در دنياي مدرن امروز، شالوده اقتصادي هر كشور در زيرساختارهاي آن كشور قرار دارد. قسمت عمده اي از اين زير ساختارها در شبكه هاي انتقال نيرو ( آب، برق)، شبكه هاي گازرساني، شبكه هاي ارتباطاتي (تلفن و اينترنت) و راهها قرار دارد.

اين زيرساختارها مي توانند بصورت شبكه (Network) مدل شوند. اين مدلسازيها در مديريت حوادث و خرابي هاي پيش آمده در شبكه بسيار مفيدند. چرا كه باعث اتخاذ تصميمات صحيح و بموقع براي حل بحران مي گردند و به اين ترتيب از اتلاف بيهوده وقت، هزينه و انرژي جلوگيري بعمل خواهد آمد.

نرم افزار ArcGIS مدل كاملي براي اخذ، ذخيره و تجزيه و تحليل شبكه ها ارائه ميكند.

در اينجا به بررسي اصول ساخت يك شبكه در نرم افزار، پرداخته خواهد شد.

مقدمه

شبكه ها نقش مهمي را در هر جامعه ايفا ميكنند. حركات روزمره مردم، توزيع، انتقال و خدمات كالا، خدمت رساني در زمينه منابع و انرژي، ارتباطات و .... همگي از طريق يك شبكه مشخصي انجام مي پذيرد.

مسئله شبكه آنقدر پر اهميت بوده است كه در نرم افزار ArcGIS يك Extension مجزا بنام

Utility Network Analyst براي آن ايجاد شده است.

تجزيه و تحليل شبكه ها بدون استفاده از اين ابزار كاري بس مشكل، وقتگير و طاقت فرسا ميباشد. زيرا با گسترده شدن يك شبكه اتصالات بين اجزاي آن بسيار پيچيده مي گردد.

قابل ذكر است كه شبكه ها به دو نوع كلي شبكه هاي لوله اي و راهها تقسيم مي شوند. اين تقسيم بندي به اين جهت است كه پردازش اين دو شبكه در نرم افزار كمي با يكديگر متفاوت مي باشد.

تعاريف

- هنگاميكه شبكه مدلسازي مي شود، عوارض با ديگر عوارض اطراف خودشان داراي ارتباط پيوستگي (Connectivity) خواهند شد. اين اطلاعات Connectivity از طريق يك ارتباط توپولوژيكي در يك ديتابيس نگهداري ميشود كه به آنGeometric Network مي گويند.

- Geometric Network يعني مدلسازي هندسه شبكه

- Geometric Network توسط Arc Catalog ايجاد، ذخيره و مديريت مي شود.

- شبكه ها در يك GeoDatabase مدلسازي مي شوند. به عبارت ديگر Geometric Network ميبايستي در داخل يكGeoDatabase (در درون يك Feature Dataset)

ايجاد گردد. از اين رو شبكه بر اساس يك سري عوارض (Feature Class ) ساخته مي شود.

(Geometric Network مجموعه اي از Feature Class‌ها است.)

- شبكه منطقي (Logical network) عبارت است از ذخيره سازي و ارائه پيوستگي (Connectivity ) شبكه. براي انجام تحليلهاي شبكه، از Logical Network استفاده مي شود. ليكن هر المان در شبكه منطقي با يك عارضه در شبكه هندسي مرتبط ميباشد.

Geometric Network ---> Logical Network ---> Analyze


- انواع عوارض شبكه (Network feature)

- Edge Network Feature

- Junction Network Feature

در مورد اول ميتوان بعنوان مثال لوله هاي آب را نام برد. در مورد دوم ميتوان به شير آب اشاره كرد.

- Edge‌ها توسط Junction‌ها با يكديگر متصل مي شوند.

- Edge‌هاي Logical Network به Edge هاي Geometric Network مرتبط مي شوند.

- Junction هاي Logical Network‌ به Junction‌ هاي Geometric Network مرتبط مي شوند.


- Sources & Sinks

در طراحي يك شبكه، لازم است براي Junction ها تعريف شود كه نوع آن Source است يا Sink .

مثال: در يك شبكه آب، جهت جريان بر اساس منبع و مصرف كننده تعيين مي گردد. لذا بايد مصرف كنندگان را به عنوان Sinkو منابع آب را بعنوان Source در شبكه معرفي كرد. اگر براي Junction ، Source و Sink‌ تعريف نشود، در محاسبه جهت جريان آن Junction‌ مد نظر قرار نخواهد گرفت.

جريان هميشه از Source ها دور و به Sink‌ ها نزديك مي شود.

براي مشخص نمودن Source‌ يا Sink‌ بودن يك Junction‌ لازم است از يك فيلد توصيفي شناخته شده براي نرم افزار بنام "Ancillary Role‌" استفاده نمود.

محاسبه جهت جريان توسط ArcMap‌ و بر اساس اين فيلد صورت خواهد گرفت.

شايان ذكر است، در شبكه معابر و راهها چيزي بنام Source يا Sink‌ وجود ندارد و براي تفهيم اين مسئله كه اتومبيل حق عبور در جهت خلاف خيابان را ندارد بايد از يك فيلد در جدول توصيفي معابر (فرضا با نام "جهت") استفاده نمود. اين فيلد نقش يك وزن را در شبكه راه بازي ميكند و اين فيلد بايد از نوع Bitgate باشد. وزنها در زير شرح داده شده اند.


-Network Weights :

شبكه داراي وزن مي تواند باشد. وزن براي نمايش نحوه پيمايش شبكه مورد استفاده قرار مي گيرد.

مثلا در يك شبكه آب، ميزان مشخصي از فشار آب در اثر طول لوله كاهش مي يابد. به عبارتي فشار آب يك وزن مي باشد كه بستگي به طول لوله دارد.(بر اساس يك فيلد توصيفي عارضه محاسبه مي شود.)

در مورد شبكه هاي راه نيز ميتوان وزنهايي نظير سنگيني ترافيك، جهت خيابان و .... را در نظر گرفت.

هر وزن مي تواند با يكي از فيلد هاي توصيفي (Attribute ) عارضه مرتبط باشد. ليكن همزمان مي تواند با خصوصيات يك عارضه ديگر نيز مرتبط باشد.


- Enable or Disable

يك Junction Feature در Geometric Network ممكن است بطور Logically ، قادر(جاري) يا ناتوان (مسدود) باشد.

عارضه اي كه در Logical Network بعنوان يك المان ناتوان (Disable ) است، همانند مانع (بن بست) عمل مي كند.(مانند تركيدن يك لوله و يا بسته شدن خيابان در اثر ترافيك يا حفاري و .... ) يعني قادر به برقراري جريان از بعد خود نيست.

براي مشخص نمودن اينكه عارضه قادر يا ناتوان است، از يك فيلد بنام "Enable" استفاده مي شود كه مقادير آن بصورت Trueيا False وارد مي شوند.


نکته: زماني كه يك عارضه در شبكه مورد ويرايش يا بروز رساني قرار مي گيرد و يا مقادير فيلدهاي وزن، Ancillary Roleو Enable‌ تغيير مي كند، وضعيت عارضه در جداول توپولوژي نيز تغيير مي كند تا بتواند با Geometric Network‌ بطور سازگار باقي بماند.(سازگاري Geometric Network با (Logical Network‌