Post on 05-Apr-2015
transcript
IKG
© Hilmar Strauß
Autor: Hilmar Strauß23.11.2004 Universität Bonn23.11.2004
Optimiert für PowerPoint 2003
Analyse und Flussin Netzwerken
2
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Übersicht
Netzwerkarten Flussrichtungen Sources & Sinks Utility Network Analyst Toolbar Aufgabe 1 Solvers Aufgabe 2
3
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Netzwerkkategorien
Netzwerke kann man heute überall bei uns finden.
Ohne Netzwerke gäbe es keine Infrastruktur.
Man unterscheidet zwischen 2 Arten von Netzen: Transportnetze
(Transportation Networks)
Versorgungsnetze(Utility Networks)
4
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Transportnetze
Objekte in Transportation Networks haben eigenen Willen.
Objekte können Flußrichtung selbstständig wählen.
Transportnetze haben keine vorgegebene Flußrichtung.
Aufgaben in Transportnetzen: Finden des kürzesten Weges zwischen zwei Punkten. Kürzeste Route zwischen mehreren Routen.
(z.B. Vertreter, der mehrere Haushalte anfahren muss)
5
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Transportnetze
Beispiele: Flugrouten Autostraßen Schifffahrtswege Bahnliniennetz
Quelle: home.t-online.de/home/Claus-Dieter.Hamann
6
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Versorgungsnetze
Objekte in Utility Networks haben keinen eigenen Willen.
Objekte können Flußrichtung nicht selbständig wählen.
Versorgungsnetze haben vorgegebene Flußrichtung.
Aufgaben in Versorgungsnetzen: Herstellen einer Richtung für Handelsfluß. Finden von isolierten Netzwerkteilen.
7
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Versorgungsnetze
Beispiele: Wasserleitungen Elektrizitätsnetze Ölpipelines
Quelle: www.arisi.it
8
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Flußrichtung bei Versorgungsnetzen
Um Netzwerke analysieren zu können, muss die Flussrichtung bekannt sein.
Flußrichtungsanalyse wichtig, um Katastrophen zu verhindern.
(z.B. platzende Wasserleitung, wenn kein Abfluss vorhanden ist)
3 Arten von Flußrichtung: Uninitialized flow Indeterminate flow Determinated flow
9
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Uninitialized flow
Uninitialized flow liegt vor, wenn Kante vom übrigen Netzwerk isoliert ist.
Kante nimmt nicht am Netzwerkfluss teil.
Beispiel: Wasserrohr hat ein Leck und
wurde stillgelegt.Quelle: http://ceprofs.tamu.edu/
10
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Indeterminated flow
Flußrichtung im Netzwerk ist nicht bestimmt.
Transportnetze
Beispiel: Gleisstrecke, die in beiden
Richtungen befahren wird.
Quelle: http://ceprofs.tamu.edu/
11
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Determinated flow
Flussrichtung ist im Netzwerk festgelegt.
Versorgungsnetze Flussrichtung wird durch
Sources und Sinks festgelegt.
Beispiel: Der Rhein fließt auf dem Weg
von der Quelle ins Meer immer stromabwärts.
Quelle: http://ceprofs.tamu.edu/
12
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Sources & Sinks
Source = Quelle
Beispiel:
Pumpe, Elektrizitätswerk, etc.
Sink = Abfluss
Beispiel:
Steckdose, Wasserhahn, etc.
Knoten (junctions) können entweder als Sources oder als Sinks definiert werden, bzw. nichts von beidem.
Zum Bearbeiten der Sources & Sinks muss in der Edit-Toolbox Editing gestartet werden!
Quelle: http://arcgisdeveloperonline.esri.com
13
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Setzen von Sources & Sinks
• Rechter Mausklick auf den Junction, der als Source oder Sink bestimmt werden soll.
• Auf Open Attribute Table klicken.
• Unter AncillaryRole Source oder Sink festlegen.
14
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Enable/Disable
Knoten und Kanten können aktiviert sein Enabled
Knoten und Kanten können deaktiviert sein Disabled
Achtung:
Netzwerkfluss herrscht nur bei aktivierten Elementen!
15
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Utility Network Analyst Toolbar
In der Menü-Leiste auf View klicken
Toolbars auswählen
Utility Network Analyst anwählen
16
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Utility Network Analyst Toolbar
Network Flow Trace Task
Analysis Menu
Flow Menu
Setzen der Flussrichtung
Auswahl des Netzwerkes
Auswahl der Trace Operations
Flaggen & BarrierenLöse-Button
17
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Flow menu
Hier kann man einstellen, für welche Kanten die Flussrichtung angezeigt werden soll
Zeigt die Flussrichtung mit Symbolen an
Öffnet das Optionsfeld, um Fluss-Symbole zu Bearbeiten
18
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Flow - Properties
Auswahl des zu bearbeitenden Flusstyps
19
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Flow - Properties
Pfeile werden bei jedem Zoomfaktor angezeigt
Gibt an, ab welchem Zoomfaktor die Pfeile ausgeblendet werden sollen
20
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Aufgabe 1
Kopiert den Datensatz V:\Strauss\Aufgabe1\Elektrizitätsnetz in Euer Verzeichnis, anschließend fügt den Datensatz Netzwerk in ArcMap ein
Definiert alle Elektrizitätswerke als Sourcesund den Haushalt als Sink
Lasst Euch die Flussrichtungen anzeigen
Ändert das Symbol des Uninitialized Flows in ein Quadrat
21
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Lösung zu Aufgabe 1
22
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Flags & Barriers
Fahnen werden benötigt, um Suchvorgänge (Trace operations) auszuführen
Fahnen definieren Start- und Zielpunkt
Fahnen können auf Kanten und Knoten positioniert werden
Barrieren blockieren Kanten und/oder Punkte bei Suchvorgängen Selbe Auswirkungen wie disabled Kantenelemente
23
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Einfügen von Flags/Barriers
Flaggen auf Knoten
Barriere auf Knoten
Flaggen auf Kanten
Barriere auf Kanten
24
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Tracing Operations
Die Suchalgorithmen (Solvers) basieren auf Algorithmen wie z.B. Dijkstra o.ä. Siehe Diskrete Mathematik
In Arcmap stehen 9 Suchalgorithmen zur Auswahl Mit den Tracing Operations können in ArcMap
Probleme gelöst werden Beispiel:
Suchen eines Weges von Haushalt A zu Haushalt B
25
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Tracing Operations (1)
Find Common Ancestors
(finden gemeinsamer Vorgänger)
hier werden von mindestens zwei Knoten aus die gemeinsamen Knoten bis zur Quelle hin gesucht
Find Connected/Disconnected
(finden von verbundenen/nicht verbundenen Netzwerkteilen)
hier werden von einem Knoten ausgehend alle Netzwerkteile angegeben, die mit dem Knoten verbunden/nicht verbunden sind
26
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Tracing Operations (2)
Find Loops
(suchen eines Rundweges)
bei diesem Solver wird in Netzwerk ein geschlossener Kreis gesucht, so dass man von Punkt A zu Punkt A zurückkehren kann
Startpunkt A = Zielpunkt A
Trace Upstream/Downstream
(suche stromaufwärts/stromabwärts)
hier werden die alle Elemente markiert, die von einem bestimmten Knoten aus stromaufwärts/-abwärts liegen
stromaufwärts = zur Quelle hin
27
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Tracing Operations (3)
Find Path
(Wegsuche)
markiert Pfad von Flagge A zu Flagge B
Find Path Upstream
(Wegsuche stromaufwärts)
dieses Analyseverfahren findet einen Weg der von der Flagge A stromaufwärts zu Flagge B führt
Find Upstream Accumulation
(Kostenberechnung stromaufwärts)
hier werden die Kosten aller ab einem bestimmten Punkt stromaufwärts liegenden Elemente angezeigt
28
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Analysis menue
Auswählen der Layer, die nicht von den Trace Operations berücksichtigt werden sollen
Entfernen von allen Flaggen, Barrieren bzw. den angezeigten Ergebnissen
Weitere Optionen für Analyse
29
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Analysis menue → Options
Bei diesem Menüpunkt kann ausgewählt werden, welche Elemente in die Suche einbezogen werden sollen.
Hier können Gewichte für Knoten und Kanten festgelegt werden.
Beim Gewichtsfilter kann die Suche auf bestimmte Gewichte eingeschränkt werden.
Bei diesem Menüunterpunkt können die Ergebnisse bearbeitet werden.
Es kann das Aussehen und die Auswahl der Ergebnisse beeinflusst werden.
30
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Gewichte
Knoten und Kanten können mit Gewichten versehen werden Länge einer Straße
Rohrdurchmesser
Gewichte werden von den folgenden Solvern benutzt: Find Path
Find Path Upstream
Find Upstream Accumulation
31
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Aufgabe 2
Kopiert den Datensatz V:\Strauss\Aufgabe2\Elektrizitätsnetz in Euer Verzeichnis, anschließend fügt den Datensatz Netzwerk in ArcMap ein
Untersucht, ob ein Weg vom Haushalt zum oberen Elektrizitätswerk vorhanden ist – was fällt Euch auf?
(Verwendet einmal Find Path und einmal Find Path Upstream)
Setzt nun eine Flagge auf den Haushalt und untersucht, ob es möglich ist, vom Haushalt zum Haushalt zurück zu kommen, anschließend setzt eine Barriere in die Schleife und versucht es erneut – unterscheiden sich die Ergebnisse?
32
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Lösung zu Aufgabe 2
Find PathFind Path UpstreamFind LoopFind Loop – mit Barriere
33
Universität Bonn
IKG
23.11.2004 Autor: Hilmar Strauß
Quellenangaben
Building a Geodatabase, © ESRI
Modeling our World, © ESRI
Using ArcMap, © ESRI
Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit !!!