ArcGIS编绘25万区域构造图常见拓扑错误修改方法

张 艺，李 苗，丁晓光

（1.陕西省地震局，陕西 西安 710068）

ArcGIS编绘25万区域构造图常见拓扑错误修改方法

张 艺1，李 苗1，丁晓光1

（1.陕西省地震局，陕西 西安 710068）

构建1∶25万城市活断层数据库时，在数据数字化、编辑、处理过程中，大量的拓扑错误会影响数据质量以及成果精度，造成数据无法入库。针对面重叠、面有缝隙、线重复、线有悬挂等几种常见拓扑错误，提出简便高效的修改方法，确保该地层矢量数据符合活断层入库要求。

1∶25万地震构造图；拓扑错误；数据质量

作为城市活断层探测成果图件，一幅完整的25万地震构造图涵盖内容主要有：①不同时代地层，分第四系、新近系、古近系、前新生界沉积岩、前新生界变质岩，其中第四系进一步划分为全新统、上更新统、中更新统、下更新统；②不同时代岩浆岩，分武陵-扬子期、加里东期、华力西期、印支-燕山期、喜山期；③断层，活动时代分晚更新世-全新世断层、早-中更新世断层、前第四纪断层，断层性质分正断层、逆断层、走滑断层；④第四纪盆地及第四系等厚线；⑤ M≥4.7级地震震中；⑥相关地理要素等。

为了方便图件相关数据的编辑、修改、查询、浏览与输出，需借助ArcGIS平台构建基础地理信息数据库，而矢量化的地层数据作为最基础、最首要的基础地理信息数据，其拓扑关系与处理方法在高级的空间分析处理和空间数据质量保证方面具有相当重要的作用[1]。如何在矢量数据（Geodatabase数据）中快速检查同一要素类（同层）或不同要素类（异层）中公共边不重合、悬挂点等错误，顺利完成数据编辑等任务，是数据生产中的难点问题[2]。本文通过对1︰25万纸质地质图的扫描数字化和空间配准，获得地层相关矢量数据，对于拓扑规则检查出现的错误，提出了简便的批量修改方法，大大降低了工作量。

1 ArcGIS拓扑介绍

拓扑关系是指图形在保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质[3]。因为基础地理信息库数据非常重视地物之间的相对位置关系，点线面之间的拓扑构成等空间信息，所以构建拓扑进行位置关系检查是十分必要的[4]。

在ArcGIS中，建立拓扑（Topology）是基于Geodatabase（mdb,gdb,sde）进行的，是在同一个要素集（FeatureDataset）下的要素类（FeatureClass）之间的拓扑关系的集合。ArcGIS中参与一个拓扑的所有要素类，必须在同一个要素集内（也就是具有同一的空间参考），这样进行的拓扑检查才是精确的[5]。 一个要素集可以有多个拓扑，但每个要素类只能参与一个拓扑，一个拓扑中可以定义多个规则[6,7]。构建1︰25万区域地震构造图数据库时，矢量数据和属性数据存储在统一的系统中，所以本文采用基于对象数据模型的Geodatabase数据格式。

2 地层数据拓扑检查与修改

2.1 建立拓扑

在已建好的个人数据库（personl Geodatabase）基础上，创建一个要素数据集（Feature Dataset），导入矢量化好的1︰25万地层数据，包括原始线文件和由线生成的地层面文件。在ArcCatalog中，右键点击要素集，选择New-Topology（如图1），在打开的拓扑对话框中选择需要进行检查的矢量数据层，然后根据需要依次选择相应的拓扑规则。线图层选择不能重叠，不能有悬挂点，面图层选择不能重叠和不能有缝隙。

图1 建立拓扑

2.2 拓扑错误处理

将建立好的拓扑数据加载到ArcMAP中(如图2，红色为拓扑错误)，在编辑器中开始编辑，从Topology工具条中打开Error Inspector，搜索有问题图斑。针对大批的拓扑错误逐一修改，会降低工作效率，本文对此类问题提出了处理方法。

图2 拓扑错误示意图

图3 拓扑错误显示列表

图4 所选中的拓扑错误显示为黑色

1）面不能相互重叠。在打开的拓扑错误显示列表中，观察Feature1和Feature2的编号。以图3为例，选中Feature1编号皆为135，同时Feature2编号皆为356的图斑，这样相邻两个面的所有拓扑错误都被选中（如图4），右键选择Create feature，将重叠部分生成一个新的要素；打开面地层属性表，按照图形面积重新排列所有面要素，新生成的面要素area基本为0，选中；然后利用Editor下的merge把生成的面合并到相邻的面里面，此时只需一步，选择面135或者面356。按照这样的处理方法，依次修改其余面重叠问题。

2）面不能有缝隙。打开拓扑错误显示列表，会发现Feature1和Feature2的所有编号同时为0（如图5 ），此时就不能用以上方法解决问题。本文提出两种解决方法：

图5 编号同时为0情况示意图

① 勾选拓扑错误列表中的Visible Extent only，在图中寻找Create feature后能合并到同一个面中的拓扑错误，将其放大到可视范围内，在拓扑错误列表中重新搜索，所显示出的拓扑错误都是当前视图范围内的，然后生成新要素，加以合并。以图6为例，所示的拓扑错误生成新要素之后，都可以合并到黄色面里，这样可以一次解决多个面有缝隙的问题。

图6 可视范围内的拓扑错误选择

②选择task里的auto-complete polygon工具，用草图工具跨过缝隙绘制一条线，缝隙区域会自动生成两个多边形，然后运用merge合并到相邻面里。

3）线不能重复。选中列表中的拓扑错误，点击右键选择Select Features，会将有问题的线要素选中，点击Topology工具条上的Planarize Lines工具，直接将重叠线去除。

4）线不能有悬挂。根据实际情况对线进行修改，可以在拓扑错误列表中选中同一悬挂错误，右键选择Extend（延伸） 或者Trim（裁剪）。延伸或裁剪时需输入一个距离值，小于该值的悬挂线会被自动延伸或者裁剪。

随着1）～4）的处理完成，可以得到没有拓扑错误的矢量化地层，根据原始纸质地图的地层信息，依次完成属性表的编辑、地层符号化与颜色整饰等，得到效果图（图7）。

3 结 语

数字化过程中，出现拓扑错误是不可避免的，图幅较为复杂时，拓扑错误甚至成千上万，面对大量的拓扑错误，传统的、逐一修改的方法是不可取的，不仅降低工作效率，而且容易漏改。本文以构建1∶25万区域地震构造图数据库时遇见的矢量化地层数据拓扑问题为例，提出了几种常见拓扑错误的快速批量修改方法，包括面重叠、面之间有缝隙、线重复、线有悬挂等现象，节省了数据生产时间，同时提高了地层数据质量，确保数据符合活断层入库要求，为数据分析、更新、查询以及出图奠定了基础。

图7 地层效果图

[1]王宝利.Geodatabase中基于规则的拓扑关系[J].测绘与空间地理信息,2004,27(3):17-19

[2]王小蓉.基于Geodatabase拓扑规则矢量地形数据编辑方法的探讨 [J].2010,12(2):41-42

[3]邬伦.地理信息系统——原理、方法和应用[M].北京:科学出版社,2006

[4]胡炳辉.基于ArcEngine的CAD数据拓扑检查研究[J].测绘技术装备,2016,18(1):23-25

[5]张照杰.基于ArcGISEngine的多源数据拓扑检查研究[J].北京测绘,2014(4):45-50

[6]周晓光，魏金占，岳国森，等. 基于Oracle Spatial的地籍地块空间拓扑关系判断[J].中南大学学报,2005,36(2):317-318

[7]周晓光，陈军，蒋捷，等.地籍地块间的空间拓扑关系[J].测绘学报，2003,32(4):356

P208

B

1672-4623（2017）12-0073-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.12.023

2016-12-16。

陕西省地震局启航与创新基金资助项目(201303)；陕西省防震减灾“十二五”重点资助项目（1521102700055）。

张艺,硕士，主要从事城市活断层数据库建设工作。