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Topologie in ArcGIS

Mit der Standard- oder Advanced-Lizenz verfügbar.

In Geodatabases umfasst eine Topologie die Festlegungen, in welcher Weise Punkt-, Linien- und Polygon-Features eine lagegleiche Geometrie aufweisen. Straßenmittellinien und Volkszählungsblöcke können eine gemeinsame Geometrie aufweisen, und benachbarte Bodenpolygone können Grenzen gemeinsam haben.

Topologien stellen mehr als nur einen Datenspeicherungsmechanismus dar. In ArcGIS treffen alle folgenden Aspekte auf Topologien zu:

  1. Die Geodatabase enthält ein topologisches Datenmodell mit einem offenen Speicherformat für einfache Features (Feature-Classes von Punkten, Linien und Polygonen), Topologieregeln und topologisch integrierten Koordinaten für Features mit einer gemeinsamen Geometrie. Das Datenmodell bietet die Möglichkeit, die Integritätsregeln und das topologische Verhalten der Feature-Classes zu definieren, die Bestandteil einer Topologie sind.
  2. ArcGIS enthält Topologie-Layer in der Karte, mit denen topologische Beziehungen, Fehler und Ausnahmen angezeigt werden. Darüber hinaus bietet ArcGIS eine Reihe von Werkzeugen zum Abfragen, Bearbeiten und Überprüfen von Topologien sowie zum Korrigieren von Fehlern in Topologien.
  3. ArcGIS enthält Geoverarbeitungswerkzeuge zum Erstellen, Analysieren, Verwalten und Überprüfen von Topologien.
  4. ArcGIS enthält erweiterte Softwarelogik zum Analysieren und Ermitteln der Topologieelemente in den Feature-Classes von Punkten, Linien und Polygonen.
  5. ArcGIS bietet eine umfassende Umgebung für die Bearbeitung und Datenautomatisierung, mit der die topologische Integrität hergestellt, verwaltet und überprüft und die Bearbeitung von Features mit gemeinsamer Geometrie ausgeführt werden kann.
  6. Die ArcGIS-Softwarelogik ist in ArcGIS Desktop-, ArcGIS Server- und ArcGIS Pro-Produkten verfügbar. Diese ermöglicht das Navigieren durch topologische Beziehungen, das Arbeiten mit benachbarten und verbundenen Elementen sowie das Zusammenstellen von Features aus diesen Elementen. So sind beispielsweise folgende Vorgänge möglich: Identifizieren der Polygone, denen eine bestimmte Kante gemeinsam ist, Auflisten der Kanten, die mit einem bestimmten Knoten verbunden sind, Navigieren durch die verbundenen Kanten von der aktuellen Position aus, Hinzufügen einer neuen Zeile und Einbinden der Kante in den topologischen Graphen, Teilen von Linien an Schnittpunkten, Erstellen der resultierenden Kanten, Flächen und Knoten usw.

Elemente einer Geodatabase-Topologie

In einer Geodatabase werden für jede Topologie die folgenden Eigenschaften definiert:

  • Der Name der zu erstellenden Topologie
  • Die in topologischen Verarbeitungsvorgängen verwendete Cluster-Toleranz. Der Begriff "Cluster-Toleranz" bezieht sich häufig auf zwei Toleranzen: auf die XY-Toleranz und auf die Z-Toleranz. Der Standardwert für die Cluster-Toleranz beläuft sich auf das Zehnfache der Koordinatenauflösung.
  • Liste der Feature-Classes. Zunächst benötigen Sie eine Liste der Feature-Classes, die Bestandteil einer Topologie sind. Diese müssen sich alle im selben Koordinatensystem befinden und im selben Feature-Dataset organisiert sein.
  • Die relative Rangstufe für die Genauigkeit der Koordinaten in den einzelnen Feature-Classes. Wenn einige Feature-Classes genauer als andere sind, müssen Sie eine höhere Koordinatenrangstufe zuweisen. Diese wird bei der topologischen Überprüfung und Integration verwendet. Koordinaten mit einer geringeren Genauigkeit werden an die Positionen der genaueren Koordinaten verschoben, wenn sie innerhalb der jeweiligen Cluster-Toleranz liegen. Features mit der höchsten Genauigkeit sollte ein Wert von 1, weniger genauen Feature-Classes ein Wert von 2, noch ungenaueren Feature-Classes ein Wert von 3 usw. zugewiesen werden.
  • Eine Liste von Topologieregeln, die festlegen, wie Features eine gemeinsame Geometrie aufweisen können.

Cluster-Verarbeitung

Beim Erstellen von topologischen Beziehungen müssen die Koordinatenpositionen der Feature-Stützpunkte von Features innerhalb einer Feature-Class sowie zwischen den an der Topologie beteiligten Feature-Classes analysiert werden. Die Stützpunkte, die innerhalb eines bestimmten Abstands zu anderen Stützpunkten angeordnet sind, werden als lagegleich festgelegt und einem gemeinsamen Koordinatenwert zugewiesen.

Die Integration von Stützpunkten erfolgt unter Berücksichtigung der Cluster-Toleranz. Alle Stützpunkte innerhalb der Cluster-Toleranz werden während des Überprüfungsvorgangs möglicherweise leicht verschoben. Die Standard-Cluster-Toleranz basiert auf der für das Dataset festgelegten Genauigkeit. Die Standard-Cluster-Toleranz beträgt 0,001 Meter in realen Einheiten. Sie beläuft sich auf das Zehnfache des Abstands der XY-Auflösung (die den Grad der numerischen Genauigkeit bestimmt, mit der Koordinaten gespeichert werden).

Die XY-Toleranz dient zum Feststellen von lagegleichen Koordinaten (innerhalb einer Toleranz)

Zwei Cluster-Toleranzen: XY-Toleranz und Z-Toleranz

In ArcGIS werden Stützpunkte unter Verwendung eines Paares von Cluster-Toleranzen integriert:

  • XY-Toleranz zum Ermitteln von Stützpunkten innerhalb eines bestimmten horizontalen Abstands voneinander
  • Z-Toleranz, mit der unterschieden wird, ob die Z-Höhen der Stützpunkte innerhalb der jeweiligen Toleranzen liegen und geclustert werden sollen

Verfahren für die Cluster-Bildung bei Koordinaten (Festlegen als lagegleich)

Die XY-Toleranz sollte klein sein, damit nur dicht beieinander liegende Stützpunkte (innerhalb der jeweiligen XY-Toleranz liegende Stützpunkte) derselben Koordinatenposition zugewiesen sind. Wenn sich Koordinaten innerhalb der Toleranz befinden, werden sie als lagegleich betrachtet und so angepasst, dass sie dieselbe Position aufweisen.

Auf diese Weise legt die XY-Toleranz auch die Entfernung fest, um die eine Koordinate bei Cluster-Vorgängen in der X- und/oder Y-Richtung verschoben werden kann. Daher können Koordinaten geclustert werden, wenn sie entweder in der X-Richtung oder in der Y-Richtung innerhalb der XY-Toleranz liegen. Betrachten Sie das folgende Diagramm. Koordinaten können entsprechend der in der Grafik dargestellten diagonalen Linie in Form eines Dreiecks verschoben werden. Wird der Satz des Pythagoras verwendet, entspricht die maximale Entfernung, innerhalb derer Koordinaten geclustert werden, der Quadratwurzel des Zweifachen der XY-Toleranz.

Hinweis:

Der Satz des Pythagoras besagt, dass in einem rechtwinkligen Dreieck das Quadrat der Hypotenuse (der längsten Seite) gleich der Summe der Quadrate der beiden anderen Schenkel ist.

Die XY-Toleranz

Standardmäßige XY-Toleranz

Die Standard-XY-Toleranz wird auf 0,001 m bzw. das Äquivalent in den Einheiten des Koordinatensystems des Datasets festgelegt. Wenn das Koordinatensystem beispielsweise in Fuß aufgezeichnet wurde, beträgt der Standardwert 0,003281 Fuß (0,03937 Zoll). Der für die meisten Fälle empfohlene Standardwert für die XY-Toleranz beläuft sich auf das Zehnfache der XY-Standardauflösung. Wenn die Koordinaten als Breiten- und Längengrad angegeben sind, beträgt die XY-Standardtoleranz 0,0000000556 Grad.

Algorithmen für Überprüfung und Cluster-Bildung

Wenn ein Stützpunkt eines Features in der Topologie innerhalb der XY-Toleranz einer Kante eines anderen Features in der Topologie liegt, erstellt die Topologie-Engine einen neuen Stützpunkt auf der Kante, damit die Features bei der Cluster-Bildung geometrisch integriert werden können.

Bei der Cluster-Bildung für Feature-Stützpunkte während der Topologieüberprüfung ist es wichtig zu verstehen, wie die Geometrie von Features angepasst wird. Alle Stützpunkte einer Feature-Class in einer Topologie können verschoben werden, wenn sie innerhalb der XY-Toleranz eines anderen Stützpunktes liegen. Stützpunkte von Features mit einer höheren Koordinatenrangstufe können nicht so stark verschoben werden und üben eine stärkere Gravitationskraft auf Koordinaten mit niedrigerer Rangstufe aus. Bei Stützpunkten gleichrangiger Features wird ein Durchschnittswert gebildet.

Beachten Sie, dass der XY-Toleranzwert nicht zur Generalisierung von Geometrieformen konzipiert wurde. Stattdessen sollen Liniensystem und Grenzen in topologischen Operationen miteinander integriert werden, um Features zu bestimmen, die lagegleich sind und deren Stützpunkte sich an derselben Position befinden. Dadurch werden Koordinaten integriert (als lagegleich festgelegt), die im selben XY-Toleranzbereich liegen. Da die Koordinaten sowohl in X- als auch in Y-Richtung um eine der Cluster-Toleranz entsprechende Entfernung verschoben werden können, ergibt sich die Möglichkeit, durch die Verarbeitung von Datasets mit Befehlen, die die Cluster-Toleranz verwenden, viele potenzielle Probleme zu lösen. Dazu gehören die Behandlung sehr kleiner Über- oder Unterstände, die automatische Splitterentfernung doppelter Segmente und die Ausdünnung von Koordinaten entlang von Grenzlinien.

Maximale Verschiebung von Stützpunkten

Bei der Cluster-Bildung werden durch Bewegen über die Karte Koordinaten-Cluster ermittelt, die in denselben XY-Toleranzbereich fallen. Mit diesem Algorithmus werden in ArcGIS lagegleiche Geometrien zwischen Features erkannt, bereinigt und verwaltet. Das bedeutet, dass die Koordinaten der gemeinsamen geometrischen Elemente als lagegleich (an derselben Position gefangen) festgelegt werden. Dies ist ein grundlegendes Prinzip bei vielen GIS-Vorgängen und -Konzepten.

Bei der Cluster-Bildung können Feature-Stützpunkte über die Cluster-Toleranz hinaus verschoben werden. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten.

  1. Mit der Toleranz werden sowohl eine horizontale Entfernung als auch eine vertikale Entfernung berechnet, um Koordinaten innerhalb der Toleranz zu bestimmen. Die maximale Entfernung für das Verschieben einer Koordinate an ihre neue Position wird bei diesem Vorgang aus der Quadratwurzel des Zweifachen der XY-Toleranz berechnet.
  2. Der Cluster-Algorithmus ist iterativ. Daher ist es in einigen Fällen möglich, dass Stützpunkte nach dem Verschieben innerhalb der Cluster-Toleranz anderer Stützpunkte liegen und weiter als die oben beschriebene Entfernung (Quadratwurzel des Zweifachen der XY-Toleranz) verschoben werden. Dies ist jedoch unwesentlich und tritt nur dann auf, wenn Stützpunkte sehr nahe an, aber nicht innerhalb der Cluster-Toleranz eines anderen Stützpunktes liegen (beispielsweise in einer Entfernung von 0,001 Metern voneinander). Da Koordinaten mit jeder Iteration leicht verschoben werden, können sie mit anderen Koordinaten geclustert und über die Toleranz hinaus auf der Karte verschoben werden.

Nützliche Tipps

Im Folgenden erhalten Sie einige nützliche Tipps zu Cluster-Toleranzen:

  1. Mit einem XY-Toleranzwert, der sich aus dem Zehnfachen des Standardwertes für die XY-Auflösung ergibt, lassen sich in der Regel sehr gute Ergebnisse erzielen.
  2. Üblicherweise ist die XY-Toleranz um Größenordnungen kleiner als die wahre Genauigkeit der Datenerfassung. Beispiel: Die Feature-Koordinaten sind bis auf zwei Meter genau, und die Standard-XY-Toleranz beträgt 0,001 Meter.
  3. Je kleiner der XY-Toleranzwert, desto weniger Verschiebungen finden statt. Bei einem zu kleinen Wert der XY-Toleranz (z. B. das Zweifache der XY-Auflösung oder weniger) werden die Linien von lagegleichen Grenzen jedoch möglicherweise nicht optimal integriert.
  4. Bei einem zu großen Wert dagegen laufen Sie Gefahr, dass die Feature-Koordinaten sich überlagern. Dadurch kann die Genauigkeit der Repräsentation von Feature-Grenzen beeinträchtigt werden.
  5. Die XY-Toleranz darf sich nicht der Genauigkeit der Datenerfassung (die gelegentlich auch als Kartengenauigkeit bezeichnet wird) annähern. Beispiel: Bei einem Kartenmaßstab von 1:12.000 entspricht ein Zoll 1.000 Fuß, 1/50 Zoll entspricht immerhin noch 20 Fuß auf der Erdoberfläche. Dies ist eine Genauigkeit der Datenerfassung, die bei der Digitalisierung und Umwandlung des Scans kaum zu erzielen ist. Die Entfernungen für die Verschiebung der Koordinaten mit der XY-Toleranz müssen unendlich viel kleiner sein. Die Standard-XY-Toleranz würde in diesem Fall 0,003281 Fuß betragen, was in den meisten Situationen angemessen ist.
  6. In Topologien können Sie die Rangstufe der Koordinatengenauigkeit für jede Feature-Class festlegen. Stellen Sie für die Features mit der höchsten Genauigkeit (z. B. vermessene Features) den Wert 1 und für die Features mit einer weniger hohen Genauigkeit die Werte 2, 3 usw. ein. Andere Feature-Koordinaten mit einem größeren Rangstufenwert (und daher einer geringeren Koordinatengenauigkeit) werden an die genaueren Features mit einem kleineren Rangstufenwert angepasst.
  7. Sie werden in der Regel steuern wollen, welche Feature-Classes bei der Cluster-Bildung am ehesten verschoben werden. Beispiel: Wenn Features in einer Feature-Class bekanntermaßen genauere Positionen haben als andere Features, möchten Sie sicherlich die weniger genauen Features an den genaueren fangen lassen. Um dies zu erreichen, können Sie den Feature-Classes in der Topologie Rangstufen zuordnen. Innerhalb der Cluster-Toleranz werden Stützpunkte von Features mit niedrigerer Rangstufe an nahegelegenen Stützpunkten der Features mit höherer Rangstufe gefangen. Bei den Positionen von Stützpunkten gleichrangiger Features, die innerhalb der Cluster-Toleranz liegen, wird ein Durchschnittswert gebildet, um die Position zu bestimmen.

Topologien und Feature-Datasets

Eine Topologie beruht auf einer Reihe von Feature-Classes, die in einem gemeinsamen Feature-Dataset gespeichert sind. Jede neue Topologie wird dem Feature-Dataset hinzugefügt, in der sich die Feature-Classes und anderen Datenelemente befinden.

Beim Erstellen der Topologie können Sie eine beliebige Teilmenge der Feature-Classes aus dem Feature-Dataset als Bestandteile der Topologie angeben, wobei die folgenden Konventionen gelten:

  • Eine Topologie kann eine oder mehrere Feature-Classes aus demselben Feature-Dataset referenzieren.
  • Ein Feature-Dataset kann über mehrere Topologien verfügen.
  • Eine Feature-Class kann jedoch nur zu einer Topologie gehören.
  • Eine Feature-Class kann nicht zu einer Topologie und einem geometrischen Netzwerk gehören.
  • Eine Feature-Class kann jedoch zu einer Topologie und einem Netzwerk-Dataset oder Terrain-Dataset gehören.

Koordinatenrangstufen

Die für Feature-Classes in einer Geodatabase-Topologie angegebenen Rangstufen für die Koordinatengenauigkeit steuern die Verschiebung von Feature-Stützpunkten bei der Überprüfung. Mit der Rangstufe können Sie festlegen, wie Stützpunkte verschoben werden, wenn sie innerhalb der entsprechenden Cluster-Toleranzen liegen. Stützpunkte, die innerhalb der Cluster-Toleranz von anderen Stützpunkten liegen, werden als lagegleich festgelegt (Koordinaten, die innerhalb der Cluster-Toleranz liegen, werden dieselben Koordinatenwerte zugewiesen).

Wenn verschiedene Feature-Classes unterschiedliche Koordinatengenauigkeiten aufweisen und eine beispielsweise durch eine Vermessung oder ein Differential-GPS (globales Positionierungssystem) erfasst wurde, während die andere aus einer weniger genauen Quelle digitalisiert wurde, können Sie mit Koordinatenrangstufen sicherstellen, dass zuverlässig platzierte Stützpunkte als Ankerpositionen fungieren, an die weniger genau erfasste Stützpunkte verschoben werden.

In der Regel wird die ungenauere Koordinate an die Position der genaueren Koordinate verschoben, oder es wird eine neue Position aus dem gewichteten Entfernungsdurchschnitt zwischen den Koordinaten im Cluster berechnet. In diesen Fällen basiert der gewichtete Entfernungsdurchschnitt auf den Genauigkeitsrangstufen der Cluster-Koordinaten.

Für die Positionen von Stützpunkten mit gleicher Rangstufe wird ein geometrisches Mittel gebildet, wenn sie jeweils innerhalb einer Cluster-Toleranz liegen.

Vergewissern Sie sich, dass Sie die Rangstufen in der richtigen Reihenfolge zuweisen. Die Features mit der höchsten Genauigkeit erhalten die Rangstufe 1, weniger genauen wird die Rangstufe 2 zugewiesen usw.

Z-Cluster-Toleranz und Rangstufen

Feature-Classes, mit denen ein Terrain oder Gebäude dreidimensional modelliert wird, weisen einen Z-Wert auf, der die Höhe der einzelnen Stützpunkte darstellt. Ebenso wie Sie mit der XY-Cluster-Toleranz und Rangstufen steuern, wie Features horizontal gefangen werden, können Sie in einer Topologie, die Feature-Classes zum Modellieren von Höhen enthält, mit der Z-Cluster-Toleranz und Rangstufen steuern, wie lagegleiche Stützpunkte vertikal gefangen werden.

Die Z-Cluster-Toleranz gibt den Mindestunterschied in der Höhe (Z-Wert) zwischen lagegleichen Stützpunkten an. Stützpunkte, deren Z-Werte innerhalb der Z-Cluster-Toleranz liegen, werden bei der Topologieüberprüfung aneinander gefangen.

Wenn Sie Gebäude in einer Stadt modellieren, kann es in der XY-Domäne so aussehen, als hätten zwei nebeneinander liegende Gebäude eine gemeinsame Kante. Wenn im Messbildverfahren Höhenwerte für die Gebäudeecken ermittelt wurden, sollte bei der Topologieüberprüfung die relative Höhe der Gebäude berücksichtigt werden. Indem Sie den Wert für die Z-Cluster-Toleranz auf 0 setzen, können Sie verhindern, dass Z-Werte bei der Topologieüberprüfung zu einem Cluster zusammengefasst werden.

Bei der Modellierung von Terrains verwenden Sie möglicherweise Datasets, die mit unterschiedlicher XY- und Z-Genauigkeit erfasst wurden. In diesem Falle sollten Sie eine Z-Cluster-Toleranz größer Null einstellen, um das Fangen zuzulassen. Um zu verhindern, dass Z-Werte, die mit hoher Genauigkeit erfasst wurden, an weniger genauen Z-Werten gefangen werden, können Sie jeder Feature-Class eine Rangstufe zuweisen. Die Z-Werte von Features einer niedrigeren Rangstufe werden an der Höhenposition von Stützpunkten höherer Rangstufe gefangen, wenn sie innerhalb der Cluster-Toleranz liegen. Für Z-Werte von Stützpunkten, die zu gleichrangigen Feature-Classes gehören, wird ein geometrisches Mittel berechnet, wenn Sie innerhalb der Cluster-Toleranz liegen.

Bei der Topologieüberprüfung wird ein Mittel der Z-Werte gebildet, und diese werden so gefangen, dass die einzelnen Z-Werte um einen Gesamtbetrag angepasst werden, der die Z-Cluster-Toleranz nicht übersteigt. Dadurch wird ein Mittelwert der Z-Werte von Stützpunkten mit demselben XY-Wert gebildet, d. h., diese werden in Gruppen gefangen.

Wenn beispielsweise die Z-Cluster-Toleranz 5 beträgt, werden die Z-Werte dieser sechs lagegleichen Stützpunkte gemittelt und in zwei Gruppen (11,25 und 3,5) gefangen:

Stützpunkt

Vor Überprüfung

Nach Überprüfung

z0 (Rangstufe = 1)

12,5

11,25

z1 (Rangstufe = 1)

10

11,25

z2 (Rangstufe = 1)

7.5

3,5

z3 (Rangstufe = 1)

5

3,5

z4 (Rangstufe = 1)

2,5

3,5

z5 (Rangstufe = 1)

0

3,5

Beispiel für Cluster-Bildung von Z-Werten

Im folgenden Beispiel sind den lagegleichen Stützpunkten unterschiedliche Rangstufen zugewiesen und die Cluster-Toleranz beträgt 5. Die Z-Werte werden gemittelt und in drei Gruppen (22,5, 7,5 und 1,25) gefangen:

Stützpunkt

Vor Überprüfung

Nach Überprüfung

z0 (Rangstufe = 1)

25

22,5

z1 (Rangstufe = 1)

20

22,5

z2 (Rangstufe = 1)

7.5

7.5

z3 (Rangstufe = 2)

5

7.5

z4 (Rangstufe = 2)

2,5

1,25

z5 (Rangstufe = 2)

0

1,25

Beispiel für Cluster-Bildung von Z-Werten

Die Z-Cluster-Toleranz kann zwischen 0 und der Ausdehnung der Z-Domäne liegen (Z-Maximalwert minus Z-Minimalwert).

Rangstufen sind ein relatives Maß für die Genauigkeit. Die Differenz zwischen den Rangstufen zweier Feature-Classes ist irrelevant. Die Zuweisung der Rangstufen 1 und 2 entspricht daher der Zuweisung der Rangstufen 1 und 3 oder 1 und 10.

Topologieregeln

Topologieregeln definieren die zulässigen räumlichen Beziehungen zwischen Features. Die für eine Topologie festgelegten Regeln steuern die Beziehungen zwischen Features innerhalb einer Feature-Class, zwischen Features aus verschiedenen Feature-Classes oder zwischen Subtypes von Features. Eine vollständige Liste der verfügbaren Topologieregeln finden Sie unter "Geodatabase-Topologieregeln und Reparatur von Topologiefehlern" für Punkte, Linien und Polygone.

Mit der Regel "Keine Überlappung" wird beispielsweise die Integrität von Features in derselben Feature-Class verwaltet. Wenn zwei Features einander überlappen, werden die überlappenden Geometrien rot dargestellt (wie unten im roten Überlappungsbereich in den benachbarten Polygonen und dem Liniensegment der zwei Linien veranschaulicht).

Regel "Keine Überlappung" für Polygone und Linien. Die roten Bereiche zeigen die im Rahmen der Überprüfung ermittelten Fehler an.

Topologieregeln können auch zwischen Subtypes von Feature-Classes definiert werden. Angenommen, Sie verfügen über zwei Subtypes von Linien-Features für Straßen – normale Straßen (die an beiden Knoten mit anderen Straßen verbunden sind) und Sackgassen (die an einem Knoten keine Verbindung aufweisen). Eine Topologieregel kann erfordern, dass Straßen-Features an beiden Enden mit anderen Straßen-Features verbunden sind, außer im Falle von Straßen, die zum Subtype "Sackgasse" gehören.

Definieren von Topologieregeln anhand der räumlichen Beziehungen und des Verhaltens der Features

Räumliche Beziehungen drücken aus, inwiefern Features gemeinsame lagegleiche Geometrien aufweisen können, und legen die Regeln für das Verhalten der entsprechenden räumlichen Darstellungen fest. Beispiele für häufig verwendete räumliche Beziehungen und Regeln:

  • Flurstücke dürfen einander nicht überlappen. Benachbarte Flurstücke weisen gemeinsame Grenzen auf.
  • Flussläufe dürfen einander nicht überlappen und müssen an ihren Endpunkten miteinander verbunden sein.
  • Benachbarte Landkreise verfügen über gemeinsame Kanten. Landkreise müssen sich vollständig innerhalb der Grenzen eines Bundeslandes befinden und in diesem geschachtelt sein.
  • Benachbarte Zählbezirke verfügen über gemeinsame Kanten. Zählbezirke dürfen einander nicht überlappen und müssen sich vollständig innerhalb der Grenzen von Zählblöcken befinden und in diesen geschachtelt sein.
  • Straßenmittellinien müssen an ihren Endpunkten miteinander verbunden sein.
  • Straßenmittellinien und Zählbezirke weisen eine lagegleiche Geometrie auf (Kanten und Knoten).

Jede dieser Situationen stellt einen Fall dar, in dem die Datenintegrität mit Topologieregeln erzwungen werden könnte.

Topologieüberprüfung, Fehler und Ausnahmen

Nachdem Sie eine neue Topologie erstellt oder Änderungen an einem Feature in einer Topologie vorgenommen haben, besteht der nächste Schritt im Überprüfen der Topologie. Beim Überprüfen der Topologie werden die folgenden vier Vorgänge ausgeführt:

  1. Aufteilen und Bilden von Clustern für Feature-Stützpunkte, um lagegleiche Features mit denselben Positionen (mit gemeinsamen Koordinaten) zu ermitteln
  2. Einfügen gemeinsamer Koordinatenstützpunkte in lagegleiche Features, die eine gemeinsame Geometrie aufweisen
  3. Ausführen einer Reihe von Integritätsprüfungen, um Verletzungen der für die Topologie festgelegten Regeln zu ermitteln
  4. Erstellen eines Fehlerprotokolls mit möglichen topologischen Fehlern im Feature-Dataset

Wenn Sie die Daten bearbeiten und ändern, werden die geänderten Flächen von ArcGIS verfolgt und als nicht überprüfte Flächen gekennzeichnet. Die Überprüfung betrifft nur die nicht überprüften Bereiche der Topologie. Wenn seit der letzten Überprüfung keine Änderungen oder Aktualisierungen vorgenommen wurden, wird keine Überprüfung ausgeführt.

Fehler und Ausnahmen

Verletzungen der Topologieregeln werden zunächst als Fehler in der Topologie gespeichert. Mithilfe von Fehler-Features werden die während der Überprüfung festgestellten Topologiefehler aufgezeichnet. Bestimmte Fehler können akzeptabel sein. In diesen Fällen können die Fehler-Features als Ausnahmen markiert werden. Fehler und Ausnahmen werden als Features im Topologie-Layer gespeichert. Damit können Sie die Fälle darstellen und verwalten, in denen die Topologieregeln für Features nicht eingehalten werden müssen.

Während der Bearbeitung als Ausnahmen markierte Topologiefehler

Sie können einen Bericht der Fehler und der Ausnahmen für die Feature-Classes in der Topologie erstellen. Die im Bericht angegebene Anzahl von Fehler-Features stellt einen Anhaltspunkt für die Datenqualität eines topologischen Datasets dar. Mit dem Fehler-Inspektor in ArcGIS Pro können Sie verschiedene Fehlertypen auswählen und auf einzelne Fehler zoomen. Sie können Topologiefehler korrigieren, indem Sie die Features bearbeiten, die gegen die Topologieregeln verstoßen. Nach der Überprüfung der Bearbeitung wird der Fehler aus der Topologie gelöscht.

Mit den Bearbeitungswerkzeugen können Sie einen Topologiefehler auswählen und eine von mehreren vordefinierten Korrekturmöglichkeiten für diesen Fehlertyp auswählen. Sie können mit dem Werkzeug auch weitere Informationen zur Regel, gegen die verstoßen wurde, anzeigen lassen oder den Fehler als Ausnahme markieren.

Geodatabase-Topologien sind flexibel genug, dass Ausnahmen in Bezug auf die Topologieregeln verarbeitet werden können. Sie können auch Fehler als Ausnahmen markieren. Ausnahmen werden bei späteren Überprüfungen ignoriert. Wenn Sie feststellen, dass es sich bei einer markierten Ausnahme tatsächlich um einen Fehler handelt und das Feature geändert werden muss, können Sie die Markierung als Ausnahme wieder aufheben.

Ausnahmen sind ein normaler Bestandteil des Vorgangs der Datenerstellung und -aktualisierung. Beispielsweise kann eine Straßendatenbank für eine Stadt die Regel enthalten, dass Mittelachsen an beiden Enden mit anderen Mittelachsen verbunden sein müssen. Diese Regel sorgt dafür, dass Straßensegmente bei der Bearbeitung korrekt an anderen Straßensegmenten gefangen werden. Es kann aber sein, dass Sie an den Stadtgrenzen keine Straßendaten haben. Hier sind die äußeren Enden der Straßen nicht mit anderen Mittelachsen verbunden. Diese Fälle können als Ausnahmen markiert werden, während andere Fälle, in denen Straßen nicht korrekt digitalisiert oder bearbeitet wurden, nach wie vor erkannt werden.

Nicht überprüfte Bereiche und Überprüfung

Ein grundlegendes Ziel von Geodatabase-Topologien besteht im Optimieren der aufgewendeten Verarbeitungszeit sowie der Überprüfung der Feature-Daten, die Bestandteil einer Topologie sind, bevor diese verwendet werden können. Im Allgemeinen gilt Folgendes:

  • Feature-Classes, die Bestandteile einer Topologie darstellen, sind ungeachtet des Status der Topologie immer für die Verwendung verfügbar.
  • Die Überprüfung der Topologie wird vom Benutzer gesteuert. Sie entscheiden, wann und wie oft die Topologie überprüft werden soll, beispielsweise nach jedem Bearbeitungsvorgang oder am Ende jeder Editiersitzung.
  • Alle an einer Feature-Class vorgenommenen Änderungen werden verfolgt, sodass nur die tatsächlich geänderten Flächen erneut überprüft werden müssen.

Nicht überprüfte Bereiche sind Flächen, die bearbeitet oder aktualisiert wurden oder vom Hinzufügen oder Löschen von Features betroffen sind. Nicht überprüfte Bereiche ermöglichen die Eingrenzung der Fläche, die während einer Topologieüberprüfung auf Fehler untersucht werden muss. Mit nicht überprüften Bereichen werden die Flächen verfolgt, in denen neue Features hinzugefügt oder vorhandene Features geändert wurden. So müssen anstelle der gesamten Topologie nur ausgewählte Flächen überprüft werden.

Nicht überprüfte Bereiche werden von ArcGIS verwaltet.

Nicht überprüfte Bereiche werden von ArcGIS automatisch erstellt, wenn ein Feature, das Bestandteil einer Topologie ist, erstellt oder gelöscht, die Geometrie eines Features geändert oder der Subtype eines Features geändert wird sowie wenn Versionen abgeglichen, die Eigenschaften der Topologie bearbeitet oder die Topologieregeln der Geodatabase geändert werden.

Der Versionsabgleich wirkt sich auf eine Feature-Class wie andere Bearbeitungs- oder Aktualisierungsvorgänge aus – die geänderten Flächen werden als "nicht überprüft" gekennzeichnet.

Schemaänderungen wie das Hinzufügen von neuen Topologieregeln wirken sich so aus, dass die gesamte Topologie erneut überprüft werden muss (d. h., das ganze Dataset wird als nicht überprüft gekennzeichnet).

In einer Geodatabase-Topologie gespeicherte Informationen

Die folgenden Informationen werden in einer Geodatabase-Topologie gespeichert:

  • Die Topologiedefinition. Diese enthält einen Schemadatensatz aller Eigenschaften, die beim Erstellen der Topologie festgelegt wurden.
  • Gemeinsame Koordinatenstützpunkte für alle Features, die eine lagegleiche Geometrie aufweisen. Beim Überprüfen werden Koordinaten mittels Cluster-Bildung integriert, um Stützpunkte zu bestimmen, die den Features und Feature-Classes gemeinsam sind. In jedem Fall werden die als lagegleich bestimmten Stützpunkte in allen Feature-Classes als Koordinaten für alle Features gespeichert, zu denen Sie gehören. Dabei handelt es sich um die Features mit einer "gemeinsamen Geometrie", die durch ihre gemeinsamen Koordinaten dargestellt wird.
    Hinweis:

    Diese gemeinsamen Koordinaten werden bei verschiedenen Vorgängen im Zusammenhang mit der Geodatabase-Topologie in ArcGIS verwendet, um die Topologiegrafik aus Kanten, Knoten und Flächen sowie die Feature-Beziehungen schnell zu durchsuchen und abzufragen.

  • Eine Tabelle mit nicht überprüften Bereichen, in der die Flächen mit hinzugefügten oder bearbeiteten Features sowie die Flächen zum Abgleichen von Aktualisierungen aus der Versionierung gespeichert werden.
  • Bei der Überprüfung werden in der Topologie drei Tabellen mit Topologiefehler-Features gespeichert:
    • Punktfehler
    • Linienfehler
    • Flächenfehler
    Die Geometrie des topologischen Fehlers wird zusammen mit Informationen zu den betroffenen Feature-Classes und der verletzten Topologieregel in eine dieser Fehlertabellen geschrieben.
Beispiel für einen nicht überprüften Bereich und einen Fehler in einer Topologie

Als Ausnahmen gekennzeichnete Fehler werden ebenfalls in den Fehler-Feature-Tabellen aufgezeichnet. In einer Spalte für Ausnahmen wird gekennzeichnet, welche Fehler als Ausnahmen bestimmt wurden. Mit anderen Worten: Eine Ausnahme ist ein Fehler mit einer entsprechenden Kennzeichnung in der Spalte der Ausnahmen. Fehler und Ausnahmen werden beim Aktualisieren und Verwalten des Feature-Datasets und der Topologie laufend verfolgt.