Словарь основных терминов по геометрическим сетям

В следующих разделах представлены некоторые термины и концепции, необходимые для понимания геометрических сетей.

Ребра и Соединения

Геометрические сети состоят из двух основных элементов: Ребра (Edges) и Соединения (Junctions).

Ребра (Edges) Ребро является объектом, имеющим длину, через который протекает некий поток. Ребра созданы из классов линейных объектов в наборе классов объектов.

Примеры ребер: водопроводы, линии электропередачи, газопроводы, телефонные линии

Соединения (Junctions) — Соединение является объектом, позволяющим соединить два или более ребра, и содействующим проходу потока и ресурсов между ребрами. Соединения созданы из классов точечных пространственных объектов в наборе классов объектов.

Примеры соединений: предохранители, переключатели, краны и вентили

Ребра и соединения в сети топологически соединены друг с другом — ребра должны быть связываться в соединениях, и поток, текущий из одного ребра в другое, проходит через соединение.

Простые и сложные ребра

В геометрической сети есть два типа ребер:

• Простые ребра (Simple Edges) —Простые ребра дают возможность ресурсам входить в один конец и выходить из другого конца ребра. Ресурсы не могут выкачиваться или выходить где-либо вдоль простого ребра; они могут покинуть его только через его конечную точку. Примером простого ребра может быть отвод водопровода. Одним концом он присоединяется к главной линии водопровода, а другим — к соединению—служебной точке (например, к помпе). После того, как вода попала в водоотвод, она выйдет через него только к сервисной точке.

  Чтобы поддерживать в геометрических сетях данное поведение, простые ребра всегда подключены к другим соединениям, по одному на каждый конец. У простых ребер не может быть точек соединений на самом ребре. Если же на простое ребро добавится новое соединение, обеспечивающее связность, это простое ребро будет физически разбито на два объекта.

  Простое ребро соответствует одному элементу ребра в логической сети.

• Сложные ребра (Complex Edges) —Сложные ребра дают возможность ресурсам протекать из одного конца в другой, подобно простым ребрам, а также выкачиваться где-либо вдоль ребра без физического разбиения самого объекта ребра. Примером сложного ребра может быть водопроводная магистраль в составе водопроводной сети. Распределительная линия водопровода — это одно сложное ребро с несколькими водоотводами, связанными через соединения вдоль его длины. Водопроводная магистраль не разбивается на отдельные объекты в соединениях с отводами, но позволяет воде вытекать вдоль каждого из водоотводов.

  Такое поведение поддерживается сложными ребрами, так как они позволяют связность в середине ребра. Как и простые ребра, сложные ребра всегда подключены, по крайней мере, к двум соединениям, но могут быть также связаны с дополнительными соединениями вдоль своей длины. Если новое соединение пристыковано на сложное ребро в средней точке, это сложное ребро все равно остается одним объектом. Добавление соединения приводит к логическому разбиению ребра, например, если раньше ребро соответствовало одному логическому элементу сети, то после добавления соединения — двум.

  Сложные ребра соответствуют одному или нескольким элементам в логической сети.

Определяемые пользователем и системные соединения

Существуют два типа соединений в геометрической сети:

• Соединения, определяемые пользователем (User—defined junction) — Соединения, которые создаются на основании пользовательских источников данных (точечных классов объектов) при первой установке геометрической сети. Примеры соединений — станции обслуживания, предохранители, измерители расхода воды в реке или краны. Соединения соответствуют одному элементу соединения в логической сети.
• Системные соединения (Orphan junctions)—При создании геометрической сети создается класс простых соединений, называемый классом пространственных объектов системных соединений. Имя такого класса соединений состоит из имени геометрической сети с добавкой '_Junctions'. Например, геометрическая сеть с именем Electric_Net будет иметь класс системных соединений с именем Electric_Net_Junctions. Класс системных соединений используется геометрической сетью для поддержки целостности сети. В процессе создания геометрической сети, системное соединение вставляется на конце каждой конечной точки каждого ребра, в местах, где отсутствуют геометрические соединения в исходных данных. Системные соединения могут быть удалены из геометрической сети путем отнесения их к категории остальных объектов соединений. Это означает, что системные соединения встраиваются в сеть путем замещения их на соединения, определяемые пользователем. Существуют строго определенные правила для выполнения категоризации соединений с системными соединениями.

  Более подробно о категоризации соединений сети

  Класс системных соединений удаляется при удалении его геометрической сети. По этой причине схему системных соединений желательно не изменять.

• Связность в середине ребра (Mid-span connectivity) — Подключение соединения к ребру в средней точке, тем самым позволяя ресурсам вытекать из ребра, но при этом ребро остается единым объектом. Поддерживается только сложными ребрами.

Логическая сеть

При создании геометрической сети ArcGIS также создает сопутствующую логическую сеть, которая используется для представления и моделирования отношений связности между объектами. Логическая сеть представляет собой граф связности, который используется для трассировки и расчетов потока. Все связности между гранями и соединениями поддерживаются в логической сети.

Логическая сеть организована как набор таблиц, созданных и поддерживающихся базой геоданных. В таблицах прописано, как объекты, участвующие в геометрической сети, соединены друг с другом. Логическая сеть позволяет ArcGIS быстро обрабатывать и моделировать связность отношений между соединенными ребрами и соединениями в геометрической сети при редактировании и анализе. Это способствует быстрой трассировке сети и определяет генерирование связностей на лету при редактировании.

Когда ребра и соединения редактируются или обновляются в геометрической сети, сопровождающая логическая сеть автоматически обновляется соответствующим образом. Нет необходимости перестраивать связность объектов или непосредственно входить в логическую сеть, это выполняет вас база геоданных.

На рисунке ниже показано, как водопроводная магистраль, представленная одним сложным ребром в геометрической сети, в логической сети включает в себя несколько элементов. Соответствующие таблицы водопроводов в логической сети создаются и поддерживаются в ArcGIS. Когда выполняется редактирование водопровода в геометрической сети, ArcGIS автоматически обновляет связанные элементы в логической сети, связность между объектами в геометрической сети также поддерживается.

Источники и приемники

Сети зачастую используются для моделирования систем реального мира, где направление движения потока по сети хорошо известно. Например, ток по электросети перемещается от электростанции к потребителям. Для водной сети направление перемещения потока может быть определено не так четко, как в электросети, поскольку поток воды может идти как от водонапорной станции к жителям, так и от жителей в канализацию. Геометрические сети — это пример систем направленного потока, где каждое ребро имеет фиксированное направление потока, подобно тому, как в речной системе поток идет вниз по течению внутри водных каналов.

Направление потока в сетях вычисляется из набора источников и приемников. В примерах выше показано, как вода и ток перемещаются от источника к приемнику. Поток идет от источника, например, электростанции или водонапорной станции к приемнику, например, станции водоочистки (в сети сточных вод).

Соединения в геометрических сетях могут быть как источником, так и приемником. Когда вы создаете новый класс соединений в сети, можно указать, в каких классах объектов соединений будут объекты со служебной ролью источников, приемников или без нее. Если вы определите, что эти объекты могут быть источником или приемником, в классе объектов добавляется новое служебное поле AncillaryRole (служебная роль), в которое будет записываться информация о статусе соединения. Если на тот момент не существует домен, называемый AncillaryRoleDomain, то он будет создан и связан с соответствующим классом пространственных объектов, играющих роли источников и приемников.

Например, может быть разлив, отмеченный в водоотводе сети сточных вод, и вы хотите найти все люки, находящиеся выше по течению от разлива, чтобы изолировать источник. Если указать, что разлив — это приемник, поток по сети пересчитается системой, изменение направления течения, вызванное статусом разлива, окажет влияние на все трассировки в сети, позволяя найти все люки выше по течению.

Более подробно о трассировке сети

Веса в сети

Сеть может иметь связанный с ней набор весов. Вес может быть использован при определении стоимости переноса элемента в логической сети. Например, при проходе воды по трубе водопровода теряется давление, величина потери зависит от длины трубы и величины трения.

Веса в сети соотносимы по принципу один ко многим классам пространственных объектов в геометрической сети, и хранятся в логической сети. Значения весов для каждого элемента сети определяются по атрибутам сопутствующего объекта. В примере выше значение веса определяется атрибутом длины объекта.

Сеть может иметь любое число связанных с ней весов. Каждый класс объектов в сети может иметь несколько весов, связанных с их атрибутами, все веса или не иметь их. Вес для каждого объекта определяется по его атрибутам. Он может быть связан только с одним атрибутом в классе объектов. А также он может быть связан с несколькими классами объектов. Например, вес с именем Diameter может быть связан с атрибутом Diameter в классе водопроводов, а также с атрибутом Pipe_dia в классе водоотводов.

Значение веса сети, равное нулю, назначается только всем системным соединениям. Значение веса в сети, равное -1, говорит о том, что объект является помехой и не будет участвовать в трассировке. Кроме того, если вес не связан с какими-либо атрибутами класса объектов, то значения весов для всех элементов сети, соответствующей этому классу объектов, будут равны нулю.

Подключенные и отключенные объекты

Иногда бывает, что вы хотите блокировать или отключить возможность трассировки через объект геометрической сети. Это может случиться в электросети при перебоях с подачей энергии, когда воздушная линия оборвана сильным ветром. Так как данная линия больше не действует, вы можете захотеть убрать ее из рассмотрения при выполнении операций трассировки.

Вместо того, чтобы удалять или отсоединять объект, можно блокировать объект в процессе операций трассировки. Отключенный объект будет работать как барьер, трассировка сети будет останавливаться на любом барьере сети, в том числе, и на отключенных объектах.

Статус объекта сети (подключенный или отключенный) определяется атрибутивным полем Enabled. С полем Enabled связан домен — EnabledDomain. EnabledDomain и поле Enabled имеют два возможных значения: «истина» или «ложь». При построении геометрической сети из простого класса объектов это поле будет автоматически добавлено ко входному классу объектов, а также будет создан домен EnabledDomain (если его еще нет) и связан с полем Enabled. При использовании ArcCatalog для создания класса пространственных объектов сети, пол «Включено (Enabled) является необходимым для этого класса.

При добавлении новых объектов в сеть, все они по умолчанию являются подключенными.

Как логическая сеть работает с весами и полями подключения и служебных ролей

Значения, хранящиеся в весах сети, служебные роли и поля подключения являются пользовательским видением объекта в структуре логической сети. При проведении анализа сети, трассировки или вычисления направлении потока, на значения этих полей не ссылаются напрямую для определения вышеуказанных статусов или весов. Вместо этого статусы объектов хранятся в логической сети, которая запрашивается в ходе операций. Это сделано для повышения производительности.

Когда вы редактируете объекты сети и меняете значения подключения, роли или веса, то статус объекта во внутренних таблицах топологии изменяется, чтобы оставаться синхронизированным со значениями полей в объектах.