Ünite 5: Kurumsal Veri Tabanında Ağ Elemanları

Geometrik Ağ (Geometric Network)

Ağ (network), bir konumdan başka bir konuma ulaşılabilecek olası bütün güzergâhları temsil eden, temel bileşenleri kenar (edge) ve bağlantı noktaları (junction) olan, birbirine bağlı elemanların oluşturduğu sistem bütünüdür.

Doğal yapıda ya da kendi içerisinde akış yönü belirli olan, yönlendirilmiş şebekelerin analiz edildiği modele “Geometrik Ağ Modeli” denir. Geometrik ağ, kenarlar (edge) ve bağlantı noktalarından (junction) oluşan, başlangıcı, sonu ve akış yönü belirli olan, birbirine bağlı ağ elemanlarının oluşturduğu bütünleşik sistemdir.

Geometrik ağlarda bir kenar iki bağlantı noktasına sahipken, bir bağlantı noktası bir- çok kenar ile bağlantı oluşturabilir. Kenar ve bağlantı nesnelerinin her birine, ağ konumsal nesnesi (network feature) adı verilir. Sistemin bir başlangıç, bir de bitiş noktası vardır.

Geometrik ağlar, kenar (edge) ve bağlantı noktaları (junction) adı verilen iki temel elemandan oluşur. Bu elemanların her biri birer konumsal nesne (feature) olup geometrik ağ içinde ağ konumsal nesnesi (network feature) adını alır. Konumsal nesnelerin, konumsal veri tabanında (geodatabase) depolandığı tablolara, konumsal nesne tabloları (feature class) denir.

Geometrik ağ içinde kullanılacak konumsal nesneler ağ davranışları göz önünde bulundurularak özelliklerine göre;

• Basit bağlantı noktası (simple junction),
• Karmaşık bağlantı noktası (complex junction),
• Basit kenar (simple edge),
• Karmaşık kenar (complex edge) şeklinde adlandırılır.

Başında ve sonunda birer adet bağlantı noktası bulunan ve bu bağlantı noktaları arasında akışın hiç sapmadan çıkıp gitmesine olanak sağlayan kenar, basit kenardır. Geometrik ağ modelinde, iki ya da daha fazla kenar elemanını birbirine bağlayan, yönlendirme gereksinimi olmadan doğal akış sağlayan bağlantı noktalarına basit bağlantı noktası adı verilir.

Fiziksel ayrılmaya gerek olmadan dağıtım yapabilen sistem içerisindeki kenarlara karmaşık kenar adı verilir. İçeriğinde bağlantı noktaları ve kenarlardan oluşan küçük bir ağ yapısı içeren bağlantı noktalarına karmaşık bağlantı noktası adı verilir. Karmaşık bağlantı noktaları sistem akışını yönlendirmek için kullanılır.

Geometrik ağ içinde kenarlar, çizgi konumsal nesnesi (line feature), bağlantı noktaları ise nokta konumsal nesnesi (point feature) olarak tanımlanır. Geometrik ağ bağlanırlık (connectivity) kuralları ağın bütünlüğünü sağlamak ve oluşabilecek hataları ortadan kaldırmak için kullanılır. Bağlanırlık kuralları;

• Kenar–Bağlantı noktası (Edge–Junction)
• Kenar–Kenar (Edge–Edge)
• Kenar–Bağlantı noktası sayısı (Edge–Junction cardinality)
• Ön tanımlı bağlantı noktası tipi (Default junction type) şeklinde listelenebilir.

Kenar–bağlantı noktası kuralı, kurala göre hangi tip bağlantı noktasının hangi tip kenar ile bağlanabileceğini tanımlar.

Kenar–bağlantı noktası sayısı, bir bağlantı noktasına kaç adet kenar bağlanabileceğini tanımlar.

Ön tanımlı bağlantı noktası tipi, kurala göre farklı tipteki iki kenarı bağlamak için ön tanımlı olarak belirlenmiş özel bir bağlantı noktası olarak tanımlanabilir.

Geometrik ağ yapısında ağırlık değerleri (weight value) verilerek akış modeli yapılandırılabilir. Ağırlık değerleri, bir konumsal nesnenin akışla ilgili sayısal öznitelik değerleri ile ilişkili olmalıdır. Bu değerler akışı etkileyen fiziksel değerlerdir.

Her geometrik ağ, bir mantıksal ağa (logical network) sahiptir. Bu ağ, geometrik ağ içinde yer alan konumsal nesnelerin bağlantı ilişkileri ve diğer bilgilerini saklayan, takip ve akış işlemlerinde kullanılmak üzere bağımsız olarak oluşturulan tablolar topluluğudur. Mantıksal ağın asıl amacı, ağın bağlantı bilgilerini tanımlı özniteliklerle beraber tutmaktır.

Geometrik ağ oluşturma basamakları aşağıdaki gibi listelenebilir;

• Geometrik ağın adı belirlenir. Bu ağ belirlenirken kullanılacak isimler Türkçe karakter içermemelidir.
• Geometrik ağ modelinde kullanılacak konumsal nesne tabloları belirlenerek konumsal nesne veri kümesi içine aktarılır. Konumsal nesneler içerisinde karmaşık bir konumsal nesne olması hâlinde, karmaşık konumsal nesne tabloları ayrı olarak belirlenmelidir.
• Geometrik ağın eğer bir başlangıç ve bir bitiş noktası ver ise bu kaynak ve batıklar belirlenmelidir. Bu kaynak ve batıklar için ayrı bir konumsal nesne tablosu (feature class) oluşturulmalıdır.
• Geometrik ağ modelinde ağırlık değerleri kullanılarak akış yapılandırılacak ise ağırlık değerleri ile ilişkili öznitelik veri alanları seçilmelidir.

Ağ Veri Kümesi (Network Dataset)

Coğrafi Bilgi Sistemleri’nde ağ analizleri altyapı hizmetleri ve ulaşım için ayrı iki model üzerinde yapılandırılır ve yönetilir. Ulaşım için geliştirilen ağ modeli, ağ veri kümesi (network dataset) olarak tanımlanmaktadır. Ulaşım ağ analizleri, en kısa yol, bulunduğum yerden şu adrese nasıl giderim gibi sorulara yanıt aldığımız, akıllı cep telefonları ve navigasyon cihazları ile günlük hayatımızda sıkça kullandığımız bir yöntemdir. Ağ veri kümeleri ulaşım ağlarının gerçekçi biçimde modellenmesini ve bu modeller üzerinde güzergâh analizleri gerçekleştirilmesini sağlar.

Ağ veri kümesi oluştururken dikkat etmemiz gereken en önemli olgu, topolojinin temel kurallarından biri olan bağlanırlık (connectivity) ilkesidir. Bağlantılar network dataset için hayati önem taşımaktadır.

Ağ veri kümesi elemanları;

• Kenar (edge)
• Bağlantı noktası (junction)
• Dönüş (turn) şeklinde listelenebilir.

Kenar konumsal nesnesi ağ veri kümesinde yolları temsil eden çizgi (line) konumsal nesnesinden oluşur. Bağlantı noktası yol parçalarının birbirine bağlandığı noktalarda diğer bir deyişle yolların kesiştiği kavşak noktalarında kullanılır. Dönüş noktası konumsal nesnesi ise geometrik ağda bulunmayan özelleşmiş bir elemandır. Yol ağında dönüş olmayan yolları belirlemek için kullanılır. Dönüş yasağı bulunan kavşaklarda ulaşım ağı modeli içinde dönüş kısıtlamaları tanımlamak için kullanılır.

Ağ veri kümesi öznitelikleri temel kriterler bazında şu başlıklar altında toplanabilir;

• Maliyet (cost)
• Kısıtlamalar (restrictions)
  • Yasaklı ulaşım ağı elemanları (prohibit)
  • Sakınılan ulaşım ağı elemanları (avoid)
  • Tercih edilen ulaşım ağı elemanları (prefer)
• Hiyerarşi (hierarchy)
• Tanımlayıcılar (descriptors)

Ulaşım ağı analizlerinde maliyet (cost), uzaklık, sürüş zamanı, yürüme zamanı, yakıt maliyeti vb. öznitelik değerleridir. Kısıtlamalar, ulaşım ağı içerisindeki kısıtları model içinde tanımlamak için kullanılır. Kısıtlamalar; girilmez yol, tek yön, hız sınırı, gabari yüksekliği vb. trafik kurallarını belirtir. Kısıtlamalar yasaklara göre, sakınılan özelliğe göre ya da tercih sebebine göre sınıflandırılırlar. Bu sınıflar ağırlıklandırma değerleri ile tanımlanır.

Yasaklı ulaşım ağı elemanları, yasaklar tanımlanan öznitelik verisidir. Sakınılan ulaşım ağı elemanları, bir rota üzerinde belirlenebilecek bazı yollardan sakınmak için kullanılır. Sakınılan elemanlar yasak değildir ancak sakınılması gerekli olan, mecbur olmadıkça kullanılmaması gereken elemanlardır. Tercih edilen ulaşım ağı elemanları, rota belirlenirken tercih nedeni olabilecek bazı özellikleri belirleyebilmek için kullanılan öznitelik verileridir.

Ulaşım ağı modelinin analizi sırasında kullanılacak yolların kısıtlarının anlaşılabilmesi için yolların hiyerarşisine gereksinim duyulur. Hiyerarşi, yol özelliklerini ve kısıtlarını belirler. Yol hiyerarşisi;

• Otoyol,
• Devlet kara yolu,
• Şehirlerarası il yolu,
• Bulvar,
• Cadde,
• Sokak şeklinde tanımlanabilir.

Tanımlayıcılar maliyet olarak kullanılmayan, maliyete esas teşkil etmeyen ulaşım ağı elemanlarının karakteristik özellikleri için kullanılan ağ öznitelik verileridir.

Sıkça kullanılan ulaşım ağı öznitelik değerleri;

• Yol adları (tanımlayıcı)
• Tek yön (kısıtlama)
• Kot (bağlanırlık)
• Seyahat süresi (maliyet)
• Hız (tanımlayıcı)
• Uzunluk (maliyet) şeklinde sıralanabilir.

Yol adları, ağ veri kümesi öznitelikleri temel kriterlerinden “tanımlayıcılar” sınıfına girmektedir. Tek yön, ağ veri kümesi öznitelikleri temel kriterlerinden “kısıtlamalar” sınıfına girmektedir. Ulaşım ağını oluşturan yol elemanlarının trafik kurallarını tanımlamak için kullanılır. Bu öznitelik değeri yol yönlerinin tutulduğu öznitelik veri alanıdır. : Kot öznitelik değeri aslında ağ veri kümesi öznitelik temel kriterleri sınıfında olmayıp, bağlanırlık topoloji kuralını ilgilendiren bir özelliktir. Seyahat süresi, ağ veri kümesi öznitelikleri temel kriterlerinden “maliyet” sınıfına girmektedir. Yol uzunluğu ve hız limiti öznitelik değerleri kullanılarak hesaplanabilen ya da yolun bilinen saat içerisindeki yoğunluğu ile değişen, araçla veya yaya olarak ulaşım ağı yol elemanlarının seyahat süresini tanımlamak için kullanılır. Hız, ağ veri kümesi öznitelikleri temel kriterlerinden “tanımlayıcılar” sınıfına girmektedir. Ulaşım ağını oluşturan yol elemanlarının hız sınırlarının tutulduğu öznitelik veri alanıdır. Trafik kısıtlaması değil yol özellik tanımlayıcısı olarak kullanmaktadır. Uzunluk, ağ veri kümesi öznitelikleri temel kriterlerinden “maliyet” sınıfına girmektedir. Yol uzunluğunu tutan öznitelik değer alanıdır. En kısa güzergâh analizi yapmak için kullanılan maliyet değeridir.

Ağ veri kümesi, analiz işlemine başlanmadan önce topoloji kuralları ışığında kontrol edilmelidir. Ağ modellerinin topolojik düzeltme ve kontrol işlemlerinde topolojinin bağlanırlık ilkesi (connectivity) kullanılır. Genel topoloji kurallarının nokta ve çizgi konumsal nesneleri için kullanılan özel topoloji kuralları ağ modellerinde kullanılır. Bunlar;

• Üst üste binmemeli (must not overlap),
• Uçlar açıkta kalmamalı (must not have dangles),
• Gereksiz bölünmemeli (must have pseudo nodes),
• Kendisi ile üst üste binmemeli (must not self overlap), şeklinde listelenebilir.

Ağ veri kümesi oluşturma basamakları aşağıdaki gibi listelenebilir;

• Ağ veri kümesinin adı belirlenir. İsim verilirken Türkçe karakter ve özel karakterlerin kullanılmamasına dikkat edilir.
• Ağ içerisinde kullanılacak konumsal nesne tabloları ve öznitelik veri alanları belirlenir.
• Ağ üzerinde hatayı en aza indirmek için topoloji kuralları tanımlanır.
• Özel dönüş yasakları var ise dönüş noktası konumsal nesneleri (turn feature) kullanılacak mı, yoksa bütün kavşaklardan her yöne dönüşe (global turns) izin mi verilecek bu basamakta belirlenmelidir.
• Dönüş konumsal nesne tablosu (turn feature class) kullanılacaksa özel dönüş yasaklarını içeren konumsal nesne tablosu seçilmelidir.
• Oluşturulacak ulaşım ağı için ağ veri kümesi öznitelikleri belirlenir.
• Modelleme içerisindeki çizim yönlerine göre yolların yönleri belirlenir.

Geometrik Ağ Ve Ağ Veri Kümesi Arasındaki Farklar

Geometrik ağ (geometric network) bir kaynaktan çıkarak batıklara doğru olan doğal akışın ya da bir hizmet ağının modellenmesi için kullanılır. Geometrik ağlar (geometric network) akarsu ağları, elektrik, gaz, su, kanalizasyon vb. yönlendirilmiş, ağ elemanlarında yalnızca tek yönlü bir akışın olduğu sistemler için uygundur. Ağ veri kümesi ise genellikle ulaşım ağları ya da ağ elemanları üzerinden çift yönlü akış olan yapılar için özelleştirilmiş ağ modelidir. Geometrik ağ elemanları kenar ve bağlantı noktaları olmak üzere iki adettir. Ağ veri kümesinde ise bu elemanlara dönüş elemanları da eklenmiştir.