Proseminar GIS II
-Topologische Regeln WS 04/05
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Gliederung
7
 Motivation
 Rückblick GIS I
 Topologie in ArcGis für



Flächen
Linien
Punkte
06.12.2004
 ArcGis –RegelÜbersicht
 Aufgabe 1
 Topologie in ArcGis


Erzeugen
Umgang mit Fehlern
 Aufgabe 2
 Literaturverzeichnis
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Motivation
Warum Topologie in ArcGIS?
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„ArcGIS Topologie ist keine Datenstruktur,
sondern die Definition von
Verhalten und Anwendungen von Regeln
auf beliebige Geometrien der Geodatabase.“1
1Aus
06.12.2004
ArcGIS_83.pdf ESRI Geoinformatik GmbH 2003
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Motivation
Warum Topologische Regeln?
Für das aktuelle Projekt sind…
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„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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Motivation
Warum Topologie in ArcGIS?
7
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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Motivation
Warum Topologie in ArcGIS?
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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 Anfragesondern als Kontrolle beim Erzeugen einer
Geodatabase
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Rückblick
Da war doch was…
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GIS I
ArcGIS
 Topologische Relationen
von Flächen
 Ein bisschen mehr
Aus: GIS I Vorlesung WS03/04
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Topologie in ArcGIS
-Ein bisschen genauer7
 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
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Topologische Regeln für Flächen
Ein Bsp. für Regeln innerhalb einer feature Class
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 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
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Wahlbezirke in Musterstadt
WB 1
WB 1
WB 2
WB 2
WB 3
WB 3
Wahllokale
Wahllokale
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Topologische Regeln für Flächen
Ein Bsp. für Regeln zwischen 2 Feature Classes
7
 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
Kreise und Städte
Kreise und Städte
Stadt
Kreisstadt
norm
Stadt
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Stadt
Kreisstadt
norm
Stadt
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Topologische Regeln für Linien
Ein Bsp. für Regeln zwischen 2 Feature Classes
7
 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 schneiden
Features 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
7
 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 Regeln
Aufbau des ArcGIS Diagramms
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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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Topologische Regeln
Aufbau des ArcGIS Diagramms
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Für jede Regel ist ein Fall dargestellt, der nicht gegen
die Regel verstößt.
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Aufbau des ArcGIS Diagramms
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Für jede Regel ist ein Fall dargestellt, der einen
Fehlerfall auslöst.
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Topologische Regeln
Aufbau des ArcGIS Diagramms
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Um sich den Sinn der Regel zu verdeutlichen, wird ein
reales Beispiel zu jeder Regel dargestellt
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Topologische Regeln
Aufbau des ArcGIS Diagramms
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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 1
Umgang mit den Topologischen Regeln von ArcGIS
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 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 ArcGIS
Grundsätzliches
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 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 ArcGIS
Schrittweises Anlegen einer Topologie im ArcCatalog
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1. Starten des ArcCatalog
2. Auswahl der Geodatabase
in der Baumstruktur
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Topologien in ArcGIS
Schrittweises Anlegen einer Topologie im ArcCatalog
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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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Topologien in ArcGIS
Schrittweises Anlegen einer Topologie im ArcCatalog
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4. Es erscheint ein
Assistent, der einen
durch die nächsten
Schritte lotst.
Klick auf weiter.
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Topologien in ArcGIS
Schrittweises Anlegen einer Topologie im ArcCatalog
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5. Die Topologie benötigt
einen Namen
6. Cluster Tolerance eingeben
Cluster 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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Topologien in ArcGIS
Schrittweises Anlegen einer Topologie im ArcCatalog
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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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Topologien in ArcGIS
Schrittweises Anlegen einer Topologie im ArcCatalog
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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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Topologien in ArcGIS
Schrittweises Anlegen einer Topologie im ArcCatalog
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 Add Rule,
die topologische Regel
wird hier ausgewählt.
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Topologien in ArcGIS
Schrittweises Anlegen einer Topologie im ArcCatalog
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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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Topologien in ArcGIS
Schrittweises Anlegen einer Topologie im ArcCatalog
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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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Topologien in ArcGIS
Schrittweises Anlegen einer Topologie im ArcCatalog
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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 ArcGIS
Und jetzt?
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 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
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Sofort
sichtbar
in der
Karte
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Topologien in ArcGIS
Der Topologie Layer
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 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 ArcGIS
Ergebnis der Überprüfung „mjurbans must not overlap“
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Topologiewerkzeuge in ArcGis
Starten der Bearbeitung
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 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 ArcGis
Die Topologie Toolbar
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Die wichtigen Tools:
Auswahl der zu Validate: best. Validate: akt. Validate:
Fehler
bearbeitenden Ausschnitt
Ausschnitt gesamte Karte Auswahltool
Topologie
Error
Inspector
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Topologiewerkzeuge in ArcGis
Der Error Inspector
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•
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 ArcGis
Beispiele zur Beseitigung eines Fehlers
7
Create New Feature
Merge
Substract
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
Mark as Exception
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
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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
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





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.
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Topologische Regeln