ArcGIS Server 开发系列（七）--物流配送

作者：Flyingis

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    ArcGIS Server开发系列的文章至今已经一年多了，虽然文章只有短短六篇，也比较基础，但值得高兴的是帮助了不少第一次接触ArcGIS Server的开发者，现在不少都已经完成一两个项目了，相信收获不小，有时间可以和大家一起分享经验。今天开始，我们将继续这个系列教程，争取覆盖ADF开发常用功能，以帮助更多的人轻松入门ADF开发。

    目标：
    实现简易的物流配送（VRP）

    准备工作：
    1.重新复习《ArcGIS Server 开发系列（六）--自定义 Tasks》
    2.准备数据"%ArcGISInstallDir%\DeveloperKit\SamplesNET\Server\data\SanFranciscoNetwork"
    3.发布NATasks.mxd地图服务，添加Network Analyst功能服务
    4.MapResourceManager中添加一个ArcGIS Server Local类型服务

    在这个应用中，多车配送的功能封装为一个自定义的Task，然后生成一个dll添加到ASP.Net工具箱中，由Web Mapping Application的Task Manager调用，更改自定义Task的Task Results Container为模板应用中的TaskResults1控件。

    Web Mapping Application大家已经非常熟悉，现在的重点就在如何利用ArcGIS Server实现VRP功能。VRP全称vehicle routing problem，属于NP难问题，基本没有统一的方法来解决所有的VRP问题，只能根据具体的情况采用最合适的算法，咱们下面就利用ArcGIS Server模拟一个简单的应用场景，实现多车物流的配送计算。

    自定义Task，需要构建Task的UI和业务逻辑，UI构建通过重写方法CreateChildControls完成，咱们最终实现的效果：

    相应的代码比较容易看懂，结合上面实现的UI效果图和代码注释就能明白每部分代码所完成的功能，实现代码：

protected   override   void  CreateChildControls()
{
 Controls.Clear();

 base.CreateChildControls();

 Create top level table#region Create top level table
 System.Web.UI.WebControls.Table table = new System.Web.UI.WebControls.Table();
 table.Width = System.Web.UI.WebControls.Unit.Pixel(240);

 Controls.Add(table);
 TableRow tr;
 TableCell td;
 #endregion

 Orders Label#region Orders Label
 tr = new TableRow();
 td = new TableCell();
 td.Text = "Select orders to service";
 tr.Cells.Add(td);
 table.Rows.Add(tr);
 #endregion

 Create and populate orders Listbox#region Create and populate orders Listbox
 _oids = new List<int>();
 _ordersCheckBoxList = new CheckBoxList();
 _ordersCheckBoxList.ID = "OrdersCheckBoxList";
 _ordersCheckBoxList.Width = System.Web.UI.WebControls.Unit.Point(200);

 IServerContext serverContext = MapResourceLocal.ServerContextInfo.ServerContext;
 IMap vrpMap = Utility.GetCartoIMap(MapInstance, "NA_MapResourceItem");
 IFeatureLayer ordersInputFLayer = Utility.GetFeatureLayer("Stores", vrpMap);
 IFeatureClass ordersInputFClass = ordersInputFLayer.FeatureClass;
 int nameIndex = ordersInputFClass.FindField("Name");
 IFeatureCursor ordersInputFCursor = ordersInputFClass.Search(null, false);
 IFeature orderFeature = ordersInputFCursor.NextFeature();
 while (orderFeature != null)
 {
 ListItem li = new ListItem(orderFeature.get_Value(nameIndex).ToString());
 li.Selected = true;
 _ordersCheckBoxList.Items.Add(li);
 _oids.Add(orderFeature.OID);

 orderFeature = ordersInputFCursor.NextFeature();
 }
 #endregion

 OrdersPanel#region OrdersPanel
 tr = new TableRow();
 td = new TableCell();
 Panel ordersPanel = new Panel();
 ordersPanel.Height = 200;
 ordersPanel.Width = 240;
 ordersPanel.BorderColor = System.Drawing.Color.Black;
 ordersPanel.BorderStyle = BorderStyle.Inset;
 ordersPanel.BorderWidth = 1;
 ordersPanel.ScrollBars = ScrollBars.Vertical;
 ordersPanel.Controls.Add(_ordersCheckBoxList);
 td.Controls.Add(ordersPanel);
 tr.Cells.Add(td);
 table.Rows.Add(tr);
 #endregion

 Get Directions Button#region Get Directions Button
 tr = new TableRow();
 tr.Attributes.Add("align", "right");
 td = new TableCell();
 td.ColumnSpan = 2;

 HtmlInputButton button = new HtmlInputButton();
 button.Value = "Get Directions";
 button.ID = "execute";

 td.Controls.Add(button);
 tr.Cells.Add(td);
 table.Rows.Add(tr);
 #endregion

 OnClick Event for executing task#region OnClick Event for executing task
 string argument = string.Format("'selectedIndexes=' + getCheckedItemIndexes('{0}', '{1}')", _ordersCheckBoxList.ClientID, _ordersCheckBoxList.Items.Count);
 string onClick = string.Format("executeTask({0},\"{1}\");", argument, CallbackFunctionString);
 button.Attributes.Add("onclick", onClick);
 #endregion

 // Access the graphics layer so it is created and shown in the TOC
 ElementGraphicsLayer pointsGraphicsLayer = PointsGraphicsLayer;
}

    CreateChildControls用于构建VRPTask UI，除了界面要素之外，还需要从源数据中读取商店信息，如读取商店名称显示在界面上，当VRPTask中的商店被勾选上时，车辆将为该商店送货。商店供货信息存储在数据源中单独的一个图层中stores.shp，包含商店所需的货物数量和预计提供服务的时间。 

    VRPTask UI完成之后，接下来要设计VRP的业务逻辑，ArcGIS 9.3 Network Extension提供了一个基本的VRP解决方案，因此我们在发布NATasks服务的时候需要勾选Network Analyst功能，通过ServerContext去远程调用AO方法。

    第一步，获取VRP分析图层。

IServerContext serverContext  =  MapResourceLocal.ServerContextInfo.ServerContext;
IMap vrpMap  =  Utility.GetCartoIMap(MapInstance,  " NA_MapResourceItem " );
IGPMessages gpMessages  =  serverContext.CreateObject( " esriGeodatabase.GPMessages " )  as  IGPMessages;

INALayer2 vrpNALayer  =  Utility.GetNALayer( " Vehicle Routing Problem " , vrpMap);
INAContext vrpNAContext  =  vrpNALayer.CopyContext();
INAContextEdit vrpNAContextEdit  =  vrpNAContext  as  INAContextEdit;
vrpNAContextEdit.Bind(vrpNALayer.Context.NetworkDataset, gpMessages);

    第二步，获取配送中心信息、商店信息、车辆信息和司机午餐时间。

IFeatureLayer depotsInputFLayer  =  Utility.GetFeatureLayer( " DistributionCenters " , vrpMap);
IFeatureClass depotsInputFClass  =  depotsInputFLayer.FeatureClass;
IFeatureCursor depotsInputFCursor  =  depotsInputFClass.Search( null ,  false );
LoadAnalysisClass(serverContext, vrpNAContext,  " Depots " , depotsInputFCursor  as  ICursor);

//  Load Orders
IFeatureLayer ordersInputFLayer  =  Utility.GetFeatureLayer( " Stores " , vrpMap);
IFeatureClass ordersInputFClass  =  ordersInputFLayer.FeatureClass;
IFeatureCursor ordersInputFCursor  =  ordersInputFClass.GetFeatures(oids,  true );
LoadAnalysisClass(serverContext, vrpNAContext,  " Orders " , ordersInputFCursor  as  ICursor);

//  Load the Routes
ITable routesInputTable  =  Utility.GetStandaloneTable( " Vehicles " , vrpMap).Table;
ICursor routesInputCursor  =  routesInputTable.Search( null ,  true );
LoadAnalysisClass(serverContext, vrpNAContext,  " Routes " , routesInputCursor  as  ICursor);

//  Load the Breaks
ITable breaksInputTable  =  Utility.GetStandaloneTable( " LunchBreaks " , vrpMap).Table;
ICursor breaksInputCursor  =  breaksInputTable.Search( null ,  true );
LoadAnalysisClass(serverContext, vrpNAContext,  " Breaks " , breaksInputCursor  as  ICursor);

//  Message all of the network analysis agents that the analysis context has changed
vrpNAContextEdit.ContextChanged();

    配送中心、商店信息均存储在物理图层中，分别对应DistributionCenters.shp、Stores.shp，车辆信息和司机午餐时间存储于Table表中。车辆Table包含物流配送过程中和车辆相关的一切信息，如起止配送中心、承载量、最多订单数、发车时间、最长驾驶时间、最长行驶距离等，司机午餐Table包含允许的午餐持续时间、允许的午餐时间范围等，这些都将用于ArcGIS VRP模型的计算中。

    第三步，路径计算，做过ArcEngine Network Analyst开发的工程师对INASolver、INAVRPSolver一定非常熟悉了，调用过程比较简单，路径计算的同时处理系统反馈的消息信息。

gpMessages.Clear();
INASolver naSolver  =  vrpNAContext.Solver;
INAVRPSolver vrpSolver  =  naSolver  as  INAVRPSolver;
vrpSolver.GenerateInternalRouteContext  =   true ;  //  Required for true-shape and directions
vrpSolver.DefaultDate  =  DateTime.Today;         //  Set the default date to be today

bool  partialResults  =  naSolver.Solve(vrpNAContext, gpMessages,  null );

//  report errors
if  (partialResults  ||  gpMessages.Count  >   0 )
{
 StringBuilder sErrors = new StringBuilder();
 for (int i = 0; i < gpMessages.Count; i++)
 sErrors.AppendLine(gpMessages.GetMessage(i).Description);

 Results = sErrors.ToString();
 return;
}

    第四步，处理结果，VRP计算后最重要的结果就是生成的车辆分配情况、配送顺序和车辆配送路径，将车辆行驶的详细信息以图文并茂的方式展示出来。

//  Get Map's Spatial Reference (to project output geometries
ESRI.ArcGIS.ADF.Web.DataSources.ArcGISServer.MapFunctionality mf  =  (ESRI.ArcGIS.ADF.Web.DataSources.ArcGISServer.MapFunctionality)MapInstance.GetFunctionality( " NA_MapResourceItem " );
SpatialReference mapSpatialReference  =  mf.MapDescription.SpatialReference;

//  Output result Routes and Stops
Utility.OutputRoutesAsGraphics(serverContext, vrpNAContext, RoutesGraphicsLayer, mapSpatialReference);
Utility.OutputOrdersAsGraphics(serverContext, vrpNAContext, PointsGraphicsLayer, mapSpatialReference);

//  Create results node
TaskResultNode parentTaskResultNode  =  Utility.CreateTaskResultNode( " VRP Results " );
parentTaskResultNode.Expanded  =   true ;

//  Get the Route Context from the results to use for directions
INAVRPResult vrpResult  =  vrpNAContext.Result  as  INAVRPResult;
INAContext routeNAContext  =  vrpResult.InternalRouteContext;

//  Loop through the resulting routes and add items for each route (vehicle)
ISet routeSet  =  serverContext.CreateObject( " esriSystem.Set " )  as  ISet;
IFeatureClass routeRoutesFClass  =  routeNAContext.NAClasses.get_ItemByName( " Routes " )  as  IFeatureClass;
int  routeNameIndex  =  routeRoutesFClass.FindField( " Name " );
IFeatureCursor routesRouteFCursor  =  routeRoutesFClass.Search( null ,  false );
int  routeNumber  =   0 ;
IFeature routeFeature  =  routesRouteFCursor.NextFeature();
while  (routeFeature  !=   null )
{
 string routeName = routeFeature.get_Value(routeNameIndex).ToString();

 Choose color for each route#region Choose color for each route

 TaskResultNode routeTaskResultNode = Utility.CreateTaskResultNode(routeName);
 routeTaskResultNode.TextCellStyleAttributes.Add("font-weight", "bold");
 routeTaskResultNode.TextCellStyleAttributes.Add("font-size", "12");
 if (routeNumber == 0)
 routeTaskResultNode.TextCellStyleAttributes.Add("color", System.Drawing.ColorTranslator.ToHtml(System.Drawing.Color.Blue));
 else if (routeNumber == 1)
 routeTaskResultNode.TextCellStyleAttributes.Add("color", System.Drawing.ColorTranslator.ToHtml(System.Drawing.Color.Purple));
 else if (routeNumber == 2)
 routeTaskResultNode.TextCellStyleAttributes.Add("color", System.Drawing.ColorTranslator.ToHtml(System.Drawing.Color.Green));
 else if (routeNumber == 3)
 routeTaskResultNode.TextCellStyleAttributes.Add("color", System.Drawing.ColorTranslator.ToHtml(System.Drawing.Color.Brown));
 #endregion

 routeTaskResultNode.Expanded = true;
 parentTaskResultNode.Nodes.Add(routeTaskResultNode);

 // Add Statistics
 TaskResultNode vrpRouteStatisticsNode = Utility.GetVRPRouteStatisticsNode(serverContext, vrpNAContext, routeName);
 vrpRouteStatisticsNode.TextCellStyleAttributes.Add("font-weight", "bold");
 routeTaskResultNode.Nodes.Add(vrpRouteStatisticsNode);

 // Add Directions

 // Get the directions for the specified route
 routeSet.RemoveAll();
 routeSet.Add(routeFeature);// Get Directions

 // Generate the directions
 TaskResultNode directionsTaskResultNode = Utility.GetDirectionsNode(false, routeNAContext, routeSet);
 directionsTaskResultNode.TextCellStyleAttributes.Add("font-weight", "bold");

 // Add the directions to the results node
 routeTaskResultNode.Nodes.Add(directionsTaskResultNode);

 routeNumber++;
 routeFeature = routesRouteFCursor.NextFeature();
}

    通过上述过程，完成了VRPTask的UI设计和业务逻辑程序，之后需要将应用重新生成为dll，添加到ASP.Net工具箱中，方便WebGIS应用调用该Task控件，我们在Web Mapping Application模板应用程序基础上添加VRPTask，运行后效果：
    数据源vehicles table中包含三辆汽车的记录，在应用中勾选需要进行配送的商店，

    例如选择15家商店，点击"Get Directions"执行VRP计算，生成结果如下所示：
   

    我们可以发现，很多路径配送需要考虑的问题ArcGIS VRP模型都提供了一套非常简便的解决方案，能够解决一般情况下的VRP问题，但是就如文章前面所说，VRP没有统一的解决方法，但是至少我们可以选择基于ArcGIS Server进行扩展，请思考：
    1.地图数据结构。
    2.配送分区怎么考虑。
    3.配送效率测试。
    4.结对订单。