Barrieren sind Feature-Classes in Netzwerkanalyse-Layern, durch die die Kosten der zugrunde liegenden Kanten und Knoten des zugehörigen Netzwerk-Datasets beschränkt oder geändert werden. Barrieren werden in drei Geometrietypen (Punkt, Linie und Polygon) unterteilt und dienen zum Modellieren temporärer Änderungen am Netzwerk. Es gibt folgende Typen von Barrieren:
- Eine Punkt-Barriere für Einschränkungen kann zum Modellieren eines umgefallenen Baums, eines Unfalls, einer herabhängenden Stromleitung oder eines beliebigen anderen Objekts, das den Verkehr an einer bestimmten Position im Netzwerk blockiert, verwendet werden. Bei Punkt-Barrieren, die sich auf Kanten befinden, kann ein Passieren auf der Kante, nicht jedoch durch die Barriere erlaubt werden. Optional kann aber auch der Verkehr auf der gesamten Kante, auf der sich die Punkt-Barriere für Einschränkungen befindet, untersagt werden.
Die Karte auf der linken Seite zeigt die kürzeste Verbindung zwischen zwei Stopps ohne irgendwelche Punkt-Barrieren für Einschränkungen. Die Karte auf der rechten Seite enthält eine Straße, die durch einen umgestürzten Baum blockiert wird, sodass die kürzeste Verbindung zwischen den beiden Punkten länger ist. - Eine Punkt-Barriere für Zusatzkosten lässt den Verkehr durch die Barriere zwar passieren, verursacht jedoch Zusatzkosten, die von Ihnen festgelegt werden können (z. B. eine Verzögerung von einer Minute). Punkt-Barrieren für Zusatzkosten können verwendet werden, um die durch einen Unfall verursachten Verzögerungen oder den höheren Zeitaufwand für einen Gefahrguttransporter, der an Eisenbahnübergängen anhalten muss, zu modellieren.
Die Fahrzeit von Stopp 1 zu Stopp 2 ist identisch, egal ob der Weg über das Nordende des Blocks oder über das Südende des Blocks verwendet wird. Da die Überquerung von Eisenbahnlinien jedoch eine Zeitverzögerung verursacht (modelliert mittels Punkt-Barrieren für Zusatzkosten), wird die Route mit nur einem Eisenbahnübergang ausgewählt. Die Kosten für die Überquerung der Barriere werden zu den Gesamtkosten der resultierenden Route hinzu addiert. - Eine Linien-Barriere für Einschränkungen unterbindet den Verkehr an allen Punkten, an denen die Barriere das Netzwerk schneidet. Mit einer Linien-Barriere für Einschränkungen kann beispielsweise eine Parade oder Demonstration modelliert werden, die den Verkehr über mehrere Straßenzüge hinweg blockiert. Mithilfe dieses Barrierentyps können außerdem schnell mehrere Straßen abgeriegelt werden, um unerwünschte Teile des Netzwerks aus den Ergebnissen auszuschließen.
Die Karte auf der linken Seite zeigt die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten. Die Karte auf der rechten Seite zeigt die kürzeste Verbindung, wenn mehrere Straßen durch eine Linien-Barriere für Einschränkungen blockiert sind. - Eine Linien-Barriere für skalierte Kosten schränkt den Verkehr auf den abgedeckten Kanten und Knoten nicht ein, sondern skaliert die Kosten, die beim Passieren der abgedeckten Kanten und Knoten entstehen, um einen von Ihnen angegebenen Faktor. Wenn Sie beispielsweise einen Faktor von 0,5 zuweisen, bedeutet dies, dass der Weg doppelt so schnell zurück gelegt wird wie üblich. Bei einem Faktor von 2,0 nimmt der Weg hingegen doppelt so viel Zeit in Anspruch. Sie können die Fahrzeit mithilfe einer Linien-Barriere für skalierte Kosten beispielsweise erhöhen, wenn auf einem Autobahnabschnitt vorübergehend ein Tempolimit aufgrund einer Baustelle eingeführt wurde.
Auf der linken Seite ist die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten zu sehen. Auf der rechten Seite werden die Kosten für die Nutzung der Straßen durch eine Linien-Barriere für skalierte Kosten erhöht. Im Gegensatz zur Einschränkungsbarriere kann die Route über die Barriere erfolgen, jedoch zu anderen Kosten. Der Solver verwendet die geänderten Kosten zum Berechnen der besten Route. Darüber hinaus sind die geänderten Kosten in den Gesamtkosten der Ergebnisse enthalten. - Eine Polygon-Barriere für Einschränkungen unterbindet den Verkehr an allen Punkten, an denen das Polygon das Netzwerk schneidet. Dieser Barrierentyp wird beispielsweise verwendet, um überflutete Bereiche des Netzwerks zu modellieren und den Straßenverkehr in diesen Bereichen zu sperren.
Auf der linken Seite ist die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten zu sehen. Auf der rechten Seite werden überflutete Straßen durch eine Polygon-Barriere gesperrt, weshalb die kürzeste Verbindung zwischen den beiden Punkten eine andere ist. - Eine Polygon-Barriere für Kostenfaktoren schränkt den Verkehr auf den abgedeckten Kanten und Knoten nicht ein, sondern skaliert die Kosten, die beim Passieren der abgedeckten Kanten und Knoten entstehen, um einen von Ihnen angegebenen Faktor, z. B. um den Faktor 0,25, bei dem die Fahrzeit um das Vierfache kürzer ist als üblich. Bei einem Faktor von 3,0 nimmt der Weg hingegen dreimal so viel Zeit in Anspruch. Dieser Barrierentyp kann beispielsweise zum Modellieren von Stürmen verwendet werden, durch die die Reisegeschwindigkeit in bestimmten Regionen abnimmt.
Die Karte auf der linken Seite zeigt eine Route, die eine Schlechtwetterfront passiert, ohne auf die Auswirkungen zu achten, die die schlechten Straßenbedingungen auf die Fahrzeit haben. Auf der rechten Seite wird die Fahrzeit über die dem Sturm ausgesetzten Straßen durch eine Polygon-Barriere für Kostenfaktoren verdoppelt. Beachten Sie, dass die Route auch weiterhin den südlichen Ausläufer des Sturms passiert, da es schneller ist, eine kurze Strecke langsamer zu fahren, als den Sturm vollständig zu umfahren. Der Solver verwendet wie bei der Linien-Barriere für Kostenfaktoren die geänderten Kosten zum Berechnen der besten Route. Darüber hinaus sind die geänderten Kosten in den Gesamtkosten der Ergebnisse enthalten.
Barrieren sind Teil des Netzwerkanalyse-Layers, nicht des Netzwerk-Datasets. Barrieren wirken sich nur auf den Netzwerkanalyse-Layer aus, in dem sie enthalten sind. Wenn Barrieren in anderen Analysen benötigt werden, müssen sie in den entsprechenden Netzwerkanalyse-Layer geladen werden. Alternativ können Sie auch das Netzwerk-Dataset bearbeiten, anstatt Barrieren zu verwenden.
Alle Änderungen, die Barrieren an der Passierbarkeit oder den Kosten des Elements vornehmen, können auch durch eine Bearbeitung des Netzwerk-Datasets erzielt werden. Mithilfe von Barrieren können Sie Netzwerkänderungen jedoch schneller hinzufügen und entfernen, was für die Modellierung temporärer Kostenänderungen hilfreich ist (der Baum, der den Verkehr blockiert, wird irgendwann entfernt und die Überflutung der Straßen geht nach einer gewissen Zeit zurück). Sobald das Ereignis, das durch die Barriere modelliert wird, vorbei ist, kann die Barriere einfach wieder gelöscht werden.
Da Barrieren als Ersatz für die Bearbeitung genutzt werden können, können Sie die Durchlassfähigkeit und die Kosten des Netzwerks auch dann ändern, wenn Sie nicht über entsprechende Bearbeitungsberechtigungen verfügen. Wenn Sie beispielsweise ein nicht editierbares Netzwerk-Dataset verwenden, z. B. "StreetMap Premium North America", und Ihre Fahrzeit in einer bestimmten Region durch die die Kostenwerte nicht genau wiedergeben wird, können Sie eine Polygon-Barriere hinzufügen und die Kosten auf geeignete Werte skalieren. Die Solver-Performance nimmt bei Verwendung von Barrieren ab.
Die Zeit, die zum Erstellen oder Laden einer Linien- oder Polygon-Barriere benötigt wird, ist proportional zur Anzahl der durch sie abgedeckten Netzwerkelemente. Die Verwendung von Barrieren für dichte oder große Regionen des Netzwerks ist daher ggf. nachteilig.
Punkt-, Linien- und Polygon-Barrieren
Barrierenklassen sind in allen Netzwerkanalyse-Layern vorhanden.
Barrieren können mit dem Werkzeug Erstellen auf der Registerkarte Bearbeiten oder mit dem Geoverarbeitungswerkzeug Standorte hinzufügen zu Barrierenklassen hinzugefügt werden.
Barrieren verfügen über Attribute, die mithilfe einer Attributtabelle, in der alle Barrieren und die Attribute in der jeweiligen Barrierenklasse aufgeführt sind, oder mithilfe des Bereichs Attribute einer Barriere, in der jeweils nur eine Barriere und deren Attribute aufgeführt sind, überprüft und bearbeitet werden können.
Feature-Layer von Punkt-Barrieren
Wenn Sie eine Punkt-Barriere erstellen oder hinzufügen, fängt diese die nächste Netzwerkkante bzw. den nächsten Knoten innerhalb einer Suchtoleranz. Die Position der Barriere im Netzwerk wird durch die Netzwerkstandortfelder (SourceID, SourceOID, SideOfEdge und PosAlong) angegeben. Befindet sich eine Punkt-Barriere für Beschränkungen auf einer Kante, können Sie den Verkehr über die Punkt-Barriere oder die gesamte Kante beschränken. Durch eine Punkt-Barriere für skalierte Kosten werden bei jedem Überschreiten der Barriere Kosten hinzugefügt.
Eigenschaften von Punkt-Barrieren
In den folgenden Tabellen werden die Eigenschaften von Punkt-Barrieren beschrieben:
Eingabefelder von Punkt-Barrieren
| Eingabefeld | Beschreibung |
|---|---|
ObjectID | Das vom System verwaltete ID-Feld. |
Name | Der Name des Netzwerkanalyse-Objekts. |
BarrierType | Gibt an, ob die Punkt-Barriere den Verkehr vollständig beschränkt oder ob beim Überschreiten der Barriere zusätzliche Kosten entstehen. Die folgenden Optionen sind möglich:
|
FullEdge | Diese Eigenschaft ist für Punkt-Barrieren vom Typ "Einschränkung" auf Kantenelementen spezifisch. Der Standardwert ist False.
|
Attr_[Cost] (Beispiel: Attr_Minutes, wobei "Minutes" ein Kostenattribut für das Netzwerk ist.) | Diese Eigenschaft ist für Barrieren vom Typ "Zusatzkosten" spezifisch und ist auf Werte beschränkt, die größer oder gleich 0 sind. Sie gibt die Höhe der zusätzlichen Netzwerkkosten an, die beim Passieren der Barriere entstehen. |
Netzwerkstandortfelder
| Zusammen beschreiben diese Eigenschaften den Punkt im Netzwerk, an dem sich das Objekt befindet. Weitere Informationen zur Suche nach Eingaben in einem Netzwerk |
CurbApproach | Die Eigenschaft "CurbApproach" gibt die Verkehrsrichtung an, die von der Barriere betroffen ist. Die folgenden Optionen sind möglich:
Da Knoten Punkte sind und keine Seite haben, wirken sich Barrieren für Knoten auf alle Fahrzeuge aus, unabhängig von der CurbApproach-Eigenschaft. |
Eingabe-/Ausgabefelder von Punkt-Barrieren
| Eingabe-/Ausgabefeld | Beschreibung |
|---|---|
Status | Dieses Feld wird von einer Domäne von Werten eingeschränkt, die unten aufgeführt ist (ihre codierten Werte werden in Klammern angegeben).
Nach dem Berechnungsvorgang kann der Status in einen der folgenden Statuswerte geändert werden:
|
Linien-Barrieren-Feature-Layer
Während Punkt-Barrieren an der nächstgelegenen Kante oder am nächstgelegenen Knoten gefangen werden, werden Linien-Barrieren nicht am Netzwerk gefangen. Damit Linien-Barrieren einen Einfluss auf Kanten und Knoten haben, müssen sie diese überlappen.
Wenn der Zweck der Linien-Barriere darin besteht, Netzwerkelemente zu schneiden und den Verkehr an allen Schnittpunkten der Barriere mit Kanten und Knoten zu blockieren, sollte in einer Editiersitzung ein Linien-Feature erstellt und in die Linien-Barrierenklasse geladen werden.
Eigenschaften von Linien-Barrieren
In den folgenden Tabellen werden die Eigenschaften von Linien-Barrieren beschrieben:
Eingabefelder von Linien-Barrieren
| Eingabefeld | Beschreibung |
|---|---|
ObjectID | Das vom System verwaltete ID-Feld. |
Name | Der Name des Netzwerkanalyse-Objekts. |
BarrierType | Gibt an, ob die Barriere die Reise völlig beschränkt oder die Kosten für das Passieren der Barriere skaliert. Die folgenden Optionen sind möglich:
|
Attr_[Cost] (Beispiel: Attr_Minutes, wobei "Minutes" ein Kostenattribut für das Netzwerk ist.) | Diese Eigenschaft bezieht sich nur auf Barrieren für Kostenfaktoren. Es ist der Faktor, mit dem die Kosten von Kanten, die der Barriere zugrunde liegen, multipliziert wird. Ihr Wert muss Null oder größer als Null sein. Wenn Sie diesen Wert auf Null festlegen, wird der Solver jedoch wahrscheinlich keine sinnvollen Ergebnisse zurückgeben, da die zugrunde liegenden Kanten dann kostenfrei passiert werden könnten. Daher wird empfohlen, Werte größer Null zu verwenden. |
Feature-Class mit Polygon-Barrieren
Polygon-Barrieren ähneln Linien-Barrieren, da auch hier kein Fangen am Netzwerk erfolgt. Damit Polygon-Barrieren einen Einfluss auf Kanten und Knoten haben, müssen sie diese überlappen.
Eigenschaften von Polygon-Barrieren
Die Eigenschaften von Polygon-Barrieren sind mit denen von Linien-Barrieren identisch. Sie werden in der folgenden Tabelle beschrieben:
Eingabefelder von Polygon-Barrieren
| Eingabefeld | Beschreibung |
|---|---|
ObjectID | Das vom System verwaltete ID-Feld. |
Name | Der Name des Netzwerkanalyse-Objekts. |
BarrierType | Gibt an, ob die Barriere die Reise völlig beschränkt oder die Kosten für das Passieren der Barriere skaliert. Die folgenden Optionen sind möglich:
|
Attr_[Cost] (Beispiel: Attr_Minutes, wobei "Minutes" ein Kostenattribut für das Netzwerk ist.) | Diese Eigenschaft bezieht sich nur auf Barrieren für Kostenfaktoren. Es ist der Faktor, mit dem die Kosten von Kanten, die der Barriere zugrunde liegen, multipliziert wird. Ihr Wert muss Null oder größer als Null sein. Wenn Sie diesen Wert auf Null festlegen, wird der Solver jedoch wahrscheinlich keine sinnvollen Ergebnisse zurückgeben, da die zugrunde liegenden Kanten dann kostenfrei passiert werden könnten. Daher wird empfohlen, Werte größer Null zu verwenden. |
Rangfolge überlappender Barrieren
Wenn sich zwei oder mehr Barrieren überlappen, wendet die Erweiterung "ArcGIS Network Analyst" eine Reihe von Regeln an, um ein konsistentes Verhalten und gleichbleibende Ergebnisse zu garantieren:
- Barrieren für Beschränkungen haben Vorrang vor Barrieren für Zusatzkosten und Kostenfaktoren.
- Wenn zwei oder mehr Barrieren für Zusatzkosten lagegleich sind, werden deren Werte für die Eigenschaft "Attr_[Cost]" für jedes Kostenelement addiert.
- Wenn sich zwei oder mehr Barrieren für Kostenfaktoren überlappen, werden die jeweiligen Werte der Eigenschaft "Attr_[Cost]" für jedes Kostenelement multipliziert und mit den entsprechenden Kosten des abgedeckten Teiles der zugrunde liegenden Kante multipliziert.
- Wenn Barrieren für Zusatzkosten und Barrieren für Kostenfaktoren überlappen, werden die Barrieren für Kostenfaktoren zuerst mit dem abgedeckten Teil der zugrunde liegenden Kante multipliziert. Das Produkt wird dann den entsprechenden Werten der Eigenschaft "Attr_[Cost]" der Barrieren für Zusatzkosten hinzugefügt.
Methoden zum Erstellen von Barrieren
In diesem Abschnitt werden verschiedene Optionen beim Erstellen von Barrieren vorgestellt und deren Vor- und Nachteile beleuchtet, damit Sie mit den unterschiedlichen Ansätzen vertraut sind und den besten Ansatz für Ihre Anforderungen auswählen können.
Punkt-Barrieren sind nur einem Netzwerkelement zugeordnet, auch wenn das Element mit einem anderen Element lagegleich ist. Linien- und Polygon-Barrieren wirken sich hingegen standardmäßig auf alle abgedeckten Netzwerkelemente aus. Wenn Sie eines der Netzwerkelemente unterhalb von Linien- oder Polygon-Barrieren übersehen, kann dies unbeabsichtigte Folgen haben. Wenn beispielsweise der Straßenbelag einer Überführung erneuert wird und eine Linien-Barriere für Beschränkungen entlang der Überführung hinzugefügt wird, werden sowohl die Strecke der Überführung als auch die Straße unterhalb der Überführung beschränkt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Linien-Barriere im zweidimensionalen Raum beide Straßen berührt. Sie sollten daher sorgfältig abwägen, wie Sie Barrieren erstellen.
Auch mit den folgenden Methoden kann im obigen Überführungsszenario die Straße über die Überführung gesperrt werden, ohne jedoch die darunter liegende Straße zu blockieren:
Verwenden Sie eine Punkt-Barriere: Die Linien-Barriere für die Überführung kann durch eine Punkt-Barriere ersetzt werden, deren Eigenschaft FullEdge auf "true" festgelegt ist. Mit der Eigenschaft FullEdge wird sichergestellt, dass die gesamte Kante beschränkt wird. Da es sich jedoch um eine Punkt-Barriere handelt, wird nur die Kante beschränkt, auf der sie sich befindet.
Ein Nachteil ist, dass Punkt-Barrieren für vollständige Kanten nicht so angepasst werden können, dass sie sich nur auf eine Teilstrecke der Kante auswirken. Im Vergleich zu Linien-Barrieren geht eine gewisse Genauigkeit verloren, da diese auch Teilstrecken abdecken und beeinflussen können. Zudem kann die Visualisierung der Punkt-Barriere irreführend sein, da die Barriere als Punkt angezeigt wird, jedoch die gesamte Kante beschränkt.
Verwenden Sie eine Bearbeitungsumgebung: Um sicherzustellen, dass eine Linien-Barriere mit einer Kante (beispielsweise der Kante, die die Überführung darstellt) wirklich lagegleich ist, können Sie ein Linien-Feature in einer Bearbeitungsumgebung erstellen, in der Kantenverfolgung für die Quellen-Features aktiviert ist. Das neue, lagegleiche Linien-Feature kann dann in die Linien-Barrierenklasse geladen werden.
Gehen Sie bei der Bearbeitung sorgfältig vor, um Beschränkungen der darunter liegenden Straße zu vermeiden. Sie können beispielsweise ein Linien-Feature entlang der Überführung erstellen, die darunter liegende Straße puffern und dann den gepufferten Bereich ausschneiden. Hierdurch bleiben die zwei Linien auf beiden Seiten der Straße stehen, die dann in die Linien-Barrierenklasse geladen werden können. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zwei Kanten auf der Überführung zu verfolgen, eine auf jeder Seite der darunter liegenden Straße. Dies ist mit ein wenig mehr Aufwand verbunden, aber die Visualisierung der Auswirkungen, die Barrieren auf das Netzwerk haben, ist übersichtlicher, da die betroffenen Elemente durch die Linien-Barriere abgedeckt werden.
Andere Methoden zur Erstellung von Linien-Barrieren können in anderen Szenarien ebenfalls hilfreich sein. Nachfolgend finden Sie einige Beispiele:
- Laden Sie ausgewählte Features: Wählen Sie Features aus, z. B. Straßen, und laden Sie die ausgewählten Straßen in die Barrierenklasse. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Linien-Barrieren mit der Straße lagegleich sind.
- Laden Sie eine Route aus einer anderen Netzwerkanalyse: Erstellen Sie eine Route in einem anderen Netzwerkanalyse-Layer, und laden Sie die Route dann als Linien-Barriere wieder in den ursprünglichen Analyse-Layer. Diese Methode stellt sicher, dass die Linien-Barriere mit den Straßen lagegleich ist. Anstatt nur ganze Kanten abzudecken, können Sie flexible Linien-Barrieren für bestimmte Teile der Kanten erstellen.