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1、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 Geodatabase 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（Intersect）：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（Dangle Node）：线段的端点悬空，没有和其他任何线段连接，这个
2、端点称为悬点。伪结点（Pseudo Node）：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。11 点拓扑规则举例规则一：Must be covered by boundary of，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
3、理解为删除后立即添加）。图 21-1 点拓扑规则一规则二：Must be covered by endpoint of，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 21-2 点拓扑规则二规则三：Point must be covered by line，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 21-
4、3 点拓扑规则三规则四：Must be properly inside polygons，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 21-4 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。12 多边形拓扑规则举例规则一：Must not overlap，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
5、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 21-5 多边形拓扑规则一规则二：Must not have gaps，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 21-6 多边形拓扑规则二规则三：Contain point，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
6、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 21-8 多边形拓扑规则三图 21-9 多边形拓扑规则四规则四：Boundary must be covered by，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：Must be covered by feature class of，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
7、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 21-10 多边形拓扑规则五规则六：Must be covered by，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 21-11 多边形拓扑规则六规则七：must not overlap with，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
8、叠，但是这里是指两个多边 形要素类（Feature Class）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 21-12 多边形拓扑规则七规则八：Must cover each other，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 21-13 多边形拓扑规则八规则九：Area boundary must be covered by b
9、oundary of，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 21-14 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。13 线拓扑规则举例规则一：Must not have dangles，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，
10、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 21-15 线拓扑规则一规则二：Must not have pseudo node，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 21-16 线拓扑规则二规则三：Must not overlap，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 21
11、-17 线拓扑规则三规则四：Must not self overlap，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 21-18 线拓扑规则四规则五：Must not intersect，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 21-19 线拓扑规则五规则六：Must not self intersect，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 21-20 线拓扑规
12、则六图 21-21 线拓扑规则七规则七：Must not intersect or touch interior，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：Must be single part，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 21-22 线拓扑规则八规则九：Must not overlap with，两个线要素类中的线段不能重叠。违
13、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 21-23 线拓扑规则九规则十：Must be covered by feature class of，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 21-24 线拓扑规则十规则十一：End point must be covered by，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 21-25 线拓扑规则十一规则十二：Must be c
14、overed by boundary of，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 21-26 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21 建立线要素拓扑规则启动ArcCatalog，在窗口左侧将路径定位到gis_ex09ex22，其 中有Geodatabase geo22，双击鼠标展开其中的数据集，出现数据集 dataset1。在 dataset1 中有线要素类 lotlines，是地块边界线。本练习目的
15、是通过建立线要素类 lotlines 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 dataset1，单击鼠标的右键，在弹出的菜单中，选择 New / Topology，表示新建拓扑规则。出现 New Topology（新拓扑）对话框。如果 dataset1 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 dataset1 下侧的拓扑关系图标，用鼠标右键选择 Delete，将曾经建立的拓扑规则删除后再重建。在New Topology（新拓扑）对话框中，点击按钮“下一步”，有两个设置：Enter a name for your topology：to
16、pology1 键盘输入新建拓扑规则的名称Enter a cluster Tolerance 要求输入限差值，本练习用默认值，不修改图 21-27 选择拓扑规则按“下一步”键继续，提示 Dataset1 中的各种要素类名称，勾选 lotlines，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：Specify the rules for the topology 要求定义拓扑 规则。点击左侧按钮 Add Rule，为要素类添加拓扑规则（见图 21-27）。Features of feature class 下拉选择要素类 lotlinesRule： 下拉选择规则 Must Not Have Dangles，不能出现悬 点 Show Errors 勾选图 21-28 拓扑错误按 OK 键，返回 Specify the rul
