4Geodatabase网络要素PPT演示课件

IntroductiontoGeospatialDatabaseDesigningandBuildingArcGISGeodatabase空间数据库导论ArcGISGeodatabase的设计与建立,侯英姿,SchoolofUrbanandEnvironmentalSciences,LiaoningNormalUniversity,2009,第4讲Geodatabase的网络要素,4Geodatabase的网络要素,4.1几何网络4.2网络模型4.3连接规则4.4网络要素4.5网络流,4.1几何网络,高速公路网、电网、气网、水网、通讯网等这些社会基础设施在建模时被看做是网络。ArcInfo中的几何网络模型是在多年的交通和市政公用网络建模的经验基础之上建立的。网络的组成很简单，只包含2种基本成分：边(edge)和节点(junction)。,市政公用网络,交通网络,1.几何网络的优势,网络编辑非常容易。当添加网络要素时，可以确信它们是按照网络连通规则恰当地连接的。网络要素能模拟网络中的复杂部分(如开关)，编辑过程变得简单，可以用更少的要素来创建更好的地图。ArcInfo提供了一套简单和先进的网络分析工具。即便在很大的数据集上进行解算，网络分析的速度也很快。Geodatabase网络模型具有版本化功能，网络编辑支持并发操作，可以很多人同时编辑同一个大型网络。,4.1几何网络,边的例子：街道、传输线路、管道、河段等。节点的例子：街道交叉点、保险丝、开关、河流交汇点等。边与边之间通过节点相连，流(Flow，如汽车流、电流和水流)可以从一条边传输到另一条边。,几何网络可以服务于很多行业：包裹速递服务在道路系统中最优的的投递路径。电力服务系统根据消费者的反馈电话来确定电路故障的位置。环保部门通过分析河流水样来追踪污染物。地方交通部门根据交通数据来规划未来的道路建设。学校寻找一条接送学生的最优行车路线。,几何网络由边(edge)和节点(junction)构成。,2.几何网络的应用,4.1几何网络,4.2网络模型,Geodatabase对网络系统有两种描述模型：几何网络（geometricnetwork）和逻辑网络（logicalnetwork）。几何网络是组成网络系统的一系列要素的集合，它从要素集合的视角来看网络模型。逻辑网络是由边和节点元素组成的网络图表。一个几何网络总与一个逻辑网络相联系。两种网络模型为存储和分析网络系统提供了丰富的工具。,1.几何网络,几何网络是要素的集合，是由边和节点相连组成的一个线性系统。一条边有两个节点，而一个节点可以与任何数量的边相连。边要素可以在二维空间中相遇但不相交，如一座桥跨越一条路，这种特性称为非平面性（nonplanarity）。网络要素（networkfeature）分为边要素和节点要素。只有网络要素才能参与到几何网络模型中。网络要素类（networkfeatureclass）细分为：简单交节点要素（simplejunctionfeature）复杂节点要素（complexjunctionfeature）简单边要素（simpleedgefeature）复杂边要素（complexedgefeature）,4.2网络模型,几何网络中的网络要素具有所有与其他要素一样的性质(空间参考、属性、子类、关系等)。可以为边和节点创建所需数量的要素类，并可以向这些要素类中添加任意属性。可以为主要的要素分类定义子类，并将默认值、属性域、分割/合并规则应用于属性。可以在网络要素、其他要素或对象间建立一定的关系。在高级应用方面，可以扩展一个网络要素类，创建自定义网络要素,2.逻辑网络,与几何网络类似，逻辑网络也是相互连接的边和节点的集合，区别在于逻辑网络中没有坐标值，逻辑网络的主要目的是用特定的关系表(Table)存储网络的连接信息和一定的属性。逻辑网络中的边和节点没有几何形态属性，所以它们不是要素(Feature)，而是元素(Element)。在几何网络中的网络要素和逻辑网络中的网络元素间存在一对一或一对多的关系。一个几何网络总是与一个逻辑网络相关联的，当编辑几何网络要素的时候，逻辑网络中相应的元素会自动更新。逻辑网络不直接出现在ArcInfo的应用程序中，与用户直接接触的是几何网络。逻辑网络是网络要素的复杂行为的基础。,4.2网络模型,4.3连接规则,逻辑网络最重要的特征是连接表(connectivitytable)，它描述网络元素之间是如何相连的。,对于网络中的每个节点，连接表列出了相邻的节点和边，相邻的节点位于相连边的另一端。连接表说明了几何网络是如何保持网络的完整性的。,逻辑网络还包含一个节点元素表(junctionelementtable)和一个边元素表(edgeelementtable)。,4.3连接规则,节点元素表和边元素表提供了一个唯一的元素ID用来表示要素类(FeatureClass)和要素ID(FID)的关联。,在大多数网络中，不是所有的边都可以与所有的节点相连接。同样，不是所有的边都可以通过一个指定的节点与其他所有的边相连。连接规则控制着那些可能相连的网络要素的类型和数量。连接规则可以很容易地保持几何网络中网络要素的完整性。在任何时候，用户都可以有选择地验证数据库中的要素，并形成报告说明网络中的哪些要素违背了某个连接规则。,4.3连接规则,边点规则限制了哪种类型的节点可以与某一类型的边相连接。,1.边点规则（edge-junctionrule）,仪表只能与低压电线相连。,水龙头,水表,传输干线,电表,连接正确,连接错误,2.边边规则（edge-edgerule）,边边规则确定了哪些类型的边可以通过一个给定的节点相连接。,两种不同直径的管道只能通过一个适当尺寸的减压阀相连接。,连接正确,连接错误,4.3连接规则,3.边点基数（edge-junctioncardinality）,4.3连接规则,连接正确,连接错误,某种特定类型的开关可能被设计为只能连接2-4条线。用户可以精确定义与某个节点相连的边的数量范围。,这个规则限定了与同一个节点相连的边的数量（基数）。,4.缺省节点类型（defaultjunctiontype）,4.3连接规则,将一个类型的边与另一个类型的边相连时，用户可以指定插入它们之间的默认节点类型。,当一条14.4千伏的电线连接到一条28.8千伏的电线的末端节点时，需要在该点放置一个有正确变电比率的降压变压器被自动插入到该节点上。,4.4网络要素,几何网络的要素有四类：简单边、简单节点、复杂边和复杂节点，每个要素类至少包含其中一种类型的要素。一个几何网络可以含有同类型要素的多个要素类。Geodatabase对象模型的一部分(见2.2节，简化了的)。,有节点和边两种网络要素类型。其中节点要素类型有两种：简单节点要素、复杂节点要素。边要素类型也有两种：简单边要素、复杂边要素。,1.简单边要素和简单节点要素,简单边要素、简单节点要素与网络元素之间有一对一对应的关系，它们适合于描述简单的网络。,一个简单边要素与逻辑网络中的一个独立的边相关联。,一个简单节点要素与逻辑网络中的一个单独的节点相关联。,简单网络要素对于处理边(edge)分割等情况有局限性。,1.简单边要素和简单节点要素,2.复杂边要素,复杂边要素可以解决边分割问题，允许在线要素的任何位置放置节点而不创建新的边要素。一个有复杂边要素的几何网络为每个复杂边要素创建很多的边元素。,一个复杂边要素可与逻辑网络中的任意数量的边元素相关联(相对应)，这些边组织在一个链结构中。,案例分析：一条长几百米的市政输水主管道，沿着这条水管有水栓(节点)与居民的水管相连。理想情况下，所有数据查询和维护功能都把这条主水管当作一个线要素。但是，网络分析需要模拟水从管道到用户的流动，所以逻辑网络需要将每两个水栓之间的管道部分当作一个边元素。如果使用简单边，主水管必须被分割成很多边元素(对应着很多线要素)，这样会导致数据库细碎化和行为规则的复杂化，使得数据查询和维护的难度大大增加。复杂边则可以解决细碎化的问题。它允许节点位于沿着边的方向上的任何位置，不需要创建新的边要素，同时可以为复杂边要素创建很多边元素。,3.复杂节点要素,一个复杂节点要素可与逻辑网络中任意数目的边和节点元素相关联。这些边和节点是相连的，可被组织在任何的拓扑结构中。这些元素可被看作是由一个复杂节点元素表示的内部网络。复杂节点要素必须通过编写一个自定义要素类型才可以实现，ArcInfo中没有直接提供。,复杂节点要素,实例分析1：电网中的开关盒开关盒实际上是一个微型网络，拥有其自身的简单节点和简单边元素。,3.复杂节点要素,3.复杂节点要素,实例分析2：水利网中的泵站（把一个泵站看作一个复杂节点）泵站实际上是一个微型网络，包含了三个阀门，一个止回阀，一个泵，一个仪表、一个球座(Tee)。它们在这个复杂节点(泵站)中都被建模为简单节点。在ArcInfo中，开发者将复杂节点作为自定义要素来创建，并制定在逻辑网络中怎样存储复杂节点的规则。,4.5网络流（flow）,网络在实际应用中有两种：交通网络(TransporstionNetwork)中流动的资源是汽车，车流(Folw)在司机的支配下在交通网络中”自由”流动。市政公用网络(UtilityNetwork)中流动的资源是水、电、石油等，它们没有自己的意志，网络通过设置源(source)、汇(sink)和开关(switch)来控制资源流(Flow)的流向。,交通网络市政公用网络,几何网络有一种确定流向的方法，它根据源和汇的结构设置以及每个要素的有效状态来决定资源在网络中是怎样流动的。资源流(Flow)沿着每条边的方向，要么顺着(With)要素的方向，要么逆着(Against)要素的方向，这与要素的数字化方向有关。,1.源(source)和汇(sink),市政公用网络中，源和汇用于确定资源流的方向。任何节点要素类都可以作为一个源或汇。源是一个节点，资源流从那儿流出，如水泵；汇是一个节点，资源流在那儿汇合，如废水处理厂。当创建一个几何网络时，可以确定一个节点要素类中的要素是否可以看作是源或汇。如果可以，就用编辑器来具体确定要素类中的一个节点是源还是汇。附属角色(Ancillaryrole)字段决定一个节点要素或元素是源还是汇。,2.要素状态（featurestate）,网络中的所有要素都有两种状态：有效状态（enabledstate）和无效状态（disabledstate）。无效状态的要素(无效要素)不参与网络中的流：在该要素处没有流进或流出。我们常用无效要素来代表开着的电源开关或关闭的阀门。,当一个资源流由于边要素未与网络的其它部分(有资源流的)建立连接而孤立的时候（即要素处于无效状态），称之为未初始化流（uninitializedflow）。,源、汇和要素状态(enable/disabled)共同影响和确定网络中的流向。,2.要素状态（featurestate）,3.未定向流（indeterminateflow）,当源、汇和要素状态(enable/disab