CV08 – Síťové analýzy a geokódování

Podrobný metodický návod pro ArcGIS Pro a ArcGIS Online

Úvod

Síťové analýzy představují soubor nástrojů pro řešení úloh typu nalezení nejkratší trasy, optimalizace rozmístění zdrojů, určování dostupnosti nebo hledání nejbližších zařízení.
Hlavním zdrojem dat je ohodnocená uliční síť, kde každý úsek má atribut nákladnosti – nejčastěji čas nebo vzdálenost.

Část A – Geokódování a příprava dat

Vytvoření vstupních dat v Excelu

Cíl: připravit tabulku adres, které budou později geokódovány.

Sloupec Popis
ID unikátní identifikátor
Ulice název ulice
Cislo_popisne číslo popisné
Nazev_obce město nebo obec

Příklad datové sady:

ID Ulice Cislo_popisne Nazev_obce
1 Česká 25 Brno
2 Masarykova 10 Brno
3 Nádražní 7 Modřice
4 Dlouhá 123 Šlapanice
5 Hlavní 52 Rajhrad
6 Komenského 8 Židlochovice
7 Těšanská 15 Měnín
8 Masarykovo náměstí 2 Pohořelice
9 Svatopluka Čecha 1 Hustopeče
10 Nádražní 10 Ivančice

Ulož jako Adresy_CV08.xlsx.

Geokódování v ArcGIS Online

Přidání dat

  1. Přihlaš se na ArcGIS Online.
  2. Content → Add item → From your computer → Upload Adresy_CV08.xlsx.
  3. Zaškrtni Publish this file as a hosted layer a potvrď.

Nastavení geokódování

  1. V dialogu Publish a layer vyber:
    • Location information is in multiple fields
  2. Nastav pole:
    • Street → Ulice + Cislo_popisne
    • City → Nazev_obce
  3. Klikni Publish → ArcGIS spustí geokódování.

Kontrola a opravy

Export

Geokódování pomocí Google Awesome Table

Postup

  1. Vytvoř stejnou tabulku v Google Sheets.
  2. Otevři Awesome Table.
  3. Add-ons → Geocode by Awesome Table → Start.
  4. Nastav:
    • Street → Ulice + Cislo_popisne
    • City → Nazev_obce
  5. Po zpracování vzniknou nové sloupce: Latitude, Longitude.

Export

Geokódování adres – přehled metod

Níže najdete čtyři způsoby, jak jednoduše převést adresy na geografické souřadnice (latitude, longitude). Každá varianta má své výhody – od rychlých online nástrojů až po integraci přímo v Google Sheets.

Aleternativa A – Geoapify (online, copy-paste / CSV)

Vhodné pro: přesnější výsledky, menší objem dat (cca 10–100 adres)

  1. Otevřete web Geoapify Online Geocoding (nebo vyhledejte „Geoapify online geocoding“).
  2. Vložte až 10 adres do textového pole – každá adresa na samostatný řádek.
    Alternativně můžete nahrát CSV soubor s adresami.
  3. Pokud nahráváte CSV, namapujte sloupce – určete, který obsahuje plnou adresu.
  4. Klikněte na „Geocode“ (nebo podobné tlačítko) a spusťte zpracování.
  5. Po dokončení si stáhněte výsledky jako CSV – soubor bude obsahovat:
    • Latitude a Longitude
    • Doplňkové informace (např. typ shody, skóre přesnosti)
  6. Soubor si uložte k sobě (např. results.csv).

Alternativa B – MapDevelopers: Batch Geocode (nejrychlejší jednorázovka)

Vhodné pro: rychlé jednorázové použití bez registrace

  1. Otevřete stránku MapDevelopers – Batch Geocode.
  2. Vložte 10 adres (každou na nový řádek).
  3. Klikněte na „Find Addresses“.
  4. U každé adresy se zobrazí souřadnice.
  5. Výslednou tabulku zkopírujte do Excelu nebo Google Sheets.
  6. Pomocí funkce „Text do sloupců“ (oddělovač TAB) tabulku upravte a uložte jako CSV.

Porovnání obou výsledků v ArcGIS Pro

Načtení dat

  1. Spusť ArcGIS Pro → vytvoř nový projekt Map.
  2. Přidej vrstvy:
    • Adresa_AGOL.shp
    • Adresa_Awesome.csv → převod pomocí XY Table To Point.

XY Table To Point

Porovnání

Zdroj Přesnost Poznámka
ArcGIS Online velmi přesná využívá Esri World Geocoder
Awesome Table střední může mít chyby v číslech popisných

Část B – Síťové analýzy v ArcGIS Pro a ArcGIS Online

Teoretická část – Síťové analýzy v GIS

Síťové analýzy (Network Analysis) představují jednu z klíčových skupin prostorových analýz v geografických informačních systémech.
Jejich cílem je modelovat a vyhodnocovat pohyb, dostupnost, spojení a vztahy mezi objekty v prostředí, které je reprezentováno jako síť (network) – nejčastěji dopravní nebo komunikační.

1. Princip síťového modelu

Síť je matematicky reprezentována pomocí grafu, který se skládá z:

Každé spojení může mít atribut impedance, který vyjadřuje náklad pohybu (např. délku, čas, cenu, kapacitu).
Síťový model tak umožňuje analyzovat optimální trasy, časové dostupnosti či interakce mezi místy.

2. Základní pojmy

Pojem Význam
Impedance Náklad pohybu po síti (např. TravelTime, Distance).
Cost Celková hodnota impedance na trase (součet všech hran).
Travel Mode Typ dopravy (auto, chůze, nákladní vozidlo).
Cutoff Maximální povolená vzdálenost nebo čas (např. 20 minut).
Facility Objekt, ke kterému směřuje analýza (např. nemocnice).
Incident / Demand Point Místa, která generují poptávku (např. obce).
Breaks Intervaly pro analýzu dostupnosti (např. 5, 10, 15 min).

3. Typy síťových analýz

Síťové analýzy lze rozdělit podle účelu:

3.1 Analýzy přístupnosti (Access / Proximity)

3.2 Analýzy trasování (Routing)

3.3 Analýzy přidělování (Allocation)

3.4 Analýzy rozvozu (Vehicle Routing Problem)

4. Dijkstrův algoritmus

Základem většiny síťových analýz je Dijkstrův algoritmus (Edsger Dijkstra, 1959), který hledá nejkratší cestu v grafu.

Princip:

  1. Každý uzel dostane počáteční hodnotu ∞ (nekonečno), výchozí uzel = 0.
  2. Vybere se uzel s nejnižší známou hodnotou (nejbližší dosud nevyřešený).
  3. Přepočítají se vzdálenosti k sousedním uzlům.
  4. Pokud je nová hodnota nižší než dosavadní, nahradí se.
  5. Opakuje se, dokud nejsou zpracovány všechny uzly.

Výsledek:
Nejkratší (nebo nejrychlejší) cesta mezi výchozím a cílovým uzlem.

V prostředí GIS se používají optimalizované varianty algoritmu (např. A*, který využívá heuristický odhad vzdálenosti).

5. Síťové analýzy v ArcGIS Online

ArcGIS Online umožňuje provádět síťové analýzy prostřednictvím cloudových služeb Esri.
Výhodou je jednoduchost a rychlost – výpočty probíhají na serveru, není nutné připravovat lokální síť.

Dostupné nástroje (v sekci Analysis → Use Proximity):

Nevýhody:

Výhody:

6. Síťové analýzy v ArcGIS Pro

ArcGIS Pro nabízí pokročilé desktopové prostředí pro detailní síťové modelování.
Síť může být:

Hlavní nástroje

Výhody

7. Typické aplikace síťových analýz

Oblast Příklad využití
Dopravní plánování Vyhledání nejrychlejší trasy, simulace uzavírek, veřejná doprava.
Územní plánování Hodnocení dostupnosti služeb, návrh nové infrastruktury.
Logistika a zásobování Optimalizace rozvozových tras (VRP).
Zdravotnictví a záchranné složky Analýza dojezdových časů, rozmístění stanic.
Obchodní analýzy Určení spádových oblastí zákazníků.

8. Srovnání ArcGIS Online a ArcGIS Pro

Kritérium ArcGIS Online ArcGIS Pro
Přístupnost Webové rozhraní, bez instalace Desktopová aplikace
Náročnost na data Data hostována online Vyžaduje vlastní Network Dataset
Detail nastavení Základní parametry Pokročilé (impedance, omezení, směry)
Rychlost výpočtu Rychlá, závislá na internetu Lokální výpočty, závislé na výkonu PC
Publikace výsledků Snadná (WebMap, Dashboard) Nutnost exportu/publikace
Vhodnost pro výuku Vysoká Pokročilí uživatelé, projekty

9. Shrnutí teorie

Síťové analýzy umožňují modelovat reálný pohyb po infrastruktuře a odpovídat na otázky typu:

Základem je síťový model s definovanými náklady (impedancí), nad kterým se provádějí algoritmy jako Dijkstra nebo A*.
Výsledky mohou mít podobu tras (linie), izočron (polygony) nebo tabulek vztahů mezi poptávkou a nabídkou.

Síťové analýzy představují klíčový nástroj pro rozhodování v dopravě, krizovém řízení, územním plánování i komerční sféře.

Základy síťových analýz

Síťová analýza modeluje pohyb po síti – silnice, cesty, vedení.
Každá hrana má atributy jako délka, čas, rychlost nebo omezení.

Úloha Nástroj Příklad
Route Route Nejkratší cesta z A do B
Service Area Service Area Kam dojedu za 10 minut
Closest Facility Closest Facility Nejbližší nemocnice
VRP Vehicle Routing Problem Optimalizace rozvozu
Location-Allocation Location-Allocation Rozmístění skladů

Síťové analýzy v ArcGIS Online a ArcGIS Pro

Tento úkol se zaměřuje na aplikaci síťových (network) analýz v prostředí ArcGIS Online a ArcGIS Pro.
Cílem je naučit se využívat síťová data k analýze dostupnosti, vyhledávání nejbližších zařízení, optimalizaci tras a rozvozů, a návrhu umístění nových služeb.

Pro práci použijte datovou sadu ArcČR 500 – především vrstvy:

1. Síťové analýzy v ArcGIS Online

Aktivace nástrojů

  1. Přihlaste se do svého účtu ArcGIS Online.
  2. Otevřete novou nebo existující webovou mapu.
  3. V horní liště zvolte Analysis → Use Proximity.
  4. Zkontrolujte, že máte přístup k síťovým službám (vyžadují credits).

1.1 Find Nearest

Účel: zjistit, které zařízení (např. nemocnice) je nejblíže zadaným adresám (např. obcím).

Postup:

  1. Input layer: vrstvy adres (obce ArcČR 500).
  2. Near layer: vrstvy zařízení (např. školy, nemocnice).
  3. Measurement type: Driving distance.
  4. Search radius: 30 km.
  5. Nearest locations: 1.
  6. Klikněte na Run Analysis.

Odevzdat:

1.2 Create Drive-Time Areas

Účel: zjistit, jak daleko jsou zařízení dosažitelná v určitém čase (5, 10, 15 minut).

Postup:

  1. Input layer: zařízení (např. nemocnice, hasičské stanice).
  2. Measure: Driving time.
  3. Drive times: 5, 10, 15 minut.
  4. Travel mode: Auto.
  5. Klikněte na Run Analysis.

Odevzdat:

1.3 Plan Routes

Účel: optimalizovat pořadí zastávek na trase (např. inspekční nebo doručovací trasa).

Postup:

  1. Stops layer: adresy zastávek (např. 8–12 obcí).
  2. Travel mode: Driving.
  3. Reorder stops: zapnuto.
  4. Klikněte na Run Analysis.

Odevzdat:

2. Síťové analýzy v ArcGIS Pro

2.1 Aktivace Network Analyst

  1. Otevřete Customize → Extensions → Network Analyst.
  2. Zapněte Network Analyst Toolbar.
  3. Připravte datové vrstvy (dopravní síť z ArcČR 500, obce, zařízení).
  4. Ověřte, že síťová vrstva má atributy pro výpočet času nebo délky (TravelTime, Length).

2.2 Route – nalezení nejkratší cesty

Cíl: vypočítat nejkratší nebo nejrychlejší trasu mezi body.

Postup:

  1. Vytvořte nový projekt a otevřete mapu s dopravní sítí.
  2. Network Analyst → New Route.
  3. Přidejte zastávky: Stops → Load Locations (adresy).
  4. Nastavte Impedance = TravelTime a zapněte Reorder Stops.
  5. Klikněte na Solve.

Odevzdat:

2.3 Service Area – analýza dostupnosti

Cíl: vytvořit zónu dostupnosti kolem zařízení v různých časových intervalech.

Postup:

  1. Network Analyst → New Service Area.
  2. Přidejte zařízení (např. nemocnice).
  3. Nastavte Breaks: 5, 10, 15 minut.
  4. Travel direction: From facility.
  5. Klikněte na Solve.

Odevzdat:

2.4 Closest Facility – hledání nejbližšího zařízení

Cíl: určit, které zařízení je nejblíže jednotlivým obcím.

Postup:

  1. New Closest Facility.
  2. Facilities: zařízení (např. nemocnice).
  3. Incidents: obce nebo adresy.
  4. Impedance: TravelTime.
  5. Cutoff: 20 min.
  6. Klikněte na Solve.

Odevzdat:

2.5 Vehicle Routing Problem (VRP)

Cíl: naplánovat rozvoz zboží z depa k zákazníkům s omezením počtu objednávek na jedno vozidlo.

Postup:

  1. New Vehicle Routing Problem.
  2. Orders: zákazníci (např. obce s poptávkou).
  3. Depots: sklady (výchozí body).
  4. Routes: vozidla (např. 2–3).
  5. MaxOrderCount: např. 10 zákazníků.
  6. Klikněte na Solve.

Odevzdat:

2.6 Location-Allocation – výběr optimálního umístění

Cíl: najít nejlepší umístění nových zařízení vzhledem k poptávce.

Postup:

  1. New Location-Allocation.
  2. Demand Points: obce (populace).
  3. Facilities: potenciální umístění zařízení (např. školy).
  4. Problem Type: Maximize coverage.
  5. Facilities to locate: 2.
  6. Klikněte na Solve.

Odevzdat:

2.7 TSP – Problém obchodního cestujícího

Teorie:
Cílem je navštívit všechny body právě jednou a vrátit se na start s minimální délkou trasy.
ArcGIS používá heuristiku TSP založenou na Dijkstrově algoritmu.

Postup v ArcGIS Pro:

  1. New Route
  2. Přidejte body (Stops).
  3. Aktivujte Reorder Stops to Find Optimal Route.
  4. Klikněte na Solve.

Odevzdat:

2.8 Dijkstrův algoritmus (princip)

Použití: v trasování, Closest Facility, Route i VRP.
Zajišťuje nalezení nejkratší cesty mezi uzly dopravní sítě.

Princip:

  1. Každý uzel má počáteční hodnotu ∞ (nekonečno), start = 0.
  2. Vybere se nejbližší nevyřešený uzel.
  3. Aktualizují se vzdálenosti k sousedním uzlům.
  4. Postup se opakuje, dokud nejsou všechny uzly zpracovány.

Varianta s heuristikou využívá A* algoritmus (rychlejší výpočet díky odhadu vzdálenosti k cíli).

3. Zadání úkolu

Cíl

Pro jeden vybraný kraj vytvořte a zdokumentujte příklady síťových analýz v ArcGIS Online a ArcGIS Pro.
Zaměřte se na dostupnost služeb, optimalizaci tras a návrh nových lokalit.

Datové podklady

Odevzdání

  1. Dokumentace (word nebo PDF) obsahující:
    • popis postupu každé analýzy,
    • nastavené parametry,
    • interpretaci výsledků (2–3 věty ke každé úloze),
    • krátké porovnání mezi online a desktopovou verzí.
  2. Bonus: vytvořte webovou mapu nebo dashboard s kombinací výsledků.

Shrnutí postupu CV08

Krok Prostředí Nástroj Cíl
1 Excel – Příprava dat
2 ArcGIS Online Geocoding Umístění bodů
3 Google Awesome Table Geocoding Porovnání
4 ArcGIS Pro XY Table To Point Vizualizace
5 ArcGIS Online Network Analysis Síťové analýzy
6 ArcGIS Pro Route / Closest Facility / VRP Optimalizace
7 ArcGIS Pro TSP / Dijkstra Teorie a praxe

Doporučení k odevzdání

VARIANTA FUNNY TIMES WITH ANALYSIS