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IKG © Hilmar Strauß Autor: Hilmar Strauß23.11.2004 Universität Bonn 23.11.2004 Optimiert für PowerPoint 2003 Analyse und Fluss in Netzwerken.

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Präsentation zum Thema: "IKG © Hilmar Strauß Autor: Hilmar Strauß23.11.2004 Universität Bonn 23.11.2004 Optimiert für PowerPoint 2003 Analyse und Fluss in Netzwerken."—  Präsentation transkript:

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2 IKG © Hilmar Strauß Autor: Hilmar Strauß Universität Bonn Optimiert für PowerPoint 2003 Analyse und Fluss in Netzwerken

3 2 Universität Bonn IKG Autor: Hilmar Strauß Übersicht Netzwerkarten Flussrichtungen Sources & Sinks Utility Network Analyst Toolbar Aufgabe 1 Solvers Aufgabe 2

4 3 Universität Bonn IKG 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)

5 4 Universität Bonn IKG 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)

6 5 Universität Bonn IKG Autor: Hilmar Strauß Transportnetze Beispiele: Flugrouten Autostraßen Schifffahrtswege Bahnliniennetz Quelle: home.t-online.de/home/Claus-Dieter.Hamann

7 6 Universität Bonn IKG 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.

8 7 Universität Bonn IKG Autor: Hilmar Strauß Versorgungsnetze Beispiele: Wasserleitungen Elektrizitätsnetze Ölpipelines Quelle:

9 8 Universität Bonn IKG 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

10 9 Universität Bonn IKG 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:

11 10 Universität Bonn IKG Autor: Hilmar Strauß Indeterminated flow Flußrichtung im Netzwerk ist nicht bestimmt. Transportnetze Beispiel: Gleisstrecke, die in beiden Richtungen befahren wird. Quelle:

12 11 Universität Bonn IKG 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:

13 12 Universität Bonn IKG 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:

14 13 Universität Bonn IKG 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.

15 14 Universität Bonn IKG 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!

16 15 Universität Bonn IKG Autor: Hilmar Strauß Utility Network Analyst Toolbar In der Menü-Leiste auf View klicken Toolbars auswählen Utility Network Analyst anwählen

17 16 Universität Bonn IKG Autor: Hilmar Strauß Utility Network Analyst Toolbar Network FlowTrace Task Analysis Menu Flow Menu Setzen der Flussrichtung Auswahl des Netzwerkes Auswahl der Trace Operations Flaggen & Barrieren Löse-Button

18 17 Universität Bonn IKG 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

19 18 Universität Bonn IKG Autor: Hilmar Strauß Flow - Properties Auswahl des zu bearbeitenden Flusstyps

20 19 Universität Bonn IKG Autor: Hilmar Strauß Flow - Properties Pfeile werden bei jedem Zoomfaktor angezeigt Gibt an, ab welchem Zoomfaktor die Pfeile ausgeblendet werden sollen

21 20 Universität Bonn IKG 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 Sources und den Haushalt als Sink Lasst Euch die Flussrichtungen anzeigen Ändert das Symbol des Uninitialized Flows in ein Quadrat

22 21 Universität Bonn IKG Autor: Hilmar Strauß Lösung zu Aufgabe 1

23 22 Universität Bonn IKG 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

24 23 Universität Bonn IKG Autor: Hilmar Strauß Einfügen von Flags/Barriers Flaggen auf Knoten Barriere auf Knoten Flaggen auf Kanten Barriere auf Kanten

25 24 Universität Bonn IKG 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

26 25 Universität Bonn IKG 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

27 26 Universität Bonn IKG 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

28 27 Universität Bonn IKG 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

29 28 Universität Bonn IKG 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

30 29 Universität Bonn IKG 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.

31 30 Universität Bonn IKG 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

32 31 Universität Bonn IKG 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?

33 32 Universität Bonn IKG Autor: Hilmar Strauß Lösung zu Aufgabe 2 Find PathFind Path UpstreamFind LoopFind Loop – mit Barriere

34 33 Universität Bonn IKG Autor: Hilmar Strauß Quellenangaben Building a Geodatabase, © ESRI Modeling our World, © ESRI Using ArcMap, © ESRI

35 Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit !!!


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