Mit der Network Analyst-Lizenz verfügbar.
Barrieren sind Feature-Classes in Netzwerkanalyse-Layern, durch die die Kosten der zugrunde liegenden Kanten und Knoten des zugehörigen Netzwerk-Datasets beschränkt oder geändert werden. Barrieren werden in drei Geometrietypen (Punkt, Linie und Polygon) unterteilt und dienen zum Modellieren temporärer Änderungen am Netzwerk. Die verschiedenen Barrierentypen werden nachfolgend vorgestellt:
- Eine Punkt-Barriere für Einschränkungen kann zum Modellieren eines umgefallenen Baums, eines Unfalls, einer herabhängenden Stromleitung oder eines beliebigen anderen Objekts, das den Verkehr an einer bestimmten Position im Netzwerk blockiert, verwendet werden. Bei Punkt-Barrieren, die sich auf Kanten befinden, kann ein Passieren auf der Kante, nicht jedoch durch die Barriere erlaubt werden. Optional kann aber auch der Verkehr auf der gesamten Kante, auf der sich die Punkt-Barriere für Einschränkungen befindet, untersagt werden.
Die Karte auf der linken Seite zeigt die kürzeste Verbindung zwischen zwei Stopps ohne irgendwelche Punkt-Barrieren für Einschränkungen. Die Karte auf der rechten Seite enthält eine Straße, die durch einen umgestürzten Baum blockiert wird, sodass die kürzeste Verbindung zwischen den beiden Punkten länger ist. - Eine Punkt-Barriere für Zusatzkosten lässt den Verkehr durch die Barriere zwar passieren, verursacht jedoch Zusatzkosten, die von Ihnen festgelegt werden können (z. B. eine Verzögerung von einer Minute). Punkt-Barrieren für Zusatzkosten können verwendet werden, um die durch einen Unfall verursachten Verzögerungen oder den höheren Zeitaufwand für einen Gefahrguttransporter, der an Eisenbahnübergängen anhalten muss, zu modellieren.
Die Fahrzeit von Stopp 1 zu Stopp 2 ist identisch, egal ob der Weg über das Nordende des Blocks oder über das Südende des Blocks verwendet wird. Da die Überquerung von Eisenbahnlinien jedoch eine Zeitverzögerung verursacht (modelliert mittels Punkt-Barrieren für Zusatzkosten), wird die Route mit nur einem Eisenbahnübergang ausgewählt. Die Kosten für die Überquerung der Barriere werden zu den Gesamtkosten der resultierenden Route hinzu addiert. - Eine Linien-Barriere für Einschränkungen unterbindet den Verkehr an allen Punkten, an denen die Barriere das Netzwerk schneidet. Mit einer Linien-Barriere für Einschränkungen kann beispielsweise eine Parade oder Demonstration modelliert werden, die den Verkehr über mehrere Straßenzüge hinweg blockiert. Mithilfe dieses Barrierentyps können außerdem schnell mehrere Straßen abgeriegelt werden, um unerwünschte Teile des Netzwerks aus den Ergebnissen auszuschließen.
Die Karte auf der linken Seite zeigt die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten. Die Karte auf der rechten Seite zeigt die kürzeste Verbindung, wenn mehrere Straßen durch eine Linien-Barriere für Einschränkungen blockiert sind. - Eine Linien-Barriere für skalierte Kosten schränkt den Verkehr auf den abgedeckten Kanten und Knoten nicht ein, sondern skaliert die Kosten, die beim Passieren der abgedeckten Kanten und Knoten entstehen, um einen von Ihnen angegebenen Faktor. Wenn Sie beispielsweise einen Faktor von 0,5 zuweisen, hieße dies, dass der Weg doppelt so schnell zurück gelegt wird wie üblich. Bei einem Faktor von 2,0 nähme der Weg hingegen doppelt so viel Zeit in Anspruch. Sie können die Fahrzeit mithilfe einer Linien-Barriere für skalierte Kosten beispielsweise erhöhen, wenn auf einem Autobahnabschnitt vorübergehend ein Tempolimit aufgrund einer Baustelle eingeführt wurde.
Auf der linken Seite ist die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten zu sehen. Auf der rechten Seite werden die Kosten für die Nutzung der Straßen durch eine Linien-Barriere für skalierte Kosten erhöht. Im Gegensatz zur Einschränkungsbarriere kann die Route über die Barriere erfolgen, jedoch zu anderen Kosten. Der Solver verwendet die geänderten Kosten zum Berechnen der besten Route. Darüber hinaus sind die geänderten Kosten in den Gesamtkosten der Ergebnisse enthalten. - Eine Polygon-Barriere für Einschränkungen unterbindet den Verkehr an allen Punkten, an denen das Polygon das Netzwerk schneidet. Dieser Barrierentyp wird beispielsweise verwendet, um überflutete Bereiche des Netzwerks zu modellieren und den Straßenverkehr in diesen Bereichen zu sperren.
Auf der linken Seite ist die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten zu sehen. Auf der rechten Seite werden überflutete Straßen durch eine Polygon-Barriere gesperrt, weshalb die kürzeste Verbindung zwischen den beiden Punkten eine andere ist. - Eine Polygon-Barriere für skalierte Kosten schränkt den Verkehr auf den abgedeckten Kanten und Knoten nicht ein, sondern skaliert die Kosten, die beim Passieren der abgedeckten Kanten und Knoten entstehen, um einen von Ihnen angegebenen Faktor, z. B. um den Faktor 0,25, bei dem die Fahrzeit um das Vierfache kürzer ist als üblich. Bei einem Faktor von 3,0 nähme der Weg hingegen dreimal so viel Zeit in Anspruch. Dieser Barrierentyp kann beispielsweise zum Modellieren von Stürmen verwendet werden, durch die die Reisegeschwindigkeit in bestimmten Regionen abnimmt.
Die Karte auf der linken Seite zeigt eine Route, die eine Schlechtwetterfront passiert, ohne auf die Auswirkungen zu achten, die die schlechten Straßenbedingungen auf die Fahrzeit haben. Auf der rechten Seite wird die Fahrzeit über die dem Sturm ausgesetzten Straßen durch eine Polygon-Barriere für skalierte Kosten verdoppelt. Beachten Sie, dass die Route auch weiterhin den südlichen Ausläufer des Sturms passiert, da es schneller ist, eine kurze Strecke langsamer zu fahren, als den Sturm vollständig zu umfahren. Der Solver verwendet wie bei der Linien-Barriere für skalierte Kosten die geänderten Kosten zum Berechnen der besten Route. Darüber hinaus sind die geänderten Kosten in den Gesamtkosten der Ergebnisse enthalten.
Barrieren sind Teil des Netzwerkanalyse-Layers, nicht des Netzwerk-Datasets. Daher wirken sich Barrieren nur auf den Netzwerkanalyse-Layer aus, in dem sie enthalten sind. Wenn Barrieren in anderen Analysen benötigt werden, müssen sie in den entsprechenden Netzwerkanalyse-Layer geladen werden. Alternativ können Sie auch das Netzwerk-Dataset bearbeiten, anstatt Barrieren zu verwenden.
Alle Änderungen, die Barrieren an der Passierbarkeit oder den Kosten des Elements vornehmen, können auch durch eine Bearbeitung des Netzwerk-Datasets erzielt werden. Mithilfe von Barrieren können Sie Netzwerkänderungen jedoch schneller hinzufügen und entfernen, was für die Modellierung temporärer Kostenänderungen hilfreich ist (der Baum, der den Verkehr blockiert, wird irgendwann entfernt und die Überflutung der Straßen geht nach einer gewissen Zeit zurück). Sobald das Ereignis, das durch die Barriere modelliert wird, vorbei ist, kann die Barriere einfach wieder gelöscht werden.
Da Barrieren als Ersatz für die Bearbeitung genutzt werden können, können Sie die Durchlassfähigkeit und die Kosten des Netzwerks auch dann ändern, wenn Sie nicht über entsprechende Bearbeitungsberechtigungen verfügen. Wenn Sie beispielsweise ein nicht editierbares SDC-Netzwerk-Dataset verwenden, z. B. "StreetMap North America", und Ihre Fahrzeit in einer bestimmten Region durch die die Impedanzwerte nicht genau wiedergeben wird, können Sie eine Polygon-Barriere hinzufügen und die Kosten auf geeignete Werte skalieren. Die Solver-Performance nimmt bei Verwendung von Barrieren ab.
Die Zeit, die zum Erstellen oder Laden einer Linien- oder Polygon-Barriere benötigt wird, ist proportional zur Anzahl der durch sie abgedeckten Netzwerkelemente. Die Verwendung von Barrieren für dichte oder große Regionen des Netzwerks ist daher ggf. nachteilig.
Punkt-, Linien- und Polygon-Barrieren
Barrierenklassen sind in allen Netzwerkanalyse-Layern vorhanden.
Um einer Barrierenklasse eine Barriere hinzuzufügen, verwenden Sie das Werkzeug "Netzwerkstandorte erstellen"
auf der Werkzeugleiste Network Analyst, das Dialogfeld Standorte laden oder das Geoverarbeitungswerkzeug Standorte hinzufügen. Wenn Barrieren erstellt, geladen oder hinzugefügt werden, wirkt sich dies nur auf die Elemente aus, die auf der Registerkarte Netzwerkstandorte des Dialogfeldes Layer-Eigenschaften für den Netzwerkanalyse-Layer aktiviert sind. Dies gilt auch dann, wenn eine Barriere Layer schneidet, die auf der Registerkarte Netzwerkstandorte deaktiviert sind.
Barrieren verfügen über Attribute, die mithilfe einer Attributtabelle, in der alle Barrieren und die Attribute in der jeweiligen Barrierenklasse aufgeführt sind, oder mithilfe der Eigenschaftentabelle einer Barriere, in der jeweils nur eine Barriere und deren Attribute aufgeführt sind, überprüft und bearbeitet werden können.
Informationen zum Öffnen des Eigenschaftenfensters von Netzwerkanalyse-Objekten
Feature-Layer von Punkt-Barrieren
Wenn Sie eine Punkt-Barriere laden oder erstellen, fängt diese die nächste Netzwerkkante bzw. den nächsten Knoten innerhalb einer Suchtoleranz. Die Position der Barriere im Netzwerk wird durch die Netzwerkstandortfelder (SourceID, SourceOID, SideOfEdge und PosAlong) angegeben. Befindet sich eine Punkt-Barriere für Einschränkungen auf einer Kante, können Sie den Verkehr über die Punkt-Barriere oder die gesamte Kante beschränken. Durch eine Punkt-Barriere für skalierte Kosten werden bei jedem Überschreiten der Barriere Kosten hinzugefügt.
Eigenschaften von Punkt-Barrieren
Eingabefelder von Punkt-Barrieren
| Eingabefeld | Beschreibung |
|---|---|
ObjectID | Das vom System verwaltete ID-Feld. |
Name | Der Name des Netzwerkanalyse-Objekts. |
BarrierType | Gibt an, ob die Punkt-Barriere den Verkehr vollständig beschränkt oder ob beim Überschreiten der Barriere zusätzliche Kosten entstehen. Es gibt zwei Optionen:
|
FullEdge | Diese Eigenschaft ist für Punkt-Barrieren vom Typ "Einschränkung" auf Kantenelementen spezifisch. Der Standardwert ist False.
|
Attr_[Cost] (z. B. "Attr_Minutes", wobei "Minutes" ein Kostenattribut im Netzwerk ist) | Diese Eigenschaft ist für Barrieren vom Typ "Zusatzkosten" spezifisch und ist auf Werte beschränkt, die größer oder gleich 0 sind. Sie gibt die Höhe der zusätzlichen Netzwerkkosten an, die beim Passieren der Barriere entstehen. |
Netzwerkstandortfelder
| Zusammen beschreiben diese vier Eigenschaften den Punkt im Netzwerk, an dem sich das Objekt befindet. |
CurbApproach | Die Eigenschaft "CurbApproach" gibt die Verkehrsrichtung an, die von der Barriere betroffen ist. Für eine Barriere auf einer Kante kann die CurbApproach-Eigenschaft wie folgt eingestellt werden:
Da Knoten Punkte sind und keine Seite haben, wirken sich Barrieren für Knoten auf alle Fahrzeuge aus, unabhängig von der CurbApproach-Eigenschaft. |
Eingabe-/Ausgabefelder von Punkt-Barrieren
| Eingabe-/Ausgabefeld | Beschreibung |
|---|---|
Status | Dieses Feld wird von einer Domäne von Werten eingeschränkt, die unten aufgeführt ist (ihre codierten Werte werden in Klammern angegeben).
Nach dem Berechnungsvorgang kann der Status in einen der folgenden Statuswerte geändert werden:
|
Linien-Barrieren-Feature-Layer
Im Gegensatz zu Punkt-Barrieren, die die nächste Kante oder den nächsten Knoten fangen, erfolgt bei Linien-Barrieren kein Fangen am Netzwerk. Linien-Barrieren müssen daher Kanten und Knoten überlappen, damit sie sich auf diese auswirken.
Wenn der Zweck der Linien-Barriere darin besteht, Netzwerkelemente zu schneiden und den Verkehr an allen Schnittpunkten der Barriere mit Kanten und Knoten zu blockieren, reicht in der Regel das Werkzeug "Netzwerkstandorte erstellen" . Besteht der Zweck hingegen darin, eine Strecke entlang einer Kante zu beschränken, sollte in einer Editiersitzung ein Linien-Feature erstellt und in die Linien-Barrierenklasse geladen werden. Editierwerkzeuge, z. B. das Werkzeug "Verfolgen", bieten Ihnen mehr Steuerungsmöglichkeiten als das Werkzeug "Netzwerkstandorte erstellen" und stellen sicher, dass die Linien-Barriere mit den Netzwerk-Quell-Features lagegleich ist.
Eigenschaften von Linien-Barrieren
Eingabefelder von Linien-Barrieren
| Eingabefeld | Beschreibung |
|---|---|
ObjectID | Das vom System verwaltete ID-Feld. |
Name | Der Name des Netzwerkanalyse-Objekts. |
BarrierType | Gibt an, ob die Barriere die Reise völlig beschränkt oder die Kosten für das Passieren der Barriere skaliert. Es gibt zwei Optionen:
|
Attr_[Cost] (z. B. "Attr_Minutes", wobei "Minutes" ein Kostenattribut im Netzwerk ist) | Diese Eigenschaft ist Barrieren vom Typ "Kostenfaktor" eigen. Es ist der Faktor, mit dem die Kosten von Kanten, die der Barriere zugrunde liegen, multipliziert wird. Ihr Wert muss Null oder größer als Null sein. Zu beachten ist jedoch, dass der Solver wahrscheinlich unsinnige Ergebnisse zurückgibt, da die zugrunde liegenden Kanten kostenfrei passiert werden könnten, wenn Sie diesen Wert auf Null festlegen. Daher wird empfohlen, Werte über Null zu verwenden. |
Feature-Class mit Polygon-Barrieren
Polygon-Barrieren ähneln Linien-Barrieren, da auch hier kein Fangen am Netzwerk erfolgt. Daher müssen Linien-Barrieren Kanten und Knoten überlappen, damit sie sich auf diese auswirken.
Eigenschaften von Polygon-Barrieren
Die Eigenschaften für Polygon-Barrieren sind mit den Eigenschaften von Linien-Barrieren identisch.
Eingabefelder von Polygon-Barrieren
| Eingabefeld | Beschreibung |
|---|---|
ObjectID | Das vom System verwaltete ID-Feld. |
Name | Der Name des Netzwerkanalyse-Objekts. |
BarrierType | Gibt an, ob die Barriere die Reise völlig beschränkt oder die Kosten für das Passieren der Barriere skaliert. Es gibt zwei Optionen:
|
Attr_[Cost] (z. B. "Attr_Minutes", wobei "Minutes" ein Kostenattribut im Netzwerk ist) | Diese Eigenschaft ist Barrieren vom Typ "Kostenfaktor" eigen. Es ist der Faktor, mit dem die Kosten von Kanten, die der Barriere zugrunde liegen, multipliziert wird. Ihr Wert muss Null oder größer als Null sein. Zu beachten ist jedoch, dass der Solver wahrscheinlich unsinnige Ergebnisse zurückgibt, da die zugrunde liegenden Kanten kostenfrei passiert werden könnten, wenn Sie diesen Wert auf Null festlegen. Daher wird empfohlen, Werte über Null zu verwenden. |
Rangfolge überlappender Barrieren
Wenn sich zwei oder mehr Barrieren überlappen, wendet die Erweiterung "ArcGIS Network Analyst" eine Reihe von Regeln an, um ein konsistentes Verhalten und gleichbleibende Ergebnisse zu garantieren:
- Barrieren für Einschränkungen haben Vorrang vor Barrieren für Zusatzkosten und skalierte Kosten.
- Wenn mindestens zwei Barrieren für Zusatzkosten lagegleich sind, werden deren Werte für die Eigenschaft "Attr_[Cost]" für jedes Kostenelement addiert.
- Wenn sich zwei oder mehr Barrieren für Kostenfaktoren überlappen, werden die Werte der jeweiligen Eigenschaft "Attr_[Cost]" für jedes Kostenelement multipliziert und mit dem entsprechenden Kostenelement des abgedeckten Teiles der zugrunde liegenden Kante multipliziert.
- Wenn sich Barrieren für Zusatzkosten und Barrieren für Kostenfaktoren überlappen, werden die Barrieren für Kostenfaktoren zuerst mit dem abgedeckten Teil der zugrunde liegenden Kante multipliziert. Das Produkt daraus wird dann zu den entsprechenden Werten der Eigenschaft "Attr_[Cost]" für die Barrieren vom Typ Zusatzkosten addiert.
Methoden zum Erstellen von Barrieren
In diesem Abschnitt werden verschiedene Optionen beim Erstellen von Barrieren vorgestellt und deren Vor- und Nachteile beleuchtet, damit Sie mit den unterschiedlichen Ansätzen vertraut sind und den besten Ansatz für Ihre Anforderungen auswählen können.
Punkt-Barrieren sind nur einem Netzwerkelement zugeordnet, auch wenn das Element mit einem anderen Element lagegleich ist. Linien- und Polygon-Barrieren wirken sich hingegen standardmäßig auf alle abgedeckten Netzwerkelemente aus. Wenn Sie eines der Netzwerkelemente unterhalb von Linien- oder Polygon-Barrieren übersehen, kann dies unbeabsichtigte Folgen haben. Wenn beispielsweise der Straßenbelag einer Überführung erneuert wird und eine Linien-Barriere für Einschränkungen entlang der Überführung hinzugefügt wird, würde sowohl die Strecke der Überführung als auch die Straße unterhalb der Überführung gesperrt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Linien-Barriere im zweidimensionalen Raum beide Straßen berührt. Sie sollten daher sorgfältig abwägen, wie Sie Barrieren erstellen.
Nachfolgend werden verschiedene andere Methoden vorgestellt, mit denen im obigen Überführungsszenario die Straße über die Überführung gesperrt werden kann, ohne jedoch die darunter liegende Straße zu blockieren:
Verwenden einer Punkt-Barriere. Die Linien-Barriere für die Überführung kann durch eine Punkt-Barriere ersetzt werden, deren Eigenschaft "FullEdge" auf "true" gesetzt ist. Die Eigenschaft "FullEdge" stellt sicher, dass die gesamte Kante beschränkt wird. Da es sich jedoch um eine Punkt-Barriere handelt, wird nur die Kante beschränkt, auf der sich diese Barriere befindet.
Ein Nachteil ist, dass Punkt-Barrieren für vollständige Kanten nicht so angepasst werden können, dass sie sich nur auf eine Teilstrecke der Kante auswirken. Aus diesem Grund geht eine gewisse Genauigkeit im Vergleich zu Linien-Barrieren verloren, die auch Teilstrecken abdecken und beeinflussen können. Zudem kann die Visualisierung der Punkt-Barriere in ArcMap irreführend sein, da die Barriere als Punkt angezeigt wird, jedoch die gesamte Kante beschränkt.
Verwenden einer Bearbeitungsumgebung. Um sicherzustellen, dass eine Linien-Barriere mit einer Kante (beispielsweise der Kante, die die Überführung darstellt) wirklich lagegleich ist, können Sie ein Linien-Feature in einer Bearbeitungsumgebung erstellen, in der Kantenverfolgung für die Quell-Features aktiviert ist. Das neue, lagegleiche Linien-Feature kann dann in die Linien-Barrierenklasse geladen werden.
Um das Problem zu vermeiden, dass die Straße unterhalb der Überführung beschränkt wird, ist eine sorgfältige Bearbeitung erforderlich. Sie können beispielsweise ein Linien-Feature entlang der Überführung erstellen, die darunter liegende Straße puffern und dann den gepufferten Bereich aus der erfassten Linie ausschneiden. Hierdurch würden die zwei Linien auf beiden Seiten der Straße stehen bleiben, die dann in die Linien-Barrierenklasse geladen werden können. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einfach zwei Kanten auf der Überführung zu verfolgen, eine auf jeder Seite der darunter liegenden Straße. Dies ist mit ein wenig mehr Aufwand verbunden, aber die Visualisierung der Auswirkungen, die Barrieren auf das Netzwerk haben, ist übersichtlicher, da die betroffenen Elemente durch die Linien-Barriere abgedeckt werden.
Verwenden des Abfrage-Generators. Vor dem Laden oder Erstellen von Barrieren können Sie eine SQL-Abfrage schreiben, um Network Analyst effektiv anzuweisen, auf welche Elemente sich die Barriere auswirken soll. Geladene Barrieren können Netzwerkelemente berühren, ohne sich auf sie auszuwirken.
Sie können auf den Abfrage-Generator zugreifen, indem Sie das Dialogfeld Layer-Eigenschaften öffnen, im Bereich Netzwerkstandorte werden gesucht mit der rechten Maustaste auf ein Netzwerkelement klicken und Abfrage erstellen auswählen. Die nächste Abbildung zeigt eine Abfrage, die vor dem Laden einer Linien-Barriere geschrieben wurde. Wenn die Barriere geladen wird, verweist sie für die Auswahl der zu blockierenden Elemente auf die Abfrage.
Bei Verwendung des Abfrage-Generators können Barrieren Netzwerkelemente überlappen, ohne sich auf diese auszuwirken.
Andere Methoden zur Erstellung von Linien-Barrieren können in anderen Szenarien ebenfalls hilfreich sein. Hier sind einige Beispiele:
- Laden ausgewählter Features. Wählen Sie Features aus, z. B. Straßen, und laden Sie die ausgewählten Straßen in die Barrierenklasse. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Linien-Barrieren mit der Straße lagegleich sind.
- Laden einer Route aus einer anderen Netzwerkanalyse. Erstellen Sie eine Route in einem anderen Netzwerkanalyse-Layer, und laden Sie die Route dann als Linien-Barriere wieder in den ursprünglichen Analyse-Layer. Diese Methode stellt sicher, dass die Linien-Barriere mit den Straßen lagegleich ist. Anstatt nur ganze Kanten abzudecken, können Sie flexible Linien-Barrieren für bestimmte Teile der Kanten erstellen.