部分空间数据库设计与实现

第 五 节 网 络 数 据 集 网 络 数 据 集 概 述 Geodatabase中 的 网 络 数 据 集 建 立 几 何 网 络 数 据 集 方 法 网 络 数 据 分 析 工 具 应 用 实 例 概 念 :地 理 网 络 由 一 系 列 相 互 连 通 的 点 和 线 组 成 ， 用 来 描 述 地 理 要 素 （ 资源 ） 的 流 动 情 况 。 自 来 水 管 线 公 司 根 据 水 管 爆 裂 点 来 确 定 影 响 用 户 以 及 应 对 方 案 。 环 保 部 门 根 据 对 水 流 中 不 同 地 点 的 水 样 分 析 来 追 踪 污 染 物 流 向 。 救 护 车 寻 找 一 条 优 化 的 行 车 路 线 接 送 病 人 。 某 地 区 交 通 部 门 根 据 交 通 数 据 来 规 划 将 来 的 高 速 公 路 建 设 。 包 裹 速 递 服 务 部 门 优 化 在 街 区 系 统 中 的 包 裹 传 递 。几 何 网 络 的 应 用 GeoDatabase几 何 网 络 包 括 两 种 基 本 的 组 成 成 分 ： 边 线 （ edge） 和 节 点（ junction） 。边 线 ： 如 街 道 、 传 输 线 路 、 管 道 以 及 河 段 等 。交 汇 点 ： 如 街 道 交 叉 点 、 保 险 丝 、 开 关 、 服 务 中心 以 及 河 流 的 汇 合 点 等 。边 线 和 边 线 之 间 通 过 交 汇 点 相 连 ， 流 （ flow）（ 如 汽 车 流 、 电 流 和 水 流 ） 可 以 从 一 条 边 线 传 输到 另 一 条 边 线 。 ArcGIS中 地 理 网 络 的 类 型 效 用 网 络 （ 定 向 网 络 ） 流 向 由 源 （ source） 至 汇 （ sink） 网 络 中 流 动 的 资 源 自 身 不 能 决 定流 向 (如 ： 水 流 、 电 流 ) 传 输 网 络 （ 非 定 向 网 络 ） 流 向 不 完 全 由 系 统 控 制 网 络 中 流 动 的 资 源 可 以 决 定 流 向 (如 ： 交 通 系 统 ) 源 和 汇 （ SOURCES AND SINKS）一 个 源 是 指 物 质 流 开 始 时 的 交 汇 点 ， 比 如 一 个 水 源 泵一 个 汇 是 所 有 物 质 流 的 终 点 ， 比 如 一 个 废 水 处 理 厂 。 网 络 模 型网 络 数 据 集 由 两 部 分 组 成 ： 几 何 网 络 （ geometric network） ： 用 于 构 建 网 络 并 生 成 网 络 元 素 ： 边 线 （ edges） 、 交 汇 点 （ junctions） 。 逻 辑 网 络 ： 由 一 系 列 属 性 表 组 成 ， 用 来 模 拟 网 络 的 连 通 性 ， 存 储 边 线 和交 汇 点 的 关 系 。 自 动 被 维 护 网 络 分 析 时 只 涉 及 逻 辑 网 络 几 何 网 络 模 型 是 组 成 线 性 网 络 系 统 的 要 素 的 集 合 ， 是 由 边 线 和 交 汇点 相 连 组 成 的 系 统 。 几 何 网 络 模 型 是 从 要 素 集 合 的 视 角 来 看 网 络 模 型 。 一 条 边 线 有 两 个 交 汇 点 ， 而 一 个 交 汇 点 可 以 与 任 何 数 量 的 边 线 相 连 。 网 络 要 素 ： 描 述 边 线 、 交 汇 点 的 要 素 一 个 网 络 要 素 类 （ network feature class） 是 以 下 四 种 网 络 要 素类 型 之 一 的 集 合 ： 简 单 交 汇 点 要 素 （ simple junction feature） 复 杂 交 汇 点 要 素 （ complex junction feature） 简 单 边 线 要 素 （ simple edge feature） 复 杂 边 线 要 素 （ complex edge feature） 几 何 网 络 模 型 一 个 网 络 要 素 类 只 能 参 与 一 个 几 何 网 络 几 何 网 络 中 的 网 络 要 素 与 其 它 的 要 素 具 有 相 同 的 特 征 ： 可 以 为 边 线 和 交 汇 点 创 建 尽 可 能 多 的 必 须 的 要 素 类 。 并 且 可 以 对 这些 要 素 类 添 加 任 何 属 性 。 可 以 对 主 要 的 分 类 要 素 定 义 子 类 型 （ subtype） ， 并 且 运 用 缺 省 值 、属 性 域 和 分 离 /合 并 方 法 对 属 性 表 进 行 操 作 。 可 以 在 网 络 要 素 之 间 以 及 网 络 要 素 与 其 它 要 素 之 间 建 立 关 联 关 系 。 如 果 要 进 行 高 级 应 用 ， 可 以 扩 展 一 个 网 络 要 素 类 并 创 建 自 己 的 网 络要 素 。 网 络 要 素 具 有 保 持 连 通 性 并 自 动 更 新 网 络 元 素 （ element） 的 特 定的 行 为 。 逻 辑 网 络 也 是 相 连 的 边 线 和 交 汇 点 的 集 合 。 主 要 的 区 别 在 于 逻辑 网 络 没 有 坐 标 值 。 它 的 主 要 目 标 是 用 特 定 的 属 性 表 存 储 网 络 的 连 通 性 信 息 。 逻 辑 网 络 中 的 边 线 和 交 汇 点 不 是 要 素 ， 而 是 元 素 （ elements） 。 在 几 何 网 络 的 网 络 要 素 和 逻 辑 网 络 的 元 素 间 有 一 对 一 和 一 对 多的 关 联 关 系 。 逻 辑 网 络 不 直 接 出 现 在 ArcGIS的 应 用 中 ， 直 接 接 触 的 是 几 何 网络 。 逻 辑 网 络 是 网 络 要 素 进 行 复 杂 行 为 的 基 础 。逻 辑 网 络 网 络 要 素 的 连 接 逻 辑 网 络 的 核 心 是 连 通 属 性 表 ， 连 通 属 性 表 描 述 的 是 网 络 元素 之 间 是 如 何 相 连 的 。 连 通 性 规 则 网 络 连 通 性 规 则 控 制 着 那 些 可 能 相 连 的 网 络 要 素 类 型 和 数 量 。 边 线 -交 汇 点 规 则 （ Edge-junction rule） 边 线 -边 线 规 则 （ Edge-edge rule） 边 线 -交 汇 点 基 数 （ Edge-junction cardinality） 缺 省 的 交 汇 点 类 型 （ default junction type） 网 络 要 素 在 几 何 网 络 中 ,要 素 有 四 类 ： 简 单 边 线 、 简 单交 汇 点 、 复 杂 边 线 和 复 杂 交 汇 点 简 单 边 线 要 素 与 逻 辑 网 络 中 的 一 条 边 相 联 系 简 单 交 汇 点 要 素 与 逻 辑 网 络 中 的 单 个 点 相 对 应 复 杂 边 线 要 素 与 逻 辑 网 络 中 的 一 些 数 量 的 边 相 对 应 。 这 些 边必 须 是 一 个 链 状 结 构 。 复 杂 交 汇 点 要 素 与 逻 辑 网 络 中 的 边 和 节 点 的 集 合 相 对 应 。 复 杂 交 汇 点 要 素 在 逻 辑 网 络 中 复 杂 交 汇 点 要 素 可 以 包 含 任 意 数 量 的 边 线 和 交 汇 点元 素 网 络 权 重 （ Network weights） 权 重 典 型 的 应 用 是 用 于 计 算 穿 越 一 条 边 线 或 穿 过 一 个 交 汇 点时 的 费 用 。 典 型 的 权 重 是 边 线 的 长 度 。 权 重 由 边 线 和 交 汇 点 要 素 类 的 字 段 值 来 产 生 。 权 重 是 用 逻 辑 网 络 来 存 储 的 ， 所 以 分 析 程 序 可 以 很 有 效 地 访问 它 。 当 在 要 素 表 中 的 一 个 权 重 值 被 改 变 后 ， 逻 辑 网 络 中 的 相 应 权重 值 也 会 自 动 更 新 。 权 重 描 述 应 用边 的 长 度 最 短 路 径 分 析 程 序 。 很 多 程 序 都 需 要 边 长管 道 的 直 径 计 算 网 络 中 的 压 力 或 水 头 的 分 析 程 序阻 抗 （ 电 阻 ） 在 一 个 供 电 网 络 中 计 算 电 压 落 差穿 过 某 一 条 边 的 时 间 最 短 路 径 分 析街 道 中 车 道 的 数 量 计 算 一 条 街 道 中 的 交 通 容 量道 路 的 分 类 在 一 个 分 级 最 段 路 径 分 析 中 描 述 网 络 的 分 级英 里 /小 时 应 用 到 一 个 允 许 动 态 计 算 权 重 的 最 短 路 径 算 法中冒 险 的 物 资 运 输 路 线 作 为 一 个 过 滤 器 使 用 寻 找 一 条 冒 险 的 物 资 运输 路 线使 用 某 条 道 路 的 费 用 选 择 实 际 费 用 最 小 的 最 短 路 径 网 络 分 析 网 络 分 析 是 指 遍 历 整 个 相 连 的 网 络 后 获 得 一 些 有 意 义 的 结 果 的 过 程 ，比 如 寻 找 某 一 点 的 所 有 的 上 游 元 素 或 找 出 两 点 之 间 的 最 短 距 离 。 1） 解 决 方 案 （ solver） 能 进 行 网 络 分 析 的 程 序 叫 作 solver， 因 为 它 能 解 决 一 些 问题 ， 如 通 过 关 掉 一 些 阀 门 来 阻 断 到 某 一 边 的 流 。 输 入 值 是 逻 辑 网 络 、 要 分 离 的 边 线 以 及 一 组 作 为 阀 门 的 交汇 点 。 输 出 结 果 是 一 组 要 被 关 闭 的 阀 门 网 络 旗 （ NetFlag）一 个 NetFlag是 网 络 中 的 一 个 位 置 。程 序 用 NetFlag表 示 大 量 的 现 实 世 界 的 对 象 ， 如 最 短 路 径 的 终 点 ， 路径 搜 索 的 起 点 ， 阀 门 的 位 置 ， 服 务 对 象 的 位 置 等 等 。NetFlag不 是 逻 辑 网 络 的 一 部 分 。它 们 可 以 用 来 描 述 网 络 中 的 任 何 位 置 。 有 两 种 类 型 的 NetFlag： 边 线 旗 （ Edgeflag） 和 交 汇 点 旗 （ Junctionflag） 。NetFlag 的 属 性 包 括 逻 辑 网 络 元 素 的 要 素 类 、 要 素 ID 和 要 素 子 ID。 障 碍 （ Barrier） l 障 碍 是 网 络 分 析 程 序 用 来 描 述 未 被 激 活 （ disabled） 的 逻 辑 网 络元 素 。l 障 碍 是 将 一 个 元 素 的 激 活 /未 激 活 的 状 态 设 为 未 激 活 态 ， 但 它 不存 储 在 逻 辑 网 络 中 ， 它 们 仅 被 网 络 分 析 程 序 识 别 。l 障 碍 仅 是 一 种 暂 时 的 将 元 素 设 为 未 激 活 态 的 方 法 。l 障 碍 或 者 是 边 线 元 素 或 者 是 交 汇 点 元 素 。 l 在 网 络 分 析 程 序 中 设 置 障 碍 的 方 法 有 ：可 以 交 互 式 地 增 加 简 单 障 碍 。可 以 在 你 的 选 择 工 具 中 使 用 要 素 。可 以 是 要 素 类 的 状 态 设 为 未 激 活 态 。可 以 用 权 重 作 为 过 滤 器 。 追 踪 （ Tracing） 追 踪 的 意 思 是 在 网 络 中 沿 着 流 搜 索 直 到 一 些 条 件 被 满 足 。 使 用 追 踪 网 络 分 析 程 序 来 解 决 如 下 问 题 ：“ 逆 着 网 络 流 搜 索 直 到 找 到 变 压 器 ”或 “ 沿 着 流 向 上 游 追 踪 直 到 找 到 第 一 个 出 流 点 ”或 “ 沿 着 流 向 上 游 搜 索 直 到 找 到 所 有 的 阀 门 ” 。 ArcInfo 追 踪 分 析 包 括 上 游 追 踪 、 下 游 追 踪 、 隔 离追 踪 和 路 径 追 踪 。 应 用 练 习 基 于 ArcGIS构 建 一 个 网 络 数 据 图 层 应 用 ArcGIS网 络 分 析 工 具 进 行 网 络 数 据 分 析 第 六 节 UML设 计 空 间 数 据 库 应 用 UML创 建 基 于 ArcGIS平 台 GeoDatabase 空 间 数据 模 型 的 数 据 库 过 程 步 骤 1 加 载 ArcInfo UML Model的 模 板 文 件 （ C:Program FilesArcGISCaseToolsUml Models） 步 骤 2 创 建 数 据 集 ： 在 UML类 图 设 计 窗 体 中 添 加 包 （ Package） ， 每 一 个 包相 当 于 一 个 数 据 集 （ Dataset） ， 添 加 包 的 过 程 等 于 在Geodatabase中 创 建 数 据 集 。 步 骤 3 创 建 要 素 类 ： 在 数 据 集 下 创 建 要 素 类 的 时 候 ， 首 先 将 Logical View包 下 Object类 包 和 Feature类 包 添 加 到 数 据 集 设 计 图 中 。新 建 的 要 素 类 将 继 承 Object类 包 和 Feature类 包 的 所 有行 为 。 步 骤 4 设 置 要 素 类 类 型 ： 创 建 要 素 类 （ 即 空 间 要 素 ） UML类 图 时 要 用 标 记 值 （ Tagged Value） 来 指 定 要 素 类 的 特 性 ， 如 标 记 值 GeometryType为 esriGeometryPolygon、 esriGeometryPolyline和 esriGeometryPoint分 别 定 义 了 要 素 类 为 面 状 、 线 状 和 点 状 等 几 何类 型 步 骤 5 添 加 属 性 字 段 ： 建 立 新 的 要 素 类 之 后 ， 为 要 素 类 添 加 属 性 字 段 ，字 段 的 属 性 也 是 通 过 Tagged Value来 设 置 。