基本几何网络词汇

以下各节介绍了一些对于理解几何网络必不可少的术语和概念。

边和交汇点

几何网络由两种主要元素组成:边和交汇点。

边 - 边是一种具有长度的要素,某些物资在这种要素中流通。边基于要素数据集中的线要素类创建而成。

边的举例:给水干管、电力传输线、天然气管道和电话线

交汇点 - 使两条边或更多边可以相连的要素,便于在两条边之间传输流或资源。交汇点基于要素数据集中的点要素类创建而成。

交汇点举例:保险丝、开关、供水点水龙头和阀门

网络中的边和交汇点以拓扑方式相互连接 - 边必须在交汇点处与其他边相连,而网络中来自边的流通过交汇点传输到其他边。

简单边和复杂边

几何网络中有两种类型的边:

  • 简单边 - 简单边允许资源从边的一端进入,从边的另一端退出。资源不能在简单边上的某处被抽出或退出;它只能在简单边的端点离开。简单边的一个例子就是供水管网中的给水支管。给水支管的一端与配水干线上的某交汇点相连,而另一端与供水点交汇点(如水龙头或水泵)相连。水进入支管后,便只能在供水点流出支管。

    要在几何网络中支持此行为,简单边应始终连接到两个交汇点(两端各自连接一个交汇点)。简单边不具有中跨连通性。如果在某条简单边上的中跨处捕捉了新的交汇点,从而建立连通性,则该简单边在实体上将分割为两个独立的要素。

    一条简单边对应于逻辑网络中的一个边元素。

  • 复杂边 - 与简单边一样,复杂边允许资源从一端流到另一端,但它们还允许在边上的某处抽取资源,而无需在实体上分割边要素。复杂边的一个例子就是供水管网中的水干管。配水干管就是沿着延伸方向将多个支管线连接到各交汇点的复杂边。配水干管并未在连接每个支管与干管的交汇点处分割,而是允许在每个支管上抽水。

    复杂边支持此行为是因为它们允许建立中跨连通性。与简单边一样,复杂边在其端点处始终至少连接两个交汇点,但它们也可以沿其延伸方向连接到其他交汇点。如果在复杂边的中跨处捕捉了新的交汇点,则该复杂边仍是单个要素。捕捉该交汇点会在逻辑上分割复杂边,例如,如果在连接该交汇点之前该复杂边对应于逻辑网络中的一个边元素,则在连接该交汇点之后它将对应于两个边元素。

    复杂边对应于逻辑网络中的一个或多个边元素。

用户定义的交汇点和孤立交汇点

几何网络中有两种类型的交汇点:

  • 用户定义的交汇点 - 最初建立几何网络时,基于用户的源数据(点要素类)创建的交汇点。交汇点的例子有:供水点、保险丝、流量计或水龙头。交汇点对应于逻辑网络中的一个交汇点元素。
  • 孤立交汇点 - 创建几何网络后,会随之创建一个简单交汇点要素类,称为孤立交汇点要素类。孤立交汇点要素类的名称与几何网络的名称一致,但要加上 _Junctions 后缀。例如,名为 Electric_Net 的几何网络会有一个名为 Electric_Net_Junctions 的对应孤立交汇点要素类。几何网络使用孤立交汇点要素类来保持网络完整性。在创建几何网络期间,如果源数据中某个边的端点处不存在几何重合的交汇点,则在该端点处会插入一个孤立交汇点。通过将孤立交汇点要素归入其他交汇点要素,可从几何网络中移除孤立交汇点要素。归入孤立交汇点就是将其替换为用户定义的交汇点以将其并入网络中。至于如何归入孤立交汇点,有明确定义的规则可供遵循。

    了解有关归入网络交汇点的详细信息

    在删除孤立交汇点要素类所在的几何网络时,孤立交汇点要素类也会随之删除。为此,请不要修改孤立交汇点要素类的架构。

  • 中跨连通性 - 在中跨处将交汇点连接到边,从而允许从边抽取资源;但该边仍以单个要素形式存在。只有复杂边支持中跨连通性。

逻辑网络

创建几何网络时,地理数据库还会创建一个对应的逻辑网络,用于表示要素间的连通性关系并为这种关系建模。逻辑网络是用于追踪操作和流式操作的连通图。边和交汇点之间的所有连通性都在逻辑网络中进行维护。

系统将逻辑网络作为由地理数据库创建和维护的表集合进行管理。这些表记录了几何网络所涉及的要素如何互相连接。通过逻辑网络,能够在编辑和分析期间快速发现几何网络中相连的边和交汇点之间的连通性关系并为这种关系建模。这可以实现快速的网络追踪,并便于在编辑期间建立动态连通性。

在几何网络中编辑或更新边和交汇点时,对应的逻辑网络也会进行自动更新和维护。您无需重新构建要素的连通性或直接访问逻辑网络;地理数据库会维护逻辑网络。

下图显示了给水干管(在几何网络中由单个复杂边表示)在逻辑网络中由多个元素构成的方式。逻辑网络中与给水干管对应的表由 ArcGIS 创建并维护。在对几何网络中的给水干管进行编辑时,ArcGIS 会自动更新逻辑网络中的对应元素,并且会保持几何网络中要素间的连通性。

逻辑网络

源头和汇点

网络通常用于对现实中的某些系统进行建模,在这些系统中,明确定义了元素在整个网络中的移动方向。例如,电力网络中的电力就是从发电站流向客户。在供水管网中,流向可能不像电力网络中定义的那样明确,但水可能是从泵站流向客户或从客户流向污水处理厂。几何网络就是一个定向流动系统(其中每条边都有一个固定流向)的例子,例如,沿顺流方向流到水文河道内的河流网络。

网络中的流向基于一组源头汇点计算得出。在上面的例子中,电流和水流由源头和汇点推动。以排污管网为例,水流从发电站或泵站(源头)离开,然后流向污水处理厂(汇点)。

几何网络中的交汇点可充当源头或汇点。在网络中创建新的交汇点要素类时,可以指定哪些交汇点要素类中的要素可以充当辅助角色(源头或汇点)或不充当任何辅助角色。如果指明这些要素可以充当源头或汇点,则会将一个“辅助角色”字段添加到相应要素类,以记录该要素是要充当源头、汇点还是两者皆非。如果尚未存在名为 AncillaryRoleDomain 的域,则将创建此域并将其关联到充当源头或汇点的要素类。

例如,您可能经报告得知排污管网中某处排水口有污水溢出,并想要找到溢出口上游的所有检修孔以隔离源头。通过将该排水口设置为汇点,系统会重新计算网络的流向,并且对网络的任何追踪都会受到该排水口状态造成的流向更改的影响,从而使您可以找到所有上游检修孔。

了解有关网络追踪的详细信息

网络权重

网络可以具有一组相关联的权重。权重用于表示在网络中穿过某要素所造成的影响。例如,在供水管网中,在水流过整个输水干管时会由于管内的表面摩擦导致一定量的压强损失。

网络权重与几何网络中的一个或多个要素类关联,并存储在逻辑网络中。每个网络元素的权重值都基于对应要素的属性算出。在上面的输水干管例子中,权重值由要素的长度属性算出。

一个网络可以有任意多个权重与之关联。网络中的每个要素类的属性都可以与其中某些权重或所有权重关联,也可以不与任何权重关联。每个要素的权重由该要素的属性决定。一个网络权重只能与要素类中的一个属性关联。权重也可以与多个要素类关联。例如,一个名为 Diameter 的权重可以与给水干管要素类中的 Diameter 属性关联,同时也可以与给水支管要素类中的 Pipe_dia 属性关联。

网络权重值 0 是保留值,系统会将其分配给所有孤立交汇点。网络权重值 -1 表示要素受到阻碍且无法参与追踪。此外,如果一个权重值未与要素类的任何属性关联,则对应于该要素类的所有网络元素的权重值都会为 0。

启用和禁用的要素

有时,您可能希望在几何网络中阻止或禁用对某要素的持续追踪。当由于高架线被风暴击落而导致停电时,电力网络中可能会发生这种情况。这些电力线已不再可用,因此,您希望在追踪操作期间将这些电力线排除在考虑范围之外。

您可以在追踪操作期间禁用该要素,而不是删除要素或断开要素的连接。禁用的要素会充当屏障;追踪网络时,追踪功能在网络中遇到任何屏障时(包括禁用的网络要素)都会停止。

网络要素的启用或禁用状态是由“启用”字段维护的一种属性。“启用”字段有一个关联的域,即 EnabledDomain。EnabledDomain 以及“启用”字段有两个可用值:真或假。当基于简单要素类构建几何网络时,该字段会自动添加到输入要素类,并且会创建 EnabledDomain(如果尚未存在)并将其关联到“启用”字段。使用 ArcCatalog 创建网络要素类时,“启用”字段是要素类的必填字段。

将新要素添加到网络时,默认情况下它们是启用状态。

逻辑网络如何处理权重字段、启用字段和辅助角色字段

从用户角度看,网络权重字段、辅助角色字段以及启用字段中存储的值是要素在逻辑网络中的状态。针对网络要素执行分析(如追踪和流向计算)时,并不直接参照该要素内这些字段的值来确定要素的启用状态、辅助角色状态或其权重。要素的这些状态将存储在逻辑网络中,在用户执行上述操作时将对逻辑网络进行查询。这样做是出于性能原因。

当您编辑某个网络要素并更改启用字段、辅助角色字段或权重字段的值时,会修改该要素在内部拓扑表中的状态以保持与该要素的字段值的同步。

5/10/2014