3空间数据的采集与组织.docx
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3空间数据的采集与组织
实例与练习
练习1:
某地区地块的拓扑关系建立
1.背景:
拓扑关系对于数据处理和空间分析具有重要意义,拓扑经常应用于地块查询、土地利用类型更新等。
2.目的:
通过本例,让读者掌握创建一个要素数据集的拓扑关系的整个流程,并对创建拓扑后的一些工作,如拓扑错误检测、拓扑错误修改、拓扑编辑等基本操作有一个较全面的了解。
3.要求:
在Topology数据集中导入上述两个Shapefile,建立该要素数据集的拓扑关系,使拓扑生效后检测拓扑错误,修改拓扑错误,最后进行拓扑编辑。
4.数据:
Blocks.shp、Parcels.shp,存放在…/ChP3/Ex1中,请将其拷贝到E:
/ChP3/Ex1。
结果数据存放于…/ChP3/Ex1/Result中。
5.操作步骤:
(1)创建地理数据库
1)在ArcCatalog树中,右键单击Result文件夹,单击New,单击PersonalGeodatabase,输入所建的地理数据库名称:
NewGeodatabase。
如图1所示。
在新建的地理数据库中创建要素数据集,如图2所示。
2)打开NewFeatureDataset对话框,如图3所示。
将数据集命名为:
Topology。
4)单击Import按钮,选择要与之具有相同坐标系统的数据集:
Blocks.shp或Parcels.shp,如图5所示。
5)单击Add按钮,返回SpatialReference属性对话框。
这时要素数据集定义了坐标系统。
单击确定按钮。
(2)向数据集中导入数据
1)在ArcCatalog树中,右键单击Result文件夹中的Topology数据集,单击Import,单击FeatureClass(multiple),如图6所示。
2)打开FeatureClasstoGeodatabase(multiple)对话框,如图7所示。
导入Blocks和
Parcels两个Shapefile,单击OK按钮。
(3)在要素类中建立子类型由于原数据Blocks和Parcels两个有子类型,把要素分为了居民区和非居民区,
而数据导入到数据集后并没有子类型,所以在导入数据后为每个要素类建立两个子类型:
Residential和Non-Residential。
1)在Blocks要素类上单击右键,单击Properties,如图8所示。
打开FeatureClassProperties对话框,如图9所示。
2)打开FeatureClassProperties对话框(Subtypes选项卡)。
在SubtypesField下拉框中选择一个子类型字段:
Res,在DefaultSubtype窗口中出现所选字段的默认的新的子类型名称:
NewSubtype。
3)在Subtypes栏中的Code列下输入新的子类型代码及其描述,描述将自动更新
DefaultSubtypes窗口中的内容。
4)重复上述步骤,添加其他子类型。
如图10所示,添加了两个子类型:
Residential和Non-Residential。
单击确定按钮。
(4)创建拓扑
1)在ArcCatalog树中,右键单击Topology要素数据集,单击New,单击Topology。
如图11所示。
打开NewTopology对话框,它是对创建拓扑的简单介绍,如图12所示。
图11创建拓扑
2)单击下一步按钮,打开确定名称和聚类误差(ClusterTolerance)对话框,如图13所示。
输入所创建拓扑的名称和聚类误差。
聚类误差应该依据数据精度而尽量小,它决定着在多大范围内要素必须具有一致性。
3)单击下一步按钮,打开选择参与创建拓扑的要素类对话框,如图14所示。
4)单击下一步按钮,打开设置拓扑等级数目对话框,如图15所示。
设置拓扑等级
5)单击下一步按钮,打开指定拓扑规则对话框,如图16所示。
6)单击AddRule按钮,打开AddRule对话框,如图17所示。
在Featuresoffeatureclass下拉框中选择Parcels,在Rules下拉框中选择MustNotOverlap,表示一个区域不能与另一个区域重叠,可以连接在一起,也可以分开。
若两个区域重叠,则违背所定义的拓扑规则,出现拓扑错误。
在对话框的右侧面板,显示所选规则的示意图及简单介绍。
18所示。
这个规则将控制同一个要素类中的要素的拓扑关系。
8)单击AddRule按钮,创建另一个规则。
如图19所示。
在Featuresoffeatureclass下拉框中选择Parcels要素类中的Residential,在Rules下拉框中选择MustBeCoveredby,在Featureclass下拉框中选择Blocks要素类中的Residential。
MustBe
Coveredby表示一个图层中某个要素包括另一个图层中的一定要素。
在本例中,Blocks中的居民区包括了Parcels中的居民区。
9)单击OK按钮,返回指定拓扑规则对话框,可以看到已经创建了两个规则,如图
20所示。
10)单击下一步按钮,打开参数信息总结框,如图21所示。
11)单击完成按钮,出现进程条,当进程结束时,拓扑创建完成。
12)出现一对话框,询问是否立即使拓扑有效。
如图22所示。
单击否按钮,在以后的工作流程中使其生效,创建的拓扑出现在Catalog树中;单击是按钮,出现进
程条,进程结束时,拓扑已经生效,创建的拓扑出现在Catalog树中。
图22询问是否使拓扑生效
(5)查找拓扑错误
1)在ArcCatalog树中,右键单击新建的拓扑,单击Properties,如图23所示。
2)打开TopologyProperties对话框,如图24所示。
单击RemoveAll按钮,将已有的两个规则删除。
3)单击AddRule按钮,打开AddRule对话框,重新定义一个规则:
MustNotOverlapWith,如图25所示,在Featuresoffeatureclass下拉框中选择Parcels中的Non-Residential,在
Featureclass下拉框中选择Blocks中的图23创建拓扑
Residential。
这个拓扑规则表示Parcels中的非居住区必须与Blocks中的居住区不重叠。
4)单击OK按钮,返回AddRule对话框,定义了一个新规则。
如图26所示。
单击确定按钮,完成拓扑的修改。
5)在ArcMap中加载数据creatingTopology、Parcels和Blocks三层,如图27所示。
先将某个图层设为可编辑状态。
调入Topology工具栏,如图28所示。
在Topology下拉框中选择要编辑的拓扑图层creatingTopology。
6)拓扑修改(更改名字、修改规则等)后需要使拓扑生效,可以通过单击Topology
工具栏中的按钮,使图面上的指定区域拓扑生效、
按钮可以使当前可见图面的拓扑生效、按钮可以使整个拓扑生效。
生效的过程其实就是检验拓扑错误的过程,若拓扑规则有错误,则拓扑生效后,会把有错误的地方自动显示出来。
在本例中,可在加载了数据后,单击
按钮,使拓扑生效,这时视图中出现四个深色方块,即是拓扑错误的地方。
如图29所示。
图28Topology工具栏
图29显示拓扑错误的地方
7)单击Topology工具栏中的
检测拓扑错误按钮,打开ErrorInspector对话框,并单击SearchNow按钮,即可检查出拓扑错误,并在下方的表格中显示拓扑错误的详细信息。
如图30所示。
图30ErrorInspector对话框
(6)修改拓扑错误
creatingTopology的拓扑规则表示Parcels中的非居住区必须与Blocks中的居住区
不重叠。
当Parcels中的非居住区与Blocks中的居住区重叠时,产生拓扑错误。
为了修改拓扑错误,可以把Parcels层设为编辑状态,把产生拓扑错误的Parcels中的Non-Residential改为Residential,或者把Blocks层设为编辑状态,把产生拓扑错
图形窗口中的拓扑错误只剩三个。
按照上述两个步骤,修改其余三个拓扑错误。
(7)拓扑编辑
拓扑编辑包括共享结点的移动、共享边线的移动、共享边线变形、共享边线修改和共享多边形生成。
在这里介绍共享结点的移动和共享边的变形,其他的编辑参见3.4.3。
1)将Parcels设置为可编辑状态,将视图放大到一定比例,单击Topology工具栏中的
按钮,选择要进行拓扑编辑的要素,进行移动、修改等操作。
如图32所示,选中了一个点并移动这个点。
图32共享结点的移动
2)在Task下拉窗口中选择TopologyTasks中的ReshapeEdges任务,在Target选择
目标图层为Parcels。
单击
按钮,在视图中选中一条边要素,再单击
按钮,
画一条草图线与所选边两次相交,共享边就会发生变形,如图33所示。
图33共享边的变形
练习2:
某市区几何网络的建立
1.背景:
现实世界中,人员的流动、货物的流通、信息的传递、能量的传输等都是通过可确定的网络系统来进行的。
如何构建几何网络是网络系统的最基础的问题,也是最核心的问题。
2.目的:
通过本练习,使读者掌握根据已有要素来建立几何网络的详细过程,进而对数据库的创建有更全面的认识。
3.要求:
在City要素数据集中导入上述三个Shapefile,建立该数据集的几何网络,为第七章的网络分析做好准备。
4.数据:
某城市交通网络(net.shp)、商业中心(center.shp)、旅游景点(famousplace.shp),存放于…/ChP3/Ex2中,请将其拷贝到E:
/ChP3/Ex2。
结果数据存放于…/ChP3/Ex2/Result中。
5.操作步骤:
(1)基本数据的准备
Dataset对话框,为新建要素集匹配坐标系统,选择net.shp(或center.shp、
4)单击Add按钮,返回SpatialReference属性对话框,这时数据集已经定义了坐标系统,如图37所示。
5)单击确定按钮,返回NewFeatureDataset对话框,单击OK按钮,数据集建立完毕。
6)在ArcCatalog树中,右键单击City数据集,单击Import,单击FeatureClass
7)打开FeatureClasstoGeodatabase(multiple)对话框,将上述三个Shapefile导入到数据集中。
如图39所示。
单击OK按钮。
图39FeatureClasstoGeodatabase(multiple)对话框
(3)建立几何网络
1)在ArcCatalog目录树中,右键单击City要素数据集,单击New,单击GeometricNetwork命令,如图40所示。
打开BuildGeometricNetworkWizard对话框,如图
41所示。
图40建立几何网络
2)单击Next按钮,打开选择如何建立几何网络的对话框,如图42所示。
选择Buildageometricnetworkfromexitingfeatures单选按钮,用已有要素建立几何网络。
3)单击Next按钮,打开选择几何网络要素类对话框,如图43所示。
选择需要在几何网络中包含的要素类,并为新的几何网络输入名称。
4)单击Next按钮,打开是否保留有效值的对话框,如图44所示。
一个网络要素是否有效,其状态由Enabled属性字段来维护的,该字段的取值由两个:
True和False。
选择No单选按钮,所有的网络要素有效;选择Yes单选按钮,保留Enabled字段里现有的属性值。
5)单击Next按钮,打开选择变成复杂边的要素类对话框,如图45所示。
如果想让输入的线要素类变成复杂的边,选择Yes单选按钮。
并选择想变成复杂边的线要素类,没有被选中的线要素将是简单边。
6)单击Next按钮,打开网络要素自动捕捉对话框,如图46所示。
如果需要让输入要素在网络建立过程中被自动调整并捕捉,选择Yes单选按钮,输入捕捉误差
(SnapTolerance)。
选择需要被自动调整并捕捉的要素类。
7)单击Next按钮,打开设置连接要素类型对话框,如图47所示。
如果想让连接要素类中的一些要素能够作为源或汇,选择Yes单选按钮,并选择需要存储源
(Source)或汇(Sink)的连接要素。
8)单击Next按钮,打开设置网络权重对话框,如图48所示。
如果想在网络中添加权重,选择Yes单选按钮,单击
按钮添加新权重,单击
按钮可以删除已经添加的权重。
为添加的权重确定名称(WeightName)和类型(Type);如果不想
在网络中添加权重,选择No单选按钮。
这里添加了三个权重:
yuzhi、length和minutes,类型都是双浮点型。
9)单击Next按钮,打开分配网络权重对话框,如图49所示。
把这些权重分配给每一个要素类的特定字段。
10)在Availablenetwork的下拉框中选择将分配给属性的网络权重。
对于想关联权重的要素类,在Associatedfield列下选择想关联权重的该要素类中的字段。
如果选择None,则该要素类不关联权重。
在本例中,设置了三个权重,与yuzhi关联的字段是center要素类中的YUZHI字段;与length关联的字段是net要素类中的METERS字段;与minutes关联的字段是net要素类中的MINUTES字段。
11)单击Next按钮,打开网络设置总结信息框,如图50所示。
检查相应的网络设
12)当所有网络选项设置全部满足时,单击Finish按钮,完成新的几何网络的建立。
13)出现进程条,当进程结束时,可以看到在ArcCatalog树中City要素集中产生两个新的类,一个是City_Net,是指几何网络类;另一个是
City_Net_Junctions,是指网络上结点要素类。
如图51所示。
(4)添加新的几何网络要素类
新的几何网络要素类包含两种:
一种是网络边要素类,另一种是网络连接要素类。
图51在ArcCatalog树中的结果显示
所有的网络要素类同简单要素类一样,都有相同的必须字段OID和Shape,除此之外,网络边要素还必须有个字段称为Enabled,它是决定逻辑网络的可运行性的,这个字段有个固定的属性域。
网路连接要素类可以作为网络中的起点或终点,为了记录一个连接要素是否为起点或终点,必须建立一个
AncillaryRole字段,同Enabled一样,AncillaryRole字段也有一个固定的属性域。
1)建立一个新的网络边要素类
A.在ArcCatalog目录树中,右键单击City要素
图52建立一个新的网络边要素类
数据集,单击New,单击FeatureClass命令,如图52所示。
打开NewFeatureClass对话框,如图53所示。
B.在NewFeatureClass对话框中输入几何网络新要素的名称和假名;在Type栏下
选择第二个单选按钮:
建立一个新的几何网络要素类;在其下部的第一个下拉框
中选择边要素类型:
ESRIComplexEdgeFeature,建立存储复杂边要素的要素类;
在第二个下拉框中选择要素类参入的几何网络。
C.其余步骤与建立一个新要素类相似(添加属性字段:
name和length,类型分别为Text和Double)。
直到出现设置网络权重字段对话框,如图54所示。
在此可以把网络权重和所建立的边要素类中的字段联系起来。
将权重length与新建的网络边
D.单击完成按钮,完成几何网络新的边要素类建立。
2)建立一个新的网络连接要素类
A.在ArcCatalog目录树中,右键单击City要素数据集,单击New,单击FeatureClass命令,打开NewFeatureClass对话框,如图55所示。
图55建立一个新的网络连接要素类
输入几何网络新要素的名称和假名;在Type栏下选择第二个单选按钮:
建
立一个新的几何网络要素类;在其下部的第一个下拉框中选择ESRISimpleJunctionFeature选项;在第二个下拉框中选择要素类参入的几何网络。
B.选中Thejunctioninthisfeatureclasscanbesourcesandsinksinthenetwork复选框,允许这个连接要素类中的要素可以作为网络中的源或汇。
C.其余步骤与建立一个新要素类相似。
可以增加属性字段name,类型为Text。
不分配权重。
(5)定义网络规则网络连接规则限制可能连接到其他网络要素的网络要素的类型,以及可以连接到其他类型要素的特定类型要素的数目。
通过建立这些规则,连同其他规则(例如属性域),可以维护地理数据库中网络数据的完整性。
有两种类型的连接规则:
边-连接(Edge-Junction)规则和边-边(Edge-Edge)规
则。
Edge-Junction规则建立类型A的一个边连接到类型B的一个连接的网络关系;Edge-Edge规则建立通过类型C的一个连接,类型A的一个边连接到类型B的一个边的网络关系。
Edge-Edge规则总是包括一个Junction。
1)建立Edge-Edge规则:
A.在ArcCatalog目录树中,右键单击需要建立Edge-Edge规则的几何网络,单击Properties命令,如图56所示。
B.打开建立几何网络规则对话框(Connectivity选项卡),如图57所示。
在Connectivityrulesfor下拉框中选择需要建立规则的要素类。
C.如果所选要素类有子类型,在Subtypeinthisfeatureclass中选择要素类的子类型。
在SubtypeintheNetwork栏中,选取几何网络中的边要素或子类型,使其可连接到上面确定的边子类型
或要素类。
D.在JunctionSubtypes栏中,浏览并选择Junction要素类和子类型,通过该连接,那些边要素类
图56建立Edge-Edge规则
图57建立几何网络规则对话框(Connectivity选项卡)或子类型才允许被连接。
E.在本例中,各个要素类都没有子类型,所以,只要在Connectivityrulesfor下拉框中选择需要建立规则的要素类,单击确定按钮,完成Edge-Edge规则的建立。
2)建立Edge-Junction规则:
A.在ArcCatalog目录树中,右键单击需要建立Edge-Junction规则的几何网络,单击Properties命令,打开建立几何网络Edge-Junction规则对话框(Connectivity选项卡),如图58所示。
图58建立Edge-Junction规则
B.在Connectivityrulesfor下拉框中选择需要建立规则的要素类。
C.如果所选要素类有子类型,在Subtypeinthisfeatureclass中选择该要素类的子类型。
在SubtypeintheNetwork栏中,选择一个Junction要素类或子类型,使其可
连接到上面确定的边子类型或要素类。
D.如果需要限制这个可以连接到单一的Junction类型的边的数目:
选中Cardinality选项组的第一个复选框Specifynumberofedgesajunctioncanconnectto,并在Min
窗口和Max窗口输入允许的边的最小数目和最大数目。
E.如果想限制这个可以连接到单一的边类型的Junction的数目:
选中Cardinality选项组的第二个复选框Specifynumberofjunctionsanedgecanconnectto,并在Min
和Max窗口中输入允许的Junction的最小数目和最大数目。
F.单击确定按钮,完成Edge-Junction规则的建立。
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