实验四空间数据的拓扑处理
实验背景：
拓扑是不同地理实体几何关系的表征，它定义了各要素之间空间关联方式的一组规则，通过拓扑可以提高空间数据的维护质量。例如，在一个包含省和海岸线的地理数据库中，在对省边界数据进行更新时，通过建立各省边界的多边形之间不能相互重叠，以及海岸线必须与省的边界一致的拓扑规则，就可以消除各省之间相互重叠或省与海岸线不吻合的错误。
实验目的：
通过本次实验掌握创建拓扑关系的具体操作流程，包括拓扑创建、拓扑错误检测、拓扑错误修改、拓扑编辑等基本操作。
实验内容：
拓扑实例：修复CAD线数据错误。对LotLines建立拓扑关系，执行拓扑验证，并以过伸、未及和重复数字化的线为例，详细讲述如何利用预定义修复方法来修复拓扑错误。
操作步骤：
1. 打开地图文档。
启动ArcMap，单击【文件】→【打开】，打开GeodatabaseTopology.mxd 地图文档（..\GiS实验 \实验四拓扑\光盘数据\Ex1\data），如图3.1所示。单击【窗口】→【目录】按钮。如图3.2所示。
图3.1 地图文档加载后界面
图3.2 打开目录窗口界面
2. 创建地理数据库拓扑。
（1）新建拓扑。在目录窗口中双击Topology.gdb，再右击StudyArea,单击【新建】→【拓扑】，操作如图3.3所示。打开【新建拓扑】对话框。如图 3.4
所示。
图3.3 新建拓扑操作
图3.4 新建拓扑对话框
（2）设置参数。设置名称和拓扑容差，接受默认名称和拓扑容差，单击【下一步】按钮；选择参与拓扑的要素类，勾选LotLines，单击【下一步】按钮；设置拓扑等级数目，接受默认等级，单击【下一步】按钮；设置拓扑规则，单击【添加规则】，在【规则】下拉列菜单中选择【不能有悬挂点】，（悬挂点即只与一条线要素相交的点），操作如图3.5所示。
图3.5 添加规则操作按钮
单击【确定】按钮后，单击【下一步】按钮；查看参数规则摘要信息，单【完成】按钮；是否立即验证拓扑，单击【是】按钮。
3. 查找需修复的错误
（1）加载StudyArea_Topology图层。在目录窗口中双击StudyArea,单击StudyArea_Topology，按住鼠标左键不放把StudyArea_Topology拖至ArcMap 左边的内容列表中，如图3.6所示，在弹出的对话框中单击【是】。拓扑图层就
添加到ArcMap中了。也可在ArcMap主菜单中单击添加，方法类似加载图层，如图3.7所示。
图 3.6 添加拓扑图层
图3.7 添加拓扑图层
关闭目录窗口，ArcMap界面如图3.8所示。
图3.8 加载拓扑图层后操作界面
在ArcMap主菜单中单击【书签】→【Dangle errors】，地图窗口会自动缩放到书签表示的区域，可看到本实验需要进行修复的四个悬挂结点错误。如图
3.9所示。
图3.9 书签区域
（2）加载拓扑工具条。打开【编辑器】工具条，进入编辑状态；加载拓扑
工具条，在主菜单中单击【自定义】→【工具条】→【拓扑】，拓扑工具条如图
3.10所示。
（3）在拓扑工具栏上单击错误检查器按钮，打开【错误检查器】窗口，
选中【错误】和【仅搜索可见范围】复选框，单击【立即搜索】按钮。错误条目
显示在列表框中，如图3.11所示。
图3.11 错误检查器窗口
4. 修剪过伸错误
（1）单击主菜单中的，选中最上端的悬挂结点错误并放大，可看到发生错误的地块线超出另一块地线的位置，如图3.12所示。
（2）在【错误检查器】窗口中，单击【立即搜索】，右击错误条目，在弹出菜单中单击【修剪】。操作如图3.13所示。
（3）输入修剪最大距离：“3”，按Enter键。过伸线段被修剪，错误消失，如图3.14所示。注意：输入最大距离3是指过伸线超出另一线段小于或等于3m 时未及线才被裁剪。
图3.13 修剪操作图
图3.12 过伸错误图图3.14 修剪过伸线运行结果
5. 延伸未及错误
（1）在工具栏中，单击【书签】→【Dangle errors】，看到其余两个错误。
（2）单击主菜单中的，选中其余两个错误中的西边的悬挂结点错误并放大，可看到发生错误的地块线未延伸到另一块地线的位置，如图3.15所示。
（3）在【错误检查器】窗口中，单击【立即搜索】，右击错误条目，在弹出菜单中单击【延伸】。
（4）输入延伸最大距离：“3”，按Enter键。未及线段被延伸，错误消失，如图3.15所示。注意：输入最大距离3是指未及线与另一线段相距小于或等于3m时未及线才被延伸。
图3.15 延伸前后对比图
6. 删除重复数字化的线
（1）在工具栏中，单击【书签】→【Dangle errors】，看到剩余1个错误点。
（2）将该点放大，放大至可以看到两条几乎平行的地块线为止，，发现其中一条具有悬挂结点，如图3.16左所示。
图3.16 重复数字化的线错误和修正后结果图（3）单击工具栏中的编辑工具按钮，按钮位置如图3.17所示。单击选择错误的线，再右击【删除】或者直接按Delete键删除错误线。操作如图3.18所示。结果如图3.16右。
图3.17 编辑工具按钮位置
图3.18 删除错误线操作图
7.脏区域的拓扑验证
脏区域是指拓扑中没有检查过的区域，所以每一次修复后都会产生脏区域，修复后都要进行脏区的拓扑验证。
（1）在工具栏中，单击【书签】→【Dangle errors】，右击StudyArea_Topology,单击【属性】，如图3.19所示，
图3.19 显示属性对话框操作
切换到【符号系统】选项卡。选中【脏区】复选按钮，单击【确定】按
钮，在地图窗口显示脏区域。操作如图3.20所示。显示结果如图3.21所示。
图3.20 符号系统选项卡
图3.21 脏区域显示结果图
（2）在【拓扑】工具条中，单击指定区域中的按钮，在北部脏区域周围拖出一个选框。如图3.22所示，脏区域被移除，且未在验证区域发现任何其他错误。
图3.22 拖出选框移除脏区
的拓扑得到验证，无错误产生。结果如图3.23所示。
8.当前拓扑中剩余错误的修复
对于当前拓扑中的其他错误，均以通过修剪、延伸或删除多余线来逐个进行
修复。用【修复拓扑错误】工具对选择的多个错误同时进行修复。下面以修复所
以未及错误的操作为例。
（1）在工具栏中单击全图按钮，显示剩余的全部错误。
错误在地图中黑色显示）后右键单击，单击【缩放至】，地图会缩放至所选错误。
操作如图3.24。观察所选错误为何种错误，再在错误检查器中同一位置右击弹
出菜单中的选项进行修复。
图3.24 缩放至选中点操作
（3）在【拓扑】工具条中单击按钮，将当前操作产生的脏区域全部删除。
除了上述方法以外还可以使用拓扑工具中的修复拓扑错误按钮，在地图中右击选中错误进行修复。请同学们对剩余错误进行修复并保存。拓扑工具功能强大，希望同学们在学习过程中不断去探索快捷便利的方法。
思考题
1、通过本次实验谈谈拓扑在生活中的具体应用的例子。
2、实验中多次运用到书签，查找资料结合自己的理解，书签到底是什么？它的作用是什么？
3、拓扑容差是什么？怎么去选取修剪和延伸的最大距离？
6.空间数据检查与拓扑处理 实验内容： 一、林业小班拓扑的建立与检查 创建拓扑的流程图 1.创建地理数据库 在ArcCatalog树中，右键单击“6.实验指导\Data”文件夹，单击新建“文件地理数据库”，输入所建的地理数据库名称“Forest.gdb”，在新建的地理数据库上右键选择新建中的要素数据集。在打开的新要素数据集对话框中，将数据集命名为Topology，导入数据集匹配坐标系统“竹园_林班.shp”。 2.向数据集中导入数据 在ArcCatalog树中，右键单击Data文件夹中的Topology数据集，单击导入，选择要素类（多个），导入“竹园_林班.shp”、“竹园_小班.shp”。 3.创建拓扑 （1）在ArcCatalog树中，右键单击Topology要素数据集，选择拓扑，打开新建拓扑对话框，设置名称和拓扑容差（拓扑容差应该根
据数据精度而尽量小，它决定着在多大范围内要素能被捕捉到一起），在下一步参与创建拓扑的要素类对话框中选择参与创建拓扑的要素类（至少两个）。继续在下一步拓扑等级数目对话框中设置等级的数目及拓扑中每个要素类的等级，这里登记相同设为1.下一步，设置拓扑规则。这里设置“竹园_小班.shp”必须被包含在““竹园_林班.shp”中，“竹园_小班.shp”自身不能重叠。单击OK，返回上级对话框，打开参数信息总结框，检查无误后，单击完成按钮，拓扑创建成功。出现一对话框，询问是立即进行拓扑检验，创建的拓扑出现在Catalog 树中，单击是按钮，出现进程条，进程结束时，拓扑检验完毕，创建的拓扑出现在Catalog中。 4.查找拓扑错误 打开ArcMap，将Topology添加到ArcMap中，查看拓扑错误，如下图所示：
arcgis常见拓扑错误修改步骤 1，首先打开catalog 在一目录文件夹下新建一个 geodatabase 2，在gepdatabase下新建dataset，然后导入要进行拓扑关系检查的数据3，新建topology 加入拓扑规则，全部的拓扑规则在下面附1 4，在arcmap中打开建立的拓扑，对常见的几种进行如下附图修改 拓扑修改之前先打开editor 然后打开editor下面的more editing tools 选择topology 一、面不能相互重叠（must not overlap） 修改方法有以下几种： 1、可以直接修改要素节点去除重叠部分。 2、在错误上右键选择merge，将重叠部分合并到其中一个面里。
二、面不能有缝隙(must not have gaps) 1、可以直接修改要素节点去除重叠部分。
2、在错误上右键选择create feature，将缝隙部分生成一个新的要素，然后利用editor 下的merge把生成的面合并到相邻的一个面里。 3、task里选择auto-complete polygon，用草图工具自动完成多边形，会在缝隙区域自动生成两个多边形，然后用merge合并到相邻面里。
附1 1.must not overlay：单要素类，多边形要素相互不能重叠 2.must not have gaps：单要素类，连续连接的多边形区域中间不能有空白区（非数据区） 3.contains point：多边形＋点，多边形要素类的每个要素的边界以内必须包含点层中至少一个点 4.boundary must be covered by：多边形＋线，多边形层的边界与线层重叠（线层可以有非重叠的更多要素） 5.must be covered by feature class of：多边形＋多边形，第一个多边形层必须被第二个完全覆盖（省与全国的关系） 6.must be covered by：多边形＋多边形，第一个多边形层必须把第二个完全覆盖（全国与省的关系） 7.must not overlay with：多边形＋多边形，两个多边形层的多边形不能存在一对相互覆盖的要素 8.must cover each other：多边形＋多边形，两个多边形的要素必须完全重叠 9.area boundary must be covered by boundary of：多边形＋多边形，第一个多边形的各要素必须为第二个的一个或几个多边形完全覆盖 10.must be properly inside polygons：点＋多边形，点层的要素必须全部在多边形内 11.must be covered by boundary of：点＋多边形，点必须在多边形的边界上 线topology 1.must not have dangle：线，不能有悬挂节点 2.must not have pseudo-node：线，不能有伪节点 3.must not overlay：线，不能有线重合（不同要素间）
空间数据的拓扑关系 1、空间数据的拓扑关系 地理信息系统同其它一些事务信息处理系统如银行管理系统,图书检索系统的主要区别在于地理信息系统中具有大量几何目标信息。这些几何目标信息还包含两类信息,一类就是目标本身的位置信息;另一类就是地物间的空间关系信息。如果忽略几何目标间的空间关系信息,那么从数据结构的角度瞧,地理信息系统的数据结构就可以设计成通常事务信息处理系统的形式。也就就是说,由于地理信息系统必须同时考虑几何目标的空间关系、地物位置信息及特征信息,致使地理信息系统的数据结构比较复杂。为了研究几何目标的空间关系,在此引入拓扑关系的概念。 2、拓扑的基本概念 几何信息与拓扑关系就是地理信息系统中描述地理要素的空间位置与空间关系的不可缺少的基本信息。其中几何信息主要涉及几何目标的坐标位置、方向、角度、距离与面积等信息,它通常用解析几何的方法来分析。而空间关系信息主要涉及几何关系的“相连”、“相邻”、“包含”等信息,它通常用拓扑关系或拓扑结构的方法来分析。拓扑关系就是明确定义空间关系的一种数学方法。在地理信息系统中用它来描述并确定空间的点、线、面之间关系及属性,并可实现相关的查询与检索。从拓扑观点出发,关心的就是空间的点、线、面之间的联接关系,而不管实际图形的几何形状。因此,几何形状相差很大的图形,它们的拓扑结构却可能相同。 图3-4(a)(b)所表示的图,其几何形状不同,但它们结点间拓扑关系就 是相同的,均可用图3-4(c)所示结点邻接矩阵表示。(c)中交点为1处表示相应纵横两结点相连。
同样,图3-5(a)(b)所表示的图,其几何形状完全不同,但各面块之间的拓扑邻接关系完全相同,如图3-5(c)邻接矩阵所示,(c)中交点为1处表示相应的两个面相邻。 总之,拓扑关系反映了空间实体之间的逻辑关系,它不需要坐标、距离信息,不受比例尺限制,也不随投影关系变化。因此,在地理信息系统中,了解拓扑关系对空间数据的组织,空间数据的分析与处理都具有非常重要的意义。 3.空间数据的拓扑关系 空间数据拓扑关系的表示方法主要有下述几种: 一、拓扑关联性 拓扑关联性表示空间图形中不同类型元素,如结点、弧段及多边形之间的拓扑关系。如图3-6(a)所示的图形,具有多边形与弧段之间的关联性 P1/a1,a5,a6;P2/a2,a4,a6等,如图3-6(b)所示。也有弧段与结点之间的关联性,N1/a1,a3,a5,N2/a1,a6,a2等。即从图形的拓扑关联性出发,图3-6(a)可用如图3-6(b),(c)所示的关联表来表示。 用关联表来表示图的优点就是每条弧段所包含的坐标数据点只需存储一次,如果不考虑它们之间关联性而以每个多边形的全部封闭弧段的坐标点来存储数据,不仅数据量大,还无法反映空间关系。
空间数据的拓扑关系
空间数据的拓扑关系 1.空间数据的拓扑关系 地理信息系统同其它一些事务信息处理系统如银行管理系统，图书检索系统的主要区别在于地理信息系统中具有大量几何目标信息。这些几何目标信息还包含两类信息，一类是目标本身的位置信息；另一类是地物间的空间关系信息。如果忽略几何目标间的空间关系信息，那么从数据结构的角度看，地理信息系统的数据结构就可以设计成通常事务信息处理系统的形式。也就是说，由于地理信息系统必须同时考虑几何目标的空间关系、地物位置信息及特征信息，致使地理信息系统的数据结构比较复杂。为了研究几何目标的空间关系，在此引入拓扑关系的概念。 2. 拓扑的基本概念 几何信息和拓扑关系是地理信息系统中描述地理要素的空间位置和空间关系的不可缺少的基本信息。其中几何信息主要涉及几何目标的坐标位置、方向、角度、距离和面积等信息，它通常用解析几何的方法来分析。而空间关系信息主要涉及几何关系的“相连”、“相邻”、“包含”等信息，它通常用拓扑关系或拓扑结构的方法来分析。拓扑关系是明确定义空间关系的一种数学方法。在地理信息系统中用它来描述并确定空间的点、线、面之间关系及属性，并可实现相关的查询和检索。从拓扑观点出发，关心的是空间的点、线、面之间的联接关系，而不管实际图形的几何形状。因此，几何形状相差很大的图形，它们的拓扑结构却可能相同。
图3-4(a)(b)所表示的图，其几何形状不同，但它们结点间拓扑关系是相同的，均可用图3-4(c)所示结点邻接矩阵表示。(c)中交点为1处表示相应纵横两结点相连。 同样，图3-5(a)(b)所表示的图，其几何形状完全不同，但各面块之间的拓扑邻接关系完全相同，如图3-5(c)邻接矩阵所示，(c)中交点为1处表示相应的两个面相邻。
ArcGIS拓扑检查、按位置选择、空间连接教程 第一部分：拓扑检查，确保数据没有重叠或交叉 1、dwg数据导入arcmap，此处以“顶层结构层.dwg”为例。 若是出现“位置的空间参考”不用管他，确定就好。 2、将导入的dwg数据转为CAD要素数据集：选中dwg中的“顶 层结构层.dwg Polygon”右键--用转换CAD要素数据集功能， 输出数据库可以自己建一个文件地理数据库专门存放相关文件。
这里输入CAD数据集不用填因为系统已经输入好了。只需要改文件 路径和名称就好了。 这是成果图展示。 3、在你存放的数据库里找到输出的CAD要素集，右键-新建-拓扑， 对照下图。
图中红色部分就是输出的CAD要素集，选中它右键—新建—拓扑。 这里拓扑名称不用改，在选择要参与到拓扑中的要素中选择polygon1.
等级数不用填，下一步到添加规则，如图确定再下一步。 新建拓扑完成后验证拓扑，这时候是不会显示拓扑错误的，需要将新建的拓扑添加到arcmap中才会显示出来。如下图：
可以直接在目录中选中拓扑，然后拉到中间。 如果是要在arcmap中找错误然后在CAD中改图层的话，对照这个在CAD中找到对应的图层改即可。若是想要在arcmap中改正这个错误，可以放大有错的部分如图。编辑器—开始编辑 双击错误处delete或者调整边界。
4、若是出现以下错误： 在拓扑引擎内检测到故障[error id:255]时，只需 要打开编辑器—开始编辑。然后放大图层，验证当前范围内的拓扑，如果还是拓扑验证失败就再放大图层，直到成功验证拓扑。
1 路网数据预处理（拓扑检查非常重要） 一、路网数据预处理 利用arcgis 进行路网预处理，具体流程如下： 1.在路网相交处打断：Editor-->More Editing tool-->Advanced editing 弹出Advanced editing 工具条，选择palanirilize line 工具 2.在地理数据库中新建Dataset ，导入import 打断后的线，建立NetworkDataset ，生成junction ，具体如下： 在dataset 中右键，选择New->NetworkDataset 变生成节点，如图 3.拓扑检查：生成的junction 以及打断后的线导入dataset 中，建立topology ，并进行拓扑检查 在进行点与线的拓扑检查时需要注意以下问题（深刻的经验教训）： (1) 拓扑检查时的cluster parameter （聚集参数）足够要合适（进行拓扑 检查，一般设置0.5米范围内悬挂点作为相交点处理，1秒代表30米） ；
2 cluster tolerance 设置为：一般设置为小数点后6位，即在原有数的基础上去掉两个零； (2) 要进行点与线的多次拓扑检查：拓扑检查条件要设置严格，不仅点要被线的端点压盖，而且线的端点要被点压盖或者再设置其他拓扑条件（教训），至少要设置这两个条件； 拓扑规则设置窗口如下： (3) 拓扑检查之后，原来不相交的线（两者由于手工操作原因，不相交，比 如相距1米，而此时进行拓扑检查后使其交于一点，但在此交点处线并没有打断）可能相交，需要再次将线打断处理，以构建正确拓扑（教训） 拓扑检查操作流程如下： startEditing –error inspector 检查错误，error inspector 操作界面如下 4.如果线只是相交自动打断，即没有间隔，从表面上看是相连的一条（其实是两条），可以用 Arctoolbox 里的工具 DataManagement
ARCGIS 拓扑检查步骤与修正拓扑错误技巧 将数据装载如个人地理数据库,用拓扑功能自动检查数据错误 启动ArcCatlalog; 任意选择一个本地目录,"右键"->"新建"->"创建个人personal GeoDatabase";选择刚才创建的GeoDatabase,"右键"->"新建"->"数据集dataset";设置数据集的坐标系统,如果不能确定就选择您要进行分析的数据的坐标系统; 选择刚才创建的数据集,"右键"->"导入要素类inport --feature class single",导入您要进行拓扑分析的数据; 选择刚才创建的数据集,"右键"->"新建"->"拓扑",创建拓扑,根据提示创建拓扑,添加拓扑处理规则;进行拓扑分析。 最后在arcmap中打开由拓扑规则产生的文件,利用topolopy工具条中错误记录信息进行修改将数据集导入ARCMAP中,点击edit按钮进行编辑。 打开eidt下拉菜单,选择more editing tools－－topology出现拓扑编辑工具栏。选择要拓扑的数据,点击打开error inspector按钮。 在error inspector对话框中点击search now,找出所有拓扑的错误。 对线状错误进行Mark as Exception。 对polygon错误逐个检查,首先选择错误的小班,点击右键选择zoom to,然后点击merge,选择合适的图班进行merge处理,这样不会丢失小班信息。 另一个说法: 用catalog建一个个人地理数据库,new一个featuredataset 把要修改错误的shp文件导入到featuredataset下面 然后右键点featuredataset,new一个topoloy数据层,点击下一步,勾选刚才导入的shp层,下一步,添加拓扑检查规则,这一步很重要,您要显示断线,没接上的线,
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 空间数据拓扑关系的自动生成 空间数据拓扑关系的自动生成冯文钊拓扑空间关系是一种对空间结构进行明确定义的数学方法，具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构。 矢量数据拓扑关系在空间数据的查询和分析过程中非常重要，拓扑数据结构是地理信息系统分析和应用功能所必需的，它描述了基本空间目标点、线、面之间的关联、邻接和包含关系。 拓扑空间关系信息是空间分析、辅助决策的等的基础，也是GIS区别于 CAD（计算机辅助设计）等的主要标志。 拓扑空间关系的自动建立算法是 GIS 中的关键和难点算法之一，国内外对该问题一直在进行研究。 而且，由于拓扑关系自动生成与维护的复杂性， GIS 学术界研究人员针对 GIS 是否需要拓扑关系，问题是以一种什么样的方式来进行拓扑空间关系表达。 对于拓扑关系的自动建立问题，研究的焦点是如何提高算法与过程的效率和自动化程度，本章将讲述其实现的基本步骤和要点。 拓扑关系自动生成算法的一般过程为： 1．弧段处理，使整幅图形中的所有弧段，除在端点处相交外，没有其他交点，即没有相交或自相交的弧段。 2．结点匹配，建立结点、弧段关系。 3．建立多边形，以左转算法或右转算法跟踪，生成多边形， 1 / 18
建立多边形与弧段的拓扑关系。 4．建立多边形与多边形的拓扑关系。 5．调整弧段的左右多边形标识号。 6．多边形内部标识号的自动生成。 事实上，拓扑关系的生成过程中还涉及到许多工作，例如弧 段两端角度的计算、悬挂结点和悬线的标识、多边形面积计算、点 在多边性内外的判别等。 第一节拓扑关系的计算机表达一、拓扑结点结点用来描述 如管线的交点、道路路口等现实世界的特征对象，结点可以用来检 测弧段与弧段的连接关系和多边形特征是否能正确地完成。 只与一条弧段相连接的起点或终点叫做悬挂结点。 如图 1 所示 P 点就是悬挂结点： 图 1 结点一般包括： 结点号、结点坐标、与该结点连接的弧段集合，结点的数据 结构可以表示如下： class Node { private: long _ID; //结点号 Point * _Point; //指向 结点坐标的指针 P（悬挂结点） vectorArcPoint * ArcCollection ; //与该结点相联接的弧段集合指//针 public: Node() {}; //构造函数 ~Node() {}; //析构函数 other Method; //其他公共操作 } 二、拓扑弧段
空间数据的拓扑关系 1.空间数据的拓扑关系 地理信息系统同其它一些事务信息处理系统如银行管理系统，图书检索系统的主要区别在于地理信息系统中具有大量几何目标信息。这些几何目标信息还包含两类信息，一类是目标本身的位置信息；另一类是地物间的空间关系信息。如果忽略几何目标间的空间关系信息，那么从数据结构的角度看，地理信息系统的数据结构就可以设计成通常事务信息处理系统的形式。也就是说，由于地理信息系统必须同时考虑几何目标的空间关系、地物位置信息及特征信息，致使地理信息系统的数据结构比较复杂。为了研究几何目标的空间关系，在此引入拓扑关系的概念。 2. 拓扑的基本概念 几何信息和拓扑关系是地理信息系统中描述地理要素的空间位置和空间关系的不可缺少的基本信息。其中几何信息主要涉及几何目标的坐标位置、方向、角度、距离和面积等信息，它通常用解析几何的方法来分析。而空间关系信息主要涉及几何关系的“相连”、“相邻”、“包含”等信息，它通常用拓扑关系或拓扑结构的方法来分析。拓扑关系是明确定义空间关系的一种数学方法。在地理信息系统中用它来描述并确定空间的点、线、面之间关系及属性，并可实现相关的查询和检索。从拓扑观点出发，关心的是空间的点、线、面之间的联接关系，而不管实际图形的几何形状。因此，几何形状相差很大的图形，它们的拓扑结构却可能相同。
图3-4(a)(b)所表示的图，其几何形状不同，但它们结点间拓扑关系是相同的，均可用图3-4(c)所示结点邻接矩阵表示。(c)中交点为1处表示相应纵横两结点相连。 同样，图3-5(a)(b)所表示的图，其几何形状完全不同，但各面块之间的拓扑邻接关系完全相同，如图3-5(c)邻接矩阵所示，(c)中交点为1处表示相应的两个面相邻。
空间数据拓扑关系的自动生成 冯文钊 拓扑空间关系是一种对空间结构进行明确定义的数学方法，具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构。矢量数据拓扑关系在空间数据的查询和分析过程中非常重要，拓扑数据结构是地理信息系统分析和应用功能所必需的，它描述了基本空间目标点、线、面之间的关联、邻接和包含关系。拓扑空间关系信息是空间分析、辅助决策的等的基础，也是GIS 区别于CAD（计算机辅助设计）等的主要标志。拓扑空间关系的自动建立算法是GIS中的关键和难点算法之一，国内外对该问题一直在进行研究。而且，由于拓扑关系自动生成与维护的复杂性，GIS学术界研究人员针对GIS是否需要拓扑关系，问题是以一种什么样的方式来进行拓扑空间关系表达。对于拓扑关系的自动建立问题，研究的焦点是如何提高算法与过程的效率和自动化程度，本章将讲述其实现的基本步骤和要点。 拓扑关系自动生成算法的一般过程为： 1．弧段处理，使整幅图形中的所有弧段，除在端点处相交外，没有其他交点，即没有相交或自相交的弧段。 2．结点匹配，建立结点、弧段关系。 3．建立多边形，以左转算法或右转算法跟踪，生成多边形，建立多边形与弧段的拓扑关系。 4．建立多边形与多边形的拓扑关系。 5．调整弧段的左右多边形标识号。 6．多边形内部标识号的自动生成。 事实上，拓扑关系的生成过程中还涉及到许多工作，例如弧段两端角度的计算、悬挂结点和悬线的标识、多边形面积计算、点在多边性内外的判别等。 第一节拓扑关系的计算机表达 一、拓扑结点 结点用来描述如管线的交点、道路路口等现实世界的特征对象，结点可以用来检测弧段与弧段的连接关系和多边形特征是否能正确地完成。只与一条弧段相连接的起点或终点叫做悬挂结点。如图1所示P点就是悬挂结点： 图1 结点一般包括：结点号、结点坐标、与该结点连接的弧段集合，结点的数据结构可以表示如下： class Node { private: long _ID; //结点号 Point * _Point; //指向结点坐标的指针
ARCGIS拓扑检查步骤与修正拓扑错误技巧 将数据装载如个人地理数据库，用拓扑功能自动检查数据错误 启动ArcCatlalog; 任意选择一个本地目录，"右键"->"新建"->"创建个人PerSOnal GeoDatabase"; 选择刚才创建的GeODatabaSe，"右键"->"新建"->"数据集dataset";设置数据集 的坐标系统，如果不能确定就选择你要进行分析的数据的坐标系统； 选择刚才创建的数据集，"右键"->"导入要素类in port --feature class Sin gle",导入你要进行拓扑分析的数据； 选择刚才创建的数据集，"右键"->"新建"->"拓扑"，创建拓扑,根据提示创建拓扑，添加拓扑处理规则；进行拓扑分析。 最后在arcmap中打开由拓扑规则产生的文件，利用topolopy工具条中错误记 录信息进行修改将数据集导入ARCMAP中，点击edit按钮进行编辑。 打开eidt下拉菜单，选择more editing tools --------- topology出现拓扑编辑工具栏。 选择要拓扑的数据，点击打开error inSPeCtOr按钮。 在error inSPeCtOr对话框中点击SearCh now ,找出所有拓扑的错误。 对线状错误进行Mark as EXCePtiOn 。 对polygon错误逐个检查，首先选择错误的小班，点击右键选择zoom to ,然后 点击merge ,选择合适的图班进行merge处理，这样不会丢失小班信息。 另一个说法： 用catalog建一个个人地理数据库，new —个featuredataset 把要修改错误的ShP文件导入到featuredataset下面 然后右键点featuredataset，new 一个topoloy数据层，点击下一步，勾选刚才导入的
空间数据得拓扑关系 1、空间数据得拓扑关系 地理信息系统同其它一些事务信息处理系统如银行管理系统,图书检索系统得主要区别在于地理信息系统中具有大量几何目标信息。这些几何目标信息还包含两类信息,一类就是目标本身得位置信息;另一类就是地物间得空间关系信息。如果忽略几何目标间得空间关系信息,那么从数据结构得角度瞧,地理信息系统得数据结构就可以设计成通常事务信息处理系统得形式。也就就是说,由于地理信息系统必须同时考虑几何目标得空间关系、地物位置信息及特征信息,致使地理信息系统得数据结构比较复杂。为了研究几何目标得空间关系,在此引入拓扑关系得概念。 2、拓扑得基本概念 几何信息与拓扑关系就是地理信息系统中描述地理要素得空间位置与空间关系得不可缺少得基本信息。其中几何信息主要涉及几何目标得坐标位置、方向、角度、距离与面积等信息,它通常用解析几何得方法来分析。而空间关系信息主要涉及几何关系得“相连”、“相邻”、“包含”等信息,它通常用拓扑关系或拓扑结构得方法来分析。拓扑关系就是明确定义空间关系得一种数学方法。在地理信息系统中用它来描述并确定空间得点、线、面之间关系及属性,并可实现相关得查询与检索。从拓扑观点出发,关心得就是空间得点、线、面之间得联接关系,而不管实际图形得几何形状。因此,几何形状相差很大得图形,它们得拓扑结构却可能相同。 图3-4(a)(b)所表示得图,其几何形状不同,但它们结点间拓扑关系就 是相同得,均可用图3-4(c)所示结点邻接矩阵表示。(c)中交点为1处表示相应纵横两结点相连。 同样,图3-5(a)(b)所表示得图,其几何形状完全不同,但各面块之间得拓扑邻接关系完全相同,如图3-5(c)邻接矩阵所示,(c)中交点为1处表示相应得两个面相邻。
ARCGIS拓扑检查方法与步骤 时间:2010-04-25 18:28来源:未知作者:admin 点击:250次 本节介绍一下ARCGIS拓扑检查方法与步骤。 拓扑关系式空间分析的基础，拓扑关系的正确性事衡量空间数据质量的关键指标。下面看一下ArcGIS中的拓扑的概念及拓扑检查的方法。 1.什么是拓扑 过去的观点认为，拓扑是一种空间数据结构，旨在保证彼此相关联的数据间能够形成一种一致而清晰简洁的空间结构。 现在的观点认为，拓扑是一组规则和关系的集合，是地理实体行为和属性的实现，是GIS中的一个语义场景；从更专业的角度上来说，拓扑是指规则和关系的集合再加上一系列的工具和技术，旨在揭示地理空间世界中的地理几何关系。 在GIS技术中，我们可以将拓扑理解为一种描述地理空间关系的模型，一种维护地理空间实体间空间几何关系的机制。而拓扑关系是指地理空间实体间的一种关系，这种关系不会因为地理空间实体的地理空间变换而改变，例如点在面内，经典的举例就是橡皮擦模型。 在GIS中，拓扑的主要功能就是用于保证数据质量，同时也为模拟地理空间现象提供一个模型框架，在这个框架中，地理实体被赋予了行为、有效性规则、属性域以及默认值。利用这些特征，我们能够通过计算机描述的空间实体真实地模拟现实的地理空间。 2.ArcGIS中拓扑的几个基本概念： 族容限tolerance：在ArcGIS中可分为x、y族容限和Z族容限，x、y族容限是指当两个要素顶点被判定为不重合时他们之间的最小水平距离，同一族容限内的顶点被定义为重合并且合并到一起，而Z族容限定义了高程上的最小差异，或则重合的顶点间的最小z值；在族容限范围内的顶点会被捕捉到一起。 脏区Dirty Area：在初始拓扑校验过程以后，已被改变的要素的周围区域，且该要素还需执行额外的拓扑校验来发现错误。 拓扑规则Topology Rule：定义地理数据库中一个给定要素内或两个不同要素类之间所许可的要素关系指令。 3.ArcGIS中拓扑关系创建的方法 （1）起动ArcCatlalog →任意选择一个本地目录，"右键"→ "新建"→ "创建个人personal GeoDatabase"; （2）选择刚才创建的GeoDatabase，"右键"→ "新建"→ "数据集dataset";设置数据集的坐标系统，如果不能确定就选择你要进行分析的数据的坐标系统; （3）选择刚才创建的数据集,"右键"→ "导入要素类inport → feature class single",导入你要进行拓扑分析的数据; （4）选择刚才创建的数据集,"右键"→ "新建"→ "拓扑"，创建拓扑,根据提示创建拓扑，添加拓扑处理规则； 3.ArcGIS中拓扑关系的方法 （1）将数据集导入ARCMAP中，点击edit按钮进行编辑。 （2）打开eidt下拉菜单，选择more editing tools→topology出现拓扑编辑工具栏。
空间数据的拓扑关系 1. 空间数据的拓扑关系 地理信息系统同其它一些事务信息处理系统如银行管理系统，图书检索系统的主要区别在于地理信息系统中具有大量几何目标信息。这些几何目标信息还包含两类信息，一类是目标本身的位置信息；另一类是地物间的空间关系信息。如果忽略几何目标间的空间关系信息，那么从数据结构的角度看，地理信息系统的数据结构就可以设计成通常事务信息处理系统的形式。也就是说，由于地理信息系统必须同时考虑几何目标的空间关系、地物位置信息及特征信息，致使地理信息系统的数据结构比较复杂。为了研究几何目标的空间关系，在此引入拓扑关系的概念。 2. 拓扑的基本概念 几何信息和拓扑关系是地理信息系统中描述地理要素的空间位置和空间关系的不可缺少的基本信息。其中几何信息主要涉及几何目标的坐标位置、方向、角度、距离和面积等信息，它通常用解析几何的方法来分析。而空间关系信息主要涉及几何关系的“相连”、“相邻”、“包含”等信息，它通常用拓扑关系或拓扑结构的方法来分析。拓扑关系是明确定义空间关系的一种数学方法。在地理信息系统中用它来描述并确定空间的点、线、面之间关系及属性，并可实现相关的查询和检索。从拓扑观点出发，关心的是空间的点、线、面之间的联接关系，而不管实际图形的几何形状。因此，几何形状相差很大的图形，它们的拓扑结构却可能相同。 图3-4(a)(b)所表示的图，其几何形状不同，但它们结点间拓扑关系是相同的，均可用图3-4(C)所示结点邻接矩阵表示。(C)中交点为1处表示相应纵横两结点相连。 图3-4结点之间拓扑关采a b C d e a■1O O1 h1?w1O1 C O11O d O D1.B1 e11O1- C C )
ARCGIS拓扑检查步骤 1、启动ArcCatlalog: 2、任意选择一个本地目录，"右键"->"新建"->"创建个人personal GeoDatabase"; 3、选择刚才创建的GeoDatabase，"右键"->"新建"->"数据集dataset";设置数据集的坐标系统，如果不能确定就选择你要进行分析的数据的坐标系统; 4、选择刚才创建的数据集,"右键"->"导入要素类inport --feature class single",导入你要进行拓扑分析的数据; 5、选择刚才创建的数据集,"右键"->"新建"->"拓扑"，创建拓扑,根据提示创建拓扑，添加拓扑处理规则； 进行拓扑分析。 6、最后在arcmap中打开由拓扑规则产生的文件，利用topolopy工具条中错误记录信息进行修改 7、将数据集导入ARCMAP中，点击edit按钮进行编辑。 8、打开eidt下拉菜单，选择more editing tools－－topology出现拓扑编辑工具栏。 9、选择要拓扑的数据，点击打开error inspector按钮。 10、在error inspector对话框中点击search now，找出所有拓扑的错误。 11、对线状错误进行Mark as Exception。 12、对polygon错误逐个检查，首先选择错误的小班，点击右键选择zoom to，然后点击merge，选择合适的图班进行merge处理，这样不会丢失小班信息。 【第一部分】 在arcgis中有关topolopy操作，，有两个地方，一个是在arccatalog中，一个是在arcmap中。通常我们将在arccatalog 中建立拓扑称为建立拓扑规则，而在arcmap中建立拓扑称为拓扑处理。 arccatalog中所提供的创建拓扑规则，主要是用于进行拓扑错误的检查，其中部分规则可以在溶限内对数据进行一些修改调整。建立好拓扑规则后，就可以在arcmap中打开些拓扑规则，根据错误提示进行修改。 arcmap中的topolopy工具条主要功能有对线拓扑（删除重复线、相交线断点等，topolopy中的planarize lines）、根据线拓扑生成面（topolopy中的construct features）、拓扑编辑（如共享边编辑等）、拓扑错误显示（用于显示在arccatalog中创建的拓扑规则错误，topolopy中的error inspector），拓扑错误重新验证（也即刷新错误记录）。 [第二部分] 在arccatalog中创建拓扑规则的具体步骤？ 要在arccatalog中创建拓扑规则，必须保证数据为geodatabase格式，且满足要进行拓扑规则检查的要素类在同一要素集下。 因此，首先创建一个新的geodatabase，然后在其下创建一个要素集，然后要创建要素类或将其它数据作为要素类导入到该要素集下。 进入到该要素集下，在窗口右边空白处单击右键，在弹出的右键菜单中有new->topolopy，然后按提示操作，添加一些规则，就完成拓扑规则的检查。 最后在arcmap中打开由拓扑规则产生的文件，利用topolopy工具条中错误记录信息进行修改。 [第三部分] 有关geodatabase的topology规则
使用ArcGIS进行拓扑检查 最近在项目中碰到一个问题：道路中心线如果有多部分组成，例如是MultiLineStri ng的时候，由于数据采集处理的原因经常会造成，MultiLineString的各个部分之间并不是完全能够连接起来，这样的话会对数据的后期分析处理造成一些影响，所以必须对数据进行处理，将一定范围内分离的各部分连接起来，上网看了一下，发现ArcGIS的拓扑分析的时候可以通过设置一个容限值，来将容限范围内的点连接起来，不知道朋友们还有没有其他好的办法来解决这个问题？下面我就把我利用ArcGIS进行拓扑检查的步骤记录下来，供朋友们参考： ?启动ArcCatlalog; ?任意选择一个本地目录，"右键"->"新建"->"创建个人GeoDatabase"; ?选择刚才创建的GeoDatabase，"右键"->"新建"->"数据集";设置数据集的坐标系统，如果不能确定就选择你要进行分析的数据的坐标系统; ?选择刚才创建的数据集,"右键"->"导入要素类",导入你要进行拓扑分析的数据; ?选择刚才创建的数据集,"右键"->"新建"->"拓扑"，创建拓扑,根据提示创建拓扑，添加拓扑处理规则； ?进行拓扑分析。
ARCGIS拓扑检查步骤 动ArcCatlalog; 任意选择一个本地目录，"右键"->"新建"->"创建个人personal GeoDatabase"; 选择刚才创建的GeoDatabase，"右键"->"新建"->"数据集dataset";设置数据集的坐标系统，如果不能确定就选择你要进行分析的数据的坐标系统; 选择刚才创建的数据集,"右键"->"导入要素类inport --feature class single",导入你要进行拓扑分析的数据; 选择刚才创建的数据集,"右键"->"新建"->"拓扑"，创建拓扑,根据提示创建拓扑，添加拓扑处理规则； 进行拓扑分析。 最后在arcmap中打开由拓扑规则产生的文件，利用topolopy工具条中错误记录信息进行修改 将数据集导入ARCMAP中，点击edit按钮进行编辑。 打开eidt下拉菜单，选择more editing tools－－topology出现拓扑编辑工具栏。选择要拓扑的数据，点击打开error inspector按钮。 在error inspector对话框中点击search now，找出所有拓扑的错误。 对线状错误进行Mark as Exception。 对polygon错误逐个检查，首先选择错误的小班，点击右键选择zoom to，然后点击merge，选择合适的图班进行merge处理，这样不会丢失小班信息。
实验四空间数据的拓扑处理 实验背景： 拓扑是不同地理实体几何关系的表征，它定义了各要素之间空间关联方式的一组规则，通过拓扑可以提高空间数据的维护质量。例如，在一个包含省和海岸线的地理数据库中，在对省边界数据进行更新时，通过建立各省边界的多边形之间不能相互重叠，以及海岸线必须与省的边界一致的拓扑规则，就可以消除各省之间相互重叠或省与海岸线不吻合的错误。 实验目的： 通过本次实验掌握创建拓扑关系的具体操作流程，包括拓扑创建、拓扑错误检测、拓扑错误修改、拓扑编辑等基本操作。 实验内容： 拓扑实例：修复CAD线数据错误。对LotLines建立拓扑关系，执行拓扑验证，并以过伸、未及和重复数字化的线为例，详细讲述如何利用预定义修复方法来修复拓扑错误。 操作步骤： 1. 打开地图文档。 启动ArcMap，单击【文件】→【打开】，打开GeodatabaseTopology.mxd 地图文档（..\GiS实验 \实验四拓扑\光盘数据\Ex1\data），如图3.1所示。单击【窗口】→【目录】按钮。如图3.2所示。 图3.1 地图文档加载后界面
图3.2 打开目录窗口界面 2. 创建地理数据库拓扑。 （1）新建拓扑。在目录窗口中双击Topology.gdb，再右击StudyArea,单击【新建】→【拓扑】，操作如图3.3所示。打开【新建拓扑】对话框。如图 3.4 所示。 图3.3 新建拓扑操作
图3.4 新建拓扑对话框 （2）设置参数。设置名称和拓扑容差，接受默认名称和拓扑容差，单击【下一步】按钮；选择参与拓扑的要素类，勾选LotLines，单击【下一步】按钮；设置拓扑等级数目，接受默认等级，单击【下一步】按钮；设置拓扑规则，单击【添加规则】，在【规则】下拉列菜单中选择【不能有悬挂点】，（悬挂点即只与一条线要素相交的点），操作如图3.5所示。 图3.5 添加规则操作按钮 单击【确定】按钮后，单击【下一步】按钮；查看参数规则摘要信息，单【完成】按钮；是否立即验证拓扑，单击【是】按钮。 3. 查找需修复的错误 （1）加载StudyArea_Topology图层。在目录窗口中双击StudyArea,单击StudyArea_Topology，按住鼠标左键不放把StudyArea_Topology拖至ArcMap 左边的内容列表中，如图3.6所示，在弹出的对话框中单击【是】。拓扑图层就
第二章 MapInfo数据的空间组织 2.1 MapInfo空间数据的拓扑关系模型 空间数据的拓扑关系模型是地理信息系统的基石。当前商用地理信息系统中，主要采用POLYVRT结构和“空间实体+空间索引”两种模型。 MapInfo采用称作“空间实体+空间索引”的拓扑关系模型。80年代中后期出现的商用地理信息系统，尤其是桌面地理信息系统大多采用这种方式，包括ESRI的ArcView。而采用POLYVRT模型的系统主要是以Arc/Info、GeoMedia等为代表的一些专业GIS产品。 “空间实体+空间索引”模型的基础是“空间实体”。空间实体是地理实体的抽象，主要包括点、线、面三种类型。每个空间实体（图元Feature）对象都维护着自己的所有属性。多个空间实体组成一个图层（Layer）。如图： 图2.1 MapInfo实体结构 图2.2 MapInfo中图层构成 “空间实体+空间索引”模型的空间查询功能是通过“空间索引”技术来实现的。空间索引的目的是对给定的空间坐标，能够以尽快的速度搜索到坐标范围内的空间对象。MapInfo采用R-Tree技术将空间实体的最小外接矩形MBR (Minimum Bounding Rectangle)存储在索引中，并按从大到小的顺序进行索引搜索。建立了空间索引，就能快速地进行空间分析了。 R-Tree最早是由A. Gunman在1984年提出的，是一种采用对象界定技术的高度平衡树，是B树向多维空间发展的另一种形式，是目前最流行的动态空间索引结构之一。索引是一种有效的检索手段。它是通过比较运算逐步追踪到检索的对象。如果比较运算的开销很大,则索引的效率很低,所起作用就不大。为此,现有的空间索引一般按点和MBR作为搜索对象。MBR是不规则区域的最小限定矩形。该矩形的数据结构为：RECT(ID，x1，x2，y1，y2)，其中,ID为矩形对象标识；x1、x2、y1、y2 表示最大、最小范围。这样，空间查询可以分为两步： ①用MBR 排除不满足查询要求的对象,检查出一个候选对象集； ②用精确方法对候选对象集中的对象逐个进行校检,找出真正查询的对象集。 R-Tree空间索引方法进一步延伸了上述概念，设计一些虚拟的矩形目标，将一些空间位置相近的目标包含在这个矩形内，这些虚拟的矩形作为空间索引，它含有所包含的空间对象的指针,称为目录MBR，对应于R 树的中间结点。而具体的对应于每个目标的矩形，称为对象MBR，对应于R-Tree的叶结点,如图：
ArcGIS基础学习思路整理 学习资料：地理信息系统教程上的例题与操作步骤，地理信息系统导论上的习作与挑战任务，往届GIS大赛试题。 一、空间数据处理 1.空间数据采集： （1）地理配准（2）空间校正 2.空间数据编辑： （1）要素的编辑（2）创建要素（3）修改要素 3.空间数据的拓扑处理： （1）拓扑创建（2）拓扑的验证（3）拓扑编辑（4）拓扑错误修改 4.空间参考与变换： （1）空间参考与地图投影（2）投影变换（3）坐标问题 5.地图制图： （1）地图制图输出（2）符号化与样式（3）掩模与制图表达 二、空间数据分析 1.矢量数据分析： （1）数据提取：裁剪，分割，筛选（2）统计分析：频数，汇总统计数据（3）缓冲区分析：建立缓冲区，多环缓冲区，点距离（4）叠置分析：相交，联合，融合，合并，标识，擦除，更新（5）泰森多边形 2.栅格数据分析： （1）密度分析（2）距离分析（3）提取分析（4）局域分析（5）邻域分析 3.地形表面分析： （1）用DEM进行制图（2）坡度坡向分析（3）表面曲率分析（4）提取破向坡度，水系河流 4.视域流域水文分析： （1）视域分析（2）流域分析：填洼，流向分析，计算水流长度，流量分析（3）河网分析：生成河网，河网矢量化，平滑河网，河流连接 5.插值及重分类分析： （1）插值分析：克里金插值（2）重分类分析 6.网络分析： （1）网络分析（2）最小耗费路径分析 7.地统计学分析： 8.Model Builder与空间建模：
ArcGIS处理问题综合流程整理 一、按照一定的条件选取事宜区域 某一地区引进X型经济作物，该作物的生长环境需要满足一定的地形及气象条件。现有该地区的地形及气象数据，请你根据X型作物的生长条件，为该地区进行X型作物适宜区分析 相关信息说明如下： ①数据中，dem为数字高程模型数据，gully.shp为主沟谷数据； climate.txt为气象观测表数据（包含坐标、温度/℃及降雨/ mm等）。 ②dll中，DevComponents.DotNetBar2.DLL为工具控件库，IrisSkin2.DLL 为皮肤控件库，titlerectangle.ssk为皮肤文件。 ③X型作物生长的条件为： ●作物喜阳； ●作物一般生长在该山区主沟谷两侧区域，一般不超过800米； ●作物生长的年平均温度为9.5-11.5℃； ●作物生长的年总降雨量为600-720mm。 ④坡向为90～270为阳坡。 可根据数字高程模型数据提取出坡向、水系等信息。 操作流程： 一、提取坡向 1.加载dem高程模型和guiil.shp山沟谷数据。 2.坡向的提取分析，打开ArcToolbax--Spatial Analyst Tools--Surface--aspect