幾何網絡1


網絡分析,可能要分幾個部分,先講在Geodatabase中網絡的構建

幾何網絡

幾何網絡模型具有以下主要優點:

(1)網絡編輯非常簡單。當你向網絡中添加要素時,根據網絡連通性規則可以保證它們能合理地進行連接。

(2)網絡要素能模擬網絡中複雜的部分,如開關。這可以使編輯過程簡化並且使你在網絡的表達中僅用較少的要素就能創建更美觀的地圖。

(3)ArcInfo中具有簡單和複雜網絡分析的解決方案,易於使用。即使是非常大的數據集,網絡分析的速度也很快。

(4)網絡模型具有版本化功能。很多人根據他們的工作流程可以同時編輯相同的網絡。 

網絡的連通性以幾何一致性爲基礎,因此叫做幾何網絡。一個幾何網絡有一個相應的邏輯網絡。幾何網絡實際上是組成網絡的要素類集合。邏輯網絡是網絡連通性的物理表達。邏輯網絡中的每個元素都與幾何網絡中的一個要素相關聯。

網絡由兩個基本部分組成:邊(edges)和接合點(junction)。 邊和接合點在網絡中彼此拓撲相連。邊界是一種具有一定長度和一定的物質吞吐的網絡元素。像輸電線、管線和河流都是邊。接合點位於兩個或更多邊界的交匯處,並允許各邊間的連通。像保險絲、開關和水龍頭、河段交匯點都是接合點。邊線和邊線之間通過交匯點相連,流(flow)(如汽車流、電流和水流)可以從一條邊線傳輸到另一條邊線。

幾何網絡除了包含邊界與接合點間的連接信息以外,它還定義了許多行爲規則:諸如什麼類型的邊界可以連接到一個特定類型的接合點上,或者在什麼類型的接合點上可以連接兩個邊。


網絡模型

  Geodatabase對線性網絡系統有兩種描述模型:幾何網絡模型(geometric network)和邏輯網絡模型(logical network)。

 幾何網絡模型是組成線性網絡系統的要素的集合。幾何網絡模型是從要素集合的視角來看網絡模型。


幾何網絡模型

 幾何網絡模型是要素的集合,是由邊線和交匯點相連組成的系統。一條邊線有兩個交匯點,而一個交匯點可以與任何數量的邊線相連。

 邊線要素可以在二維空間中相互交叉但不接觸。一個典型的例子是橋樑跨過一條公路,

這種情況被稱爲非平面交匯點(nonplanarity)。

 描述邊線和交匯點的要素被稱爲網絡要素(network features)。只有網絡要素能參與到幾何網絡模型中。

 一個網絡要素類(network feature class)是以下四種網絡要素類型之一的集合:簡單交匯點要素(simple junction feature)、複雜交匯點要素(complex junction feature)、簡單邊線要素(simple edge feature)、複雜邊線要素(complex edge feature)。

 一個以上的網絡要素類便可以描述幾何網絡模型中的一個給定的拓撲關係。一個網絡要素類嚴格地與一個幾何網絡相聯繫(即一個網絡要素類只能參與一個幾何網絡)。

 幾何網絡中的網絡要素與其它的要素具有相同的特徵:

(1)可以爲邊線和交匯點創建儘可能多的必須的要素類。並且可以對這些要素類添加任何屬性。

(2)可以對主要的分類要素定義子類型(subtype),並且運用缺省值、屬性域和分離/合併方法對屬性表進行操作。

(3)可以在網絡要素之間以及網絡要素與其它要素之間建立關聯關係。

(4)如果要進行高級應用,你可以擴展一個網絡要素類並創建自己的網絡要素。

網絡要素具有保持連通性並自動更新網絡元素(element)的特定的行爲。

邏輯網絡

 與幾何網絡相似,邏輯網絡也是相連的邊線和交匯點的集合。主要的區別在於邏輯網絡沒有座標值。它的主要目標是用特定的屬性表存儲網絡的連通性信息。既然邏輯網絡中的邊線和交匯點沒有幾何屬性,因此它們不是要素,而是元素(elements)。在幾何網絡的網絡要素和邏輯網絡的元素間有一對一和一對多的關聯關係。

 一個幾何網絡總是與一個邏輯網絡相聯繫,在你編輯幾何網絡要素的時候,相應的邏輯網絡元素會自動更新。

 邏輯網絡不直接出現在ArcInfo的應用中,與你直接接觸的是幾何網絡。邏輯網絡是網絡要素進行復雜行爲的基礎。

網絡要素的連接

邏輯網絡的核心是連通屬性表,連通屬性表描述的是網絡元素之間是如何相連的。


邏輯網絡也包含有一個交匯點元素表和一個邊線元素表。

 交匯點元素表和邊線元素表提供了一個唯一的元素ID用來表示要素類和要素ID的連接。

連通性規則

網絡連通性規則控制着那些可能相連的網絡要素類型和數量。

1.       邊線-交匯點規則(Edge-junction rule)這個規則限定了對某一類邊線可以與哪一類節點相連。

2.       邊線-邊線規則(Edge-edge rule)這個規則確定了什麼樣的兩條邊線可以通過一個給定的交匯點相連。

3.       邊線-交匯點基數(Edge-junction cardinality)這個規則讓你限定與一個交匯點相連的邊線的數量(基數)

4.       缺省的交匯點類型(default junction type)當我們將一個類型的邊線與另一個類型的邊線相連時,可以定義一個連接這兩條邊線的缺省交匯點。

網絡要素

在幾何網絡中,要素有四類:簡單邊線、簡單交匯點、複雜邊線和複雜交匯點。

 在幾何網絡中,每個要素類包含以上四種要素類中的一種。一個幾何網絡可以含有起相

同作用的多個要素類。Geodatabase數據模型的簡化顯示如圖:

1.       簡單邊線要素和簡單交匯點要素

這些網絡要素與網絡元素之間有一對一的對應關係。它們適合於描述簡單的網絡,但是邊線分離的情況表現出了簡單網絡要素的一個侷限性。

2.       複雜邊線要素

 複雜邊線要素通過允許在沿着管道方向上的任何位置放置節點而不創建新的邊線要素來解決分段問題。有複雜邊線要素的幾何網絡爲每個邊線要素創建很多的邊元素。

3.       複雜交匯點要素

複雜交匯點是對網絡的理想化模擬,就象電源開關的例子一樣。複雜的交匯點可以包含任意數量的邊線和交匯點。

網絡流

網絡通過設置源(source)、匯(sink)和開關(switch)來控制流的方向。

   幾何網絡有一種方法確定水流方向。該方法是根據網絡中源和匯的設置和每個要素的激活狀態來決定物質是如何流動的。這種方法的結果是沿着每條邊排列物質的流向,相對於邊要素的數字化方向,它們要麼沿着要素的方向,要麼逆着要素的方向。

1.       源和匯

 在效用(utility)網絡中,源和匯被用於確定水流的方向。任何交匯點要素類可以作爲一個源或作爲一個匯。一個源是指物質流開始時的交匯點,比如一個水源泵。一個匯是所有物質流的終點,比如一個廢水處理廠。可以添加附加屬性字段可以幫助確定一個交匯點要素和元素是源或匯。

2.       未激活態要素(disabled feature)

參與網絡的所有要素都兩種狀態:激活態(enabled)和未激活態(disabled)。處於未激活狀態的要素不參與網絡流,即沒有流流向該要素或從該要素流出。未激活狀態要素能用來描述處於開放狀態的電源開關或處於關閉狀態的水閥。源、匯和激活/未激活態共同影響和確定網絡的流。

3.不確定性流

 當源、匯和未激活的要素沒有給出足夠的信息時會發生無法確定一條邊的流向的情況。當一條邊的流向無法確定的時候,就稱它爲不確定性流。當用於確定流向的方法不能判斷網絡中的物質流向時就會產生不確定性流。

4.未初始化的流

當由於某些邊線與網絡的其它部分(有網絡流)未連接上時而使流中斷,這種情況的流被稱之爲未初始化流。

5.權重

邊線和交匯點可以帶有任意數量的權重。權重典型的應用是用於計算穿越一條邊或穿過一個交匯點時的費用。典型的權重是邊線的長度。權重由邊線和交匯點要素類的字段值來產生。

6.孤接合點要素類

當向幾何網絡添加第一個要素類時,就會創建一個稱爲孤接合點要素類的簡單接合點要素類。孤接合點要素類的名稱爲幾何網絡名稱後加“_Junction”。幾何網絡用孤接合點要素類來維護網絡的完整性。幾何網絡中的每條邊必須有一個接合點連接到其端點上。在網絡構建過程中,孤接合點會被插入到不存在幾何一致的接合點的任何邊的端點上。孤接合點要素類可以通過把它們包含進其他接合點中而從幾何網絡中移除。

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