ArcGIS拓扑概述

1 ArcGIS拓扑概述 1. ArcGIS 中的拓扑概述 如果有重叠且共享相同坐标位置、边界或节点的要素，则地理数据库拓扑可帮助更好地管理地理数据。 地理数据库拓扑帮助您确保数据完整性。拓扑的使用提供了一种对数据执行完整性检查的机制，帮助您在地理数据库中验证和保持更好的要素表示。

此外，还可以使用拓扑为要素之间的多种空间关系建模。这为多种分析操作（如查找相邻要素、处理要素之间的重叠边界以及沿连接要素进行导航）提供了支持。

拓扑关系 拓扑是点、线和多边形要素共享几何的方式的排列布置。拓扑用于以下操作：  限制要素共享几何的方式。例如，相邻多边形（如宗地）具有共享边、街道中心线和人口普查

区块共享几何以及相邻的土壤多边形共享边。  定义并执行数据完整性规则：多边形之间不应存在任何间距、不应有任何叠置要素等。

 支持拓扑关系查询和导航，如确定要素邻接性和连通性。

 支持可强制执行数据模型拓扑约束的复杂编辑工具。

 根据非结构化的几何构造要素，如根据线创建多边形。

2. 拓扑基础知识

拓扑是结合了一组编辑工具和技术的规则集合，它使地理数据库能够更准确地构建几何关系模型。ArcGIS 通过一组用来定义要素共享地理空间方式的规则和一组用来处理在集成方式下共享几何的要素的编辑工具来实施拓扑。拓扑以一种或多种关系的形式保存在地理数据库中，这些关系定义一个或多个要素类中的要素共享几何的方式。参与构建拓扑的要素仍是简单要素类，拓扑不会修改要素类的定义，而是用于描述要素的空间关联方式。

为什么进行拓扑？ 拓扑一直是 GIS 在数据管理和完整性方面的关键要求。通常，拓扑数据模型通过将空间对象（点、线和面要素）表示为拓扑原始数据（结点、面和边）的基础图表来管理空间关系。这些原始数据（连同它们彼此之间及其所表示的要素边界之间的关系）通过在拓扑元素的平面图表中表示要素几何进行定义。 2

拓扑基本用于确保空间关系的数据质量并帮助进行数据编译。在很多情况下拓扑也用于分析空间关系，如融合带有相同属性值的相邻多边形之间的边界或遍历拓扑图中元素的网络。

拓扑中要素共享几何的方式 要素可在拓扑范围内共享几何。以下是相邻要素中的一些示例：  区域要素可共享边界（面拓扑）。

 线要素可以共享端点（边结点拓扑）。

此外，可通过地理数据库拓扑在要素类之间管理共享几何。例如：

 线要素可以与其他线要素共享线段。

 面要素可以与其他面要素重叠。例如，宗地可以嵌套在块中。

 线要素可以与其他点要素共享端点折点（结点拓扑）。

 点要素可以与线要素重叠（点事件）。

3. ArcGIS 中的拓扑

在地理数据库中，拓扑是定义点要素、线要素以及面要素共享重叠几何的方式的排列布置。例如，街道中心线与人口普查区块共享公共几何，相邻的土壤面共享公共边界。

处理拓扑不仅仅是提供一个数据存储机制。在 ArcGIS 中，拓扑包括以下所有方面： 3

1. 地理数据库包括一个拓扑数据模型，该模型对简单要素（点、线及面要素类）、拓扑规则以及具有共享几何的要素之间的拓扑集成坐标使用开放式存储格式。该数据模型能够为参与拓扑的要素类定义完整性规则和拓扑行为。 2. ArcGIS 在 ArcMap 中包括了用于显示拓扑关系、错误和异常的拓扑图层。ArcMap 还包括一组用于拓扑查询、编辑、验证以及纠错的工具。 3. ArcGIS 包括用于构建、分析、管理以及验证拓扑的地理处理工具。 4. ArcGIS 包括用于分析和发现点、线以及面要素类中拓扑元素的高级软件逻辑。 5. ArcMap 包括一个编辑和数据自动化框架，用于创建、维护和验证拓扑完整性以及执行共享要素编辑。 6. 在能够导航拓扑关系、处理邻接和连通性以及通过这些元素组装要素的 ArcGIS for Desktop 和 ArcGIS for Server 产品中均包含 ArcGIS 软件逻辑。例如，标识共享特定公用边的面；列出在某个结点连接的边；从当前位置起沿连接边导航；添加一条新线并将其嵌入拓扑图；在交叉点分割线；以及创建生成的边、面和结点等。

两种拓扑容差：x,y 容差和 z 容差 在 ArcGIS 中，使用一对拓扑容差整合折点：  X,Y 容差用于查找处于彼此水平距离范围内的折点

 Z 容差用于区分折点的 Z 高度或高程是否处于彼此容差范围内，以及是否应进行聚类

默认 X,Y 容差 4

默认 X,Y 容差设置为 0.001 米，或以数据集的坐标系单位表示的等效值。例如，如果坐标系以英尺为单位，则此默认值是 0.003281 英尺（0.03937 英寸）。默认值是默认 X,Y 分辨率的 10 倍，且在大多数情况下均推荐此设置。如果坐标以经纬度表示，则默认 X,Y 容差为 0.0000000556 度。

拓扑与要素数据集

拓扑建立在公用要素数据集中保存的一组要素类的基础上。每个新拓扑都会添加到保存这些要素类和其他数据元素的要素数据集中。

创建拓扑时，可以按照以下约定指定要从要素数据集中参与拓扑的任意要素类子集：

 一个拓扑可以引用同一个要素数据集中的一个或多个要素类。

 一个要素数据集可具有多个拓扑。

 但是，一个要素类只能属于一个拓扑。

 一个要素类不能同时属于一个拓扑和一个几何网络。

 但是，一个要素类可以同时属于一个拓扑和一个网络数据集或地形数据集。

拓扑规则 拓扑规则定义了要素之间允许的空间关系。为拓扑定义的规则可控制一个要素类中各要素之间、不同要素类中各要素之间以及要素的子类型之间的关系。

4.创建地图拓扑

地图拓扑用于在要素的重合部分创建拓扑关系，使您能够同时编辑共享几何的要素。您可通过 shapefile 或地理数据库要素类创建点、线或面图层的地图拓扑。要素可位于一个或多个图层中并具有不同的图层类型。

步骤:

1. 单击拓扑 工具条上的选择拓扑 。将弹出选择拓扑 对话框。 2. 选中将参与地图拓扑的图层。当前编辑会话中可参与地图拓扑的所有图层都将在对话框中列出。地图拓扑中不能包括表示注记要素类、尺寸注记要素类以及参与几何网络的要素类的图层，因此不会列出这些图层。 3. 另外，单击选项可查看拓扑容差，此距离定义了边和折点必须接近到何种程度才能被视为重合。通常，您不应更改默认拓扑容差，因为默认值是可能的最小值。增大拓扑容差可能会导致多个要素被捕捉在一起而成为重叠要素，而这可能会降低数据的空间精度并导致要素折叠或变形。 单击确定。 5

5.地理数据库拓扑规则和拓扑错误修复 面规则 拓扑规则

规则描述 可能的修复方式 示例

必须大于集群容差 要求要素在验证过程中不折叠。此规则是拓扑的强制规则，应用于所有的线和面要素类。在违反此规则的情况下，原始几何将保持不变。 删除：基于拓扑的集群容差设置，“删除”修复可移除在验证过程中会发生折叠的面要素。此修复可应用至一个或多个“必须大于集群容差”错误。 任何将在验证拓扑时折叠的面要素（如以

红色显示的要素）都是一个错误。

不能重叠 要求面的内部不重叠。面可以共享边或折点。当某区域不能属于两个或多个面时，使用此规则。此规则适用于行政边界（如“邮政编码”区或选举区）以及相互排斥的地域分类（如土地覆盖或地貌类型）。 剪除：“剪除”修复从每个引发错误的要素中移除几何的重叠部分并在原来的位置留下了空隙或空白。此修复可应用于一个或多个选中的“不能重叠”错误。

合并：“合并”修复向一个要素添加重叠的部分并从其他违反规则的要素中将此部分剪除。您需要使用“合并”对话框选择接收重叠部分的要素。此修复仅可应用于一个“不能重叠”错误。

创建要素：“创建要素”修复使用错误形状创建新的面要素，并从各要素中移除重叠部分，这将导致创建要素几何的 6

平面制图表达产生错误。此修复可应用于一个或多个选中的“不能重叠”错误。

不能有空隙 此规则要求单一面之中或两个相邻面之间没有空白。所有面必须组成一个连续表面。表面的周长始终存在错误。您可以忽略这个错误或将其标记为异常。此规则用于必须完全覆盖某个区域的数据。例如，土壤面不能包含空隙或具有空白，这些面必须覆盖整个区域。 创建要素：“创建要素”修复使用形成空隙的错误线形状的闭合环创建新的面要素。此修复可应用于一个或多个选中的“不能有空隙”错误。如果您选择两个错误并使用“创建要素”修复，结果是每个环形都成一个面要素。如果您希望得到一个多部分 (multipart) 要素，则需要选中各新要素并单击“编辑器”菜单中的“合并”。请注意，形成要素类的外部边界的环将会出错。使用“创建要素”修复此特定错误会创建重叠面。请记住，您可以将此错误标记为异常。

您可以使用“创建要素”在中心的空白处创建新面。也可以使用“创建要素”或在外部边界上将错误标记为异常。

不能与其他要素重叠 要求一个要素类（或子类型）面的内部不得与另一个要素类（或子类型）面的内部相重叠。两个要素类的面可以共享边或折点，或完全不相交。当某区域不能属于两个单独的要素类时，使用此规则。此规则适用于结合两个相剪除：“剪除”修复从每个引发错误的要素中移除重叠部分并在原来的位置保留空隙或空白。此修复可应用于一个或多个选中的“不能与其他要素重叠”错误。

合并：“合并”修复向一个要素添加重叠的部分并从其他违反规则的要素中将此部分剪除。您需要使用“合并”对话框选择接收重叠部分的要素。此修复仅可应用于