Vocabulario esencial sobre redes geométricas

En las siguientes secciones se presentan algunos términos y conceptos que son esenciales para entender las redes geométricas.

Bordes y cruces

Las redes geométricas se componen de dos elementos principales: bordes y cruces.

Bordes: un borde es una entidad que tiene una longitud a través de la que fluye algún producto. Los bordes se crean a partir de las clases de entidad de línea en un dataset de entidad.

Ejemplos de bordes: las cañerías del agua, las líneas de transmisión de la electricidad, las conducciones del gas y las líneas telefónicas

Cruces: un cruce es una entidad que permite que dos o más bordes se conecten y facilita la transferencia de flujo y recursos entre los bordes. Los cruces se crean a partir de clases de entidad de puntos en un dataset de entidad.

Ejemplos de confluencias: fusibles, conmutadores, grifos de servicio y válvulas

Los bordes y las confluencias de una red están conectados topológicamente entre sí: los bordes deben conectarse a otros bordes en confluencias, y el flujo de los bordes de la red se transfiere a otros bordes a través de confluencias.

Bordes simples y complejos

Hay dos tipos de bordes en una red geométrica:

• Bordes simples: los bordes simples permiten entrar por un extremo del borde y salir por el otro extremo del borde. El recurso no se puede vaciar ni salir a lo largo del borde simple; solo puede salir del borde por su extremo. Un ejemplo de borde simple sería una cañería secundaria de una red de abastecimiento de agua. La cañería secundaria de agua se conecta por un extremo a la conducción de distribución principal y, por el otro, a una confluencia de punto de servicio (tal como un grifo o una bomba). Cuando el agua entra en la cañería secundaria, solo puede salir por el punto de servicio.

  Para permitir este comportamiento en la red geométrica, los bordes simples están siempre conectados a dos confluencias, una en cada extremo. Los bordes simples no tienen conectividad en puntos intermedios. Si una nueva confluencia se alinea a un punto intermedio en un borde simple y, por lo tanto, establece conectividad, ese borde simple se divide físicamente en dos entidades separadas.

  Un borde simple corresponde a un elemento de borde único en la red lógica.

• Bordes complejos: los bordes complejos permiten que los recursos fluyan de un extremo al otro, igual que los bordes simples, pero también permiten vaciar los recursos a lo largo del borde sin tener que dividir físicamente la entidad de eje. Un ejemplo de borde complejo sería una conducción principal en una red de abastecimiento de agua. La conducción principal de distribución de agua es un borde complejo único con varias líneas laterales conectadas a confluencias a lo largo de su longitud. La conducción de agua no se divide en la confluencia donde se conecta cada cañería secundaria, pero permite que el agua se vacíe a lo largo de cada una de las cañerías secundarias.

  Este comportamiento se admite con bordes complejos, porque permiten la conectividad en puntos intermedios. Igual que los bordes simples, los bordes complejos siempre están conectados, al menos, a dos confluencias en sus extremos, pero también se pueden conectar a confluencias adicionales a lo largo de su longitud. Si se alinea una nueva confluencia a un punto intermedio de un borde complejo, ese borde complejo continúa siendo una entidad única. Alinear la confluencia provoca que el borde complejo se dividida lógicamente; por ejemplo, si correspondía a un elemento de borde de la red lógica antes de que se conectara la confluencia, ahora corresponderá a dos elementos de borde.

  Los bordes complejos corresponden a uno o más elementos de borde en la red lógica.

Confluencias huérfanas y definidas por el usuario

Hay dos tipos de confluencias en una red geométrica:

• Confluencias definidas por el usuario: confluencias que se crean sobre la base de datos de origen de un usuario (clases de entidad de puntos) cuando se establece la red geométrica por primera vez. Ejemplos de confluencias son puntos de servicio, fusibles, medidores de corriente o grifos. Las confluencias corresponden a elementos de cruce únicos en la red lógica.
• Confluencias huérfanas: cuando se crea la red geométrica, se crea al mismo tiempo una clase de entidad de confluencia simple denominada clase de entidad de confluencia huérfana. El nombre de la clase de entidad de confluencia es el nombre de la red geométrica al que se anexa _Junctions. Por ejemplo, una red geométrica denominada Electric_Net tendría una clase de entidad de confluencia huérfana correspondiente denominada Electric_Net_Junctions. La red geométrica utiliza la clase de entidad de confluencia huérfana para mantener la integridad de la red. Durante la creación de la red geométrica, se insertan confluencias huérfanas en los extremos de los bordes en los que no existan ya confluencias geométricamente coincidentes en los datos de origen. Las entidades de confluencia huérfanas se pueden quitar de la red geométrica reemplazándolas por otras entidades de confluencia. Reemplazar una confluencia huérfana consiste en incorporarla a la red reemplazándola por una confluencia definida por el usuario. Hay reglas bien determinadas para el funcionamiento del reemplazo de confluencias con confluencias huérfanas.

  Más información sobre el reemplazo de confluencias de red

  La clase de entidad de confluencia huérfana se elimina cuando se elimina la red geométrica. Por esta razón, el esquema de la clase de entidad de confluencia sin referencia no se debe modificar.

• Conectividad en punto intermedio: conectar una confluencia en un punto medio a un borde, permitiendo así que los recursos se vacíen del borde, pero dejando el borde como una entidad única. Esto solo lo admiten los bordes complejos.

La red lógica

Cuando se crea una red geométrica, la geodatabase también crea una red lógica correspondiente, que se utiliza para representar y modelar las relaciones de conectividad entre entidades. La red lógica es el gráfico de conectividad que se utiliza para las operaciones de trazado y de flujo. Toda la conectividad entre los bordes y las confluencias se mantiene en la red lógica.

La red lógica se administra como una colección de tablas que crea y mantiene la geodatabase. En estas tablas se registra cómo se conectan entre sí las entidades implicadas en una red geométrica. La red lógica permite a la red geométrica detectar y modelar rápidamente las relaciones de conectividad entre bordes conectados y confluencias en una red geométrica durante la edición y el análisis. Esto permite el trazado rápido de la red y facilita la generación de conectividad al vuelo ("on the fly") durante la edición.

Cuando se editan o se actualizan los bordes y las confluencias de la red geométrica, la red lógica correspondiente también se actualiza y se mantiene automáticamente. No es necesario regenerar la conectividad de las entidades ni tener acceso directo a la red lógica; la geodatabase se ocupa de mantenerla.

El gráfico siguiente muestra cómo una conducción de agua, representada por un borde complejo único en la red geométrica, comprende varios elementos en la red lógica. ArcGIS crea y mantiene las tablas correspondientes a la conducción de agua en la red lógica. Cuando se realizan ediciones en la conducción de agua en la red geométrica, ArcGIS actualiza automáticamente los elementos correspondientes en la red lógica, y la conectividad entre las entidades en la red geométrica se mantiene.

Fuentes y sumideros

Las redes se utilizan a menudo para modelar sistemas del mundo real, donde la dirección del movimiento a través de la red está bien definida. Por ejemplo, el flujo de electricidad en una red eléctrica va de la planta generadora de electricidad a los clientes. En una red de abastecimiento de agua, es posible que la dirección del flujo no esté tan bien definida como en una red eléctrica, pero el flujo de agua puede ir de una estación de bombeo a un cliente, o de los clientes a una planta de tratamiento. Las redes geométricas son un ejemplo de sistema de flujo dirigido donde cada borde tiene una dirección fija de flujo, tal como una red fluvial que fluya aguas abajo dentro de canales hidrológicos.

La dirección del flujo en una red se calcula a partir de un conjunto de fuentes y sumideros. En los ejemplos anteriores, fuentes y sumideros controlan el flujo de electricidad y agua. El flujo sale de las fuentes, tales como la planta de generación de electricidad o la estación de bombeo, y se dirige a los sumideros, tales como una planta de tratamiento de agua (en el caso de una red aguas residuales).

Las confluencias de las redes geométricas pueden actuar como fuentes o sumideros. Al crear una nueva clase de entidad de confluencia en una red, puede especificar qué clases de entidades de confluencia tendrán entidades cuya función auxiliar sea la de fuente, sumidero o ninguna. Si especifica que estas entidades pueden ser fuentes o sumideros, se agregará un campo llamado RolAuxiliar a la clase de entidad para registrar si la entidad va a actuar como una fuente, un sumidero o ninguno de ellos. Si no está ya presente, se creará un dominio llamado DominioRolAuxiliar y se asociará a las clases de entidad que actúen como fuentes o sumideros.

Por ejemplo, puede que se comunique un vertido en un canal de la red de aguas residuales y desee buscar todas las bocas de alcantarilla que estén aguas arriba del vertido para aislar el origen. Si establece que el canal es un sumidero, el sistema recalculará el flujo de la red y los trazados de la red se verán afectados por el cambio en la dirección del flujo provocada por el estado del canal, lo que le permitirá buscar todas las bocas de alcantarilla que se encuentren aguas arriba.

Más información sobre el trazado de redes

Pesos de red

Una red puede tener un conjunto de pesos asociados. Un peso se utiliza para representar el coste de atravesar una entidad en la red. Por ejemplo, en una red de abastecimiento de agua, cuando se atraviesa la longitud de una conducción de transmisión se pierde una cierta cantidad de presión debido a la fricción con la superficie interior de la tubería.

Los pesos de red se asocian a una o muchas clases de entidad de la red geométrica y se almacenan dentro de la red lógica. Los valores de peso para cada elemento de red se derivan de atributos de la entidad correspondiente. En el ejemplo de la conducción de transmisión anterior, el valor del peso se deriva del atributo de longitud de la entidad.

Una red puede tener cualquier número de pesos asociados. Cada clase de entidad de la red puede tener algunos, todos o ninguno de estos pesos asociados a sus atributos. El peso de cada entidad está determinado por un atributo para esa entidad. Un peso de red solo se puede asociar con un único atributo de una clase de entidad. El peso también puede estar asociado a varias clases de entidad. Por ejemplo, un peso llamado Diámetro puede estar asociado al atributo Diámetro de la clase de entidad de conducción de agua, y al el atributo Dia_tub de la clase de entidad de tubería secundaria.

Todas las confluencias huérfanas tienen reservado y asignado un valor de peso de red de cero. Un valor de peso de red de -1 indica que la entidad está bloqueada y no puede participar en el trazado. Además, si un peso no está asociado a ningún atributo de una clase de entidad, los valores de peso para todos los elementos de red correspondientes a esa clase de entidad serán cero.

Entidades habilitadas y deshabilitadas

Hay ocasiones en las que deseará bloquear o deshabilitar la capacidad de trazado de una entidad en la red geométrica. Esto puede pasar en una red eléctrica durante un apagón, cuando una tormenta provoque la caída de líneas sobrecargadas. Dado que estas líneas eléctricas no estarán disponibles, no deseará que se tomen en consideración durante las operaciones de trazado.

En lugar de eliminar la entidad o desconectarla, puede deshabilitar la entidad durante las operaciones de trazado. Una entidad deshabilitada actúa como una barrera; cuando se traza la red, el trazado se detiene en las barreras que encuentra en la red, incluidas las entidades de red deshabilitadas.

El estado habilitado o deshabilitado de una entidad de red es una propiedad mantenida por un campo Habilitado. El campo Habilitado tiene un dominio asociado, DominioHabilitado. `DominioHabilitado, y también el campo Habilitado, tiene dos valores posibles: verdadero o falso. Al generar una red geométrica a partir de clases de entidad simples, se agrega automáticamente este campo a las clases de entidad de entrada, se crea el dominio DominioHabilitado (si no está ya presente) y se asocia con el campo Habilitado. Cuando se utiliza ArcCatalog para crear una clase de entidad de red, Habilitado es un campo obligatorio para la clase de entidad.

Al agregar nuevas entidades a una red, están habilitadas de forma predeterminada.

Cómo funciona la red lógica con pesos y los campos de función auxiliar y habilitado

Los valores almacenados en los campos de peso de red, función auxiliar y habilitado son la vista del usuario del estado de la entidad en la red lógica. Cuando se realiza un análisis de una entidad de red, tal como el trazado y el cálculo de la dirección del flujo, no se hace referencia directa al valor de estos campos dentro de la entidad para determinar el estado auxiliar o habilitado de la entidad, o su peso. En su lugar, estos estados de entidad se almacenan en la red lógica, que se consulta durante estas operaciones. Esto se hace por razones de rendimiento.

Al editar una entidad de red y cambiar el valor del campo habilitado, de función auxiliar o de peso, el estado de la entidad en las tablas de topología internas se modifica para que permanezca sincronizado con los valores de campo de la entidad.