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Grundlagen der Topologie

Mit der Standard- oder Advanced-Lizenz verfügbar.

Topologie ist eine Sammlung von Regeln, die, in Kombination mit einer Reihe von Editierwerkzeugen und Methoden, der Geodatabase eine genauere Modellierung geometrischer Beziehungen ermöglichen. ArcGIS implementiert Topologie durch verschiedene Regeln, die definieren, wie Features einen geographischen Raum gemeinsam nutzen, und durch eine Reihe von Editierwerkzeugen, die mit Features mit gemeinsamer integrierter Geometrie verwendet werden können. Eine Topologie wird als eine oder mehrere Beziehungen in einer Geodatabase gespeichert, mittels derer festgelegt wird, wie die Features in einer oder mehreren Feature-Classes die Geometrie gemeinsam verwenden. Die Features, die an einer Topologie beteiligt sind, sind dennoch einfache Feature-Classes. Anstatt die Definition der Feature-Class zu ändern, dient eine Topologie als Beschreibung der möglichen räumlichen Beziehung der Features.

Gründe für die Verwendung einer Topologie

Topologien sind bereits seit langem eine grundlegende Anforderung an GIS-Systeme in Bezug auf Datenmanagement und -integrität. Im Allgemeinen werden mit einem topologischen Datenmodell räumliche Beziehungen verwaltet, indem räumliche Objekte (Punkt-, Linien- und Flächen-Features) als zugrunde liegende grafische Darstellungen topologischer Grundelemente (Knoten, Flächen und Kanten) dargestellt werden. Diese Grundelemente werden zusammen mit ihren wechselseitigen Beziehungen und ihren Beziehungen zu den Features definiert, deren Grenzen sie darstellen, indem die Feature-Geometrien in einem planaren Graphen topologischer Elemente abgebildet werden.

Beispiel für ein topologisches Liniendiagramm mit Knoten, Flächen und Kanten

Der grundlegende Zweck einer Topologie besteht darin, die Datenqualität der räumlichen Beziehungen zu gewährleisten und die Datenerfassung zu unterstützen. Mithilfe einer Topologie können in vielen Situationen auch räumliche Beziehungen analysiert werden. Beispielsweise können benachbarte Polygone mit denselben Attributwerten durch Auflösen der Grenzen zusammengeführt werden, oder es kann ein Netzwerk der Elemente in einer Topologiegrafik durchlaufen werden.

Mit einer Topologie kann auch modelliert werden, wie die Geometrien einer Reihe von Feature-Classes integriert werden können. Gelegentlich wird dies als vertikale Integration von Feature-Classes bezeichnet.

Gemeinsame Geometrien von Features in einer Topologie

Features können Geometrien in einer Topologie gemeinsam verwenden. Im Folgenden werden einige Beispiele für benachbarte Features beschrieben:

  • Flächen-Features können gemeinsame Grenzen haben (Polygon-Topologie).
  • Linien-Features können gemeinsame Endpunkte haben (Kanten-Knoten-Topologie).

Darüber hinaus können mit einer Geodatabase-Topologie auch gemeinsame Geometrien zwischen Feature-Classes verwaltet werden, z. B.:

  • Linien-Features können gemeinsame Segmente mit anderen Linien-Features haben.
  • Flächen-Features können mit anderen Flächen-Features lagegleich sein. Flurstücke können beispielsweise in Blöcken verschachtelt sein.
  • Linien-Features können sich Endpunkt-Stützpunkte mit anderen Punkt-Features teilen (Node-Topologie).
  • Punkt-Features können mit Linien-Features lagegleich sein (Punktereignisse).

Zwei Ansichten: Features und topologische Elemente

Ein Layer mit Polygonen kann folgendermaßen beschrieben und verwendet werden:

  • Als Sammlungen geographischer Features (Punkte, Linien und Polygone)
  • Als Graph topologischer Elemente (Knoten, Kanten, Flächen und deren Beziehungen)

Das heißt, dass Sie über zwei Möglichkeiten für das Arbeiten mit Features verfügen: Entweder sind Features durch ihre Koordinaten definiert, oder sie sind in einem geordneten Graphen ihrer topologischen Elemente dargestellt.