ARCGIS教程--第二十一章-拓扑规则

第二十一章拓扑规则1拓扑规则简介实际应用时，往往需要在空间数据各要素之间保持某种特定的关系。比如：行政区是多边形，不能有相互重叠区域，线状道路之间不能有重叠线段、公共汽车站必须在公共交通线路上，等等。在ArcGIS的Godatabas中可以增加一系列的拓扑规则，在要素之间建立起空间关系，还可以对这些规则进行维护。为了便于理解拓扑规则，先解释几个专用术语：相交Intrsct）：线和线相交，并且只有一点重合该点不是端点），称为相交。接触Touch）：某线段的端点和自身或其他线段有重合，称为接触。悬点DanglNod）：线段的端点悬空，没有和其他任何线段连接，这个端点称为悬点。伪结点PsudoNod）：二个端点相互接触，连接成一个端点，称为伪结点。拓扑规则的种类可以按点、线、面来分。以下介绍ArcGIS的主要拓扑规则，每条规则用一幅图来说明，图的左半部分是符合规则的例子，右半部分则是违反规则的例子。1．1点拓扑规则举例规则一：Mustbcordbyboundaryof，点必须在多边形边界上。例如有一个点要素类代表公共汽车站，另有一个多边形要素类代表地块，可制定如下规则：公共汽车站必须位于地块的边界上。另一个例子是：行政界碑必须落在行政边界线上。不满足该规则的点要素将被标记为错误，修复的方法是删除或移动错误点移动也可理解为删除后立即添加）。图211点拓扑规则一规则二：Mustbcordbyndpointof，点要素必须处于线要素的端点上。例如：阀门为点要素类，必须位于线要素类输水管的尽端。不满足该规则的点要素将被标记为错误，修复的方法是删除或移动错误点。图212点拓扑规则二规则三：Pointmustbcordbylin，点要素必须在线要素之上。例如点要素代表窨井用，线要素代表排水管，窨井的必须位于排水管上。另一个例子是：公交汽车站点要素类）必须在公交线路线要素类）上。不满足该规则的点要素将被标记为错误，修复的方法是删除或移动错误点。图213点拓扑规则三规则四：Mustbproprlyinsidpolygons，点要素必须落在多边形要素内在边线上不算）。比如省界为多边形，省内的城市为点，城市一定要落在省界内。另一个例子是：代表住宅地址的点要素必须被居住用地多边形包含。不满足该规则的点要素将被标记为错误，修复的方法是删除或移动错误点。图214点拓扑规则四注意：点要素本身是不能建立拓扑规则的，它必须和线要素或多边形要素一起才能建立拓扑规则。1．2多边形拓扑规则举例规则一：Mustnotorlap，同一多边形类的要素之间不能重叠几个多边形共享一个点或共享一条边界不算重叠）。例如规划地块之间不能有重叠，行政区不能有重叠。重叠的部分将产生多边形错误。修改错误的方法有三种，一是删除重叠部分，留出空白；二是将重叠部分合并到某一个多边形；三是在重叠部分新增多边形，并删除原来的重叠部分。图215多边形拓扑规则一规则二：Mustnothagaps，多边形之间不能有间隙。比如规定表示连续分布的地形高程多边形之间不能有空隙。不满足规则的地方将产生线错误，表示空隙多边形，修改的方法是调整原来的边界，或添加新的多边形。图216多边形拓扑规则二规则三：Containpoint，多边形内必须包含点要素边界上的点不算）。例如规定居住用地内至少有一个地址点。不包含点的多边形将被视为错误，修改的方法是：在错误多边形内增加一个点要素，或者将没有内部点的多边形删除。图218多边形拓扑规则三图219多边形拓扑规则四规则四：Boundarymustbcordby，多边形的边线必须与线要素中的线段重合。例如交通调查小区的边界必须和道路线要素类重合。违反规则的地方将产生线错误，修改的方法可以是调整线段，也可调整多边形。规则五：Mustbcordbyfaturclassof，多边形要素中的每一个多边形都被另一个要素类中的多边形覆盖。例如城市规划区必须在若干行政区划内，工业建筑多边形必须在规划的工业用地内。违反规则的地方将产生多边形错误，修改的方法是在重叠部分增加新的多边形或调整错误的多边形。图2110多边形拓扑规则五规则六：Mustbcordby，每个多边形要素都要被另一个要素类中的单个多边形覆盖。例如建筑物多边形必须在地块多边形内，一个建筑多边形不能跨越多个地块。不满足规则的地方将产生多边形错误，修改的方法是：调整第一类多边形，使他们不要和第二类有交叉，或者扩大第二个要素类中的某些多边形，使他们能覆盖第一类中的错误多边形。图2111多边形拓扑规则六规则七：mustnotorlapwith，一个要素类中的多边形不能与另一个要素类中的多边形重叠。虽然和规则一相似，都是说不能重叠，但是这里是指两个多边形要素类FaturClass）之间的关系。比如一个要素类表示湖泊，另一个要素类表示陆地，他们是相互独立的类，显然它们应该满足该规则。重叠的部分将产生多边形错误，修改方法同规则一。图2112多边形拓扑规则七规则八：Mustcorachothr，两个要素类中的多边形要相互满覆盖，外边界要一致。例如土壤层范围和地质层范围应一致。违反规则的地方将产生多边形错误，修改错误的方法是在重叠不到的地方增加多边形，或者调整、删除不重叠的部分。图2113多边形拓扑规则八规则九：Araboundarymustbcordbyboundaryof，某个多边形要素类的边界线在另一个多边形要素类的边线上。例如县、市边界上必须有乡、镇边界，而且前者的边界必须被后者所重合。违反规则的地方将产生线错误，修改的方法是手工编辑边界。图2114多边形拓扑规则九多边形不仅可定义自身的规则，而且和点要素、线要素、其他多边形要素之间建立起拓扑关系。多边形要素和点要素的关系前节已经介绍，不同多边形要素类之间的关系在本节介绍，多边形要素和线要素的关系在下节介绍。1．3线拓扑规则举例规则一：Mustnothadangls，不允许线要素有悬点，即每一条线的端点都不能孤立，必须和本要素类中其他要素、或和自身相接触。例如，地块边界线段不能有悬点。违反规则的地方将产生点错误，修改的方法是：将包含悬点的线段延伸到其它要素上，或者将过长的部分截断后删除。图2115线拓扑规则一规则二：Mustnothapsudonod，不能有伪结点，即线段的端点不能是二个端点的接触点自身首尾接触是允许的），例如河流。违反规则的地方将产生点错误，修改的方法是：将伪结点两边的线段合并为一个条线，使伪结点自然取消。图2116线拓扑规则二规则三：Mustnotorlap，在同一要素类中，线与线不能相互重叠。例如平面道路网。违反规则的地方将产生线错误，修改的办法是将不需要的线段截断，再删除。图2117线拓扑规则三规则四：Mustnotslforlap，线要素不能自己和自己重叠。例如街道。违反规则的地方将产生线错误，修改的方法是截断、删除重叠部分。图2118线拓扑规则四规则五：Mustnotintrsct，同一要素类中，线与线不能相交。例如河流、地块边界线。违反规则的地方将产生线错误，修改的方法是重合处合并，相交处打断。图2119线拓扑规则五规则六：Mustnotslfintrsct，同一要素类中，线要素不能自相交，例如枝状的排水管。违反规则的地方将产生线错误和点错误，修改的方法是在自相交处适当缩短或外移。图2120线拓扑规则六图2121线拓扑规则七规则七：Mustnotintrsctortouchintrior，线和线不能交叉，端点不能和非端点接触非端相互重合是允许的）。例如铁路和铁路不能交叉。某铁路端点不能和其他铁路的非端点部分接触。违反规则的地方将产生线错误和点错误，该错误根据实际需要编辑、修改。规则八：Mustbsinglpart，线要素必须单独，不能相互接触、重叠。违反规则的地方将产生线错误，修改的方法是将接触的地方合并，成为一个要素，或移动后分离。图2122线拓扑规则八规则九：Mustnotorlapwith，两个线要素类中的线段不能重叠。违反规则的地方将产生线错误，该错误根据实际需要编辑、修改。图2123线拓扑规则九规则十：Mustbcordbyfaturclassof，某个要素类中的线段必须被另一要素类中的线段所覆盖。例如公交线路必须行驶在道路上。违反规则的地方将产生线错误，修改的方法是将错误线段删除，再重新输入正确的。图2124线拓扑规则十规则十一：Endpointmustbcordby，线要素的端点被点要素覆盖。例如每一条公交线路的尽端必须有终点站。违反规则的地方将产生点错误，修改的方法是增补新的点要素。图2125线拓扑规则十一规则十二：Mustbcordbyboundaryof，线要素必须被多边形要素的边界覆盖。例如城市的内部道路至少一侧有地块多边形边界。违反规则的地方将产生线错误，修改的方法是删除错误的线，或编辑多边形。图2126线拓扑规则十二一个要素类允许设置多个拓扑规则，但是这些规则必须定义在一个拓扑类中。2拓扑规则用于数据质量的检验和控制2．1建立线要素拓扑规则启动ArcCatalog，在窗口左侧将路径定位到\gisx09\x22，其中有Godatabasgo22，双击鼠标展开其中的数据集，出现数据集datast1。在datast1中有线要素类lotlins，是地块边界线。本练习目的是通过建立线要素类lotlins的拓扑关系，检验输入的线要素是否全部封闭，为下一步构成地块多边形作准备。选择datast1，单击鼠标的右键，在弹出的菜单中，选择NwTopology，表示新建拓扑规则。出现NwTopology新拓扑）对话框。如果datast1的拓扑规则已经存在，系统会提示无法建立拓扑规则。这时用选择datast1下侧的拓扑关系图标，用鼠标右键选择Dlt，将曾经建立的拓扑规则删除后再重建。在NwTopology新拓扑）对话框中，点击按钮“下一步”，有两个设置：Entranamforyourtopology：topology1键盘输入新建拓扑规则的名称EntraclustrTolranc 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 输入限差值，本练习用默认值，不修改图2127选择拓扑规则按“下一步”键继续，提示Datast1中的各种要素类名称，勾选lotlins，表示为该要素建立拓扑规则。按“下一步”键，出现Rank设置对话框，保持默认值，再选“下一步”按钮，提示：Spcifythrulsforthtopology要求定义拓扑规则。点击左侧按钮AddRul，为要素类添加拓扑规则见图2127）。Fatursoffaturclass下拉选择要素类lotlinsRul：下拉选择规则MustNotHaDangls，不能出现悬点ShowErrors勾选图2128拓扑错误按OK键，返Spcifythrulsforthtopology对话框，按“下一步”按钮，再按“完成”键。经ArcCatalog处理，建立拓扑规则，系统提示：Thnwtopologyhasbncratd.Wouldyouliktoalidatitnow?意思是拓扑规则已建立，提问是否使它有效？选“是Y）”，可以看到在datast1下多了一个topology1类，它有拓扑关系图标。鼠标单击topology1，在ArcCatalog右侧窗口，选择标签Priw，可以看到有三个红色的小方块表示悬点，他们就是有拓扑错误的地方见图2128）。2.2修改拓扑错误启动ArcMap，打开地图文档\gisx09\x22\x22.mxd，有一个空的datafram1，按图标添加图层，在路径\gisx09\x22\下展开go22Godatabas），选择datast1中的topology1，按OK键确定。系统出现提示：“Doyoualsowanttoaddallfaturclasssthatparticipatin“topology1”tothmap?”，意思是是否将所有与拓扑类topology1有关的要素类都加载进来？选择“是Y）”。可以看到，添加两个图层：“lotslin”、“topology1”。其中，其中拓扑错误以红色方块显示。在ArcMap 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 按钮一栏中点击按钮，调用出Editor工具条，也可在菜单中选用ViwToolbarsEditor。在Editor工具栏中选择EditorMorditingtoolsTopology，调出拓扑Topology）工具栏见图2129）。图2129拓扑工具栏虽然都是用红方块表示错误，但每个错误的类型都不一样，用工具放大左上角方块，可以发现这个错误是因为线的端点过长称为Orshoot，参见图2130）。在Topology工具栏点，选中该红色方块用框选方式可能比较方便）。方块变成黑色表示被选中，点鼠标右键弹出菜单，选择Trim。在弹出的MaximumDistanc对话框中输入2，按车，长出的部分被截去了。输入2的意思是：如果长出去的悬挂线Dangllin）的长度小于2个坐标单位就截去。具体应用时如何判断合适的长度，可以用Tools工具栏中的大致量一下出头部分的长度，从状态栏的Sgmnt读数可知长度大致为0.5，实际输入一个略大于0.5的值即可。图2130线过长Orshoot）点击或者按），到最开始的视图，用放大左下角的红色方块，可以发现这个错误是端点离目标线差一段距离，过短称Undrshoot，参见图2131）。在Topology工具栏点击图标，弹出ErrorInspctor窗口。勾选Visiblxtntonly，表示只在可视的地图范围内找错误，按Sarchnow按钮，在窗口下方出现了一行记录，表示找到了一个错误见图2132）。图2131线过短Undrshoot）图2132错误检查窗口点击该行记录，红色方块变成黑色被选中），在该行上点鼠标右键，在弹出的菜单选择Extnd，输入2后按车，错误被改正了。点击图标，到开始的视图，用放大右下角的红色方块，这处的错误是有一条多余的线见图2133），用选中方块，在鼠标右键菜单中选择SlctFaturs，按键盘上的Dlt键，多余的线被删除了。需注意，如果用Extnd方法延长），该错误也会被“改正”，但是很显然不应该用Extnd方法，放大并看清错误的原因很重要的。图2133另一种悬挂线，实际上是多余线图2134DirtyAra下面还要验证一下，刚才编辑过的地方是否还有拓扑错误。在TOC中选择Topology1，单击右键，在弹出的菜单选Proprtis，选Symbology标签，勾选DirtyAras，按“确定”键。这时，地图上刚才编辑过的地方被3个蓝色矩形框住了，这3个矩形就是DirtyAras见图2134）。只要对DirtyAras验证就可以了。在Topology工具栏上选该工具是在Class）被打开，针对parcl2，可以看到有一个Rs字段，纪录取值为0或者1，选定的区域内验证拓扑规则），框选3个矩形框，蓝色矩形消失了，说明该区域不存在拓扑错误了。线要素类lotslin的数据质量检验完成。选择编辑工具条中的菜单EditorStopEditing，结束编辑状态，根据提示，选择“是Y）”，保存编辑。选用菜单FilExit，退出ArcMap。2.2生成地块多边形启动ArcCatalog，定位到D:\gisx\x22\go22下的datast1，点击datast1，单击右键，选择菜单NwPolygonFaturClassFromLins从线要素产生多边形），出现对话框：Entrnamforthfaturclass:lotspolygon输入生成的多边形名称EntraclustrTolranc要求输入限差值，本练习用默认值，不修改在下方的对话框中勾选lotlins，按OK按钮。在datast1中，根据线要素lotlins，生成了一个新多边形要素类lotspolygon，有关错误已经修改。3拓扑规则用于空间分析3.1建立多边形拓扑规则本练习要求作一个分析：某公司准备在该地区开一个卡拉OK厅，位置要沿道路，但是不能开在居住用地沿线的道路上，避免干扰居民生活，要求将不符合条件的路段找出来。启动ArcCatalog，在左侧路径栏中找到D:\gisx09\x22\go22Godatabas），双击展开，双击datast2，可以看到该要素数据集里包含了两个多边形要素类：blocks和parcl2，在右侧的显示框内点击标签Priw，下侧出现Priw下拉框，选择Gography，可以分别显示该要素类的大致图形见图2135，图2136），在Priw下拉框中选择Tabl，该要素类的属性表AttributTablofFaturClass）被打开，针对parcl2，可以看到有一个Rs字段，纪录取值为0或者1，0表示非居住用地，1表示居住用地。图2135以道路划分的街坊blocks）图2136进一步细化的地块parcl2）在ArcCatalog左侧目录框中双击要素类FaturClass）parcl2，单击右键，选择菜单Proprtis，打开FaturClass属性窗口。在其中，点击Subtyps标签，参考图2137进行设置：SubtypFild:Rs下拉选择Subtyp字段为RsDfaultSubtyp:非居住用地下拉选择Subtyp默认值为“非居住用地”图2137建立Subtyp如果不出现“非居住”、“居住”下拉值，须事先输入：Cod属性值）Dscription0非居住用地键盘输入1居住用地键盘输入按“确定”按钮，关闭FaturClassProprtis对话框。在目录框中展开datast2，如果该数据集中已经存在拓扑规则的定义如datast2Topology，一般原因是前次练习已经建立了拓扑规则，用鼠标右键点击该拓扑规则名，选菜单Dlt，对ConfirmDlt对话框，答“是Y）”，将已经存在的拓扑规则删除。）确认没有拓扑规则后，再用鼠标右键单击datast2，选择菜单NwTopology，弹出NwTopology对话框，点击“下一步”：Entranamforyourtopology:datast2Topology输入拓扑规则数据名称Entraclustr用默认值点击“下一步”，勾选blocks和parcl2两个要素类，再点击“下一步”，提示输入Rank值，接受系统默认值，再点击“下一步”，点击按钮AddRul，增加拓扑规则，在弹出的输入对话框按进行设置：Fatursoffaturclass：block下拉选择Rul：AraBoundaryMustBCordByBoundaryof下拉选择Faturclass：parcl2:非居住展开parcl2，后再下拉选择ShowErrors在对话框右侧勾选，要求显示拓扑错误按OK键继续，可以看到拓扑规则的描述：blocksAraBoundaryMustBCordByBoundaryOfparcl2:非居住意思是：blocks街坊）边界必须和parcl2地块细分）中非居住用地的边界重合，不满足规则的边界线将被作为错误标出来。经过Subtyp设置，parcl2地块细分）中属性为非居住的已被定义Rs等于0），就满足了分析的要求。点击“下一步”，点击“完成”，系统需要计算一段时间，产生拓扑规则数据，再出现提示：Thnwtopologyhasbncratd.Wouldyouliktoalidatitnow?新的拓扑规则已经建立，是否使它有效？）按“是Y）”按钮，在datast2下出现拓扑规则数据名称datast2Topology和对应的图标。选用菜单FilExit退出ArcCalalog。图2138显示不能建设卡拉OK厅的区域拓扑错误区）3.2查看分析结果启动ArcMap，打开\gisx09\x22\x22.mxd，激活datafram2，按图标，添加D:\gisx09\x22\go22—datast2—datast2Topology，出现提示：“Doyoualsowanttoaddallfaturclasssthatparticipatin‘datast2Topology’tothmap?”选择“否N）”。拓扑类datast2Topology添加显示出来，有拓扑错误的地方都用红色粗线LinErrors）标出来。这些红线是不允许开设卡拉OK厅的位置，他们是居住用地的边界图2138）。结束练习，选用菜单FilExit退出ArcMap，系统提示是否保存对地图文档的修改，为了不影响别人、后续的练习，应答“否N）”。4建立拓扑规则的注意事项建立拓扑规则比较简单，查错、改错时需要注意若干专门术语，包括ClustrTolranc，Rank，DirtyAra，ErrorandExcption。其中ClustrTolranc和Rank在建立拓扑规则时遇到的，DirtyAra和ErrorandExcption是拓扑编辑时用到的。ClustrTolranc的中文意思是线簇之间的限差，是一个长度值，在ArcGIS建立拓扑规则的时候，如果两个拐点Vrtx）之间的距离小于ClustrTolranc，那么这两个拐点就被焊接Snap）在一起，变成了一个拐点。这里所说的两个不同的拐点被焊接在一起，是属于需要建立拓扑规则的不同的要素类FaturClass），如果同一个线要素类LinFaturClass）内部不建拓扑规则，许多根线，他们的相互距离很近，不同的拐点Vrtx）之间的距离小于ClustrTolranc的设定值，也不会被焊接在一起。只有分别属于需要建立拓扑规则的要素类之间的拐点相互距离小于指定值时，才会有焊接作用。ClustrTolranc可用默认值，也可键盘输入，值的大小根据要素类的精度和几何范围确定。既然有焊接Snap）过程，要素就会移动，Rank表示等级，每个要素类在参与拓扑规则时都会有一个Rank值，如果需要焊接，Rank值低的要素类的拐点向Rank值高的要素类的拐点移动，实现焊接。前文建立拓扑规则时，参与的要素类只有lotlins自身，这时，焊接过程就发生在同一个要素类的内部，所以它的Rank值不起作用。DirtyAra的中文意思是责任区，是指被编辑过的区域，该区域中可能有违反拓扑规则的要素。DirtyAra用一个矩形框把编辑过的地方围起来，验证拓扑规则的时候，只需要对这些矩形框进行验证，这就提高了计算机的处理效率对练习用的小数据量而言，计算时间的长短是微不足道的）。Error的中文意思是出错，值违反拓扑规则的地方，用红色方块表示。某些可接受的Error被称之为Excption例外）。5本章小结Godatabas可以建立多种点、线、多边形的拓扑规则，用于控制要素类之间特定的空间关系。Godatabas的拓扑关系在ArcCatalog中建立。Godatabas中一个要素类允许设置多个拓扑规则，但是这些规则必须定义在一个拓扑类中。建立拓扑关系，可以直接用于空间数据的质量控制、维护，有效地提高数据的精度和完整性。利用不同的拓扑规则建立拓扑关系，还可以直接用于某些特定的空间分析。最后列出ArcGIS的Godatabas所支持的拓扑规则表，供查询。点拓扑规则 MustBCordByBoundaryOf点必须在多边形的边界上 MustBProprlyInsidPolygons点必须在多边形内 MustBCordByEndpointOf点必须在线的端点上 MustBCordByLin点必须在线上多边形拓扑规则 MustNotOrlap同一多边形类的要素之间不能重叠 MustNotHaGaps多边形之间不能有间隙 MustNotOrlapWith一个要素类中的多边形不能与另一个要素类中的多边形重叠 MustBCordByFaturClassOf多边形要素类中的每一个多边形都被另一个要素类中的多边形覆盖 MustCorEachOthr两个要素类中的多边形相互满覆盖，外边界一致 MustBCordBy每个多边形要素都被另一个要素类中的单个多边形覆盖 BoundaryMustBCordBy多边形的边界必须与线要素中的线段重合 AraBoundaryMustBCordByBoundaryOf某个多边形要素类的边界线在另一个多边形要素类的边界线上 ContainsPoint多边形内必须包含点要素线拓扑规则 MustNotOrlap同一要素类中，线与线不能相互重叠 MustNotIntrsct同一要素类中，线与线不能相交 MustNotHaDangls不允许线要素有悬线 MustNotHaPsudoNods不能有伪结点 MustNotIntrsctOrTouchIntrior线和线不能交叉，端点不能和非端点接触 MustNotOrlapWith两个线要素类中的线段不能重叠 MustBCordByFaturClassOf某个要素类中的线段必须被另一要素类中的线段所覆盖 MustBCordByBoundaryOf线要素必须被多边形要素的边界覆盖 EndpointMustBCordBy线要素的端点被点要素覆盖 MustNotSlfOrlap不能和自己重叠 MustNotSlfIntrsct不能自相交 MustBSinglPart线要素必须单独，不能相互接触、重叠