قابلیت های نرم افزار ArcMap درباره شبکه هندسی

در ادامه پست های قبلی در مورد geometric network در این بخش می خواهیم با قابلیت های نرم افزارArcMap درباره شبکه هندسی آشنا شویم. برای این منظور به برخی آنالیزهای مشترک که می توان بر روی اغلب شبکه ها انجام داد اشاره می کنم:

Trouble call analysis:

یافتن دلایل مشکلات استفاده کنندگان از سرویس خاص به علت موقعیت مشترک مورد نظر.

Isolation traces:

مشخص کردن محل switch خاص برای جدا سازی قسمتی از شبکه که دچار مشکل شده است.

Containment tracing:

مشخص کردن مناطقی که با خارج کردن یک switch از شبکه سرویس دهی به آنها دچار اشکال می شود.

به طور کلی مطالبی که در این بخش مورد مطالعه قرار می گیرد عبارت است از:

• What is a geometric network
• What can you do with networks in ArcMap
• Opening a geometric networks
• Symbolizing network features
• Editing geometric networks
• Loading the utility networks analyst toolbar
• Exploring the Utility networks analyst toolbar
• Flow direction
• Displaying flow direction
• Setting flow direction
• Tracing on networks
• Tracing operations

Geometric Networks

شبکه ها شامل دو قسمت اصلی edge و junction می باشد که از لحاظ توپولوﮊیکی به هم مربوطند. Junction ها در تقاطع و بین چند edge قرار داردو edge قسمتی است که جریان (flow) در آن برقرار می شود و دارای طول مشخصی می باشد. به طور مثال خطوط انتقال نیرو از نوع edge و switch ها در junction ها قرار می گیرد. Edge ها را junction ها به هم متصل می کنند و جریان از یک edge به وسیله ی junction ها وارد edge های دیگر می شود.

در ArcGIS کلاس های عوارض مختلف می توانند با هم در یک شبکه قرار بگیرند. این کلاس ها می توانند شامل switch ها ، خطوط انتقال نیرو ، شیر ها و … در یک بکه ی مشترک باشند.چون این عوارض از نظر هندسی با یکدیگر در ارتباطند ، به این شبکه ها ، شبکه های هندسی (geometric) می گویند.یک شبکه ی هندسی علاوه بر داشتن edge و junction ، قوانین حاکم بین اجزای شبکه را نیز شامل می شود به طور مثال این که کدام کلاس از edge ها به به کدام کلاس مشخص از edge ها یا junction ها متصل شود.

Opening a Geometric Network

شبکه های هندسی اشیایی درون geodatabase هستند که این شبکه ها به طور اتوماتیک هنگام edit کلاس های عوارض آن در ArcGIS ایجاد می شود. برای داشتن یک شبکه ی هندسی در ArcMap حداقل باید یک نوع (کلاس) عارضه داشته باشیم.

هنگام کار فقط با عوارضی خاص در شبکه – مثلا هنگامی که بعضی آنالیزها روی شبکه انجام می شود – فقط باید کلاس آن عوارض را load نمود. ولی اگر می خواهیم با تمام کلاس های عوارضی که در شبکه وجود دارد کار کنیم – مثل پرینت کردن نقشه ی یک شبکه – می توان feature dataset ای را که شامل آن شبکه است را load نمود.

Symbolizing Network Features

در ArcMap می توان از نشانه گذاری برای مشخص کردن عوارض disable یا enable ، چشمه ها (sources) و یا چاه ها (sinks) استفاده کرد.

تمام عوارض یک شبکه می توانند disable یا enable باشند. عوارض enable عوارضی هستند که امکان عبور جریان از درونشان داده می شود ولی عوارض disable این اجازه را نمی دهند. این که یک عارضه disable است یا enable را می توان در جدول Attribute ، در field Enable مشاهده نمود. مقدار این field یا ۰ است یا ۱ . ۱ برای عوارض enable و ۰ برای عوارض disable .

یک عارضه ی junction می تواند به عنوان یک source یا sink یا هیچ کدام از این دو مشخص شود. این خاصیت عوارض در fiel ای به نام Ancillary Role موجود است. مقادیر این field 0,1,2 می باشد که ۱ نشان دهنده ی source ، ۲ نشان دهنده ی sink و ۰ نشان میدهد که عارضه ی مورد نظر نه source است و نه sink .

Adding Network Feature

اضافه کردن عوارض به یک شبکه همانند اضافه نمودن عوارض به هر dataset دیگری می باشد، با این تفاوت که در شبکه ی هندسی هنگام اضافه نمودن عوارض جدید ، عوارض از نظر توپولوﮊیکی به هم متصل می شوند که این اتصال به صورت اتوماتیک انجام می شود. مثلا هنگام اضافه نمودن یک switch به شبکه برای اطمینان از اتصال آن به شبکه از snapping استفاده می کنیم.

Connecting or Disconnecting Network Features

در برخی مواد نیاز داریم که عوارضی را از شبکه قطع کنیم که این کار با حذف نمودن(delete) عارض تفاوت دارد. قطع کردن عارضه ای ، آن عارضه را از dataset حذف نمی کند، بلکه ارتباط توپولوﮊیکی آن عارضه را از سایر عوارض شبکه قطع می کند. برای قطع کردن یک عارضه ابتدا باید Disconect button را از command tab در costomize dialog box به toolbar اضافه نمود.

وصل کردن یک عارضه به شبکه هم مثل قطع کردن آن عارضه از شبکه می باشد با این تفاوت که به جای disconnect button ، از connect button استفاده می کنیم.

Enabling and Disabling Features

همانطور که قبلا گفته شد یک عارضه می تواند enable یا disable باشد. رفتار یک عارضه ی disable مثل یک عارضه ی disconnect می باشد با این تفاوت که عوارض enable روابط توپولوﮊیکی خود را با سایر عوارض حفظ می کنند. به طور پیش فرض در ArcMap عوارض enableهستند که این خاصیت را در جدول attribute در Enable field می توان تغییر داد.

Adding the Utility Network Analyze Toolbar

برای این که ArcMap آنالیز را روی شبکه ها انجام دهد باید Utility Netwok Analyse را load کنیم. این toolbar اکثر آنالیرهای مورد نظر ما را روی یک شبکه انجام می دهد.

برای اضافه نمودن toolbar به صورت زیر عمل می کنیم :

View –> toolbars –> utility network analysis

Exploring the Utility Network Analyse Toolbar

 برای مشخص نمودن جهت جریان در شبکه مراحل زیر طی می شود :

Flow –> Display Arrows For –>انتخاب

برای نمایش جهت جریان گزینه ی دوم منوی flow را فعال می کنیم.

Properties در منوی flow برای ما امکان انتخاب سمبل و مشخصات مربوط به رنگ و سایز و مقیاس آن را برای نحوه ی نشان دادن جهت جریان می دهد.

منوی Analyse شامل دستوراتی برای انجام عملیات روی مسیرها می باشد.

Disable layer : لیست کلاسهای عوارض در شبکه را به ما نشان می دهد. با انتخاب کلاسها در این قسمت می توان آن ها را disable یا enable نمود.

Clear flag و Clear barrier : flag و barrier ها زا حذف می کند

Clear Result: نتایج عملیات قبلی را پاک می کند.

Option: Dialog box ای(Analyse Option) را باز می کند که به ما امکان انتحاب را در عملیات روی مسیر ها می دهد:

Flow Direction:

در سیستم های شبکه ای دانستن جهت جریان درون شبکه از اهمیت بالایی برخوردار است. جهت جریان درون شبکه به وسیله ی توپولوﮊی تعیین می گردد که از مهم ترین آنها می توان به نقاط Source و sink و enable و disable اشاره کرد.

Sink: تقاطع هایی(junction) که آب (نیرو) را به سمت خود می کشند

:Source تقاطع هایی(junction) که آب (نیرو) را از خود می رانند

پس از مشخص شدن توپولوﮊی و با تعیین جهت جریان هر edge موجود در شبکه دارای یکی از سه حالت زیر خواهد بود:

- determined: اضلاعی(Edge) که جهت جریان به طور قطع در آنها مشخص است.

- undetermined : جهت جریان در آنها مشخص نیست و به محل قرار گرفتن sink، source و disable یا enable بودن dge ها بستگی دارد

- :uninitialized اضلاعی(Edge) که از بقیه ی قسمت های شبکه جدا مانده اند. ( از لحاظ توپولوﮊی به شبکه متصل نیستند. )

مشخص کردن جهت جریان :

تمام سیستم های شبکه ای دارای sink و source هستند شاید محل آنها را ندانیم اما از جهت جریان در edge اطلاع داشته باشیم. پس sink و source را در محلی قرار می دهیم که جهت جریان مورد نظر ما را تامین کند.

نمایش جهت جریان:

برای نمایش جهت جریان از utility network استفاده کرده و با استفاده از منوی display arrow جهت جریان را با پیکان هایی نشان می دهد. برای پاک کردن پیکان هااز روی صفحه نمایش با کلیک دوباره بر روی منوی Display Arrow آنها را در صفحه نمایش محو می کنیم.

مشخص کردن جهت جریان:

جهت جریان در هر یک از حالت های زیر بایستی دوباره مشخص شود. زیرا باعث تغییر در جهت حریان خواهد شد.

• ایجاد شبکه هندسی جدید.
• حذف یا اضافه نمودن عوارض جدید
• تغییر شکل در شبکه که توپولوژی را تغییر دهد.
• ایجاد source و sinc
• فعال یا غیر فعال کردن عوارض

برای بدست آوردن جهت جریان بایستی source وsink را در شبکه مشخص کرد. بدین ترتیب باادیت کردن source وsinc و سپس با استفاده از آیکون Set Flow direction جهت جریان مشخص می شود.

مسیر یابی بر روی شبکه:

Tracing عبارت است از تشکیل مجموعه ای از المانهای شبکه که طبق روش خاصی در کنار هم قرار گرفته اند.خصوصیت لازم برای tracing اتصال بین عوارض می باشد . در صورتیکه یک عارضه با دیگری اتصال نداشته باشد نمی توان بر روی ان مسیر یابی نمود.

Flag: در ArcGIS پرچم نشان دهنده نقطه ابتدای مسیر می باشد. شبکه هایی که به نحوی با این نقطه در اشتراک باشند به روش های مختلفی می توانند تحت tracing قرار بگیرند.

:Barrier مشخص کننده نقاطی بر روی شبکه است که trace از درون آن نمی تواند عبور کند. از این ابزار برای جدا سازی قسمتی از شبکه از بقیه قسمتهای آن استفاده می شود.

Disable feature : در حقیقت ایجاد barrier به صورت دائمی می باشد.

Disable feature layer : با این روش می توان یک نوع عارضه خاص را که در یک لایه خاص قرار دارد disable کرد.

Weight : خاصیتی از شبکه است که نمایانگر هزینه عبور از edge یا Junction مورد نظر می باشد. مثال خوبی برای cost در edge طول آن قطعه می باشد.

درjunction ها از یکweight استفاده می شود اما درedge ها می توان از دو weight برای مسیر های رفت و برگشت استفاده کرد.

Weight filter: برای محدود کردن مجموعه عوارض شبکه که تحت مسیر یابی قرار می گیرند کاربرد دارد.

عوارضی که باعث توقف tracing می شوند عبارت است از:

عوارض غیر فعال:

۱-عوارضی که بر روی آنها مانع قرار داده شده است

۲-بن بست ها

۳-عوارضی که با استفاده از weight filter شده اند.

۴-همچنین ArcGIS به کابر اجازه می دهد با select و unselect کردن عوارض آنها را به barrier تبدیل کند. به این ترتیب با query گرفتن از یک شبکه و select کردن نتایج آن و trace کردن عوارض select شده با استفاده از روشهای ساده مسائل پیچیده مسیر یابی قابل حل است.

Tracing operation

با استفاده از Utility Network analyst می توان آنالیز های زیر را بر روی شبکه انجام داد.

1. Trace down stream
2. Trace upstream
3. Find the upstream accumulation
4. Find an upstream path to the source
5. Find commom ancestor
6. Find connected features
7. Find disconnected features
8. Find a path
9. Find loops

می توان با ترکیب این آنالیزها با دیگر روشها آنالیز ترکیبی اجرا کرد.

برای بدست اوردن تمام عناصر شبکه که رو به (پایین دست) downstream یک نقطه ی داده شده در شبکه قرار می گیرد در آنالیز trace downstream استفاده می شود. همین کار برای عوارض (بالادست) upstream با استفاده از آنالیز trace upstream انجام می شود.

برای بدست آوردن cost کل عناصر شبکه که در بالا دست یک نقطه ی خاص قرار دارند از آنالیز find upstream accumulation استفاده می شود. برای بدست آوردن یک مسیر بالادستی به سمت یک source از find an upstream path to the source استفاده می شود. برای بدست آوردن عوارض مشترکی که در بالا دست مجموعه ای از نقاط قرار دارند از find common ancestor استفاده می شود. برای بدست آوردن نقاطی که به یک نقطه ی خاص متصل هستند از find connected feature استفاده می شود. برای بدست آوردن عوارض که به یک نقطه ی خاص از شکه متصل نیستند از find disconnected feature استفاده می شود. برای پیدا کردن مسیر بین دو نقطه از find path و برای پیدا کردن loop ها از find loop استفاده می شود.