创建追踪网络
要确定 Ashokan 水库污染事件对上游和下游的潜在影响，您首先需要创建追踪网络。 追踪网络是一个河流数据集，其中包含有关每条河流的流动方式（也称为方向性）的信息。
创建工程
首先，您将下载本教程的数据并将其添加至 ArcGIS Pro 中的新工程。
- 下载 Ashokan_Data 压缩文件夹。
- 在计算机上找到已下载的文件夹。
注：
开始下载前，根据 web 浏览器的不同，系统可能会提示您选择文件的位置。 大多数浏览器将默认下载到计算机的 Downloads 文件夹下。
- 右键单击该文件夹并选择全部提取。 对于选择目标和提取文件窗口，单击浏览按钮。
- 浏览至存储教程数据的文件夹，例如 Documents 文件夹，单击选择文件夹，然后单击提取。
已提取的文件夹包含一个地理数据库，其中包含多个可在 ArcGIS Pro 中使用的要素类。
- 启动 ArcGIS Pro。 如果收到系统提示，请使用您获得许可的 ArcGIS 组织帐户登录。
注：
如果您没有 ArcGIS Pro 的访问权限或者 ArcGIS 组织帐户，请参阅软件访问权限选项。
- 在新建工程下，单击地图。
- 在新建工程窗口中，对于名称，输入 Ashokan_Trace。 单击确定。
该工程即会创建并包含一个默认地图。 您将向已下载的地理数据库添加文件夹连接，以便快速访问其数据。
- 在目录窗格中，右键单击数据库并选择添加数据库。
- 在选择现有地理数据库窗口中，浏览至已提取的 Ashokan_Data.gdb 地理数据库并将其选中。 单击确定。
随即将该地理数据库添加至目录窗格。
映射数据
接下来，您将向地图添加 Ashokan Reservoir 数据并熟悉该数据。
- 在目录窗格中，展开数据库，然后展开 Ashokan_Data.gdb。
该地理数据库包含 3 个要素类：Ashokan_Streams、Permitted_Discharger_Origin 和 Storm_Drain_Origin。 河流数据来自美国地质勘探局 (USGS)，而其他两个要素类是为本教程创建的，用于表示污染源点。
- 右键单击 Ashokan_Streams 并选择添加至当前地图。
随即将河流网络添加至地图。 （您的河流可能具有与示例图像不同的默认符号系统。）
这些河流位于一个大型水库周围。 您将查看数据的属性以了解详细信息。
- 在内容窗格中，右键单击 Ashokan Streams 并选择属性表。
随即显示该表。 其中包含大量属性。 流向属性对于追踪分析特别重要。
此属性用于指示每个河段的方向性。 在此数据集中，每个河段的流向均为 1。 在此数据集中，1 表示流向与最初数字化要素的方向相同。 （水将从线中的第一个折点流向线中的最后一个折点。）
注：
当针对追踪网络使用或者创建您自己的河流数据集时，必须确保所有河段均已正确数字化，以使其沿相同方向一起流动。 本教程未涵盖向河流数据集添加流向的过程。 有关详细信息，请参阅主题追踪网络中的流向。
- 关闭表。
- 在目录窗格中，将 Storm_Drain_Origin 和 Permitted_Discharger_Origin 数据集添加至地图。
Storm_Drain_Origin 图层是发现污染的位置。 Permitted_Discharger_Origin 图层是可能的污染源。 两个位置均位于水库的北端。
创建追踪网络
在 GIS 中，网络通常是一组具有特殊属性的线要素。 例如，网络数据集包含的线要素表示具有特定属性（例如速度限制、能否进行 U 形转弯等）的街道，对于确定到达某个位置的最佳或最快路径的分析是必需的。 公共设施网络包含的线要素表示管道、电线和公用事业公司拥有的其他基础设施。
河流和其他具有方向性的线性对象（例如铁路）最好使用追踪网络来表示。 在此类型的网络中，线要素包含有关其移动方向的信息。
您的河流数据集包含一个名为 Flow Direction 的属性字段，用于指示每个河流要素的方向性。 您将使用此字段来创建追踪网络，稍后您可以使用该网络来追踪观察到的污染地点的上游和下游位置。
首先，您将创建一个空要素数据集以包含河流数据和追踪网络。 使用要素数据集可确保所有要素类共用一个通用坐标系，并有助于促进追踪网络的创建。
- 在目录窗格中，右键单击 Ashokan_Trace.gdb，指向新建，然后选择要素数据集。
地理处理窗格随即出现，其中显示了创建要素数据集工具。
- 对于要素数据集名称，键入 Ashokan_Streams_Dataset。 对于坐标系，选择当前地图。
如果选择当前地图，则将选择地图的坐标系 (NAD 1983 StatePlane New York East FIPS 3101)。
- 单击运行。
该工具将成功运行。 随即创建一个空要素数据集并将其添加至输出地理数据库。 您需要将河流数据移动到此数据集中。
- 在地理处理窗格的底部，单击目录选项卡。
您将返回到目录窗格。
- 在数据库下，展开 Ashokan_Trace.gdb。 右键单击 Ashokan_Streams_Dataset，指向导入，然后选择要素类。
提示：
如果您未看到 Ashokan_Streams_Dataset，请右键单击 Ashokan_Trace.gdb 并选择刷新。
将打开要素类至地理数据库地理处理工具。
- 对于输入要素，选择 Ashokan Streams。 对于输出地理数据库，确认已选择 Ashokan_Streams_Dataset。
- 单击运行。
该工具随即运行并将您的河流数据复制到要素数据集。 现在，您已准备好将河流转换为追踪网络。 为此，您需要搜索合适的地理处理工具。
- 在地理处理窗格中，单击后退按钮。
- 在查找工具搜索栏中，键入 Create Trace Network。 在搜索结果列表中，选择创建追踪网络（追踪网络工具）。
- 在创建追踪网络工具中，对于输入要素数据集，单击浏览按钮。
- 在输入要素数据集窗口中，浏览至 Ashokan_Trace.gdb 并双击 Ashokan_Streams_Dataset。
对于其余参数，您仅需命名追踪网络并选择输入边（河流数据）。 您还需要选择连通性策略，用于定义资源是从河流的一端流向另一端（简单边），还是沿河流的长度（复杂边）抽取资源。 在本教程中，您将假设河流从一端流向另一端，而未进行抽取。
- 对于追踪网络名称，键入 Hydro。 对于输入边，对于类名称，选择 Ashokan_Streams。 确认连通性策略设置为简单边。
- 单击运行。
该工具随即运行并将 Hydro Trace Network 和 Ashokan_Streams 图层添加至地图。 在继续操作之前，您需要移除在本教程前面部分中添加的原始河流数据。
- 在内容窗格中，右键单击原始 Ashokan Streams 图层（无下划线的图层）并选择移除。
启用网络拓扑
创建追踪网络后，随即向地图添加了一个半透明的紫色面，覆盖整个地图范围。 此面为是追踪网络中包含的 Dirty Areas 图层。 它代表网络拓扑中的错误，网络拓扑可保持要素之间的连通性。 目前，由于尚未针对追踪网络正确启用网络拓扑，因此该图层将覆盖整个地图。
在启用网络拓扑之前，您需要创建并配置网络属性。 网络属性是原始河流要素类中已配置用于追踪分析的属性。 网络属性包含的拓扑信息对于网络拓扑必不可少。
在本例中，您将根据原始数据中的长度 (KM) 属性配置一个网络属性，其中包含每条河流的长度。 除非专门将此属性设置为网络属性，否则其将无法用于计算河流长度。
- 在地理处理窗格中，单击后退按钮。 搜索并打开添加网络属性（追踪网络工具）。
此工具将创建一个空网络属性。 该属性必须与原始属性具有相同的类型，以及相同的可空设置（用于确定是否可以使用空值）。 在本例中，长度 (KM) 属性具有双精度类型并且可以为空。
提示：
要检查字段的类型和可为空设置，请打开字段图层的属性表。 在功能区上，单击字段以打开字段视图。 此视图将列出图层中所有属性的设置。
- 对于添加网络属性工具，设置以下参数：
- 对于输入追踪网络选择 Hydro Trace Network。
- 对于属性名称，键入 Length_KM。
- 对于属性类型，选择双精度型（64 位浮点型）。
- 选中可为空。
- 单击运行。
该工具随即运行并创建空网络属性。 接下来，您将设置网络属性以使用原始 Ashokan Streams 要素类中的现有属性。
- 单击返回按钮。 搜索并打开设置网络属性（追踪网络工具）。
- 设置以下参数：
- 对于输入追踪网络选择 Hydro Trace Network。
- 对于网络属性，选择 Length_KM。
- 对于要素类，选择 Ashokan_Streams。
- 对于字段，选择 lengthkm。
- 单击运行。
该工具随即运行并设置网络属性。 拥有包含重要拓扑信息的网络属性后，您需要为追踪网络启用网络拓扑。 网络拓扑对于运行追踪分析和创建网络逻辑示意图至关重要。
- 单击返回按钮。 搜索并打开启用网络拓扑（追踪网络工具）。
此工具仅需要一个输入参数。 如果已正确创建追踪网络，则该工具将成功运行。
- 对于输入追踪网络选择 Hydro Trace Network。
- 单击运行。
覆盖整个地图的半透明较大面随即消失，取而代之的是位于每个河流要素末端的点。 由于设置了每条河流的长度并启用了网络拓扑，因此追踪网络现在可以正确识别每条河流的开始和结束位置。
- 在快速访问工具栏上，单击保存按钮以保存工程。
您已成功下载了本教程的数据，在 ArcGIS Pro 中映射了该数据，并创建了具有精确网络拓扑的追踪网络。 接下来，您将使用追踪网络来追踪已观察到的污染的上游和下游。
执行追踪分析
您配置的追踪网络已准备就绪，可以进行分析。 现在，您希望确定发现污染的位置的上游和下游区域。 上游追踪有助于了解污染的可能起源位置，而下溯追踪有助于了解污染可能到达的位置。
选择起点
首先，您将在追踪网络中选择一个起点，代表发现污染的雨水道以及您希望开始追踪分析的位置。 您已有一个表示该点的图层，因此可以将其用作参考。
- 在内容窗格中，取消选中 Hydro Trace Network 以将其关闭。
网络随即被隐藏，这样可以更容易看到雨水排放点。
- 在地图上，缩放至 Storm Drain Origin 点。
该点本身不是追踪网络的一部分，因为它与流数据来自不同的图层。 您将根据位置向追踪网络添加一个新点。
- 在功能区上，单击追踪网络选项卡。
当创建追踪网络时，此选项卡已添加到功能区。
- 在工具组中，单击追踪下拉菜单，然后选择起点。
随即出现追踪窗格。 默认情况下，添加要素处于选中状态，您可以在网络上创建点。
- 在地图上，单击位于联邦大道北侧的 Storm Drain Origin 点附近的追踪网络。
注：
如果尝试在点的确切位置单击追踪网络，则可能无法创建点，因为单击的是 Storm Drain Origin 要素而不是追踪网络。 在本示例中，可以将点添加到略微偏离原点的位置，因为轨迹使用该点所在的整个流段作为其起点。
随即在您单击的位置添加一个绿色点。 在追踪窗格中，将添加一个名为 Ashokan_Streams 的新起点。 数字 98 是指该点所在的流段的 ID。 （根据单击的位置，您可能会看到不同的数字。）
执行上游追踪
接下来，您将从所选起点执行上游追踪。
- 在功能区的追踪网络选项卡的工具组中，单击上游。
随即出现地理处理窗格，并显示追踪工具。 默认情况下，已设置几个参数。
- 确认已选择以下参数：
- 对于输入追踪网络，确认已选择 Hydro Trace Network。
- 对于追踪类型，确认已选择上游。
- 对于起点，确认已选择 TN_Temp_Starting_Points。
- 对于障碍，确认已选择 TN_Temp_Barriers。
- 确认已选中包括障碍要素和验证一致性。
这些设置将使用您的追踪网络和您创建的起点来执行上游追踪。 您的追踪网络目前没有障碍，因此是否包含障碍要素并不重要。
验证一致性选项可用于确保追踪结果与网络拓扑一致。 选中此选项时，如果任何脏区与追踪路径相交，工具将运行失败。 由于您先前已正确启用了网络拓扑，因此应该不会收到任何错误消息。
- 单击运行。
注：
如果您收到错误消息，则可能是由于拓扑不正确导致的问题。 您可以尝试取消选中验证一致性，并再次运行该工具；这样可以允许轨迹穿过由数据错误引起的脏区。 流向设置不当不会显示错误，但可能会停止追踪或显示意外结果。
该工具将运行并完成追踪。 起点的上游区域将在地图上突出显示。 这些是污染可能开始的区域。
起点所在的整个流段都会被选中，即使起点不在该段的开始位置也是如此。 此为预期结果，因为只能选择整个要素，而不是其中的一部分。
这些结果只是对数据的临时选择，这对于快速运行追踪分析非常有用。 但是，将追踪分析结果另存为新要素类也非常有用，这样您就可以将此分析的结果与其他结果进行比较。 您将再次运行分析，这次将更改参数以保存结果。
- 单击功能区上的编辑选项卡。 在选择组中，单击清除。
随即清除选择。
- 在地理处理窗格中，展开高级选项。
本部分包含更多用于追踪分析的选项，包括结果选项。 您将保存聚合几何，这会将结果存储为每种几何类型（点、线和面）的多部件要素类。
- 滚动至该部分底部。 对于结果类型，选择聚合几何。
您将关闭清除先前追踪结果的选项，这样可以从不同的追踪分析操作创建多个记录以进行比较。
- 取消选中清除所有之前的追踪结果。
- 对于追踪名称，键入 Trace_Interactive。
- 单击运行。
该工具随即运行。 将创建两个图层 Trace_Results_Aggregated_Points 和 Trace_Results_Aggregated_Lines，并将其添加到地图中。 点图层显示了每个流段的端点，而线图层则显示留段本身。
与仅选择上游流段时不同，新要素类不包括起点所在的整个流段，而仅包括上游部分。 虽然无法选择现有要素的一部分，但可以创建仅包含现有要素一部分的要素。
您已经执行了上游追踪。 您将清除已创建的起点，然后继续操作。
- 在地理处理窗格的底部，单击追踪选项卡。
- 在追踪窗格中，单击全部清除。
随即从窗格和地图中移除起点，以将其清除。
提示：
或者，您可以通过单击功能区上的追踪网络选项卡，单击追踪位置下拉菜单并选择全部清除来清除起点。
- 保存工程。
将点捕捉到追踪网络
运行追踪分析时，您使用了以交互方式添加到地图的原点的近似值。 虽然此近似值对于快速运行分析非常有用，但如果您需要更高的准确性，应该如何操作？ 您可以使用未包含在网络中的另一个要素类中的点来运行追踪分析。 但是，该点需要准确定位在网络上。 近似不能满足要求，即使是几何要素中最小的差异也会导致意想不到的结果。
接下来，您会将 Storm Drain Origin 和 Permitted Discharger Origin 图层捕捉到追踪网络。 捕捉可确保一个要素与另一个要素完全对齐，并可用于需要精确拓扑的分析。
首先，您需要将要素类复制到新要素类，这样在捕捉期间对要素几何所做的更改就不会影响您的原始数据。 建议在修改图层几何之前制作图层的副本。
- 在地理处理窗格中，单击后退按钮。 搜索 Copy Features 并打开复制要素（数据管理工具）。
- 对于输入要素，选择 Storm Drain Origin。 对于输出要素类，输入 Storm_Drain_Snap。
- 单击运行。
复制要素类并将副本添加到地图。 接下来，您会将其捕捉到流数据。
- 在地理处理窗格中，单击后退按钮。 搜索 Snap 并选择捕捉（编辑工具）。
您会将雨水排放点捕捉到流数据中最近的折点，最大距离为 50 米。
- 设置以下参数：
- 对于输入要素，选择 Storm_Drain_Snap。
- 在捕捉环境下，对于要素，选择 Ashokan_Streams。
- 对于类型，选择折点。
- 对于距离，输入 50，然后选择米。
- 单击运行。
现在，雨水排放点将捕捉到流要素上的折点。
您将为 Permitted Discharger Origin 点重复复制和捕捉的过程。 此点表示可能的污染源。 在后续的追踪分析中，您将使用它作为障碍，因此它也需要捕捉到流网络。
- 在地理处理窗格中，单击后退按钮。 搜索并打开复制要素工具。
- 对于输入要素，选择 Permitted Discharger Origin。 对于输出要素类，输入 Permitted_Discharger_Snap。
- 单击运行。
点随即被复制。
- 在地理处理窗格中，单击后退按钮。 搜索并打开捕捉工具。
- 设置以下参数：
- 对于输入要素，选择 Permitted_Discharger_Snap。
- 在捕捉环境下，对于要素，选择 Ashokan_Streams。
- 对于类型，选择折点。
- 对于距离，输入 50，然后选择米。
- 单击运行。
现在，这两个点均已捕捉到追踪网络并准备好进行分析。 您不再需要原始点图层，因此可以将它们从工程中移除。
- 在内容窗格中，右键单击 Storm Drain Origin，然后选择移除。 还需移除 Permitted Discharger Origin 图层。
使用障碍执行追踪
您将再次运行上游追踪分析，这次将使用捕捉到的雨水排放点作为起点，而不像在第一次分析中以交互方式选择起点。 使用捕捉点将提供更精确的结果。
您还将使用捕捉到的允许排放者图层作为障碍来运行分析。 障碍表示追踪分析停止的终点。 在本示例中，如果假设允许的排放者为污染源，您可能希望追踪污染源和污染点之间的区域，以了解已被污染的区域。
- 在功能区上，单击追踪网络选项卡。 在工具组中，单击上游。
追踪工具随即显示。 您将按照与之前分析类似的方式设置参数，但使用捕捉点作为起点和障碍。
- 设置以下参数：
- 对于输入追踪网络，确认已选择 Hydro Trace Network。
- 对于追踪类型，确认已选择上游。
- 对于起点，选择 Storm_Drain_Snap。
- 对于障碍，选择 Permitted_Discharger_Snap。
- 展开高级选项。 对于结果类型，使用选择。
如果未选择结果类型，则“选择”是默认选项。 在未设置高级选项的情况下首次运行分析时，结果将为追踪网络上的选择。 您将添加另一种结果类型以接收选择和具有聚合几何的新要素类。
- 对于结果类型，单击选择下的新下拉菜单，然后选择聚合几何。
- 取消选中清除所有之前的追踪结果。 对于追踪名称，键入 Trace_with_Barrier。
聚合点和聚合线参数将显示警告。 这些警告通知您这些参数指示的要素类已经存在。 （您在上次运行追踪分析时创建了它们。）
在许多其他地理处理工具中，使用已存在的输出要素类会覆盖现有要素类。 但是，此工具只会将新要素添加到现有要素类中，从而允许您使用属性表比较多个追踪分析的结果。 您将忽略该警告。
- 单击运行。
分析随即运行。 将向地图添加一个选择，以突出显示起点和障碍之间的流段。
和以前一样，选择包括整个流段，而不仅仅是上游流段部分。 发生这种情况是因为选择是在原始追踪网络上进行的，不能只选择部分流段。
- 单击功能区上的编辑选项卡。 在选择组中，单击清除。
清除选择后，聚合线要素类似乎包含起点下游的整个区域，而不考虑您选择的障碍。 但是，这是因为您将结果添加到了与之前分析相同的要素类中。 您可以使用属性表比较和可视化结果。
- 在内容窗格中，右键单击 Trace_Results_Aggregated_Lines 并选择属性表。
该表包含两条记录：Trace_Interactive（先前的追踪分析结果）和 Trace_with_Barrier（最近的结果）。 该表还列出了每条轨迹的长度。
注：
您的值可能稍有不同。
- 对于 Trace_Interactive，单击记录左侧的 1 以将其选中。
选择表中的记录，也会在地图上选择它。 该选择包括先前追踪分析的区域，没有障碍。
- 对于 Trace_with_Barrier，单击记录左侧的 2 以将其选中。
地图上的选择随即更新。 现在，它显示了包含障碍的追踪分析结果。 上游追踪在到达允许的排放点位置时停止。
与原始选择不同，此选择仅显示初始流段的上游部分。 发生这种情况是因为您查看的是聚合点要素类的选择，而不是在原始追踪网络上所做的选择。
- 在属性表中，单击清除以清除选择内容。
每个要素的 Shape_Length 字段显示了每个轨迹中包含的流段长度（以米为单位）。 原始轨迹长约 6378 米，含障碍的轨迹长约 4777 米。
根据这些结果，您可以预计在允许的排放点和观察到污染的位置之间有 4777 米的流段。 在允许的排放点上游还有 1600 米的流段。 如果污染未按预期来自允许的排放点，则需要调查 1600 米以寻找其他潜在来源。
- 关闭属性表。
执行下游追踪
到目前为止，您的精力集中于观察到污染点的上游。 上游分析可帮助您识别潜在的污染源。 接下来，您将关注下游哪些区域可能受到污染。
水文学家假设污染随着水量的增加而被稀释。 虽然体积会根据溪流的宽度和深度而变化，但您将使用溪流的总长度代表水量。 从本质上讲，这表示当污染向下游移动时，污染被稀释的程度与移动距离成正比。 在执行下游追踪时，您将使用函数障碍来指示此下游稀释。
- 在功能区上，单击追踪网络选项卡。 在工具组中，单击下游。
追踪工具随即出现，这次追踪类型设置为下游。
- 设置以下参数：
- 对于输入追踪网络，确认已选择 Hydro Trace Network。
- 对于追踪类型，确认已选择下游。
- 对于起点，选择 Storm_Drain_Snap。
您会将障碍参数保留为默认值，并在高级选项中设置函数障碍。 函数障碍基于计算而不是固定点要素。 它根据指定的函数条件是否已满足来定义追踪的范围。 函数障碍可用于设置最大值，达到该最大值时将停止追踪。
在本示例中，您将指定最大值 0.5 公里（或 500 米），直到下游追踪完成。 在没有其他污染源进入水道的情况下，本示例中使用该值来近似长度，直到污染稀释到接近正常水平为止。 使用先前创建并添加到追踪网络以用于追踪分析的 Length_KM 字段，可以设置此函数障碍。
- 展开高级选项。 在函数障碍下，设置以下参数：
- 对于函数，选择添加。
- 对于属性，选择 Length_KM。
- 对于运算符，选择大于或等于。
- 对于值，键入 0.5。
- 确认已选中使用本地值。
对于此下游分析，您将使用默认选择结果类型，因此您不会更改其他参数。
- 单击运行。
执行下游追踪。 在地图上，选择了起点下游的前 500 米累积流段长度。
选择在流段到达 Ashokan 水库的同一点结束，该水库的水量大，有助于缓解污染。
- 单击功能区上的编辑选项卡。 在选择组中，单击清除。
- 保存工程。
在本教程中，您希望从观察到污染的位置的上游和下游追踪流网络。 您创建了追踪网络、启用了网络拓扑，并执行了多项追踪分析。 所得结果帮助您确定了可能的污染源位置，以及它在被稀释之前可能传播的距离。
您可以在教程库中找到更多教程。
