Validierung von Vektorgeometrien

 

Im Anschluss an die Diskussion zum Aufbau topologisch korrekter Vektor-GIS Datenbestände wollen wir uns an eine praktische Übung in ArcGIS heranwagen. Ziel ist es, einen topologisch „sauberen“ GIS-Datenbestand zu erzeugen bzw. bestehende geometrische uneindeutige Bereiche zu bereinigen.

Hinweis: Zur Bearbeitung dieser Übung benötigen Sie die Software ArcGIS 10, die UNIGIS Studierenden für die Dauer des Studiums kostenlos zur Verfügung steht.

   

Daten zur Übung

 

Daten zur Übung

Laden Sie die Übungsdaten Datenvalidierung.zip herunter.

   
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  • Entpacken Sie das Archiv Datenvalidierung.zip und kopieren Sie die Beispieldaten Validierung.gdb (= Geodatabase) und Validierung.mxd (= ArcGIS Map Document) in ein geeignetes Projektverzeichnis.
  • Öffnen das Map Document Validierung.mxd.
  • Es enthält die 3 Feature Classes "Boundary", "Flaechennutzung" sowie "Strassen_Mittelachsen". Boundary grenzt eine Fläche von 300x300 m südwestlich des Leopoldskroner Weihers in Salzburg ab. Flaechennutzung enthält innerhalb dieser Grenze die Flächen, zu denen Straßen, Bebauung und Grünflächen gehören.

Der Datensatz ist topologisch nicht korrekt, das heißt, es gibt Überschneidungen, Lücken, etc. Diese sollen im Laufe dieser Übung gefunden und korrigiert werden.
Um die Flächenarten aus Flaechenutzung in der Topologie einzeln anwählen zu können, wurden für Flaechennutzung Subtypes erstellt. Ansonsten kann eine Topologieprüfung in ArcGIS nur auf gesamte Layer bezogen werden.

Der erste Schritt ist die Erstellung eines topologischen Regelsatzes. Dies funktioniert im ArcCatalog-Fenster mittels Rechtsklick auf das Geodataset > New > Topology und den folgenden Schritten:

  • Klicken Sie zunächst auf Next und geben Sie Ihrem topologischen Regelwerk für das Geodataset einen Namen.
  • Im nächsten Fenster wählen Sie alle 3 Feature Classes aus und klicken Sie wieder auf Next.
  • Belassen Sie im nächsten Fenster alle Einstellungen, wie sie sind und klicken Sie einfach auf Next.
  • Hier können Sie nun Ihre Regeln per "Add Rule" definieren.
    Hinweis: Sie können jederzeit in dieses Fenster zurückkehren, indem Sie im Catalog-Window einen Rechtsklick auf Ihre Topologie ausführen und Properties wählen.
  • Die Regeln werden während der Definition als kleine Skizze angezeigt, was das Verständnis sehr vereinfacht. Zudem existiert ein von ESRI herausgegebenes Poster (siehe auch Modul 2), welches eine Übersicht über alle topologischen Regeln bietet.

Definieren Sie nun auf dieser Grundlage folgende Regeln:

  1. Alle Polygone aus Flaechennutzung sollen innerhalb des Untersuchungsgebietes (=Feature Class Boundary) liegen
  2. Auch die Straßenachsen sollen innerhalb des Untersuchungsgebietes liegen.
  3. Die Polygone aus Flaechennutzung dürfen sich nicht überschneiden
  4. …oder Lücken haben
  5. Die Straßenachsen sollen innerhalb der Straßen liegen.
  6. Denken Sie sich zumindest eine weitere Regel aus.

Wie sie evtl. eerst im nachfolgenden Schritt feststellen werden kann eine der vordefinierten Regeln in ArcGIS gar nicht richtig definiert werden. Welche Regel ist das und warum? 

  • Wenn Sie Ihre Regeln definiert haben, klicken Sie auf Next und schließen den Prozess ab.
  • Validieren Sie Ihre Regeln mittels Rechtsklick auf Topologie und "Validate".
  • Bestätigen Sie die Mitteilung und ziehen Sie die Topologie mit der Maus zu Ihren Layern im Table of Contents.
  • Da sie die beteiligten Feature Classes bereits geladen haben, können Sie die Frage danach mit "No" quittieren.
  • Nun sollte sich - je nach Definition Ihrer Regeln - ein ähnliches Bild wie dieses ergeben:
    Topology-Toolbar

Alle Fehler wurden automatisch eingefärbt, allerdings kann man so nicht erkennen, welche Fehler genau vorliegen, sondern nur, ob es sich um Flächen-, Linien- oder Punktfehler handelt. Zur genaueren Untersuchung, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Ihren Topologielayer > Properties… > Symbology und wählen Sie jeweils bei Linien und Flächen "Symbolize by Error Type".

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Fehler auszubessern. Zum einen können Sie einzelne Fehler mithilfe einzelner Werkzeuge aus der Toolbox ausbessern (z.B. Features, die über die Boundary hinausragen).
Gleichzeitig steht Ihnen auch eine eigene Topology-Toolbar zur Verfügung:

Topology-Toolbar

Wenn Sie die Toolbar geöffnet haben, werden Sie sehen, dass alle Symbole ausgegraut sind. Das liegt daran, dass die Topology-Toolbar nur während einer Editiersession verwendet werden kann. Ist diese gestartet, können die Werkzeuge verwendet werden.

  • Klicken Sie zunächst ganz rechts auf den "Error Inspector". Am unteren Rand des Fensters öffnet sich eine Liste.
  • Sie können links im Dropdown-Menü die Art des Fehlers auswählen, die Sie angezeigt bekommen möchten.
  • Per Klick auf Search Now wird eine Liste der Fehler angezeigt.
  • Wenn Sie die einzelnen Fehler in der Liste anwählen, wird das Feature, welches den Fehler verursacht, schwarz markiert.
  • Sie können auch per Rechtsklick "Zoom To" auswählen, um direkt zum Fehler zu wechseln. Nun kann entweder der Fehler ausgebessert werden, indem Sie ihn mit den schon bekannten Editierwerkzeugen oder mit den Werkzeugen aus der Topology Toolbar bearbeiten. Falls ein angezeigter Fehler inhaltlich gesehen eine Ausnahme darstellt, können Sie ihn mittels Rechtsklick in der Liste als Ausnahme (Exception) markieren.
  • Vergessen Sie nicht, zwischendurch immer mal wieder zu validieren, um die Fehlerzahl aktuell zu halten.
   
frage
  1. Bereinigen Sie auf diese Art und Weise den Datensatz bestmöglich und generieren Sie einen Fehlerreport (Topologie-layer > Properties… > Errors > Generate Summary > Export to File).
  2. Diskutieren Sie, welche Regeln umgesetzt werden konnten, welche nicht definierbar sind und wie die bestmögliche Definition der Regel lauten könnte.

Stellen Sie Ihren Report zusammen mit ihrer Antwort zu 2) ins Diskussionsforum externe Webseite (das Diskussionsforum steht im Schnuppermodul nicht zur Verfügung)

   
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