基于多种软件建立空间拓扑关系的探讨

摘要：本文阐述了利用Auto Map 3D空间拓扑关系的建立，利用ARCGIS软件完成对数据的质量检查，较好地完成了全国二次土地调查城镇地籍调查图形拓扑关系的建立以及数据检查的工作。

关键词：软件；数据空间；拓扑关系

中图分类号：TP311.5 文献标识码：A 文章编号：

1、引言

图形拓扑(Topology)描述了构成图形的基本要素点、线、面之间的空间位置关系，这些关系构成了高级GIS功能，是网络追踪(NetworkTracing)和空间分析(Spatial Analysis)的基础。用户可以通过查询和分析拓扑来获取有关空间关系和空间分布的信息。举例来说，在通常的平面几何里，把平面上的一个图形搬到另一个图形上，如果完全重合，那么这两个图形叫做全等形。但是，在拓扑学里所研究的图形，在运动中无论它的大小或者形状都发生变化。在拓扑学里没有不能弯曲的元素，每一个图形的大小、形状都可以改变。

笔者曾结合两种软件软件做了一些实际工作。在此通过本文将自己学习和使用这些软件的拓扑分析功能的一些心得体会奉献给大家，供大家交流。

2、数据空间拓扑关系的建立

按照二次调查要求，空间要素采用分层的方法进行组织管理。以城镇地籍为例，主要图层的层名称及各层要素见表一所示。

(表一)

为了提高地籍图形的准确性，实现图形拓扑关系的直观描述，地籍图形的检查可采用基于拓扑规则的拓扑关系验证方法。即：可通过一个或多个拓扑规则来描述图形要素间的拓扑关系。如“地类图斑全覆盖行政区”的拓扑关系，可通过“第一个多边形层必须被第二个完全覆盖”的拓扑规则来进行描述。空间实体之间的基本关系有点-点关系、点-线关系、点-面关系、线-线关系、线-面关系和面-面关系，这些关系表现了实体间拓扑关系的相邻性、连接性、闭合性、包含性和一致性等，是地理空间数据处理的依据。具体分类及拓扑描述见表二。

(表二)

3、Auto Map 3D图层提取

3.1 Auto Map 3D拓扑关系建立的基本步骤

创建多边形拓扑前必须先清理数据；多边形拓扑中的任何线之间不能有间断、交叉或重叠。此外，不能有零长度的对象或缺少质心的区域。

打开需要建立拓扑关系的图形。

在菜单栏中，选择“地图”“地图工具”“图形图面清理”。设置允差，选择好清理内容。

在菜单栏中，选择“地图”“拓扑”“创建”。

在“创建拓扑 - 选择拓扑类型”对话框中，单击“多边形”以指定要创建拓扑的类型，设置拓扑名称。

指定用于创建拓扑的对象。

要在地图中亮显或标记错误，请单击“错误标记”。

在“创建多边形拓扑 - 设置错误标记”对话框中，指定是否要亮显和标记检测到的错误，如果是，请指定标记设置：

要以红色 X 亮显错误，请选择“亮显错误”复选框。使用重画、重生成或保存命令可以删除亮显的对象。

要用指定形状和颜色的块来标记错误，请选择“用块标记错误”复选框。

在“标记大小”框中，按屏幕大小的百分比来指定标记大小。一般 3% 到 7% 比较合适。

如果选择“用块标记错误”选项，请指定要用于标记各个错误的块的形状和颜色。

单击“完成”以创建网络拓扑。

如果需要，可将拓扑信息存回源图形。

3.2 各个图层获取的基本思路

地类图斑（DLTB）层是作为基础图层，对其建立拓扑关系。在地类图斑中提取宗地（ZD）、行政区（XZQ）图层。通过宗地（ZD）与房屋（FW）叠加分析的功能获取房屋（FW）图层。如图一所示。

（图一）

4、Arcgis中建立检查方案

根据表二提供的拓扑关系以及拓扑规则，对表一中的这些数据逐一进行拓扑检查。具体步骤如下

启动ArcCatlalog;

任意选择一个本地目录，"右键"->"新建"->"创建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;

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;

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。

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，首先选择错误的小图斑，点击右键选择zoom to，然后点击merge，选择合适的图斑进行merge处理，这样不会丢失小图斑信息。

5、结束语

Auto Map 3D操作简单，处理数据方便快捷，通过先在Auto Map 3D中建立拓扑关系，获取各个图层数据，大大减轻了内业后期对图形数据处理的难度以及工作量。

Auto Map 3D和Arcgis还提供了一套管理拓扑的工具，运用这些工具，用户可以根据需要为一幅图件装载或卸载或重新命名或者删除一个已存在的拓扑(每幅图都可以生成多个拓扑)以进行相关分析。除此之外，Auto Map 3D还允许直接使用其提供的拓扑辑命令对一个拓扑进行编辑，从而可以不必重新执行生成拓扑关系的操作。正因为拥有了完备的拓扑分析功能，Auto Map 3D才与一般的CAD软件有了根本的不同，从而成为一个完整的GIS软件。

空间分析是GIS中的重要功能，它在基于空间拓扑关系建立的基础上的，为了增强空间分析功能，应该充分考虑实际应用中所提供的数据以及对其功能的要求，不仅要选择合适的算法空间拓扑关系，还要选择合适的空间拓扑关系的流程。

参考文献

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