ArcGIS的幾何網(wǎng)絡(luò)

1、ArcGIS的幾何網(wǎng)絡(luò)1概述網(wǎng)絡(luò)是對現(xiàn)實世界的描述。在使用普通的GIS建立模型時，大多是在幾何層次上的描述。但是在流域、電力等建模過程中還涉及到了網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)其實可看作是源、流、匯組成的。源表示網(wǎng)絡(luò)中的一個起點；匯表示網(wǎng)絡(luò)中的一個終點；而流則是網(wǎng)絡(luò)中流與匯的連接路徑。在幾何上源和匯可以抽象為點，比如泵站、開關(guān)等。而流則可以抽象為線。在源流匯中，是存在拓撲關(guān)系的。并且在對流的描述中還存在方向問題。網(wǎng)絡(luò)其實一種基于拓撲關(guān)系的模型。在一個網(wǎng)絡(luò)中主要有兩種要素邊和連接點?，F(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)中大多都是有方向的，我們在網(wǎng)絡(luò)中要對其進行建模。在ArcGIS網(wǎng)絡(luò)模型中存在兩種網(wǎng)絡(luò)，一種是幾何上的網(wǎng)絡(luò)，一種是邏輯上的網(wǎng)絡(luò)。

2、地理網(wǎng)絡(luò)實際上是由feature class的集合組成。邏輯網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)連接無力層次上的。每一個邏輯網(wǎng)絡(luò)里的element與地理網(wǎng)絡(luò)中的一個feature關(guān)聯(lián)。在ArcMap和ArcCatalog中用一種特殊的方法來處理地理網(wǎng)絡(luò)。在地理網(wǎng)絡(luò)中編輯和繪圖，管理網(wǎng)絡(luò)中的feature都由ArcGIS自動控制了。地理網(wǎng)絡(luò)由邊界特征（edge network features）和連接特征（junction network feature）組成。地理網(wǎng)絡(luò)中的邊界特征和邏輯網(wǎng)絡(luò)中的一個邊界元素關(guān)聯(lián)；地理網(wǎng)絡(luò)中的連接特征和邏輯網(wǎng)絡(luò)中的一個連接元素關(guān)聯(lián)。地理網(wǎng)絡(luò)中的一個Simple edge feature和邏

3、輯網(wǎng)絡(luò)中的一個edge element關(guān)聯(lián)。Simple edge feature由兩個Junction feature連接而成。如果一個Simple edge feature中添加一個Junction feature，則這個Simple edge feature在地理網(wǎng)絡(luò)中被封為了兩個新的Simple edge feature。地理網(wǎng)絡(luò)中的一個Complex edge feature與邏輯網(wǎng)絡(luò)中的一個或者多個edge element關(guān)聯(lián)。Complex edge feature至少由兩個Junction feature組成，但是在邊界上可添加Junction feature。如果在一個Com

4、plex edge feature上添加一個Junction feature ，Complex edge feature不會被分為兩個，而在邏輯上被封為了兩個edge element。一個Complex junction feature在邏輯層次上可以與多個邏輯的Junction feature關(guān)聯(lián)。2基本概念2.1源流匯網(wǎng)絡(luò)通常用來模擬現(xiàn)實世界。而在現(xiàn)實世界中網(wǎng)絡(luò)總是具有運動方向的。例如電力網(wǎng)的電流方向，從發(fā)電站到用戶。在水網(wǎng)中，水流方向不是像電流一樣，但是水流可能是從一個泵站流到用戶再進入水處理廠的。從這個意義上來說網(wǎng)絡(luò)可以分為有方向網(wǎng)絡(luò)和無方向網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的流向是根據(jù)一系列的源（Sour

5、ces）和匯（Sinks）計算出來的。在上面的例子中電流和水流是由一系列的源與匯來驅(qū)動的。流總是從源（Sources）開始向匯（Sinks）流動。Junction feature在地理網(wǎng)絡(luò)中可以作為源（Sources）或者流（Sinks）。在ArcGIS中建立一個Junction feature class時可以指定是源還是匯，或者什么都不是。如果指定為源或者流，一個新的字段Ancillary Role被建立用來記錄該特征是源還是匯。在當在ArcMap中計算流向時，流向根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的源與匯計算出來的。在編輯過程中可能對一個Junction feature的AncillaryRole進行修改，比如

6、閘的開關(guān)，這是流向要重新進行計算。2.2可用和不可用在地理網(wǎng)絡(luò)中的edge feature和junction feature在邏輯網(wǎng)絡(luò)中都可以設(shè)置為可用（Enable）或者不可用（Disable）。一個feature如果在邏輯網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置為Disable那么在網(wǎng)絡(luò)中則是扮演柵欄（barriers）的角色。流在碰到任何網(wǎng)絡(luò)中的Barrier就會停止。每個feature的Enable和Disable都被保存在Enabled的屬性字段中。此字段為邏輯型，其值為True或False。當由一個Simple feature class建立網(wǎng)絡(luò)時，Enable字段被自動加入到feature class中。當使

7、用ArcCatalog建立網(wǎng)絡(luò)時，Enable是一個必須字段。網(wǎng)絡(luò)中存儲了Weight 、Ancillary Roll 和Enable字段，這些都是用戶可以在邏輯網(wǎng)絡(luò)中看到的狀態(tài)。當分析與網(wǎng)絡(luò)特則相反時，這些字段的值不直接決定enabled 、ancillary role 和權(quán)重。這些狀態(tài)描述屬性存儲在邏輯網(wǎng)絡(luò)中。2.3權(quán)重網(wǎng)絡(luò)可以有一系列權(quán)重關(guān)聯(lián)。權(quán)重可邏輯上以視為流動的消耗。權(quán)重是基于特征屬性（attribute）計算得出的。一個網(wǎng)絡(luò)可以具有任意數(shù)量的權(quán)重。網(wǎng)絡(luò)中的每個feature class可以有幾個權(quán)重或者全部權(quán)重或者沒有與屬性關(guān)聯(lián)的權(quán)重。每個特征的權(quán)重由這個特征的屬性決定。每個權(quán)重

8、可以和一個或者多個屬性關(guān)聯(lián)，就是說可以同時和幾個屬性關(guān)聯(lián)。在地理網(wǎng)絡(luò)中的edge feature和junction feature在邏輯網(wǎng)絡(luò)中都可以設(shè)置為可用（Enable）或者不可用（Disable）。一個feature如果在邏輯網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置為Disable那么在網(wǎng)絡(luò)中則是扮演柵欄（barriers）的角色。流在碰到任何網(wǎng)絡(luò)中的Barrier就會停止。每個feature的Enable和Disable都被保存在Enabled的屬性字段中。此字段為邏輯型，其值為True或False。當由一個Simple feature class建立網(wǎng)絡(luò)時，Enable字段被自動加入到feature class中

9、。當使用ArcCatalog建立網(wǎng)絡(luò)時，Enable是一個必須字段。網(wǎng)絡(luò)中存儲了Weight 、Ancillary Roll 和Enable字段，這些都是用戶可以在邏輯網(wǎng)絡(luò)中看到的狀態(tài)。當分析與網(wǎng)絡(luò)特則相反時，這些字段的值不直接決定enabled 、ancillary role 和權(quán)重。這些狀態(tài)描述屬性存儲在邏輯網(wǎng)絡(luò)中。3網(wǎng)絡(luò)建立3.1介紹一個地理網(wǎng)絡(luò)必須建立在一個feature dataset中。地理網(wǎng)絡(luò)是由Dataset中的feature class組成的一個拓撲關(guān)系。最基本的做法是要先確定哪些feature class要參與到網(wǎng)絡(luò)中。在ArcGIS中面feature是不能建立網(wǎng)絡(luò)的。確定

10、了哪些圖層來組建網(wǎng)絡(luò)后，就可以來確定網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)重。最后可以設(shè)置一些別的參數(shù)，如Disable和AncillaryRole等。有兩種方法來建立地理網(wǎng)絡(luò)。一種是建立一個空的地理網(wǎng)絡(luò)，第二種是在已有的feature classes的基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)。一、建立一個空的地理網(wǎng)絡(luò)可以用ArcCatalog建立一個地理網(wǎng)絡(luò)。也可以使用ArcMap中的編輯工具來建立網(wǎng)絡(luò)。當然可以采用VB、VBA或C+代碼將feature加入到網(wǎng)絡(luò)中。建立一個空的網(wǎng)絡(luò)有以下幾個步驟：1、使用ArcCatalog來建立一個feature dataset用來裝載地理網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)的feature class。2、使用ArcCatalog在

11、feature dataset中建立一個空的地理網(wǎng)絡(luò)。3、使用ArcCatalog在feature dataset中建立新的feature classes做為地理網(wǎng)絡(luò)中的元素。4、使用ArcCatalog建立邏輯網(wǎng)絡(luò)中元素的connectivity rules。5、使用用戶定義的腳本語言或者ArcMap編輯工具加入feature。二、使用存在的數(shù)據(jù)建立地理網(wǎng)絡(luò)在ArcCatalog和ArcTools中有工具可以實現(xiàn)用現(xiàn)存數(shù)據(jù)建立地理網(wǎng)絡(luò)。當然前提是你要這些數(shù)據(jù)并且這些數(shù)據(jù)要作為網(wǎng)絡(luò)中的的一個角色。3.2網(wǎng)絡(luò)如何建立通過現(xiàn)存的數(shù)據(jù)建立網(wǎng)絡(luò)是一個大的操作，要考慮花費時間和消耗的系統(tǒng)資源。這些主要由

12、輸入的特征的多少來決定。如果這些特征請求了吸附（snapping）操作，則建立網(wǎng)絡(luò)所花的時間主要是在特征吸附上。網(wǎng)絡(luò)建立過程有以下幾個步驟：1、如果選擇吸附，吸附簡單特征（simple feature）；2、如果選擇吸附，吸附復(fù)雜特征（complex feature）；3、建立一個空的邏輯網(wǎng)絡(luò)；4、在Geodatabase中建立網(wǎng)絡(luò)模式（network schema）；5、從輸入的特征類中選擇屬性用來計算權(quán)重；6、建立拓撲關(guān)系；7、根據(jù)需要建立孤立連接（orphan junctions），在邏輯網(wǎng)絡(luò)中加入連接特征（junction features），并初始化連接特征的Enable值；8、給連

13、接元素（junction features）設(shè)置權(quán)重；9、在邏輯網(wǎng)絡(luò)中加入邊（edge）；10、設(shè)置邊元素（edge elements）的權(quán)重；11、在Geodatabase中建立必要的索引；3.3關(guān)于吸附明智的選擇是在建立網(wǎng)絡(luò)之前要保證數(shù)據(jù)的純凈（clean）。純凈數(shù)據(jù)在這里是指所有在網(wǎng)絡(luò)中連接的特征在幾何必須保證其一致性。就是說，沒有懸掛弧段和偽節(jié)點等。然而在現(xiàn)實中很難做到這樣，那么數(shù)據(jù)就要在網(wǎng)絡(luò)建立過程中可能進行吸附操作。了解基于吸附的連接在建立網(wǎng)絡(luò)時如何實現(xiàn)和特征的幾何特征是如何調(diào)整來建立連接是非常重要的。按照前面說的吸附可以分為以下幾種來處理：簡單邊界吸附、復(fù)雜邊界吸附、節(jié)點簇、自連

14、接、重合連接點。3.3.1簡單邊界吸附依靠簡單邊特征構(gòu)成的連接只能在邊特征的端點上，在中間的部分即使有節(jié)點存在也不能建立連接。3.3.2復(fù)雜邊界吸附對于依賴復(fù)雜邊的連接建立可以在邊的兩端或者在其中間，如果中間沒有節(jié)點，那么會在連接處新建一個節(jié)點。當吸附到復(fù)雜邊時，連接特征必須是一個端點。當一個中間部分和中間部分在一起時是不會建立連接的。3.3.3節(jié)點簇兩個對象吸附時，如果一個中有多個節(jié)點在容差范圍內(nèi)，那么我們稱這些節(jié)點為節(jié)點簇。與一個節(jié)點簇吸附時，會與其中的一個節(jié)點吸附，但不一定是最近節(jié)點。3.3.4自連接一個對象自身的兩個節(jié)點在容差范圍內(nèi)這種連接不會建立。如果建立則是自連接。這種連接就是環(huán)流，在實際中不存在，或者可以用多條流來代替。3.3.5特征調(diào)整在建立網(wǎng)絡(luò)過程中吸附過程中，要了解在吸附過程中幾何特征是如何調(diào)整的。在用向?qū)Ы⒌乩砭W(wǎng)絡(luò)時部分或者全部的特征類被指定為可以調(diào)整的，這些是可以進行調(diào)整的。那些在不能調(diào)整的特征類中的特征在網(wǎng)絡(luò)建立過程中固定不變。在吸附調(diào)整中，所有特征類中的所有特征都具有相同的權(quán)重。這就是說，要同時調(diào)整一個吸