1、ArcGIS的幾何網絡易智瑞（中國）信息技術有限公司2014年7月1 / 31版權聲明本文檔版權為ESRI中國（北京）有限公司所有。未經本公司書面許可，任何單位和個人不得以任何形式摘抄、復制本文檔的部分或全部，并以任何形式傳播。制定及修訂記錄版本完成日期編寫/修訂紀要所屬部門編寫者備 注目 錄 1 邏輯網絡創建幾何網絡時，地理數據庫還會創建一個對應的邏輯網絡，用于表示要素間的連通性關系并為這種關系建模。邏輯網絡是用于追蹤操作和流式操作的連通圖。邊和交匯點之間的所有連通性都在邏輯網絡中進行維護。 系統將邏輯網絡作為由地理數據庫創建和維護的表集合進行管理。這些表記錄了幾何網絡所涉及的要素如何互相連

2、接。通過邏輯網絡，能夠在編輯和分析期間快速發現幾何網絡中相連的邊和交匯點之間的連通性關系并為這種關系建模。這可以實現快速的網絡追蹤，并便于在編輯期間建立動態連通性。 在幾何網絡中編輯或更新邊和交匯點時，對應的邏輯網絡也會進行自動更新和維護。無需重新構建要素的連通性或直接訪問邏輯網絡；地理數據庫會維護邏輯網絡。 下圖顯示了給水干管（在幾何網絡中由單個復雜邊表示）在邏輯網絡中由多個元素構成的方式。邏輯網絡中與給水干管對應的表由 ArcGIS 創建并維護。在對幾何網絡中的給水干管進行編輯時，ArcGIS 會自動更新邏輯網絡中的對應元素，并且會保持幾何網絡中要素間的連通性。2 概念模型網絡要素類中的拓

3、撲連通性基于幾何重疊。如果沿著一條邊添加交匯點，或者沿著另一條邊添加一條邊，它們彼此之間將進行拓撲連接。幾何網絡中的邊可以是簡單邊，也可以是復雜邊。幾何網絡中的簡單邊與邏輯網絡中的邊元素具有“一對一”關系。復雜邊與邏輯網絡中的邊元素具有“一對多”關系。因此，幾何網絡中的一條復雜邊可表示邏輯網絡中的多條邊。當移動網絡邊或交匯點時，與其相連的網絡要素會通過進行自我拉伸和調節來保持連通性2.1 網絡的劃分1、從抽象的層次來說，網絡分為邏輯網絡和幾何網絡邏輯網絡是與地理無關的網絡，只表達點線之間的聯通關系，類似于圖論中圖的概念（其實底層來說，邏輯網絡就是圖）；而幾何網絡是與地理相關的，它只是在邏輯網絡

4、的基礎之上加上了地理相關的東西，所以核心還是邏輯網絡。2、從網絡本身的特性來說，可以把網絡分為傳輸網絡和效能網絡傳輸網絡指的是像道路網這樣的網絡，車輛在道路上行駛時是可以自由改變行進線路的（當然是遵守交通規則的前提下），像水路網、航空網都是這樣。這類網絡有個特點，就是網絡本身連接關系及性質，不能完全決定網絡中的物體行進的路徑。效能網絡指的是像電力網絡、自來水網絡等，這類網絡的特點為，一旦決定了網絡的連接關系及參數，網絡中所流動的物體的行進路徑就被確定了。這兩種網絡在底層來說，都是通過邏輯網絡進行表達的。在上層，傳輸網絡是通過geonetwork datasets來實現，而效能網絡則是通過geo

5、metric network來實現。2.2 網絡的構成一個網絡只能由點和邊來構成，并且只能是點和邊相連，不能點和點連，邊和邊連；在構建網絡的時候，如果邊的端點沒有點，則會自動增加點；網絡中能夠存在不和任何邊相連的孤立點。點和邊都有二種：簡單的、復雜的（這種概念只在幾何網絡中有，在邏輯網絡中不存在簡單復雜的概念）。簡單點和簡單邊指的是地理圖層中的一個點或一條邊與邏輯網絡中的元素是一一對應的；復雜點與復雜邊指的是地理圖層中一個點或邊對應到邏輯網絡中時，是多個元素。在arcgis9.3中，復雜點還是沒有實現，需要開發者自己擴展。下面這幅圖是簡單邊的示意圖：從這個示意圖可知，如果邊上存在點，在建立網絡

6、時，如果該邊被指定為簡單邊，則這條邊將會以邊上的點進行打斷。以下為復雜邊的示意圖：從圖中可知，復雜邊不會被打斷，而是通過Sub-ID來將一條邊標示為不同的子部分，這樣，一條邊要素在邏輯網絡中就對應多條記錄。3 可以執行的操作3.1 使用網絡分析工具欄可執行的追蹤操作l 網絡中位于給定點上游的所有網絡元素（追蹤上游）。 l 網絡中位于給定點下游的所有網絡元素（追蹤下游）。 l 網絡中位于給定點上游的所有網絡元素的總成本（上游蓄積）。 l 網絡中某點的上游路徑（查找路徑上游）。 l 位于網絡中點集合上游的公用要素（查找公用原型）。 l 通過網絡連接到給定點的所有要素（查找連接的）。 l 未通過網絡

7、連接到給定點的所有要素（查找未連接的）。 l 可以在網絡中的各點之間生成多條路徑的閉合線（查找閉合線）。 l 網絡中兩點間的路徑。找到的路徑可能只是這兩點間的多條路徑之一，具體取決于網絡是否包含閉合線（查找路徑）。3.2 網絡構建錯誤構建網絡錯誤架構說明：字段名錯誤信息ErrorID錯誤對象的 IDClassID包含非法幾何的要素類的對象類 IDObjectID包含非法幾何的要素的對象 IDErrorType該要素的錯誤esriNetworkErrorType錯誤類型枚舉：3.3 幾何網絡捕捉模型成功的幾何網絡創建始于整潔的數據，只有這樣才能保證分配正確的連通性。雖然幾何網絡向導中提供的捕捉功

8、能有助于確保重疊，但還應輔之以其他解決方案。也可以使用“拓撲”等其他選項來確保數據整潔，這有助于在準備階段對數據進行清理以便用于構建幾何網絡。3.4 向網絡添加要素類在幾何網絡的生命周期中可隨時添加新的邊和交匯點要素類。這些新要素類為空不能向現有幾何網絡添加包含數據的要素類。3.5 幾何網絡增量加載步驟:1) 在 ArcMap 中，單擊自定義下拉菜單。 2) 選擇自定義模式，然后選擇命令選項卡。 3) 選擇數據轉換器類別，選擇網絡增量加載程序命令，然后將其拖放到現有工具欄上。 4) 在 ArcMap 的內容列表中，選擇一個參與了要加載要素的幾何網絡的要素類，然后單擊幾何網絡增量加載程序命令。

9、5) 單擊添加數據按鈕并導航到源數據。幾何網絡增量加載程序命令可以將 ArcGIS 所支持的任何數據源視為輸入。 6) 選擇一組輸入要素類。 7) 單擊下一步。 8) 將每個源要素類分別映射到一個網絡要素類。該命令將自動映射具有相同名稱的要素類。 3.6 設置流向為了設置流向，網絡必須至少包含一個指定為包含源頭和/或匯點的交匯點要素類，可以使用 ArcMap 在幾何網絡中保持流向。ArcMap 使用網絡連通性、網絡要素的啟用或禁用狀態及源頭和匯點的位置來建立流向。執行下列操作都必須設置流向： l 創建新幾何網絡。l 向網絡添加要素或從中移除要素。 l 修整要素以便更改網絡連通性。 l 連接或斷

10、開要素。 l 添加或移除源頭或匯點。l 啟用或禁用要素。l 協調版本。3.7 管理幾何網絡幾何網絡實際上是多個要素類之間的關聯，在數據庫中用多個表加以表示。刪除幾何網絡后，會發生以下變化： 1) 網絡要素類恢復為簡單要素類。邊要素類變為線要素類，交匯點要素類變為點要素類。 2) 幾何及邏輯網絡表將被刪除。 3) 孤立交匯點類將被刪除。為此，建議不要使用孤立交匯點存儲附加信息。刪除幾何網絡之前，如果需要保留孤立交匯點要素，則可將這些要素復制或導出到新要素類中。 4) 連通性規則和權重將被刪除。 5) 啟用的字段和輔助角色字段不會從要素類中移除。如果重新創建幾何網絡，可能會重復使用這些字段及其包含

11、的值。 6) 構建過程中對網絡執行的任何捕捉操作都不會被撤消。如果重新創建幾何網絡，則不必重新指定捕捉，除非需要更大的捕捉容差。在以下任何情況下，您都需要刪除并重新創建幾何網絡： 1) 需要向網絡添加新的已填充要素類。 2) 需要移除網絡中的權重。 3) 在先前構建過程中指定的捕捉容差過小。 4) 需要將要素類從簡單邊更改為復雜邊，反之亦然。 5) 需要添加特定交匯點要素類作為源點或匯點，或者需要移除其輔助角色。 6) 想要重命名幾何網絡。4 關鍵的概念4.1 禁用要素和禁用圖層禁用要素是在特定位置創建障礙的一種更加持久的方法。例如，在城市供水管網中如果給水干管因道路施工項目被挖開并封死，自來

12、水將無法通過這段給水干管。如果禁用代表此給水干管的網絡要素，將在此要素處停止追蹤。 在某些情況下，可能有必要禁用整個圖層。例如，通過禁用配電網絡中的開關圖層并從網絡中的某點進行追蹤，可以找出為在網絡中隔離此點需要扳動的開關，即追蹤操作停止處的要素。 網絡要素的啟用或禁用狀態是由“啟用”字段維護的一種屬性。“啟用”字段有一個關聯的域，即 EnabledDomain。EnabledDomain 以及“啟用”字段有兩個可用值：真或假。當基于簡單要素類構建幾何網絡時，該字段會自動添加到輸入要素類，并且會創建 EnabledDomain（如果尚未存在）并將其關聯到“啟用”字段。4.2 使用選擇范圍修改追

13、蹤任務進行追蹤時，ArcMap 支持以三種主要方式使用選擇范圍：l 使用“分析選項”對話框，可以指定是在網絡中的所有要素上、僅所選要素上還是僅未選擇的要素上執行追蹤操作。僅追蹤所選要素表示未選擇的要素將充當障礙，而僅追蹤未選擇的要素表示所選要素將充當障礙。通過以這種方式使用選擇范圍，可以執行追蹤操作為后續操作生成障礙集，或者可以構建選擇范圍查詢來生成要執行追蹤操作的網絡要素集。 l 可以指定執行追蹤操作時選擇哪些圖層。可通過 ArcMap 中的“選擇范圍”菜單，指定可以選擇和無法選擇的圖層。當 ArcMap 以選擇集的形式返回追蹤操作的結果時，在“選擇范圍”菜單中指定的設置將用于確定在追蹤返回

14、的選擇集中應包含哪些要素。 l 可以使用交互式選擇方法（通過“選擇范圍”菜單設置）來指定生成選擇集的行為。可以創建新選擇范圍，將追蹤操作結果添加到當前選擇范圍，以及從當前選擇范圍中選擇追蹤操作結果或移除追蹤操作結果。 通過 ArcMap 中的選擇功能，可以使用 ArcMap 自帶的簡單追蹤任務執行復合而復雜的追蹤操作。 4.3 孤立交匯點創建幾何網絡后，會隨之創建一個簡單交匯點要素類，稱為孤立交匯點要素類。孤立交匯點要素類的名稱與幾何網絡的名稱一致，但要加上 _Junctions 后綴。例如，名為 Electric_Net 的幾何網絡會有一個名為 Electric_Net_Junctions

15、的對應孤立交匯點要素類。幾何網絡使用孤立交匯點要素類來保持網絡完整性。在創建幾何網絡期間，如果源數據中某個邊的端點處不存在幾何重合的交匯點，則在該端點處會插入一個孤立交匯點。通過將孤立交匯點要素歸入其他交匯點要素，可從幾何網絡中移除孤立交匯點要素。歸入孤立交匯點就是將其替換為用戶定義的交匯點以將其并入網絡中。至于如何歸入孤立交匯點，有明確定義的規則可供遵循。 4.4 中跨連通性 在中跨處將交匯點連接到邊，從而允許從邊抽取資源；但該邊仍以單個要素形式存在。只有復雜邊支持中跨連通性。4.5 源頭和匯點網絡通常用于對現實中的某些系統進行建模，在這些系統中，明確定義了元素在整個網絡中的移動方向。例如，

16、電力網絡中的電力就是從發電站流向客戶。在供水管網中，流向可能不像電力網絡中定義的那樣明確，但水可能是從泵站流向客戶或從客戶流向污水處理廠。幾何網絡就是一個定向流動系統（其中每條邊都有一個固定流向）的例子，例如，沿順流方向流到水文河道內的河流網絡。網絡中的流向基于一組源頭和匯點計算得出。在上面的例子中，電流和水流由源頭和匯點推動。以排污管網為例，水流從發電站或泵站（源頭）離開，然后流向污水處理廠（匯點）。幾何網絡中的交匯點可充當源頭或匯點。在網絡中創建新的交匯點要素類時，可以指定哪些交匯點要素類中的要素可以充當輔助角色（源頭或匯點）或不充當任何輔助角色。如果指明這些要素可以充當源頭或匯點，則會將

17、一個“輔助角色”字段添加到相應要素類，以記錄該要素是要充當源頭、匯點還是兩者皆非。如果尚未存在名為 AncillaryRoleDomain 的域，則將創建此域并將其關聯到充當源頭或匯點的要素類。例如，您可能經報告得知排污管網中某處排水口有污水溢出，并想要找到溢出口上游的所有檢修孔以隔離源頭。通過將該排水口設置為匯點，系統會重新計算網絡的流向，并且對網絡的任何追蹤都會受到該排水口狀態造成的流向更改的影響，從而使您可以找到所有上游檢修孔。4.6 連通性規則在大多數網絡中，并不希望所有邊類型都能夠在邏輯上連接到所有交匯點類型。類似地，也不希望所有邊類型都能夠通過所有交匯點類型在邏輯上連接到所有其他邊

18、類型。例如，在一個供水管網中，消火栓可以連接到消火栓支管，但不能連接到生活用水支管。類似地，在同一供水管網中，10 英寸輸水干管只能通過異徑管連接到 8 英寸輸水干管。網絡連通性規則用于限制可以相互連接的網絡要素的類型以及可以連接到另一種要素的任一特定類型的要素數量。通過建立這些規則以及其他規則（例如屬性域），可以在數據庫中保持網絡數據的完整性。任何時間，您都可以有選擇地驗證數據庫中的要素并生成有關網絡中哪些要素無效（即違反了連通性規則或其他規則）的報告。存在兩種類型的連通性規則：邊交匯點規則和邊邊規則。邊-交匯點規則是一種連通性規則，用于規定類型 A 的邊連接到類型 B 的交匯點時應遵循的規

19、則。邊-邊規則是另一種連通性規則，用于規定類型 A 的邊通過一組交匯點連接到類型 B 的邊時應遵循的規則。邊-邊規則始終涉及到一組交匯點。5 性能提升5.1 使用要素緩存當在 ArcMap 中編輯幾何網絡時，要素之間的連通性將基于幾何重疊確定，并通過幾何網絡動態保持。當將新要素添加到網絡要素類時，必須出現幾何重疊。這通過在服務器上為網絡中的每個要素類執行單獨的空間查詢來實現。如果出現了重疊，則就建立了網絡連通性。動態保持連通性的代價是需要執行上述查詢，這會產生很高的成本。 為減少成本，可以在編輯網絡時使用要素緩存，這樣會在當前范圍內緩存要素，如此便不會對服務器執行上述空間查詢。編輯網絡要素時，

20、使用要素緩存會在添加新要素或連接和移動現有要素時顯著提高性能。5.2 可提高那些方面性能某些操作通常可以通過要素緩存來提高性能，這些操作包括：繪制較大或復雜的數據集；標注、編輯和選擇要素；為地圖上的多個圖層檢索相同的要素；使用定義查詢來繪制要素。例如，標注可能會是一個漫長且耗費成本的過程，需要多次反復訪問數據源，因為標注引擎會嘗試在地圖上放置最大數量的標注。5.2.1 局限性當在非版本化編輯會話中使用要素緩存進行編輯時必須格外小心。構建某些數據的要素緩存后，如果另一個用戶編輯該數據，則不要再處理已經正確的數據。否則，在提交后，可能會覆蓋其他用戶的編輯內容。以下事件順序舉例說明了這種情況是如何發

21、生的：1. Tom 要開始進行編輯，他構建了井點的要素緩存，并在 ArcMap 中顯示這些點。 2. Susan 也要開始她自己的編輯會話，她移動了一個井點，并提交了更改。 3. Tom 在 Susan 開始編輯之前已構建了自己的要素緩存，因此，這時候 Tom 仍會看到該井點在其初始位置。Tom 又將該井點移動到另一個位置并進行提交，從而覆蓋了 Susan 的編輯內容。5.3 使用子類型來最小化幾何網絡中的類數量盡管對幾何網絡中要素類的數量沒有限制，但類越多，保持連通性時需要執行的查詢就越多。嘗試使用子類型歸類要素類，以減少幾何網絡中要素類的數量。如果要素類攜帶不同的屬性，則可以使用關系來管理

22、數據庫中不同表的特定子類型屬性，或者通過對那些沒有應用于特定子類型的屬性使用空值將所有屬性保存在同一表中。6 網絡構建錯誤修正保持幾何網絡連通性很重要，如果沒有連通性，追蹤任務和其他幾何網絡分析功能就不會按預期的那樣工作，所以需要掌握構建幾何網絡過程中的錯誤并且及時的修正。6.1 錯誤類型1) 具有空幾何的要素 2) 包含多部分的邊要素 3) 形成閉環的邊要素或起始交匯點和結束交匯點相同的邊要素 4) 長度為零的邊要素 5) 與具有不同 z 值的邊要素折點重合的交匯點 6) 獨立交匯點；即未連接到任何邊的交匯點 7) 由于長度接近捕捉容差而不允許自行折疊的邊要素6.2 發現錯誤方式幾何網絡會包

23、含具有無效幾何或連通性不一致的要素。ArcGIS提供了一套用于檢測和修復幾何網絡內的各種連通性及幾何問題的工具和命令。幾何網絡編輯工具欄包含用于驗證和修復網絡要素的命令和工具。驗證網絡連通性命令將創建一個由連通性不一致的網絡要素組成的選擇集，并顯示列有所選要素數量的對話框。網絡連通性不一致的情況包括： 1) 網絡不具有對應的網絡元素 2) 網絡要素缺少一個或多個網絡元素 3) 網絡要素具有重復的網絡元素 4) 網絡要素與不一致或無效的網絡元素關聯 5) 網絡要素與不存在的網絡要素關聯或連接驗證網絡幾何命令將創建一個由具有無效幾何的網絡要素組成的選擇集。要素具有無效網絡幾何的情況包括： 1) 要

24、素具有空幾何 2) 要素的幾何具有多個部分（僅限邊要素） 3) 要素的開始頂點和結束頂點相同（僅限邊要素） 4) 要素具有零長度幾何（僅限邊要素）如果要素位于選擇集內，驗證網絡幾何命令將僅標識具有空幾何或零長度的要素。要創建選擇集，請在 ArcMap 內容列表中，右鍵單擊要驗證的圖層。在選擇下，單擊全選，然后單擊驗證網絡幾何命令。6.3 編輯網絡要素1) 在現有交匯點處創建新網絡邊2) 在復雜邊上創建新網絡邊3) 在簡單邊上創建新網絡邊4) 歸入網絡交匯點5) 移動現有網絡要素6) 在 ArcMap 中更改交匯點的輔助網絡角色7) 在 ArcMap 中啟用和禁用網絡要素8) 在 ArcMap

25、中驗證網絡要素6.4 修復幾何連通性ArcGIS有兩種工具可用于修復網絡連通性：重新構建連通性工具和修復連通性工具。可參照幾何網絡連通性模型：幾何網絡連通性模型.docx6.4.1 重新構建連通性工具重新構建連通性工具可以逐步重建邏輯網絡中邊與交匯點之間的連通性。該工具可用于修復較小區域內幾何與網絡連通性之間的任何局部不一致。要重新構建連通性，必須在參與幾何網絡的內容列表中選擇一個圖層。可以使用驗證連通性工具或命令來查找失去網絡連通性的要素。重新構建連通性工具在用戶定義的區域中工作。與定義區域相交的任何要素都會重建其連通性。6.4.2 修復連通性命令修復連通性命令可修復邏輯網絡中的網絡連通性錯誤。在文件或個人地理數據庫中，修復連通性將修復幾何網絡的