ArcGIS Server 開發系列（七）--物流配送

作者：Flyingis

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    ArcGIS Server開發系列的文章至今已經一年多了，雖然文章只有短短六篇，也比較基礎，但值得高興的是幫助了不少第一次接觸ArcGIS Server的開發者，現在不少都已經完成一兩個項目了，相信收穫不小，有時間可以和大家一起分享經驗。今天開始，我們將繼續這個系列教程，爭取覆蓋ADF開發常用功能，以幫助更多的人輕鬆入門ADF開發。

    目標：
    實現簡易的物流配送（VRP）

    準備工作：
    1.重新複習《ArcGIS Server 開發系列（六）--自定義 Tasks》
    2.準備數據"%ArcGISInstallDir%\DeveloperKit\SamplesNET\Server\data\SanFranciscoNetwork"
    3.發佈NATasks.mxd地圖服務，添加Network Analyst功能服務
    4.MapResourceManager中添加一個ArcGIS Server Local類型服務

    在這個應用中，多車配送的功能封裝爲一個自定義的Task，然後生成一個dll添加到ASP.Net工具箱中，由Web Mapping Application的Task Manager調用，更改自定義Task的Task Results Container爲模板應用中的TaskResults1控件。

    Web Mapping Application大家已經非常熟悉，現在的重點就在如何利用ArcGIS Server實現VRP功能。VRP全稱vehicle routing problem，屬於NP難問題，基本沒有統一的方法來解決所有的VRP問題，只能根據具體的情況採用最合適的算法，咱們下面就利用ArcGIS Server模擬一個簡單的應用場景，實現多車物流的配送計算。

    自定義Task，需要構建Task的UI和業務邏輯，UI構建通過重寫方法CreateChildControls完成，咱們最終實現的效果：

    相應的代碼比較容易看懂，結合上面實現的UI效果圖和代碼註釋就能明白每部分代碼所完成的功能，實現代碼：

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用於構建VRPTask UI，除了界面要素之外，還需要從源數據中讀取商店信息，如讀取商店名稱顯示在界面上，當VRPTask中的商店被勾選上時，車輛將爲該商店送貨。商店供貨信息存儲在數據源中單獨的一個圖層中stores.shp，包含商店所需的貨物數量和預計提供服務的時間。 

    VRPTask UI完成之後，接下來要設計VRP的業務邏輯，ArcGIS 9.3 Network Extension提供了一個基本的VRP解決方案，因此我們在發佈NATasks服務的時候需要勾選Network Analyst功能，通過ServerContext去遠程調用AO方法。

    第一步，獲取VRP分析圖層。

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，獲取配送中心信息、商店信息、車輛信息和司機午餐時間。

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、商店信息均存儲在物理圖層中，分別對應DistributionCenters.shp、Stores.shp，車輛信息和司機午餐時間存儲於Table表中。車輛Table包含物流配送過程中和車輛相關的一切信息，如起止配送中心、承載量、最多訂單數、發車時間、最長駕駛時間、最長行駛距離等，司機午餐Table包含允許的午餐持續時間、允許的午餐時間範圍等，這些都將用於ArcGIS VRP模型的計算中。

    第三步，路徑計算，做過ArcEngine Network Analyst開發的工程師對INASolver、INAVRPSolver一定非常熟悉了，調用過程比較簡單，路徑計算的同時處理系統反饋的消息信息。

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，處理結果，VRP計算後最重要的結果就是生成的車輛分配情況、配送順序和車輛配送路徑，將車輛行駛的詳細信息以圖文並茂的方式展示出來。

// 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();
}

    通過上述過程，完成了VRPTask的UI設計和業務邏輯程序，之後需要將應用重新生成爲dll，添加到ASP.Net工具箱中，方便WebGIS應用調用該Task控件，我們在Web Mapping Application模板應用程序基礎上添加VRPTask，運行後效果：
    數據源vehicles table中包含三輛汽車的記錄，在應用中勾選需要進行配送的商店，

    例如選擇15家商店，點擊"Get Directions"執行VRP計算，生成結果如下所示：
   

    我們可以發現，很多路徑配送需要考慮的問題ArcGIS VRP模型都提供了一套非常簡便的解決方案，能夠解決一般情況下的VRP問題，但是就如文章前面所說，VRP沒有統一的解決方法，但是至少我們可以選擇基於ArcGIS Server進行擴展，請思考：
    1.地圖數據結構。
    2.配送分區怎麼考慮。
    3.配送效率測試。
    4.結對訂單。