Netzwerkanalyse mit Hierarchie

Sie können eine Netzwerkanalyse mit der Hierarchie des Netzwerks durchführen. Die Hierarchie klassifiziert Netzwerkkanten in eine bestimmte Anzahl von Ebenen. Normalerweise sind drei bis fünf Ebenen vorhanden. Eine Hierarchie mit drei Ebenen kann z. B. in die folgenden Kategorien unterteilt werden, die anhand von Ganzzahlwerten dargestellt werden:

1. Hauptstraßen (Autobahnen und eingeschränkt befahrbare Straßen)
2. Nebenstraßen (Bundesstraßen und andere Hauptverkehrsadern)
3. Ortsstraßen (Zubringer und Wohnstraßen)

Wenn die Netzwerkanalyse mit einer Hierarchie erfolgt, wird eine Heuristik für Fahrten verwendet, bei der höhere Ebenen der Hierarchie Vorrang haben. Bei einer Hierarchie mit drei Ebenen haben Hauptstraßen z. B. Vorrang vor Nebenstraßen und Nebenstraßen Vorrang vor Ortsstraßen. Dies führt möglicherweise zu einer Lösung mit etwas höheren Kosten als bei einer Problemlösung ohne Verwendung der Hierarchie.

Vorteile der hierarchischen Netzwerkanalyse

• Das Berechnen einer Lösung mithilfe einer Hierarchie erfordert i. d. R. weniger Zeit. Diese Zeitdifferenz ist besonders ausgeprägt, wenn das Netzwerk umfangreich ist, die Haupt- und Nebenstraßen zahlreiche Verbindungen aufweisen und die Stopps nicht in kurzen Abständen auf Ortsstraßen positioniert sind.
• Eine Wegbeschreibung für Haupt- und Nebenstraßen ist häufig leichter zu befolgen, weil Straßenschilder besser sichtbar sind und weniger Kreuzungen vorhanden sind.
• Die Ergebnisse einer Netzwerkanalyse mit einer Hierarchie können die Präferenzen von Fahrern auf der Straße nachbilden. Beispielsweise bevorzugen LKW-Fahrer Routen auf Hauptstraßen, da sich bei der Fahrt auf Ortsstraßen die Wahrscheinlichkeit schwieriger Abbiegemanöver und Stopps erhöht, wodurch sich Kraftstoffverbrauch und Emissionen erhöhen.

Auch wenn Sie über die Möglichkeit verfügen, eine hierarchische Analyse durchzuführen, können Sie Hierarchien ignorieren. Sie sollten Ihre Entscheidung auf der Grundlage der Daten und des spezifischen Netzwerkproblems treffen. Wenn Sie sich nicht sicher sind, führen Sie die Analyse mit und ohne Hierarchie durch, vergleichen Sie die Ergebnisse, und bestimmen Sie, welche Ergebnisse sich am besten für Sie eignen.

Funktionsweise von Hierarchien

Bei einer hierarchischen Netzwerkanalyse haben höherwertige Straßen Vorrang, z. B. Hauptstraßen vor Nebenstraßen und Nebenstraßen vor Ortsstraßen, wenn eine Hierarchie mit drei Ebenen verwendet wird. Der Routen-Solver fährt gleichzeitig ab dem Ausgangsstopp vorwärts und ab dem Zielstopp zurück. Ortsstraßen werden durchsucht, bis die besten Übergänge zu Nebenstraßen gefunden werden. Dann werden nur noch Nebenstraßen und Hauptstraßen durchsucht. Anschließen werden Nebenstraßen durchsucht, bis die besten Übergänge zu Hauptstraßen gefunden werden. Dann durchsucht der Solver nur noch Hauptstraßen und ignoriert Straßen in den unteren Hierarchieklassen, bis der Weg vom Ursprung mit dem rückwärts vom Ziel verlaufenden Weg zusammentrifft. Durch diese Verbindung von Ursprung und Ziel wird eine Route ermittelt.

Der Solver hat zum Ziel, die Impedanz zu minimieren und gleichzeitig die Hierarchie der höheren Rangstufe zu bevorzugen. In der Abbildung unten wird die Funktionsweise des Solvers veranschaulicht.

Wenn Sie auf einer Route mit einer Hierarchie eine Barriere einfügen, sucht der Solver eine Alternativroute, entweder durch vorübergehendes Absteigen auf eine niedrigere Ebene der Hierarchie und Umgehen der Barriere oder durch das Suchen eines vollkommen anderen Weges, je nachdem, welcher Weg kürzer ist.

Wenn die Autobahn unterbrochen ist, wählt der Solver keine Straßen niedrigerer Rangstufe (Ortsstraßen) aus, um eine Verbindung herzustellen. Stattdessen wird ein Fehler zurückgegeben. ArcGIS setzt voraus, dass Straßen mit der höchsten Hierarchiestufe verbunden sind.

Für alle anderen Netzwerkanalyse-Layer außer dem Einzugsgebiet-Layer wird die oben beschriebene hierarchische Suchmethode eingesetzt.

Weitere Informationen zu hierarchischen Einzugsgebieten

Verwenden von Hierarchien in der Netzwerkanalyse

Bei einer hierarchischen Netzwerkanalyse ist es sinnvoller, ein zeitbasiertes Attribut als Impedanz zu verwenden. Basiert die Impedanz nicht auf Zeit, führt die Verwendung einer Hierarchie unter Umständen nicht zu realistischen Ergebnissen. Verwenden Sie für Analysen, bei denen keine Zeitminimierung erfolgt, eine Berechnung ohne Hierarchie.

Verwenden der Hierarchie als Standardeinstellung

Solange das Netzwerk-Dataset über ein Hierarchieattribut verfügt, können Sie für jeden von Ihnen erstellten Netzwerkanalyse-Layer festlegen, dass die Hierarchie standardmäßig verwendet wird. Um diese Einstellung zu ändern, öffnen Sie in ArcMap im Fenster Katalog das Dialogfeld Netzwerk-Dataset-Eigenschaften. Klicken Sie auf die Registerkarte Attribute, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Hierarchienetzwerkattribut, und klicken Sie dann auf Als Standard verwenden. Sie können auch mit den folgenden Schritten in ArcMap Hierarchien für jeden Netzwerkanalyse-Layer aktivieren, den Sie hinzufügen: Öffnen Sie das Dialogfeld Layer-Eigenschaften für den Netzwerkanalyse-Layer, klicken Sie auf die Registerkarte Analyseeinstellungen, und klicken Sie dann auf Hierarchie verwenden. Stattdessen können Sie auch Hierarchie verwenden deaktivieren, um eine normale Analyse durchzuführen.

Ändern von Hierarchiebereichen

Informationen zum Anpassen der Bereiche, die das Hierarchieattribut definieren, finden Sie unter Ändern von Netzwerkattributen. Beachten Sie jedoch, dass Sie die Hierarchiebereiche für schreibgeschützte Netzwerk-Datasets nicht ändern können.