据

准备网络数据：
- 确保你有一个表示道路网络的矢量数据文件（通常是线要素图层）。
- 将网络数据加载到QGIS中。
准备OD点数据：
- 准备两个点图层，分别表示起点（Origins）和终点（Destinations）。
- 将这两个点图层加载到QGIS中。

步骤3：配置QNEAT3插件

打开QNEAT3工具：
- 在QGIS顶部菜单栏中，点击“插件” -> “QNEAT3” -> “OD Matrix from Points as Table (n:n)”。
配置OD矩阵计算参数：
- Network Layer：选择你的道路网络图层。
- From Point Layer：选择起点图层。
- To Point Layer：选择终点图层。
- From ID Field：选择起点图层中的唯一标识字段。
- To ID Field：选择终点图层中的唯一标识字段。
- Strategy：选择路径计算策略（例如，Shortest Path）。
- Speed Field：如果网络图层中有速度信息，可以选择速度字段。
- Output Table：选择输出OD矩阵的文件路径和格式（例如，CSV文件）。

步骤4：运行OD矩阵计算

点击“Run”：
- 配置完成后，点击“Run”按钮开始计算OD矩阵。
查看结果：
- 计算完成后，QGIS会自动加载生成的OD矩阵表。
- 你可以在QGIS中查看和分析结果，或者在文件系统中打开生成的CSV文件。

步骤5：进一步分析

可视化结果：
- 你可以将OD矩阵表加载到QGIS中，并使用QGIS的绘图工具将其可视化。
- 例如，你可以创建OD线的图层，表示每个起点到终点的路径。
导出结果：
- 你可以将OD矩阵表导出为其他格式（如Excel、GeoJSON等），以便在其他软件中进一步分析。

注意事项

数据质量：确保你的网络数据和点数据质量高，避免数据错误导致计算结果不准确。
计算时间：对于大规模网络和大量OD点，计算可能需要较长时间。
内存和性能：确保你的计算机有足够的内存和处理能力来处理大规模数据。

通过以上步骤，你可以在QGIS中使用QNEAT3插件计算OD矩阵，并进行进一步的分析和可视化。

路网数据获取

从OpenStreetMap (OSM) 下载并处理特定城市的道路网络数据是一个常见的任务。以下是一个详细的步骤指南，帮助你从OSM下载芝加哥（Chicago）的道路网络数据，并进行适当的处理。

步骤1：下载OpenStreetMap数据

访问OpenStreetMap导出页面：
- 打开浏览器，访问 OpenStreetMap导出页面。
选择区域：
- 在地图上找到并放大到芝加哥地区。
- 使用鼠标框选工具（通常是矩形工具）框选芝加哥的区域。
- 点击“导出”按钮，下载该区域的OSM数据。下载的文件通常是 .osm 格式。

步骤2：使用工具提取道路网络数据

安装OSM工具：
- 你可以使用 osmconvert 或 osmfilter 等工具来提取道路网络数据。
- 对于Windows用户，可以从 OSMConvert下载页面下载 osmconvert。
- 对于Linux用户，可以使用包管理器安装 osmconvert 和 osmfilter。
提取道路网络数据：
- 使用 osmconvert 提取道路网络数据。打开命令行工具（如Windows的命令提示符或Linux的终端），运行以下命令：
  bash
```
osmconvert chicago.osm -o=chicago.o5m
```
- 使用 osmfilter 过滤出道路网络数据：
  bash
```
osmfilter chicago.o5m --keep="highway=" -o=chicago_roads.osm
```

步骤3：将OSM数据导入QGIS

安装OSM插件：
- 打开QGIS。
- 在顶部菜单栏中，点击“插件” -> “管理并安装插件”。
- 搜索并安装“OpenLayers Plugin”和“QuickOSM”插件。
使用QuickOSM插件导入数据：
- 打开QGIS。
- 在顶部菜单栏中，点击“插件” -> “QuickOSM” -> “QuickOSM”。
- 在QuickOSM对话框中，选择“文件”选项卡。
- 点击“浏览”按钮，选择你之前下载的 chicago_roads.osm 文件。
- 点击“运行查询”按钮，QGIS将自动加载道路网络数据。

步骤4：处理道路网络数据

简化道路网络：
- 在QGIS中，右键点击道路网络图层，选择“打开属性表”。
- 检查并删除不需要的道路类型（如步行道、自行车道等）。
- 使用“数据管理工具” -> “矢量几何工具” -> “简化几何”来简化道路网络。
创建网络数据集：
- 在QGIS中，使用“插件” -> “QNEAT3” -> “Prepare Network Dataset”工具来准备网络数据集。
- 选择道路网络图层，配置参数（如速度字段、方向字段等），生成网络数据集。

步骤5：计算OD矩阵

准备OD点数据：
- 准备两个点图层，分别表示起点（Origins）和终点（Destinations）。
- 将这两个点图层加载到QGIS中。
使用QNEAT3计算OD矩阵：
- 在QGIS顶部菜单栏中，点击“插件” -> “QNEAT3” -> “OD Matrix from Points as Table (n:n)”。
- 配置参数（如网络图层、起点图层、终点图层、ID字段等），点击“运行”按钮计算OD矩阵。

注意事项

数据质量：确保下载的OSM数据质量高，避免数据错误导致计算结果不准确。
计算时间：对于大规模网络和大量OD点，计算可能需要较长时间。
内存和性能：确保你的计算机有足够的内存和处理能力来处理大规模数据。

通过以上步骤，你可以从OpenStreetMap下载芝加哥的道路网络数据，并在QGIS中进行适当的处理和分析。

OSM道路分类

OpenStreetMap（OSM）是一个开放的地理数据项目，提供了丰富的道路属性。这些属性通常通过标签（tags）来表示。以下是一些常见的道路属性及其对应的英文编码：

1. 道路类型（Highway Type）

motorway：高速公路
trunk：主干道
primary：一级道路
secondary：二级道路
tertiary：三级道路
unclassified：未分类道路
residential：住宅区道路
service：服务道路（如停车场、私人车道等）
motorway_link：高速公路连接道
trunk_link：主干道连接道
primary_link：一级道路连接道
secondary_link：二级道路连接道
tertiary_link：三级道路连接道
living_street：生活街道（通常限速较低）
pedestrian：步行街
track：乡村小路
footway：人行道
cycleway：自行车道
path：小径（通常用于步行或骑自行车）
steps：楼梯
bridleway：马道
corridor：走廊（通常用于室内或地下通道）
elevator：电梯

2. 道路名称（Name）

name：道路名称
name:en：道路名称（英文）
name:zh：道路名称（中文）
name:fr：道路名称（法文）
name:es：道路名称（西班牙文）
name:de：道路名称（德文）
name:ja：道路名称（日文）
name:ru：道路名称（俄文）
name:ar：道路名称（阿拉伯文）
name:hi：道路名称（印地文）

3. 道路方向（Direction）

oneway：单行道（值为 yes 或 no）
junction：交叉口类型（如 roundabout 表示环岛）
turn:lanes：车道转向指示（如 left|through|right）
turn:lanes:forward：前向车道转向指示
turn:lanes:backward：后向车道转向指示

osm oneway b f “F” means that only driving in direction of the linestring is allowed. “T” means that only the opposite direction is allowed. “B”(default value) means that both directions are ok.

4. 道路限速（Speed Limits）

maxspeed：最大限速（如 50 mph 或 80 km/h）
maxspeed:forward：前向最大限速
maxspeed:backward：后向最大限速
maxspeed:type：限速类型（如 UK:nsl_single 表示英国国家标准限速）

5. 道路表面（Surface）

surface：道路表面类型（如 asphalt、paved、unpaved、gravel、dirt 等）
smoothness：道路平滑度（如 excellent、good、intermediate、bad 等）
tracktype：小路类型（如 grade1、grade2、grade3 等）

6. 道路宽度（Width）

width：道路宽度（如 5.5 m）
lanes：车道数量
lanes:forward：前向车道数量
lanes:backward：后向车道数量

7. 道路条件（Condition）

access：访问权限（如 private、no、destination 等）
foot：行人访问权限（如 yes、no、designated 等）
bicycle：自行车访问权限（如 yes、no、designated 等）
motor_vehicle：机动车访问权限（如 yes、no、destination 等）
bridge：桥梁（值为 yes 或 no）
tunnel：隧道（值为 yes 或 no）
embankment：堤坝（值为 yes 或 no）
cutting：挖方（值为 yes 或 no）
ford：浅滩（值为 yes 或 no）

8. 道路设施（Facilities）

lit：照明（值为 yes、no、automatic 等）
sidewalk：人行道（如 both、left、right、separate 等）
cycleway：自行车道（如 lane、track、shared_lane 等）
cycleway:left：左侧自行车道
cycleway:right：右侧自行车道
cycleway:both：两侧自行车道
parking:lane：停车道（如 parallel、perpendicular、diagonal 等）
parking:lane:left：左侧停车道
parking:lane:right：右侧停车道
parking:lane:both：两侧停车道

9. 道路交通（Traffic）

traffic_sign：交通标志（如 DE:274 表示德国的特定交通标志）
traffic_calming：交通减速设施（如 bump、table、hump 等）
crossing：交叉口类型（如 zebra、traffic_signals 等）
stop：停车标志（值为 yes 或 no）
give_way：让路标志（值为 yes 或 no）
railway:signal：铁路信号（如 main、shunting 等）

10. 道路管理（Administration）

admin_level：行政级别（如 2 表示国家，4 表示省，6 表示市等）
boundary：边界类型（如 administrative）
ref：道路编号（如 I-5 表示美国州际公路5号）
network：道路网络（如 US:I 表示美国州际公路）
operator：道路管理机构（如 California Department of Transportation）

11. 道路历史（History）

start_date：道路开始日期
end_date：道路结束日期
construction：建设状态（如 yes 表示正在建设中）
proposed：提议状态（如 yes 表示提议中）

12. 道路其他（Miscellaneous）

layer：道路层级（如 0 表示地面层，1 表示高架层等）
z_index：Z轴索引（用于确定图层顺序）
covered：覆盖状态（如 yes 表示覆盖）
indoor：室内状态（如 yes 表示室内）
seasonal：季节性状态（如 yes 表示季节性开放）

这些标签可以帮助你更好地理解和使用OpenStreetMap中的道路数据。你可以根据具体需求选择合适的标签进行查询和分析。

od 矩阵的计算 ​

存储 ​

距离 ​

计算工具 ​

QGIS 计算OD矩阵 ​

步骤1：安装QGIS和QNEAT3插件 ​

步骤2：准备数据 ​

步骤3：配置QNEAT3插件 ​

步骤4：运行OD矩阵计算 ​

步骤5：进一步分析 ​

注意事项 ​

路网数据获取 ​

步骤1：下载OpenStreetMap数据 ​

步骤2：使用工具提取道路网络数据 ​

步骤3：将OSM数据导入QGIS ​

步骤4：处理道路网络数据 ​

步骤5：计算OD矩阵 ​

注意事项 ​

OSM道路分类 ​

1. 道路类型（Highway Type） ​

2. 道路名称（Name） ​

3. 道路方向（Direction） ​

4. 道路限速（Speed Limits） ​

5. 道路表面（Surface） ​

6. 道路宽度（Width） ​

7. 道路条件（Condition） ​

8. 道路设施（Facilities） ​

9. 道路交通（Traffic） ​

10. 道路管理（Administration） ​

11. 道路历史（History） ​

12. 道路其他（Miscellaneous） ​

od 矩阵的计算

存储

距离

计算工具

QGIS 计算OD矩阵

步骤1：安装QGIS和QNEAT3插件

步骤2：准备数据

步骤3：配置QNEAT3插件

步骤4：运行OD矩阵计算

步骤5：进一步分析

注意事项

路网数据获取

步骤1：下载OpenStreetMap数据

步骤2：使用工具提取道路网络数据

步骤3：将OSM数据导入QGIS

步骤4：处理道路网络数据

步骤5：计算OD矩阵

注意事项

OSM道路分类

1. 道路类型（Highway Type）

2. 道路名称（Name）

3. 道路方向（Direction）

4. 道路限速（Speed Limits）

5. 道路表面（Surface）

6. 道路宽度（Width）

7. 道路条件（Condition）

8. 道路设施（Facilities）

9. 道路交通（Traffic）

10. 道路管理（Administration）

11. 道路历史（History）

12. 道路其他（Miscellaneous）