О трассировке в геометрических сетях

Сетевая трассировка в ArcMap

Сетевой анализ включает сетевую трассировку, или трассировку. В данном случае термин трассировка используется для описания построения набора элементов сети в соответствии с определенными условиями. Трассировку можно рассматривать как наложение прозрачной кальки поверх карты сети и вычерчивание всех элементов сети, которые вы хотите включить в результат на этой кальке.

При работе с сетями трассировка учитывает связность. Элемент сети может быть включен в результат трассировки только в случае, когда он каким-либо образом связан с остальными элементами, входящими в результат трассировки. Результат трассировки представляет собой набор объектов сети, которые были найдены в ходе операции трассировки.

Предположим, вам нужно найти все объекты выше по течению от некоторой точки в речной сети. Используя прозрачность карты речной сети, вы можете вычертить все притоки реки, которые находятся выше по течению от данной точки. Все что прорисуется, будет вашим результатом.

Аналогично, когда вы проводите трассировку в ArcMap, ваш результат представлен набором элементов сети, вошедших в трассировку. В ArcMap результаты трассировки могут быть прорисованы поверх карты или представлены выборкой.

Флаги и барьеры

В ArcMap флаги определяют начальные точки трассировки. Например, если вы хотите провести трассировку вверх по течению, вы используете флаг, чтобы указать точку, с которой нужно начать трассировку. Флаги можно поместить в любой точке ребра или в соединении. При проведении трассировки ArcMap использует это ребро или соединение в качестве отправной точки. Элементы сети, связанные с этими ребрами и соединениями, рассматриваются на предмет включения в результат трассировки.

Барьеры определяют места в сети, после которых трассировка уже не производится. Если вы хотите трассировать только часть вашей сети, вы можете изолировать ее с помощью барьеров. Как и флаги, барьеры могут быть размещены в любой точке ребра или в соединении. Во время трассировки ArcMap принимает эти объекты как отключенные, поэтому через них процесс дальше не проходит.

Отключение объектов и слоев

Отключение объектов является более постоянным методом создания барьеров для отдельных участков. Например, часть водопроводной сети была перекрыта для проведения дорожных работ, через этот участок вода течь не может. Если рассмотреть эту ситуацию с точки зрения объектов сети, - этот участок будет прерывать трассировку.

В некоторых случаях могут быть необходимы отключения целых слоев. Например, отключив слой распределителей в электросети и выполнив трассировку от некоторой точки, вы можете найти распределители, которые необходимо изолировать в сети, и это будут объекты, в которых операция трассировки была остановлена.

Веса

У ребер и соединений может быть любое количество присвоенных им весов. Вес является свойством объекта сети и, как правило, используется для представления стоимости прохода через ребро или соединение. Примером веса ребра может быть его длина. При анализе кратчайшего пути вы можете выбрать этот вес, если вы хотите, чтобы итоговый путь имел наименьшую длину. Другой пример — сопротивление ребра в электрической сети. В таком примере, если использовать в качестве веса сопротивление, кратчайшим путем будет путь наименьшего сопротивления.

Когда вы строите сеть, вы указываете, какие атрибуты классов ребер и соединений учитывать в качестве весов. Вы можете использовать эти веса для определения стоимости подключения объекта в результатах трассировки. Среди задач трассировки, доступных в ArcGIS, только задачи Найти путь (Find Path), Найти путь вверх по течению (Find Path Upstream) и Найти накопление вверх по течению (Find Upstream Accumulation) используют весовые коэффициенты для вычисления стоимости трассировки.

Чтобы найти стоимость с помощью этих задач, вы должны указать, какие веса они должны использовать. Для объектов-соединений учитывается только один весовой коэффициент. Для крайних объектов можно использовать два веса: один вдоль оцифрованного направления ребра (вес от-до), а другой — против направления оцифровки (обратный ему). Направление оцифровки ребра соответствует порядку, в котором хранятся узлы в базе геоданных. Вы можете указать разные весовые коэффициенты для каждого направления ребра в случаях, когда стоимость трассировки зависит от направления.

Весовые фильтры

Для определения набора объектов сети, которые могут быть трассированы, вы можете использовать весовые фильтры. Весовой фильтр определяет, какие объекты сети могут быть трассированы в зависимости от значений их весов. Он используется с теми же целями, что и создание выборки элементов сети на основании простого SQL-запроса, но работает он значительно быстрее.

С его помощью вы можете указать допустимые и недопустимые пределы весов для объектов сети, которые могут быть трассированы. Как и в случае использования весов для представления стоимости трассировки, один вес указывается для соединений, а для ребер можно указать два веса.

Трассированные объекты и объекты, останавливающие трассировку

При трассировке с помощью задач Найти соединенные объекты (Find Connected), Трассировка вниз по течению (Trace Downstream) или Трассировка вверх по течению (Trace Upstream) вы можете вернуть в исходное состояние как объекты, через которые трассировка прошла, так и остановившие ее объекты. Первые — это объекты, через которые прошла трассировка, вторые — те, через которые она пройти не может. Объекты, останавливающие трассировку:

• Отключенные объекты
• Объекты, на которых расположены барьеры
• Объекты, связанные только с одним другим объектом (тупики)
• Объекты, отброшенные весовым фильтром

Использование выборки в задачах трассировки

При трассировке ArcMap позволяет вам использовать выборку тремя способами:

• С помощью диалогового окна Параметры Анализа (Analysis Options) вы можете указать, проводить ли этот процесс для всех объектов в сети, только для выбранных или только для невыбранных объектов. Отслеживание только выбранных объектов означает, что невыбранные выступают в качестве барьеров, и наоборот. Используя выборки таким образом, вы можете провести трассировку, чтобы создать ряд барьеров для последующих операций, или вы можете построить запрос на создание набора объектов сети, для которых будет выполняться эта операция.
• Вы можете указать, какие слои выбирать при проведении трассировки. В меню Выборка (Selection) ArcMap вы можете указать, какие слои могут быть выбраны, а какие — нет. Когда ArcMap возвращает результаты операции в качестве выборки, то настройки, которые вы указали в меню Выборка (Selection) используются при определении, какие объекты должны быть в нее включены в ходе трассировки.
• Вы можете использовать интерактивный метод выборки, который устанавливается через соответствующее меню, чтобы настроить поведение итогового набора выбранных данных. Вы можете создать новую выборку, добавить результаты вашей трассировки к текущей выборке, выбрать результаты операции из текущей выборки или удалить их из нее.

Используя преимущества выборки в ArcMap, с помощью задач трассировки вы можете создавать сложные и составные операции трассировки.

Более подробно о выборках в ArcMap

Сложив все это вместе,

Операция трассировки с помощью панели инструментов Функции сетевого анализа (Utility Network Analyst)

С помощью панели инструментов Функции сетевого анализа можно найти:

• Все элементы сети, которые лежат выше указанной точки по течению (Трассировка вверх по течению).
• Все элементы сети, которые лежат ниже указанной точки по течению (Трассировка вниз по течению).
• Общую стоимость всех элементов сети, которые лежат выше заданной точки по течению (Накопление вверх по течению).
• Путь вверх по течению от указанной точки сети (Найти путь вверх по течению).
• Общие объекты, расположенные выше по течению для указанных точек (Найти общих предков).
• Все объекты, которые соединены с указанной точкой в сети (Найти соединенные объекты).
• Все объекты, которые не соединены с указанной точкой в сети (Найти отсоединенные объекты).
• Петли, которые представляют собой несколько путей между точками в сети (Найти петли).
• Путь между двумя точками в сети. Найденный путь может быть одним из нескольких путей между этими точками, это зависит от того, содержит ли ваша сеть петли или нет (Найти путь).