Определение и характеристика сети

В геоинформационных системах сеть (Network) – это система связанных точками пространственных линейных объектов.

Сети представляют географические объекты для транспортирования вещества, энергии, информации, например, сеть дорог – автомобильных, железных; улично–дорожная сеть города; сети маршрутного транспорта, в том числе пассажирского; сети инженерной инфраструктуры города – водоснабжения, водоотведения, теплоснабжения, газоснабжения электроснабжения; гидрографическая сеть водотоков и так далее. По сетям может транспортироваться почти все: люди, машины, вещи, продукция, загрязнение воды в реках, телефонные сообщения в телефонной сети …

На сетях решаются множество различных транспортных задач на основе сетевого анализа (Network analysis):

· управление инфраструктурой и ее развитием на основе базы данных на все объекты транспортного процесса (анализ транспортных потоков и пассажиропотоков, планирование и анализ маршрутной сети, составление и анализ отчетов по ДТП), реструктурирование маршрутов, поддержка эксплуатации систем энергоснабжения, сигнализации и связи);

· управление парком подвижных средств и логистика (нахождения оптимального маршрута, задача коммивояжера, транспортная задача - полномасштабная организация перевозок различных грузов из многих источников по многим адресам, мультимодальная транспортировка);

· управление движением (слежение за транспортными средствами с помощью GPS диспетчеризация, увязка расписаний с другими видами транспорта).

Сетевой анализ может выполняться на векторных или растровых данных. Сети на векторных данных имеют следующие особенности:

+

· В векторных данных линейные пространственные объекты естественно ассоциируются с элементами географических объектов и позволяют обрабатывать типичные транспортные характеристики, такие как пропускная способность и затраты на единицу. Кроме того, сетевой анализ на векторных данных позволяет получить более точные результаты.

· Сеть определяется топологически связанными ее элементами. Каждый линейный пространственный объект (дуга) имеет начальную и конечную точки. Дуги присоединяются одна к другой в узлах, формируя связность (Connectivity) сети. Связность сети делает возможным выполнение сетевого анализа. Связность сети используется также для определения меры сложности сети.

· Важнейшей особенностью любой сети является ее направленность. По направленности сети разделяют на транспортные и инженерные. Транспортные сети - это ненаправленные сети. Это означает, что движение по линии принципиально может быть в прямом и обратном направлении, хотя организация движения может предусматривать одностороннее движение. Транспортные сети моделируют используя сетевые наборы данных. Инженерные сети – это направленные сети. Потоки вещества перемещаются в одном направлении линии. Инженерные сети моделируют, используя геометрические сети.

· Сети могут быть одноуровневыми или многоуровневыми. Для многих приложений сетевого анализа используются одноуровневые (плановые) сети, рассматриваемые в двумерном пространстве, например, водные потоки. Плановые сети легче в обработке, так как они имеют топологические правила. Многоуровневые сети не рассматриваются как плановые, так как они имеют многоуровневые пересечения, например, тоннели, путепроводы, подземные переходы.

Математически сети описываются теорией графов, а решение сетевых задач выполняется средствами линейного программирования. Программными пакетами ГИС поддерживаются различные функции пространственного анализа на сетях. Базовыми классическими функциями являются:

· нахождение лучшего пути, которая генерирует путь наименьших затрат на сети между парой определенных мест на основании геометрических и атрибутивных данных;

· разделение сети, которая назначает элементам сети (узлам или сегментам) различные местоположения, используя предопределенные критерии.

Продвинутый сетевой анализ использует специальную модель данных - геометрическую сеть. Геометрическая сеть – это коллекция связанных ребер (Edges) и соединений (Junction) с правилами связности, которые используются для представления и моделирования поведения общей сетевой инфраструктуры

+

в реальном мире. Ребра и соединения могут быть простыми и сложными. Примерами ребер являются оси дорог, трубопроводы, средние линии рек. Примерами сложных соединений являются перекрестки, переключатели, трансформаторы, распределительные станции.

Геометрические сети предоставляют расширенные возможности сетевого анализа, моделирования географических объектов для транспортирования, обеспечивают более совершенный уровень управления инженерной инфраструктурой.