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ArcGIS拓扑介绍
ArcGIS拓扑介绍ESRI中国（北京）有限公司 李少华用户需求（国土）? ? ? ? ? ? ? 我们数据不标准，必须检查修改，提出N个要求 当河流作为国界时，必须保证河流线与国界线一致 房屋必须在宗地范围里面 宗地边界与界址线相互重合 地下管线与道路中心线不能有交叉点 宗地与宗地不能相互压盖 特殊情况：根据历史资料宗地录入的数据有重叠情 况（这些宗地已经有法可依）不能更改。 ? ……Overview（概要）? ? ? ? ? ? ? ? ? 1：基本拓扑概念 2：ArcGIS拓扑介绍 3：ArcGIS拓扑构建元素介绍 4：ArcGIS拓扑验证结果介绍 5：ArcMap拓扑工具介绍 6：ArcGIS拓扑存储 7：ArcGIS版本与拓扑 8：ArcToobox工具和ArcEngine接口的拓扑应用 9: FileGDB的Compress与拓扑拓扑的基本概念拓扑被认为是一种空间数据结构，主要用于保 证相互关联的数据能够形成一种一致简洁的结构。 拓扑学采用拓扑几何来描述 ? 单个几何图形构成要素的连接性、多边形区域 定义等关系 ? 目标与周围其他对象的邻接性、相离相交、包 含等关系研究。 ? 几何网络构成要素的相互关系连接性基本单个图形的拓扑 P1多边形区域定义外环a P2e A P4P5d内环bc P3基于多个图形之间的拓扑相离 包含相邻相交邻接、包含性结点 N1 N2 N3 N4 N5弧 a1 a2 a3 a4 a5关联的弧 面 弧 a1，a3，a4 P1 a1，a5，a3 a1，a2，a5 P2 a2，a5，a6 a2，a3，a5 P3 a6 a4 P4 图幅外区域 a6 弧 拓 扑 起结点 终结点 左多边形 右多边形 N1 N2 E P1 N2 N3 E P2 N3 N1 E P1 N4 N1 P1 P1 N3 N2 P1 P2几何网络的拓扑? 几何网络的核心就是连通属性表，连通属性表描 述是网络元素之间是如何相连的拓扑的应用? 数据是GIS的核心，GIS数据质量对于评定GIS的算 法，减少GIS设计与开发的盲目性，GIS系统的无 缝的统计查询、空间分析都具有重要的意义。 ? 而在现实生活中，由于数据源的多源性、数据格 式多样性、数据生产、数据转换、数据处理标准 的不一致性等原因都造成数据的质量无法满足现 实的需要。 ? 例如GIS在国土应用当中，最常见的是获得一个宗 地（面状要素）所包络的界址线（线状要素）， 界址点（点状要素），如果数据质量不严格就不 能获得正确的结果。拓扑检查? 入库前的拓扑检查 ? 作用：保证了数据质量（防患于未然），规 范标准化，本地文件的检查效率高。（适合于国 家级库建设、省级库建设，大数据量） ? 入库后的拓扑检查 ? 作用：对数据库的数据质量进行实时检查， 提高了编辑数据的数据质量 。（适合于县级及以 下库建设，特别是数据编辑、空间分析等功能使 用频繁）拓扑检查? ? ? ? ? 影响数据查询（空间查询方式） 影响数据分析 影响数据统计 影响数据汇总 影响数据接口? 拓扑最基本的用途是：?保证数据质量、提高空间查询统计分 析的正确性和效率，进而为相关行业提供 真实有效的指导，同时也使地理数据库能 够更真实地反映地理要素。ArcGIS拓扑介绍? ArcInfo的Coverage(8.3)是一个拓扑数据模型?数据修改问题 ?不能跨层定义拓扑关系 ?不允许例外 ?不支持多用户并发操作? Geodataset数据模型的拓扑应用?数据修改方便 ?丰富的拓扑规则 ?多个不同要素类同时受拓扑规则约束 ?多用户并发处理 ?高效的拓扑检查ArcGIS拓扑建立方式? ArcCatalog建立拓扑 ? 代码建立拓扑（ArcObject、ArcEngine等） ? ArcToobox工具建立拓扑? ……构建ArcGIS拓扑元素? ? ? ? ? 拓扑名称（Name） 拓扑容差（Tolerance） 拓扑要素类（Featureclass） 拓扑级别（Rank） 拓扑规则（Rules）拓扑名称? 在同一个数据集下的拓扑名称 不能重复? 类比同一数据集下不能出现同名的要素类 ? 注意：拓扑名称支持中文，不支持数字、 非字母的字符开头，但可以包含数字。拓扑容差? 默认的容差值为数据集 的XY容差 ? 拓扑容差不能小于数据 集的XY容差 ? 包括Z容差拓扑要素类? ? ? ? ? ? 必须选择在同一数据集下的要素类 不支持多维要素类 不支持注记要素类 不支持MultiPoint要素类、MultiPatch要素类 不支持已注册版本数据集建立拓扑 如果某个要素类参加了某个拓扑（几何网络 ），该要素类不能参与创建其他新的拓扑拓扑级别? 在拓扑验证的过程中，有自动捕捉的过程，要素 会移动。 ? 在ArcGIS拓扑关系中每一个要素类是根据Rank值 的大小来控制移动程度。 ? Rank等级越高的要素移动程度越小。1(最高)&=Rank&=50DEMO演示Z簇容限和分级? 在拓扑校验过程中插入了新的顶点 ，它们插入到了沿着要素的边界上 。如果簇容限为0，Z值就不会发 生变化。Z簇容限和分级? 如果两个顶点落入同 一Z簇容限，那么低 等级的要素类的顶点 的Z值将会被捕捉到 高等级的顶点的Z值 上。 ? 如果相同等级的要素 类中的顶点落入相同 的簇容限，他们的Z 值将会被平均。拓扑规则（核心）? 拓扑规则是对地理对象之间 的重合、相邻和连通等空间 关系的定义。ArcGIS拓扑规则可作用于 ? 同一要素数据集中的不同要 素类 ? 同一要素类中的不同要素 ? 要素子类（Subtype)? 目前的拓扑规则共32个 ? ArcGIS9.3.1：（25+1）个 ? ArcGIS10：6个? Contains One Point ? Must Not Intersect with ? Must Not Intersect or touch Interior With ? Must Be Properly Inside ? Must Be Coincident With ? Must be Disjoint拓扑规则演示（以国土行业为例）宗地（ZD）、界址点（JZD）、界址线 （JZX）三者的关系1：宗地图形边界与界址线重合 ZD Boundary Must Be Covered By JZX 2：界址线被宗地图形的边界覆盖 JZX Must Be Covered By Boundary Of ZD 3：界址点与宗地节点重合 JZD Must Be Covered By Boundary Of ZD 4：宗地相互不能压盖 ZD Must Not Overlap 5：界址线不能有悬挂线 JZX Must Not Have Dangles? 宗地与房屋关系? 宗地包含房屋（不对，宗地可以不含房屋） ? 房屋被宗地包含（有房屋必须被宗地包含） ? 房屋不能相互压盖? 行政区与地类图斑的关系? 行政区与所辖的地类图斑相互重合 ? 行政区不能相互压盖? 行政区与行政区界线的关系? ……? 地类图斑与地类界线的关系? ……DEMO演示验证拓扑? 在第一次创建拓扑时，要求检验该拓扑（全部数据）。 ? 完成了拓扑校验，以后一般只需在编辑要素的位置进 行校验，除非修改拓扑属性。 ? 拓扑验证：先拆分后聚类的过程 （不可逆） ? 拆分（Cracking）要素 ? 沿着边生成一些在已有边、顶点或者断点的簇容限范 围内的顶点 ? 聚类（Clustering）顶点 ? 簇容限中的端点和顶点将会捕捉合并到一起验证拓扑? 如果目标数据存在与拓扑规则相悖的情况，即标 记显示拓扑错误（不一定）。 ? 验证时间根据数据量大小而定? 验证方式 C ArcCatalog验证（默认全部验证）速度快 C ArcMap验证（三种验证方式） C 程序代码验证验证方式验证方式 本地 文件 支持 SDE（未注册） SDE 版本 不支持 支持 其他 说明 打开 编辑ArcMapArcCatalog支持支持不支持 无创建拓扑? 模式锁定 ? 在建立拓扑的时候，所有输入的要素类都需 要进行模式锁定。如果拓扑中的任意一个要素类 有一个共享锁或者独占锁，这个锁会应用到拓扑 中所有其它的要素类上? 创建拓扑DEMO管理拓扑? 修改拓扑属性（ArcCatalog） ? 重命名或者其他（重新验证） ? 删除拓扑 ? 删除拓扑不会影响参与该拓扑的要素类；只 会删除控制这些要素类间空间关系的规则。 ? 复制粘贴拓扑 ? 复制拓扑的同时也会复制其中的要素类验证拓扑结果? 验证拓扑结果会作为一个特殊的图层加载到地图文档 中供显示，所有存在拓扑关系错误的地方都会在该层中以 特定（可自定义）的颜色和符号明显地显示出来。 ? 拓扑错误（Error） ? 凡是与拓扑规则相悖的会标记为拓扑错误（Error）验证拓扑结果? 拓扑例外（ Exceptions） ? 某些所谓的错误可以指定该处错误为一个特殊情况， 可以不受我们定义的拓扑关系规则的约束，不再将其视为 错误，把该类型的错误标记为例外（Exceptions）。脏区（Dirty Area）? 在编辑过的区域内，可能会出现该编辑行为的结 果违反已有拓扑规则的情况，标记为脏区。? ArcMap（编辑区域）?新建要素或者删除要素 ?要素的几何属性改变 ?要素的子类变化 ?版本一致化（reconciled）? ArcCatalog（整个区域）?拓扑属性更改脏区（Dirty Area）? 脏区有助于拓扑有效地追踪编辑过程中可能违反 了拓扑规则的地方。 ? 脏区可以在编辑之后选择部分而不是整个拓扑范 围进行校验。 ? 脏区存储（后续介绍） ? DEMO演示? 1：与拓扑规则相悖 ? 2：不同级别的Tolerance设置拓 扑 错 误 原 因? 3：存储方式 ? 应该将参与同一拓扑中的数据集存储在相同的几何存 储类型。反之，就会出现因为不同存储类型引起的某些拓 扑错误。由于要在不同的存储类型的数据存储的方式的轻 微变化。 这些差异，是极小(差不多1毫米)，但可能会导 致违反您的拓扑规则。 ? 例如： 一个面状要素类A的存储为SDO_Geometry，一 个面状要素类B存储为ArcSDE 压缩二进制文件（Long Raw），如果把拓扑规则设定为要素类 A Must not overlap with要素类 B, 功能在呈现的方式中的微小差异可 能导致违反该拓扑规则，导致拓扑错误。 ? 4：拓扑规则的原因? ……ArcMap拓扑工具介绍MapTopology工具? 利用拓扑工具条的拓 扑编辑工具时，可以 对拓扑编辑图层进行 设置 ? 该工具仅对拓扑工具 起作用。Construct Features（构造要素）?线拓扑生成面 目标编辑图层要选择面才能显示为可用?面拓扑生成线 目标编辑图层要选择线才能显示为可用）在多个面进行拓扑生成线的情况下，如果有 两个相邻面，那么只生成一条公共边。 ? 拓扑由线状要素类与面状要素参与线拓扑生成面?Create new Polygons from selected features 直接产生新的面状要素 ?Create new polygons(considering existing features in target layer) 如果已存在面状要素不再生成新的面状要素 ?Split existing features in target layer using selection 根据线直接分割已存在的面状要素?线拓扑生成面 DEMO演示 ?面拓扑生成线? DEMO演示Planarize Lines? 相交点打断线只针对相交线 折线无效? 删除重复线? DEMO演示拓扑编辑? 建立拓扑缓存？？？ ?? 1：编辑状态下是在大比例尺小范围进行 ? 2：当编辑的要素在捕捉环 ? 境启动后当前显示范围内的 ? 数据密集（数据量大） ? 3：数据源为多用户数据库 ?其他工具介绍? Show Shared Features(显示共享要素） ? 例如选择一条线，该线可能就是一个JZX要素 ，也可能是一个ZD要素的一条边。? Validate Topology（验证拓扑） ?Validate Topology in specified Area 自定义拓扑验证区域 ?Validate Topology in Current Extent 拓扑验证当前视图区域范围 ?Validate Entire Topology 拓扑验证所有数据Error Inspector（错误查看器）? 错误查询 错误定位 错误明细 ? 错误处理 ? 利用拓扑工具修改拓扑错误? ? 视为正确（Subtract） 视为例外（Make as Exceptions)拓扑错误修改方式? 拓扑编辑工具? 拓扑编辑查看器基 本 编 辑 工 具拓扑在Geodatabase的存储拓扑存储? GDB_TOPOLOGIES（存储拓扑名称）-ID ? GDB_TOPORULES（存储拓扑规则） ? GDB_TOPOCLASSES（存储跟拓扑相关的要素类的参 数设置、Rank）拓扑错误存储? T_&n&_POLYERRORS(面状拓扑错误） T_&n&_POINTERRORS(点状拓扑错误)、 T_&n&_LINEERRORS(线状拓扑错误)、 T_&n&_DIRTYAREA（脏区）在Geodatabase里面与拓扑相关表之间的逻辑关系? 在虚线表示 一个隐式表 之间的关系 。 ? 实线表示是 明确定义数 据库中的表 之间的关系 。T_&n&_DIRTYAREA（脏区）? 脏区在拓扑层中存储为单一的要素，当一个 新的脏区区域产生，会联合原来的脏区代替原有 脏区的要素。 ? 也就是说在脏区存储的面积值，为所有分散 的脏区面积总和。? DEMO演示SDE里面拓扑表的存储? DBTUNE表 ? TOPOLOGY_DEFAULTS：? 控制存储3中拓扑错误的要素类（点、线、面） TOPOLOGY_DEFAULTS ::DIRTYAREAS： 控制存储拓扑脏区的要素类在默认情况下，拓扑表和脏区表在相同的存储位置 ，但是脏区表是动态变化的，尤其是在版本控制 的Geodatabase里面表现非常活跃。 因此对受版本控制数据进行大量的编辑情况下，如 果使用拓扑，建议更改DBTUNE关键字为 TOPOLOGY_DEFAULTS ::DIRTYAREAS里面的参 数值，将有关脏区的相关要素进行单独存储，效 率会更高。版本与拓扑? 在版本地理数据库中，参与拓扑的要素类没有任何特 殊的版本调和或冲突检测和解决的行为。然而，拓扑自身 维护的脏区、错误要素以及异常却在版本调和和冲突检测 过程中有特殊的行为，以保证拓扑的完整性。?拓扑编辑以及校验过程中对要素几何进行的拆分和聚 类修改会在版本调和过程中导致冲突。 在规划管理版本拓扑要素类的工作流程时，应该考虑 脏区、错误要素以及由拓扑编辑造成的冲突。?版本与脏区?当父子版本进行版本协调时，也有可能产生拓扑 错误，即使每个版本的脏区都已经通过验证并且没 有拓扑错误。?协调两个不包含活动脏区的版本仍可能产生脏区。?子版本继承父版本的所有脏区。?子版本的要素进行编辑时（新建、删除、修改等） 都能产生脏区。ArcToolbox工具介绍? ArcToolbox由以下工具利用了拓扑的原理 ? Data Management Tools-Features ?Feature To Line 新生成的线要素继承原来面要素的属性，而且相邻面 要素公共线生成两条线。以属性为主 ?Polygon To Line 新生产的线要素为获得左右两边面的FID，而且相邻面 要素公共线生成一条线。以空间拓扑关系为主 Construct Features(Topology Tool面生成线) 生成的线属性继承目标线图层的结构，公共边为一条线 ?Feature To Point Feature Vertices To Points ?Feature To Polygon ?Split Line At Vertices总结? 线生成面 ? ArcMap拓扑工具（Construct Features)? ? Polygon FeatureClass From Lines ArcToolbox工具-FeatureToPolygon AO、AE代码完成? 面生成线 ? ArcMap拓扑工具（Construct Features)? ArcToolbox工具-FeatureToLine ? ArcToolbox工具-PolygoneToLine ? AO、AE代码完成ArcEngine开发与拓扑原理? ISpatialFilter 空间查询接口 ? SpatialRel （常用）? SpatialRelDescription （九交模型）? ITopologicalOperator拓扑操作接口 ? IRelationalOperator 空间关系接口FileGDB的Compress与拓扑? FileGDB Compress以后 （Read Only） ? 不能对GDB进行新的拓扑创建 ? 可以修改拓扑名称 ? 不能对已有的拓扑属性（除拓扑名称）进行修改 ? 如果修改，提示错误，拓扑自动删除（灭失） ? FileGDB UnCompress以后 ? 因修改拓扑属性而灭失的拓扑无法恢复 ? 可以继续创建新的拓扑 ? 没有修改过的拓扑依然存在 ? DEMO演示内容回顾谢谢大家
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ArcGis地图数字化解释.pptx 262页
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基于arcgis地图数字化;提纲;是将地图图形或图像的模拟量转换成离散的数字量的过程。
纸质图件的数字化是数据的一个重要来源
;当纸地图经过计算机图形图像系统光—电转换，量化为点阵数字图像，经图像处理和曲线矢量化，或者直接进行手扶跟踪数字化后，生成可以为地理信息系统显示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印的矢量地图数据文件，这种与纸地图相对应的计算机数据文件称为矢量化电子地图。
跟踪数字化：使用跟踪数字化仪（手扶或自动）将地图图形要素（点、线、面）进行定位跟踪，并量测和记录运动轨迹的X，Y坐标值，获取矢量式地图数据。
扫描矢量化：对地图沿X或Y方向进行连续扫描，在扫描后的处理中，需要进行栅格转矢量的运算，一般称为扫描矢量化过程。;地图扫描
校正与配准;（引自孙继光老师）;地图扫描;把原来不含有地理坐标信息的扫描地图通过建立关联控制点，赋予地理坐标信息的过程。
所有图件扫描后都必须经过扫描纠正，扫描图像的坐标是基于扫描仪的坐标，没有任何地理意义，因此扫描图像（待数字化的图像）要先进行校正与配准，以确保矢量化工作顺利进行。;校正与配准的步骤：
1.打开ArcMap，增加Georeferncing工具条。
;;2.把需要进行纠正的影像增加到ArcMap中，会发现Georeferncing工具条中的工具被激活。;地理参考工具（ Georeferencing）按钮与功能;Georeferencing下拉菜单;3.在校正中我们需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，我们知道坐标的点就是公里网格的交点，我们可以从图中均匀的取几个点。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。
4.首先将Georeferncing工具条的Georeferncing菜单下Auto Adjust不选择。 ;;5.在Georeferncing工具条上，点击Add Control Point按钮。
6.使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置.
;;
7.用相同的方法，在影像上增加多个控制点，输入它们的实际坐标。
所有关联点添加结束后点击
查看并检查所有的关联点，当总的RMS（均方根误差）合理，则可以单击Save保存控制点的坐标，并点击ok完成地理参考。
;10.在Georeferencing菜单下，点击
Rectify，将校准后的影像另存。;;;矢量图的创建
数据层的加载
添加属性字段
数字化环境参数设置
单点与结点的生成
线与多边行生成
特定线段的生成;在ArcGIS的ArcCatalog模块中新建一个存放（点、线、面）要素的shapefile数据层。
在ArcMap中加载创建的shapefile数据层和需要数字化的扫描地形图。
;;输入名称;在ArcMap中点击
把建好的shapefile数据层加载进来。
;添加属性字段;在任意工具条上右击，在弹出的快捷菜单下选择Editor打开编辑工具栏。
通过View菜单下的Toolbars弹出菜打开Editor工具条。;Start Editing
开始编辑
Stop Editing
Save Edits
保存编辑
Move
移动选中要素
Split
分割选中要素
Divide
分割选中要素
Buffer
建立缓冲区
Copy Parallel
平行复制
Merge
多个要素合并
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要素相交操作
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