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Proseminar GIS II

-Topologische Regeln -WS 04/05

06.12.2004 Jan Martin Brockmann 2

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Gliederung

Motivation Rückblick GIS I Topologie in ArcGis für

Flächen Linien Punkte

ArcGis –Regel-Übersicht

Aufgabe 1 Topologie in ArcGis

Erzeugen Umgang mit Fehlern

Aufgabe 2 Literaturverzeichnis


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MotivationWarum Topologie in ArcGIS?

„ArcGIS Topologie ist keine Datenstruktur, sondern die Definition von

Verhalten und Anwendungen von Regeln

auf beliebige Geometrien der Geodatabase.“1

1Aus ArcGIS_83.pdf ESRI Geoinformatik GmbH 2003


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MotivationWarum Topologische Regeln?

Für das aktuelle Projekt sind…

„Definition“ – die notwendigen Topologischen Regeln definierbar

„Verhalten“ – spezifische Aktionen bei Verstoß gegen die Regeln wählbar

„Anwendungen“ – Regeln benutzerdefiniert und jeder Zeit anwendbar

„Regeln“ – vordefinierte topologische Grundregeln vorhanden

„Beliebige Geometrien“ – die Regeln je nach Bedarf auf Linien, Flächen und Punkte anwendbar


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Für das aktuelle Projekt sind…„Definition“ – die notwendigen Topologische Regeln definierbar„Verhalten“ – spezifische Aktionen bei Verstoß gegen die Regeln

wählbar„Anwendungen“ – Regeln benutzerdefiniert und jeder Zeit anwendbar„Regeln“ – vordefinierte topologische Grundregeln vorhanden„Beliebige Geometrien“ – die Regeln je nach Bedarf auf Linien

Flächen, Punkte anwendbar

Topologie in ArcGIS deckt Verstöße gegen die gewählten Regeln auf und hilft sie zu beseitigen


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Topologie in ArcGIS fungiert quasi als Detektiv,

der Verstöße gegen die ausgewählten Regeln aufspürt und sie anzeigt!

Unterschied zum Vortrag Räumliche Anfragen (15.11.2004):

• Topologie nicht als Anfrage-

sondern als Kontrolle beim Erzeugen einer Geodatabase


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RückblickDa war doch was…

ArcGIS Ein bisschen mehr

GIS I Topologische Relationen

von Flächen

Aus: GIS I Vorlesung WS03/04


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Topologische Regeln für Flächen Prüfung der geometrischen Beziehung zwischen Flächen Prüfung der geometrischen Beziehung einer Fläche zu einer anderen

Geometrie (z.B. Punkt) Topologische Regeln für Linien

Prüfung der geometrischen Beziehung zwischen Linien Prüfung der geometrischen Beziehung einer Linie zu einer anderen

Geometrie (z.B. Punkt) Topologische Regeln für Punkte

Prüfung der geometrischen Beziehung zwischen Punkten Prüfung der geometrischen Beziehung einer Linie zu einer anderen

Geometrie (z.B. Punkt)

Insgesamt über 25 Regeln! Können nicht alle einzeln vorgestellt werden.Gute Zusammenstellung von ESRI im Internet:

http://www.esri-germany.de/demos/index.html

Topologie in ArcGIS-Ein bisschen genauer-


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Topologische Regeln für Flächen

Ein Bsp. für Regeln innerhalb einer feature Class

Name: Keine Überlappung - must not overlap Zwei Flächen einer Feature Class dürfen sich nicht Überlappen Beispiel: Flächen der Feature Class Wahlbezirke

Flächen der Feature Class Postleitzahlenbezirke

Wahlbezirke in Musterstadt

WB 1

WB 2

WB 3Wahl-lokale

Wahlbezirke in Musterstadt

WB 1

WB 2

WB 3Wahl-lokale


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Topologische Regeln für Flächen

Ein Bsp. für Regeln zwischen 2 Feature Classes

Enthält Punkte aus – contains point Aktivierung der Regel verlangt, dass in jedem Polygon der 1. Feature class

mindestens ein Punkt aus der 2. Feature class enthalten ist Beispiel: Innerhalb des Flächen-Features Landkreise muss

mindestens eine Stadt von dem Typ Punkt liegen

Kreis-stadtnormStadt

Stadt

Kreise und StädteKreise und Städte

Kreis-stadtnormStadt

Stadt


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Topologische Regeln für Linien

Ein Bsp. für Regeln zwischen 2 Feature Classes

Name: Hat Keine Überlappung - must not overlap with Zwei Linien zw. den beteiligten Feature Classes dürfen sich

nicht überlappen (aber schneiden) Beispiel: Brücken dürfen sich nicht mit Wegen überlappen,

aber schneidenFeatures der Feature Class Brücke dürfen nicht

mit Flüssen überlappen, aber sie dürfen sich schneiden


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Topologische Regeln für Punkte Ein Bsp. für Regeln zwischen 2 Feature Classes

Liegt auf den Grenzen von – must be covered by boundery of Punkte der an der Regel beteiligten Feature Class müssen

auf der Grenze eines Polygons der anderen Feature class liegen

Beispiel: Grenzsteine müssen auf dem Rand der Polygone / Grundstücke

stehen, die sie begrenzen


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Topologische RegelnAufbau des ArcGIS Diagramms

Im folgenden: Verstehen dieser Zusammenstellung und des Prinzips Topologischer Regeln an einigen Beispielen!

Für jede Regel existiert eine solche Erklärung! Jede topologische Regel hat einen Namen!


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Für jede Regel ist ein Fall dargestellt, der nicht gegen die Regel verstößt.


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Für jede Regel ist ein Fall dargestellt, der einen Fehlerfall auslöst.


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Um sich den Sinn der Regel zu verdeutlichen, wird ein reales Beispiel zu jeder Regel dargestellt


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Geltungsbereich der Topologischen Regel

:= Die topologische Regel gilt zwischen 2 Feature-Classes oder Subtypen der in den Symbolen dargestellten Geometrie

:= Die topologische Regel gilt innerhalb einer Feature-Class oder eines Subtypes


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Aufgabe 1Umgang mit den Topologischen Regeln von ArcGIS

Kopiert euch aus dem Laufwerk V:\ den Ordner Top_Regeln in eure Arbeitsumgebung

Schaut euch die Datei TR-Ausschnitt.pdf an (In dem Ordner).

Versucht die Unterschiede der beiden dargestellten Regeln zu verstehen.

Ladet die Geodatabase Aufgabe in ArcMap. Überlegt euch, welche Unterschiede es bei der

Anwendung der beiden Regeln auf die Geodatabase geben würde (bezogen auf die beiden Layer cities & country)


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Topologien in ArcGISGrundsätzliches

Topologien können nur in Geodatabases angelegt werden. Topologien können für Feature Classes und Subtypen angelegt

werden. Innerhalb eines Feature Datasets können beliebig viele Topologien

angelegt werden. Eigenes Zeichen Für Topologien in der Baumstruktur von dem

ArcCATALOG Rechtsklick, Properties liefert Eigenschaften bestehender Topologien Änderungen bestehender Topologien im Nachhinein möglich

(Rechtsklick, Properties)


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Topologien in ArcGISSchrittweises Anlegen einer Topologie im ArcCatalog

1. Starten des ArcCatalog

2. Auswahl der Geodatabase in der Baumstruktur


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3. Rechtsklick auf ein Feature Dataset der Geodatabase, in der die Topologie erzeugt werden soll. Dann New/Topology

Im Bsp.:

Geodatabase: Aufgabe

Feature Dataset: Landscape


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4. Es erscheint ein Assistent, der einen durch die nächsten Schritte lotst.

Klick auf weiter.


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5. Die Topologie benötigt einen Namen

6. Cluster Tolerance eingebenCluster Tolerance: Definiert den Radius

eines Kreises um einen Punkt innerhalb dessen Zwei Objekte als gleich, bzw. aufeinanderliegend angenommen werden.

Größenordnung: Eine Zehnerpotenz kleiner als Genauigkeit der Daten


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7. Auswahl der Feature Classes die topologisch geprüft werden sollen(durch Aktivierung der Häkchen).Es können auch gleich mehr als 2 Feature Classes ausgewählt werden und innerhalb der Topologie mehrere Regeln aktiviert werden (da schnell unübersichtlich, Reduktion auf das Notwendige).


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8.Anzahl der ranks eingeben (integer Zahl [1,50])

Rank: Eine Gewichtung der Feature Classes. Je höher der Rank (max=1), desto weniger ist ein Feature der Feature Class anfällig für Verschiebungen, wenn dieses durch die Cluster Tolerance notwendig wird.

9.Durch Klick auf die jeweilige Zahl einen Wert für den rank der jew. Feature Class/ Subtypes setzen


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Add Rule,

die topologische Regel wird hier ausgewählt.


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Auswahl der beteiligten Feature Classes (Auf die Reihenfolge achten, Beschreibung der topogr. Regeln zur Hand nehmen)

Auswahl der topologischen Regel die angewendet werden soll


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Erneutes klicken auf Add Rule ermöglicht es noch weitere regeln in die aktuelle Topologie einzubinden

Zusammenfassung der getroffenen Einstellungen:

Name: Landscape_Topology Cluster Tolerance: 0,0000206051 Feature Classes:

mjurban, Rank:1 Rules: mjurban - Must Not overlap


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Fertig, die Topologie wird angelegt und ist nun im ArcCatalog zu finden

Die Topologie muss mit validate aktiviert werden.

Validate: Prüft sobald der Befehl validate aufgerufen wurde die ausgewählten Feature classes auf Regelverstöße gegen die Neue Topologie. Kann jederzeit wiederholt werden.


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Topologien in ArcGISUnd jetzt?

Um das Ergebnis der Topologie anzuschauen: Starten von ArcMap Öffnen der gesamten Geodatabase (ArcMap fragt ob er die

Topologie auch darstellen soll – JA!) Die Topologie hat einen eigenen Layer erzeugt:

Verstöße gegen Flächenregeln werden in einem roten Rechteck dargestellt

Verstöße gegen Linienregeln werden mit einer roten Linie dargestellt

Verstöße gegen Punktregeln werden in einem roten Punkt

dargestellt

Sofort sichtbar

in der Karte


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Topologien in ArcGISDer Topologie Layer

Zusätzlich lassen sich Exceptions und Dirty Areas in dem Layer darstellen Rechtsklick auf den

Topologie Layer Properties Symology

Aktivierung der Häkchen zeigt Auswahl im Layer – in der Karte an

Dirty Areas: Gebiete innerhalb der Karte die noch nicht mit Validate auf Fehler geprüft wurden


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Topologien in ArcGISErgebnis der Überprüfung „mjurbans must not overlap“


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Topologiewerkzeuge in ArcGisStarten der Bearbeitung

Die Fehler sind nun aufgedeckt, wollen aber behoben werden.

Um irgendetwas in ArcMap zu ändern: Start Editing mit der Editing Toolbar Um Topologie zu bearbeiten:

Einschalten der Topologie Toolbar

(wie jede andere Windows Toolbar)


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Topologiewerkzeuge in ArcGisDie Topologie Toolbar

Auswahl der zu bearbeitenden Topologie

Die wichtigen Tools:

Validate: gesamte Karte

Validate: akt. Ausschnitt

Validate: best. Ausschnitt

Fehler Auswahltool

Error Inspector


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Topologiewerkzeuge in ArcGisDer Error Inspector

• Tabellarische Verwaltung der Regelverstöße

• Klick auf Search now zeigt Regelverstöße im aktuellen Kartenausschnitt an

• Zeigt beteiligte Klassen und Features auf

• Gibt Möglichkeiten wie weiter mit diesem Fehler umzugehen ist:

1. Mark as Exeption – Aktuellen Fehler als Ausnahme definieren

2. Lösung des Problems mit z.B. Merge, Substract, Create New Feature


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Topologiewerkzeuge in ArcGisBeispiele zur Beseitigung eines Fehlers

Create New Feature Merge Substract Mark as Exception

Das Überlappende Stück wird als neues

Feature definiert

Der Durchschnitt der Flächen wird einem der beiden Flächen zugewiesen (wählbar)

Der Durchschnitt der beiden Flächen wird gelöscht

Verstoß ist nun Ausnahme. Der Durchschnitt bei erneutem validate kein Error mehr.

Rechtsklick mit Error Tool auf den Fehler

Im Error Inspector, Rechtsklick auf den Fehler


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Aufgabe 2

Die Geodatabase Aufgabe wurde am Bildschirm mit der Hand bearbeitet, indem durch Mausauswahl alle Länder und nicht benötigte Informationen gelöscht wurden.

Bei dieser Manipulation sind Fehler aufgetreten. Da es zu aufwendig ist, alle Städte, die nun noch „Im Nichts schwirren“

von Hand zu finden, sollt ihr all diese Städte automatisch herausfiltern und danach löschen. Nutzt dafür die geeignete topologische Regel aus Aufgabe 1. Zeigt, das eure Korrektion frei von Fehlern ist (im Sinne der verwendeten topologischen Regel)!

Für die schnellen von euch:Nutzt die die andere topologische Regel, um die anderen topologischen Fehler zu bestimmen, die bei der Bearbeitung entstanden sind. Ist es sinnvoll, diese als Exception zu definieren? Zeigt, dass eure Korrektion

frei von Fehlern ist (im Sinne der verwendeten topologischen Regel)!

(die in a] erzeugte Topologie ist vorher zu löschen)


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Literaturverzeichnis

ESRI, Geoinformatik Gmbh (2003): ArcGis 8.3 Der GIS Standard am Desktop, arcgis_83.pdf

ESRI, Geoinformatik Gmbh: ArcGis Geodatabase Topologie Regeln, TopologyRules.pdf

ESRI, Geoinformatik Gmbh: ArcGis: Working with Geodatabase Topology

ESRI, Geoinformatik Gmbh: http://www.esri-germany.de/demos/index.htmlder

ESRI, Geoinformatik Gmbh: Kapitel 4 – Topology

Garvert, C. (2003):Topologische Regeln, 031208Garvert.ppt


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Anmerkung: Diese Präsentation ist mit Powerpoint 2003 erstellt. Damit sie richtig läuft, muss auch Powerpoint 2003 zum ansehen verwendet werden! Oder: Powerpoint Viewer 2003, gibt’s gratis auf der Microsoft Hompage zum runterladen.