Verfolgung in geometrischen Netzwerken

Netzwerkverfolgung in ArcMap

Die Netzwerkanalyse umfasst auch die Netzwerkverfolgung (kurz: Verfolgung). "Verfolgung" bedeutet hier das Aufbauen eines Satzes von Netzwerkelementen in Übereinstimmung mit einer Vorgehensweise. Sie können sich eine Verfolgung in etwa so vorstellen: Es wird eine durchsichtige Folie über eine Karte des Netzes gelegt, auf die alle Netzwerkelemente, die Sie im Ergebnis berücksichtigen möchten, durchgepaust werden.

Bei der Arbeit mit Netzen gehört zur Verfolgung auch die Konnektivität. Ein Netzwerkelement kann nur dann das Ergebnis einer Verfolgung enthalten, wenn es in irgendeiner Weise mit den anderen Elementen im Ergebnis der Verfolgung verbunden ist. Das Ergebnis der Verfolgung sind die Netzwerk-Features, die bei der Verfolgung gefunden werden.

Beispiel: Nehmen wir an, Sie möchten alle Features finden, die ab einem bestimmten Punkt in einem Flussnetz flussaufwärts liegen. Mithilfe einer Folie über der Karte des Flussnetzes können Sie alle Seitenarme des Flusses nachzeichnen, die von diesem Punkt flussaufwärts liegen. Was auf der Folie gezeichnet wird, ist Ihr gewünschtes Ergebnis.

Im Vergleich dazu ergeben sich bei der Verfolgung in ArcMap die Netzwerkelemente, die an der Verfolgung beteiligt waren. In ArcMap können Ihre Ergebnisse entweder als Zeichnungen auf der Karte angezeigt werden oder als eine Auswahl.

Flags und Barrieren

In ArcMap werden die Startpunkte einer Verfolgung mit Flags definiert. Wenn Sie z. B. eine Verfolgung flussaufwärts durchführen, können Sie ein Flag verwenden, um festzulegen, wo diese Verfolgung beginnen soll. Flags können überall entlang von Kanten oder auf Knoten platziert werden. Beim Durchführen einer Verfolgung nutzt ArcMap das zugrunde liegende Kanten- oder Knoten-Feature als Anfangspunkt. Netzwerkelemente, die mit diesen Kanten oder Knoten verbunden sind, werden in die Ergebnisse der Verfolgung einbezogen.

Barrieren definieren Punkte im Netz, über die hinaus eine weitere Verfolgung nicht möglich ist. Wenn Sie nur einen bestimmten Teil des Netzes verfolgen möchten, können Sie Barrieren verwenden, um diesen Teil vom restlichen Netz zu isolieren. Wie Flags können auch Barrieren beliebig entlang von Kanten oder auf Knoten platziert werden. Beim Durchführen von Verfolgungen handhabt ArcMap die zugrunde liegenden Netzwerk-Features so, als seien sie deaktiviert. Daher gelangt die Verfolgung nicht über diese Features hinaus.

Deaktivieren von Features und Feature-Layern

Das Deaktivieren von Features ist permanenter als die Erstellung einer Barriere an einer bestimmten Position. Wenn es sich z. B. um ein örtliches Wassernetz handelt, in dem eine Hauptwasserleitung wegen Straßenbauarbeiten freigelegt und abgetrennt wurde, kann das Wasser durch diesen Teil der Hauptwasserleitung nicht fließen. Durch Deaktivieren des Netzwerk-Features, das diese Hauptwasserleitung darstellt, würde eine Verfolgung an diesem Feature anhalten.

In einigen Fällen ist es notwendig, komplette Layer zu deaktivieren. Beispiel: Durch Deaktivieren des Schalter-Layers in einem Stromversorgungsnetz und Verfolgen von einem bestimmten Punkt im Netz aus können Sie Schalter finden, die ausgeschaltet werden müssen, um diesen Punkt vom Netz abzutrennen. An diesen Features wird die Verfolgung dann angehalten.

Gewichtungen

Kanten und Knoten können über eine Reihe von Gewichtungen verfügen, die mit ihnen verbunden sind. Eine Gewichtung ist eine Eigenschaft eines Netzwerk-Features, die in der Regel angibt, welcher Aufwand bei der Querung einer Kante oder beim Übergang eines Knotens entstehen. Ein Beispiel für die Gewichtung einer Kante ist die Länge dieser Kante. Bei der Analyse zum kürzesten Pfad würden Sie diese Gewichtung auswählen, wenn Sie als Ergebnis die kürzeste Strecke als Pfad erhalten möchten. Ein anderes Beispiel ist der Widerstand gegen das Passieren einer Kante in einem Stromnetz. Mithilfe einer Widerstandsgewichtung wäre der kürzeste Pfad also die Verbindung über den geringsten Widerstand.

Bei der Berechnung eines Netzwerks legen Sie fest, welche Attribute der Edge- und Junction-Feature-Classes zu Gewichtungen werden. Sie können diese Gewichtungen verwenden, um die Kosten zu bestimmen, die entstehen, wenn ein Feature in das Ergebnis einer Verfolgung eingeschlossen werden soll. Nur die Verfolgungs-Tasks "Pfad suchen", "Pfad flussaufwärts suchen" und "Flussaufwärts-Akkumulation suchen" in ArcGIS verwenden Gewichtungen zur Berechnung der Kosten einer Verfolgung.

Um die Kosten über eine Verfolgung ermitteln zu können, müssen Sie die zu nutzenden Gewichtungen festlegen. Bei Knoten-Features wird eine einzelne Gewichtung verwendet. Bei Kanten-Features können zwei Gewichtungen angegeben werden: Eine Gewichtung entlang der Digitalisierrichtung des Kanten-Features (die Von-Bis-Gewichtung) und die andere entgegen der Digitalisierrichtung des Kanten-Features (die Bis-Von-Gewichtung). Die Digitalisierrichtung eines Kanten-Features bezieht sich auf die Reihenfolge, in der die Formknoten des Features in der Geodatabase gespeichert sind. Sie können für jede Richtung einer Kante eine andere Gewichtung festlegen, sofern die Verfolgung in einer Richtung andere Kosten hervorbringt als die Verfolgung in der entgegengesetzten Richtung.

Gewichtungsfilter

Um die Anzahl der zu verfolgenden Netzwerk-Features einzugrenzen, können Sie einen Gewichtungsfilter verwenden. Ein Gewichtungsfilter gibt auf Basis der Gewichtungswerte an, welche Netzwerk-Features verfolgt werden können. Ein Gewichtungsfilter erfüllt denselben Zweck wie die Erstellung einer Auswahl von Netzwerkelementen durch eine einfache SQL-Abfrage; die Performance eines Gewichtungsfilters ist jedoch höher, der Prozess wird beschleunigt.

Mithilfe eines Gewichtungsfilters legen Sie gültige oder ungültige Bereiche von Gewichtungswerten für die Netzwerk-Features fest, die verfolgt werden sollen. Ähnlich der Verwendung von Gewichtungen zur Kostendarstellung für die Feature-Verfolgung, werden auch hier eine einzelne Gewichtung für Knoten-Features und bis zu zwei Gewichtungen für Kanten-Features benutzt.

Verfolgte Features und Features, die eine Verfolgung anhalten

Bei einer Verfolgung können Sie anhand der Verfolgungs-Tasks "Verbundene suchen", "Verfolgung flussabwärts" oder "Verfolgung flussaufwärts" entweder die verfolgten Features oder die Features, die die Verfolgung anhalten, ausgeben. Verfolgte Features sind all jene, die tatsächlich im Verlauf nachgefahren werden. Features, die die Verfolgung anhalten, sind jene, über die hinaus die Verfolgung nicht fortgesetzt werden kann. Folgende Features halten zum Beispiel die Verfolgung an:

• deaktivierte Features
• Features, auf denen sich Barrieren befinden
• verfolgte Features, die nur mit einem anderen Feature verbunden sind (Sackgassen)
• Features, die mit einem Gewichtungsfilter ausgeschlossen wurden

Ändern von Verfolgungs-Tasks mithilfe von Auswahlen

Beim Durchführen einer Verfolgung können Sie Auswahlen in ArcMap auf drei verschiedene Arten nutzen:

• Im Dialogfeld "Analyseoptionen" können Sie festlegen, ob die Verfolgung alle Features im Netzwerk, nur ausgewählte oder nur die nicht ausgewählten Features einbeziehen soll. Wenn Sie nur die ausgewählten Features verfolgen, fungieren die nicht ausgewählten Features als Barrieren, während bei der Verfolgung der nicht ausgewählten Features die ausgewählten Features als Barrieren agieren. Wenn Sie Auswahlen so verwenden, können Sie z. B. eine Verfolgung durchführen, die als Ergebnis einen Satz Barrieren enthält, die für die nächste Verfolgung verwendet werden können. Oder Sie können eine Auswahlabfrage erstellen, die einen Satz Netzwerk-Features für die nächste Verfolgung hervorbringt.
• Sie können beim Verfolgen festlegen, welche Layer ausgewählt werden sollen. Im ArcMap-Menü "Auswahl" können Sie die auswählbaren Layer festlegen. Wenn ArcMap die Ergebnisse einer Verfolgung als Auswahlsatz ausgeben soll, werden die Einstellungen im Menü "Auswahl" verwendet, um zu bestimmen, welche Features in den von der Verfolgung zurückgegebenen Auswahlsatz einbezogen werden.
• Über das Menü "Auswahl" können Sie die interaktive Auswahlmethode verwenden, um das Verhalten des resultierenden Auswahlsatzes zu bestimmen. Sie können eine neue Auswahl erstellen, die Ergebnisse der Verfolgung in die aktuelle Auswahl einfügen, die Ergebnisse der Verfolgung aus der aktuellen Auswahl auswählen oder die Ergebnisse der Verfolgung aus der aktuellen Auswahl entfernen.

Durch Auswahlen in ArcMap können Sie einfache Verfolgungs-Tasks verwenden, um mehrschichtige und komplexe Verfolgungen durchzuführen.

Weitere Informationen zu Auswahlen in ArcMap

Zusammenfassung

Verfolgung mit der Werkzeugleiste "Utility Network Analyst"

Mit der Werkzeugleiste "Utility Network Analyst" können Sie folgende Informationen abrufen:

• alle Netzwerkelemente, die von einem gegebenen Punkt in Ihrem Netzwerk flussaufwärts liegen (Verfolgung flussaufwärts)
• alle Netzwerkelemente, die von einem gegebenen Punkt in Ihrem Netzwerk flussabwärts liegen (Verfolgung flussabwärts)
• die Gesamtkosten aller Netzwerkelemente, die von einem gegebenen Punkt in Ihrem Netzwerk flussaufwärts liegen (Flussaufwärts-Akkumulation suchen)
• einen Pfad flussaufwärts von einem Punkt in Ihrem Netzwerk (Pfad flussaufwärts suchen)
• ähnliche Features, die sich flussaufwärts von einem Punkt-Set in Ihrem Netzwerk befinden (Gemeinsame Vorgänger finden)
• alle Features, die über Ihr Netzwerk mit einem gegebenen Punkt verbunden sind (Verbundene suchen)
• alle Features, die nicht über Ihr Netzwerk mit einem gegebenen Punkt verbunden sind (Unverbundene suchen)
• Schleifen, die zu mehreren Pfaden zwischen Punkten in einem Netzwerk werden können (Schleifen suchen)
• einen Pfad zwischen zwei Punkten im Netzwerk. Der gefundene Pfad kann zu einer Reihe von Pfaden zwischen diesen beiden Punkten gehören, je nachdem, ob Ihr Netzwerk Schleifen enthält (Pfad suchen).