Geoinformatyka
Ćwiczenie 11
Wprowadzanie danych rastrowych i wektorowych
(części 1-4)
Opracowanie: Mateusz Troll
(charakterystyka narzędzi edytora w ArcGIS : Mateusz Troll, Andrzej Kotarba)
Zakład Systemów Informacji Geograficznej, Kartografii i Teledetekcji
Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ
Kraków 2015
2
Wprowadzenie
Ćwiczenie poświęcone jest wprowadzaniu danych przestrzennych metodą digitalizacji na ekranie wybranych
elementów treści mapy topograficznej w skali 1:25 000. Ponieważ wynikiem digitalizacji będą dane zapisane w
modelu wektorowym, a podkładem są cyfrowe dane rastrowe, metodę wprowadzania danych możemy określić
mianem wektoryzacji.
Wektoryzacja metodą manualnej digitalizacji na ekranie jest metodą pracochłonną, a jej wyniki mogą być
obarczone różnymi błędami – niektóre mogą być generowane przez operatora w trakcie digitalizacji, inne mogą
mieć swoje źródło w jakości podkładu podlegającego wektoryzacji (np. mapa będąca wynikiem skanowania
papierowego oryginału). Nim zdecydujesz się na wprowadzanie danych tą metodą upewnij się, czy potrzebne
dane nie są dostępne w postaci wektorowej bezpłatnie – jak np. Państwowy Rejestr Granic lub też czy nie są
dostępne bezpłatnie dla celów naukowych i dydaktycznych – jak to ma miejsce w przypadku współczesnych
danych topograficznych o różnym stopniu szczegółowości (BDO i BDOT10k). W niektórych przypadkach
wektoryzacja jest bezcelowa ponieważ bardziej dokładne i szczegółowe informacje na dany temat dostępne są w
innym modelu danych – przykładem może być informacja wysokościowa, pozyskiwana do niedawna np. metodą
wektoryzacji poziomic, obecnie zaś dostępna w numerycznych modelach terenu, zarówno rastrowych jak
i wektorowych (np. TIN). Wymienione tu przykłady danych dla Małopolski oraz województw sąsiadujących
znajdują się w zasobach IGiGP UJ.
Przed przystąpieniem do wektoryzacji zapoznasz się z przykładem wprowadzania do systemów informacji
geograficznej danych rastrowych. Dowiesz się, jak z cyfrowego obrazu mapy (jakim może być np. skan mapy
papierowej) uzyskać rastrową mapę cyfrową, czyli zestaw danych geograficznych przedstawionych w modelu
rastrowym. Przetworzenie obrazu do postaci mapy cyfrowej opiera się na procedurze, która bywa różnie
nazywana – kalibracja, rektyfikacja (georektyfikacja). Wszystkie te określenia oznaczają procedurę
przypisania obrazowi mapy właściwego układu współrzędnych wraz z kompletną definicją systemu odniesień
przestrzennych. Uzyskane w ten sposób dane geograficzne w modelu rastrowym będą w dalszej części ćwiczenia
podlegać wektoryzacji.
CZĘŚĆ 1. KALIBRACJA FRAGMENTU MAPY TOPOGRAFICZNEJ
Procedura kalibracji składa się z kilku etapów:
wyznaczenie na obrazie mapy punktów dostosowania, zwanych również punktami kontrolnymi, dla których
dysponujemy współrzędnymi w układzie współrzędnych, do którego kalibrujemy mapę,
obliczenie równania transformacji oraz błędów transformacji,
transformacja, w trakcie której obraz mapy zostaje transformowany do układu współrzędnych wybranego
systemu odniesień przestrzennych; w trakcie tej transformacji obraz może podlegać korekcji geometrycznej
oraz przepróbkowaniu (resampling).
Ogólna zasada, której powinno się przestrzegać podczas kalibracji obrazu mapy: współrzędne docelowe
punktów dostosowania powinny być wyrażone w systemie odniesień przestrzennych, w którym opracowana
została kalibrowana mapa. Na mapach topograficznych będą to więc współrzędne odczytywane z siatki
topograficznej. Przykładowo, jeśli chcemy uzyskać cyfrową wersję papierowej mapy topograficznej w układzie
1965, powinniśmy zeskanowany obraz tej mapy kalibrować na współrzędnych prostokątnych płaskich
w układzie 1965, niezależnie od tego, w jakim systemie odniesień przestrzennych chcemy tę mapę później
przetwarzać. Podczas kalibracji do macierzystego układu, geometria mapy będącej wynikiem kalibracji jest
najbardziej zbliżona do geometrii skanu, co minimalizuje błędy transformacji. Po skalibrowaniu mapę możemy
transformować do innego systemu odniesień przestrzennych. Uwaga analogiczna, jak w przypadku wektoryzacji
– zanim zdecydujesz się na skanowanie mapy papierowej, sprawdź czy nie możesz uzyskać cyfrowej wersji
danej mapy. Pamiętaj również, że ponowne wprowadzanie do komputera zeskanowanej mapy papierowej musi
dać w efekcie wynik gorszy od jej cyfrowego oryginału.
W ćwiczeniu będziemy korzystać z fragmentu mapy topograficznej w skali 1:25 000, opracowanej w układzie
współrzędnych 1965. Mapa ta została pozyskana z WODGiK-u w wersji transformowanej do układu
współrzędnych PL-1992. Na potrzeby wektoryzacji treści tej mapy w programie Corel – w ramach ćwiczeń
z Graficznej prezentacji danych geograficznych – na fragmencie mapy podlegającym wektoryzacji zaznaczono
cztery krzyże przecięcia linii siatki topograficznej układu PL-1992, tworzące punkty georeferencyjne. Punkty te
zostaną wykorzystane do powtórnej kalibracji, zarówno samego fragmentu mapy, jak i wyników wektoryzacji
przeprowadzonej w programie Corel. W tym przypadku kalibracja zostanie przeprowadzona w układzie PL-1992
a nie 1965.
3
Kalibracja obrazu mapy topograficznej
1. Uruchom projekt Debina.mxd.
2. Sprawdź system odniesień przestrzennych mapy topograficznej 184_11_w92. Nie jest to system, w którym
mapa ta została opracowana, czyli układ 1965. Zwróć uwagę na siatkę topograficzną będącą elementem
rastrowego obrazu mapy – jest to siatka topograficzna układu współrzędnych 1965.
!
Godło oglądanego arkusza mapy topograficznej posiada 5 cyfr (184.11), co oznacza, że jest to arkusz mapy
w układzie 1965, w skali 1:25 000.
3. Dodaj warstwę Debina_podklad.jpg zapisaną w katalogu roboczym Cwiczenie_11/Dane – jest to fragment
arkusza 184.11, wektoryzowany na ćwiczeniach z Graficznej prezentacji danych geograficznych.
4. Zwróć uwagę na komunikat wyświetlający się w trakcie dodawania warstwy do okna ArcMap (ryc. 1).
Ryc. 1. Komunikat o braku definicji systemu odniesień przestrzennych dla warstwy Debina_podklad.jpg.
5. Sprawdź metadane obrazu w właściwościach warstwy (Properties > Source); zwróć uwagę na brak
systemu odniesień przestrzennych (Spatial Reference <undefined>) oraz umowny układ
współrzędnych (Extent) i rozdzielczość przestrzenną obrazu równą 1 (Cell Size).
Obraz mapy zapisany jest w umownym układzie współrzędnych, podobnie jak to ma miejsce w przypadku
obrazu uzyskanego w wyniku skanowania. Nie jest w związku z tym znana jego faktyczna rozdzielczość
przestrzenna – wartość ta zostanie określona dopiero na etapie kalibracji obrazu.
6. Wybierz powiększenie zapewniające widok wszystkich warstw w projekcie
. Zwróć uwagę, że fragment
mapy Debina_podklad.jpg nie nakłada się prawidłowo na cały arkusz. Wybierz powiększenie do warstwy
Debina_podklad.jpg, aby zobaczyć ją w całości.
7. Włącz pasek z narzędziami do kalibracji (Georeferencing) wybierając go z menu pod prawym
klawiszem myszy (jeśli nie pamiętasz jak to zrobić kliknij PKW na szarym pasku nad oknem z mapą);
wyświetlą się narzędzia do kalibracji (ryc. 2).
1 2 3
4 5
Ryc. 2. Pasek narzędziowy Georeferencing:
1 – dostęp do menu narzędzia Georeferencing
2 – aktualnie kalibrowana warstwa (w naszym przypadku powinna nią być warstwa Debina_podklad.jpg)
3 – narzędzie digitalizacji punktów dostosowania Add Control Points (punkt zdigitalizowany w pierwszej kolejności traktowany jest
jako punkt o współrzędnych w układzie podlegającym transformacji a punkt zdigitalizowany po nim – jako punkt w układzie docelowym
4 – wyświetlanie tabeli ze współrzędnymi punktów dostosowania oraz wartościami błędów transformacji (Link Table)
5 – narzędzia zmiany rozmiaru obrazu, przesuwania go i obracania – przydatne, kiedy obraz kalibrowany jest do mapy wyświetlonej w tym
samym oknie ArcMap
8. Przed przystąpieniem do kalibracji zwróć uwagę na zaznaczoną opcję automatycznego dopasowywania
obrazu Auto Adjust w menu Georeferencing. Opcja ta powoduje transformowanie mapy w trakcie
wprowadzania punktów dostosowania, zgodnie z podawanymi współrzędnymi tych punktów.
4
9. Za pomocą polecenia Add Control Points
(pasek narzędziowy Georeferencing) wskaż
pierwszy z czterech punktów dostosowania zaznaczonych na podkładzie czerwonymi krzyżami. Punkt
oznaczany jest zielonym krzyżykiem (ryc. 3). Następnie, zamiast digitalizować punkt docelowy (oznaczany
krzyżykiem czerwonym), wybierz pod prawym klawiszem Input X and Y... a następnie wprowadź
z klawiatury sześciocyfrowe współrzędne punktu w układzie PL-1992 (ryc. 3).
!
Pamiętaj, że w programie GIS współrzędna X to współrzędną pozioma, a Y pionowa.
Ryc. 3. Edycja współrzędnych docelowych pierwszego punktu dostosowania.
10. Po zatwierdzeniu współrzędnych pierwszego punktu kalibrowana mapa zostanie przesunięta tak aby
wskazany punkt znalazł się w miejscu o podanych współrzędnych PL-1992 – wybierz Zoom to Layer
aby zobaczyć mapę.
11. Po wprowadzeniu wszystkich czterech punktów wyświetl tabelę ze współrzędnymi punktów (Link
Table) – ikona
(ryc. 4); X i Y Source to współrzędne źródłowe, a więc współrzędne układu
umownego, natomiast X i Y Map to współrzędne docelowe układu, do którego kalibrujemy podkład, a więc
układu PL-1992. Ponieważ zaznaczona była opcja Auto Adjust, program obliczył już równanie
transformacji – domyślnie wybrana została transformacja liniowa (First Order Polynomial) zwana
również afiniczną (Affine), tak dobrana, aby średni błąd transformacji (RMS) był jak najmniejszy; zwróć
uwagę na średni błąd RMS oraz rozkład błędów dla poszczególnych punktów dostosowania (Residual)
– wielkości tych błędów powinny być zbliżone do siebie i możliwie zbliżone do tych przedstawionych
na rycinie 4.
Ryc. 4. Rozkład błędów transformacji liniowej obrazu mapy topograficznej do układu PL-1992;
błędy wyrażone są w jednostce układu docelowego czyli w metrach, a więc błąd RMS
wynosi 0,2 m, tj. ok. 20 cm.
5
!
Wartość w kolumnie Residual informuje nas o odległości pomiędzy lokalizacją danego punktu
dostosowania na mapie skalibrowanej a lokalizacją, jaką posiadałby ten punkt, gdyby transformacja nie była
obarczona żadnym błędem (czyli dla RMS = 0); wektory tych błędów dla poszczególnych punktów możesz
zobaczyć po powiększeniu krzyży siatki w punktach dostosowania – łączą one zielone i czerwone krzyżyki.
12. Jeśli Twoje wyniki nie odbiegają zbytnio od tych przedstawionych na rycinie 4, zamknij okno tabeli; jeśli
natomiast wyniki te są znacznie gorsze (większy błąd RMS), sprawdź współrzędne punktów dostosowania
– jeden z „czeskich błędów”, jakie można popełnić, to przypisanie współrzędnych docelowych
niewłaściwym współrzędnym źródłowym, np. przypisanie punktowi 2 współrzędnych punktu 3 a punktowi
3 – współrzędnych punktu 2. Można również pomylić współrzędną X z Y.
!
Błąd transformacji, nie powinien być utożsamiany z dokładnością mapy, która podlega transformacji; przy
odpowiednim ułożeniu punktów dostosowania i wartościach ich współrzędnych średni błąd może być równy
zero choć mapa będąca wynikiem takiej transformacji może być obarczona sporym błędem. Taki zerowy
lub zbliżony do zera błąd łatwo osiągnąć jeśli układ umowny i układ docelowy są układami prostokątnymi
płaskimi a punkty dostosowania są wierzchołkami figur podobnych.
13. Korzystając z narzędzia Swipe na pasku narzędziowym Effects (ryc. 5) sprawdź, jak kalibrowany
podkład nakłada się na oryginał 184_11_w92.tif.
Ryc. 5. Pasek narzędziowy Effects. Dostępne na pasku narzędzia pozwalają na zmianę widoczności warstwy – dostosowanie kontrastu
,
jasności
i ustawienie transparentności wskazanego obrazu
, odsłanianie warstwy znajdującej się poniżej warstwy wskazanej
w oknie paska narzędziowego Swipe oraz wyłącznie widoczności warstwy z określoną częstotliwością Flicker
.
Aby zakończyć kalibrację podkładu Debina należy trwale zapisać informacje o zdefiniowanym układzie
współrzędnych PL-1992. Można to zrobić na dwa sposoby. Pierwszy z nich to zapisanie jedynie dodatkowego
pliku dla zbioru Debina_podklad.jpg – podkład pozostaje nadal zapisany w formacie graficznym JPEG, a
dodatkowe informacje, których w formacie tym nie da się zapisać, przechowywane będą w dodatkowym pliku.
W tej wersji kalibracji nie zachodzi tzw. przepróbkowanie obrazu (patrz niżej). Drugi sposób to wygenerowanie
nowej wersji podkładu Debina w jednym z dostępnych formatów GIS – np. GeoTIFF. Ten drugi sposób
umożliwia dodatkowo wybór rozdzielczości przestrzennej dla nowej wersji podkładu, z czym wiąże się
przepróbkowanie obrazu. W toku ćwiczenia kalibrację sfinalizujemy pierwszym sposobem.
Kalibracja bez przepróbkowania
14. Aby dodać informację o nowym układzie współrzędnych do zbioru w formacie JPEG z menu
Georeferencing wybierz Update Georeferencing – powoduje to zastąpienie lokalnego układu
współrzędnych układem PL-1992 oraz dodanie informacji na temat systemu odniesień przestrzennych, w
jakim zdefiniowany jest ten układ.
15. Wyświetl powtórnie metadane zbioru Debina_podklad (zakładka Source w właściwościach warstwy)
– sprawdź rozdzielczość skalibrowanego podkładu oraz współrzędne minimalne i maksymalne w pozycji
Extent – są to współrzędne układu PL-1992; mapa posiada więc współrzędne układu PL-1992, a także
definicję systemu odniesień przestrzennych pobraną z właściwości projektu (Data Frame
Properties).
16. Sprawdź, jakie pliki oprócz pliku podstawowego Debina_podklad.jpg zostały utworzone w podkatalogu
Dane. Przypisanie nowego układu współrzędnych PL-1992 odbywa się na podstawie informacji zapisanych
w pliku *.jgwx, natomiast w pliku *.jpg.aux.xml zapisana została definicja systemu odniesień
przestrzennych.
17. Wyświetl w Notatniku zawartość pliku Debina_podklad.jgwx i zidentyfikuj poszczególne wartości w nim
zapisane na podstawie struktury zapisu przedstawionej poniżej.
6
Plik jgw jako przykład pliku typu wrf (world reference file), przechowującego informacje o układzie współrzędnych zbiorów
rastrowych zapisanych w formatach graficznych (JPEG, TIFF, BMP, itp.):
X_scale
X_rotation
Y_rotation
Y_scale
X_origin
Y_origin
gdzie:
X_scale, Y_scale – rozdzielczość (Y zazwyczaj ujemne)
X_rotation, Y_rotation – rotacja układu X, Y (na ogół = 0)
X_origin, Y_origin – współrzędne środka piksela lewego górnego
Kalibracja z przepróbkowaniem (dla zainteresowanych)
Chcąc zapisać nową wersję podkładu w określonej rozdzielczości zamiast Update Georeferencing
z menu Georeferencing wybierz Rectify (czyli rektyfikuj) – wyświetli się okienko Save As (ryc. 6).
Zauważ, że program sugeruje rozdzielczość mapy będącej wynikiem transformacji równą ok. 0,2 m
– zmień ją na okrągłe 2 m, a następnie w Output Location ustaw ścieżkę dostępu do katalogu roboczego
– wskazujesz tam tylko katalog roboczy Dane, nazwę pliku wpisujesz w innym miejscu! Następnie wybierz
format zapisu dla nowej wersji podkładu w układzie PL-1992 – niech będzie to format TIFF (ściślej jest to
GeoTIFF) i podaj nazwę pliku – Debina_podklad_1992.
Ryc. 6. Okno polecenia Rectify z ustawieniami dla mapy będącej wynikiem
kalibracji z przepróbkowaniem metodą najbliższego sąsiada.
Zwróć uwagę na opcje w pozycji Resample Type czyli metody przepróbkowania:
Nearest Neighbor (for discrete data) – przepróbkowanie metodą najbliższego sąsiada
Wartości pikseli w macierzy będącej wynikiem transformacji odpowiadają wartościom pikseli w macierzy
podlegającej transformacji przy czym każdy „nowy” piksel otrzymuje wartość pochodzącą z jednego piksela
obrazu oryginalnego – tego, który znajduje się najbliżej środka nowego piksela (należy sobie to wyobrazić,
jako dwie siatki kwadratów nałożone na siebie). Metoda stosowana zawsze dla danych dyskretnych
ponieważ jako jedyna nie zmienia wartości pikseli.
Bilinear Interpolation (for continuous data) – przepróbkowanie metodą interpolacji dwuliniowej
Wartości pikseli w macierzy będącej wynikiem transformacji są wartościami średnimi pikseli z macierzy
oryginalnej przy czym nowy piksel otrzymuje wartość będącą średnią ważoną z 4 najbliżej położonych
pikseli oryginału (2 x 2 piksele). Metoda stosowana wyłącznie dla danych ilościowych.
Cubic Convolution (for continuous data) – przepróbkowanie metodą splotu sześciennego
Wartości pikseli w macierzy będącej wynikiem transformacji są wartościami średnimi pikseli z macierzy
oryginalnej przy czym nowy piksel otrzymuje wartość będącą średnią ważoną z 16 najbliżej położonych
pikseli oryginału (4x4 piksele). Metoda stosowana wyłącznie dla danych ilościowych.
7
W naszym przypadku powinniśmy wybrać metodę najbliższego sąsiada ponieważ dane na mapie topograficznej
są danymi jakościowymi.
CZĘŚĆ 2. KALIBRACJA DANYCH WEKTOROWYCH
OPRACOWANYCH W PROGRAMIE COREL
Treść fragmentu mapy topograficznej Debina_podklad została zwektoryzowana w Corelu w ramach ćwiczeń
z Graficznej prezentacji danych geograficznych. Ponieważ program Corel jest programem graficznym, wynik
wektoryzacji zostanie przeniesiony do ArcGIS.
Eksport danych wektorowych z Corela do ArcGIS
18. Otwórz plik Debina_wektoryzacja.cdr w programie Corel. Przed eksportem do ArcGIS należy ustawić,
z których warstw dane będą eksportowane – włączyć drukowanie i eksportowanie; warstwy te powinny być
również widoczne (ryc. 7). Eksportowane będą tylko te warstwy, które zawierają geometrię obiektów
zwektoryzowanych. Przykładowo z dwóch warstw koleje czarne i koleje białe wyeksportujemy jedynie
warstwę koleje czarne, podobnie w przypadku dróg – jedynie warstwę droga kolor.
Ryc. 7. Ustawienia menedżera obiektów w pliku Debina_wektoryzacja.cdr
przed eksportem danych wektorowych do ArcGIS.
19. Wyeksportuj dane wektorowe do formatu DXF, który jest formatem wymiennym, umożliwiającym
przeniesienie danych z Corela do ArcGIS (menu Plik > Eksportuj).
20. Dodaj utworzony plik Debina_wektoryzacja.dxf do projektu Debina.mxd; dane wektorowe nie nakładają się
na podkład topograficzny, ponieważ w pliku dxf nie ma informacji o systemie odniesień przestrzennych
– aby je zobaczyć skorzystaj z Zoom To Layer.
21. Sprawdź, jakie warstwy składają się na zbiór w formacie DXF. Zwróć uwagę na zawartość warstwy Point.
Jak widać wszystkie zwektoryzowane elementy treści mapy topograficznej zapisane są w dwóch warstwach
Polyline i Polygon dlatego w dalszej części ćwiczenia przetwarzać będziemy tylko te dwie warstwy.
Kalibracja danych wektorowych
Przed rozpoczęciem kalibracji danych wektorowych należy przeprowadzić ich konwersje z formatu DXF
do formatu SHP.
8
22. Zapisz kolejno warstwę Polyline i Polygon w formacie SHP korzystając z opcji Data > Export
Data
… dostępnej w menu kontekstowym danej warstwy. Wynikowym warstwom możesz nadać nazwy
Corel_linie i Corel_poligony.
23. Po wyświetleniu warstw Corel_linie i Corel_poligony w ArcMap porównaj ich treść z oryginałami
w formacie DXF.
Kalibrację danych wektorowych przeprowadzisz za pomocą narzędzia edytora danych wektorowych Spatial
Adjustment.
24. Uruchom tryb edycji danych wektorowych (menu Editor > Start Editing).
25. Włącz pasek narzędziowy Spatial Adjustment (Editor > More Editing Tools > Spatial Adjustment)
– ryc. 8.
Ryc. 8. Pasek narzędziowy Spatial Adjustment do kalibracji danych wektorowych .
26. W oknie Choose Input For Adjustment (menu Spatial Adjustment > Set Adjust Data) zaznacz
obydwie warstwy Corel_linie i Corel_poligony (ryc. 9).
Ryc. 9. Wybór warstw wektorowych do kalibracji.
27. Korzystając z narzędzia New Displacement Link Tool
wskaż pierwszy z czterech punktów
georeferencyjnych, a następnie kliknij lewym klawiszem myszy w dowolnym miejscu na mapie
– współrzędne docelowe PL-1992 dla tego punktu zostaną wprowadzone po zdigitalizowaniu wszystkich
czterech punktów. Czynność powtórz dla pozostałych trzech punktów (ryc. 10).
9
Ryc. 10. Cztery punkty georeferencyjne wskazane za pomocą narzędzia New Displacement Link Tool
.
28. Otwórz tabelę ze współrzędnymi punktów georeferencyjnych (View Link Table
),
a następnie wprowadź właściwe współrzędne PL-1992 zwracając uwagę na kolejność punktów (ryc. 11).
Ryc. 11. Współrzędne punktów georeferencyjnych oraz średni błąd kalibracji RMS.
29. Po wprowadzeniu współrzędnych punktów upewnij się, że są one właściwe, powiększając fragment mapy
topograficznej, który był wektoryzowany za pomocą Zoom To Layer w menu kontekstowym warstwy
Debina_podklad.jpg.
30. Sfinalizuj kalibrację wybierając Adjust w menu Spatial Adjustment. Efekt powinien wyglądać
podobnie, jak na ryc. 12.
10
Ryc. 12. Skalibrowane dane wektorowe nakładające się na podkład topograficzny.
31. Zapisz zmiany oraz zakończ edycję skalibrowanych warstw wektorowych (Editor > Save
Edits/StopEditing).
Konwersja obiektów powierzchniowych na punktowe
Zwróć uwagę, że budynki i zagrody zapisane są jako obiekty powierzchniowe, tymczasem zgodnie z legendą
mapy topograficznej (patrz: Topo_1_25000_legenda.jpg) są to obiekty typu punktowego. Zapisanie punktów
– obiektów zero-wymiarowych – w programie Corel nie jest możliwe, dlatego obiekty te zostały przedstawione
w tym programie, jako małe poligony. W programie ArcGIS mamy możliwość zapisania danych zero-
wymiarowych, dlatego przeprowadzimy konwersję budynków i zagród z poligonów do punktów.
32. Za pomocą narzędzia Identify sprawdź, jakie atrybuty posiadają pojedyncze budynki oraz zagrody,
a następnie korzystając z narzędzia Select by Attributes wybierz je wszystkie (ryc. 13).
Ryc. 13. Selekcja pojedynczych budynków i zagród.
11
33. Przeprowadź konwersję wybranych poligonów na obiekty punktowe z użyciem narzędzia ArcToolbox: Data
Management Tools > Features > Feature To Point. Wynik zapisz pod nazwą Punkty.
34. Po wyświetleniu wyniku konwersji sprawdź czy wszystkie pojedyncze budynki i zagrody zostały zapisane
w warstwie punktowej.
35. Ponieważ zarówno pojedyncze budynki, jak i zagrody, posiadają w kolumnie Layer tę samą nazwę
„budynki” (pochodzi ona z Corela), wybierz same zagrody za pomocą narzędzia Select by
Attributes a następnie za pomocą narzędzia Field Calculator zamień wpis „budynki”
w kolumnie Layer na "zagrody" – zwróć uwagę na górny cudzysłów (ryc. 14).
Ryc. 14. Zamiana wartości atrybutu tekstowego w kolumnie
Layer warstwy Punkty z „budynki” na „zagrody”.
CZĘŚĆ 3. WEKTORYZACJA
Jak wspomniano we wprowadzeniu do ćwiczenia przed podjęciem decyzji o wektoryzacji treści danej mapy
należy się upewnić, że mapa ta nie jest dostępna w postaci wektorowej bazy danych. Mapa topograficzna w skali
1:25 000, opracowana w układzie 1965 jest przykładem mapy archiwalnej – jej wersja wektorowa nie jest
dostępna, tak więc jeśli chcemy poddać analizie treść takiej mapy, należy ją poddać wektoryzacji. Wektoryzacja
fragmentu tej mapy została przeprowadzona w ramach ćwiczeń z Graficznej prezentacji danych geograficznych.
W tej części ćwiczenia poznasz wybrane narzędzia wektoryzacji dostępne w programie ArcGIS.
Tworzenie geobazy oraz definiowanie klas obiektów, import danych z Corela
Przed przystąpieniem do digitalizacji warstwy wektorowe z wynikami wektoryzacji w Corelu zostaną
zaimportowane do geobazy plikowej, utworzonej w aplikacji Catalog.
36. Przejdź do aplikacji Catalog, a następnie w drzewie katalogów wskaż katalog roboczy Dane.
37. Uruchom narzędzie definiowania geobazy plikowej wybierając w menu kontekstowym katalogu Dane New
> File Geodatabase; w katalogu Dane pojawi się plik o rozszerzeniu *.gdb – nadaj mu nazwę
Wektoryzacja.gdb.
Do bazy danych zaimportujesz warstwy z obiektami punktowymi, liniowymi i powierzchniowymi.
38. Wskazując utworzoną geobazę a następnie w menu kontekstowym wybierz Import > Feature
Class Single i wczytaj kolejno warstwy Punkty, Corel_linie i Corel_poligony nadając im w geobazie
nazwy, odpowiednio: Punkty, Linie, Poligony. Pozostałe ustawienia pozostaw bez zmian.
39. Korzystając z narzędzia Catalogu
sprawdź, czy geobaza zawiera trzy wymienione wyżej klasy
obiektów (ryc. 15).
12
Ryc. 15. Klasy obiektów zdefiniowane w geobazie plikowej Wektoryzacja.
40. Dla zaimportowanych klas obiektów dodaj definicję systemu odniesień przestrzennych otwierając kolejno
dla każdej z nich właściwości w menu kontekstowym. Definicję możesz zaimportować z np. z mapy
topograficznej 184_11_w92.tif.
41. Dodatkowo zdefiniuj nową klasę obiektów typu powierzchniowego wybierając w menu kontekstowym
geobazy New > Feature Class. Nadaj nazwę Ramka, wybierz typ obiektu wektorowego poligon, a następnie
przejdź dalej aby podstawić system odniesień przestrzennych; w kolejnych oknach zaakceptuj domyślne
ustawienia.
42. Usuń a następnie dodaj ponownie do projektu w ArcMap wszystkie cztery klasy obiektów z geobazy
Wektoryzacja.
Edycja danych wektorowych
43. Włącz tryb edycji danych wektorowych w menu Editor > Start Editing
44. W warstwie Corel_poligony zaznacz ramkę a następnie skopiuj ją do warstwy Ramka w geobazie,
korzystając z Copy i Paste w menu Edit.
45. Zanim rozpoczniesz digitalizację, usuń zbędne elementy treści z warstw wektorowych Linie i Poligony.
Pozostaw jedynie następujące kategorie obiektów:
cieki i koleje w warstwie Linie,
lasy i zagajniki w warstwie Poligony.
46. Zapoznaj się z paskiem narzędziowym edytora (ryc. 16).
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14
Ryc. 16. Pasek narzędziowy edytora:
1 – menu (m.in. uruchamianie edycji, dociąganie węzłów i in. narzędzia)
2 – narzędzie Edit Tool służące do edycji geometrii zdigitalizowanych wcześniej obiektów
3 – narzędzie EditAnnotation służące do edycji etykiet tekstowych
4 – narzędzie Segment – digitalizacji obiektów typu liniowego jako linii łamanej
5 – narzędzie digitalizacji łuków (arc) – End Point Arc Segment (tworzy łuk przechodzący przez punkt leżący na końcu łuku)
6 – narzędzie digitalizacji obiektów punktowych
7 – narzędzie Edit Verices służące do edycji węzłów
8 – zmiana kształtu obiektu
9 – dzielenie poligonów
10 – dzielenie linii
11 – obrót obiektu
12 – wyświetlanie okna atrybutów digitalizowanego/edytowanego obiektu
13 – wyświetlanie współrzędnych węzłów obiektu
14 – wyświetlanie okna głównego Create Feature (utwórz obiekt )
!
Jeśli w trakcie uruchamiania edycji wyświetli się okno informujące o różnych systemach odniesień
przestrzennych, oznacza to, że któraś warstwa nie ma zdefiniowanego systemu, bądź ma zdefiniowany inny
system niż pozostałe.
W tym miejscu zapoznasz się z narzędziami edytora. Niektóre z nich będą następnie używane w trakcie
wektoryzacji.
13
CHARAKTERYSTYKA NARZĘDZI EDYTORA
Menu paska narzędziowego edytora
Większość narzędzi edycyjnych jest dostępna z paska narzędzi Editor. Przez menu edytora mamy dostęp
do trzech najważniejszych funkcji:
Start Editing
– rozpoczyna sesję edycji
Stop Editing
– kończy sesję edycji
Save Edits
– zapisuje zmiany wykonane w czasie sesji edycji
oraz m.in. do opcji:
Move -
przesunięcie obiektu o zadany wektor
Split -
linia dzielona jest na odcinki o określonej długości
Construct points
– na linii dzielona jest na określoną liczbę odcinków
Copy Parallel -
tworzona jest linia równoległa
Merge -
obiekty są łączone nie tworząc nowego elementu
Buffer -
wokół obiektu tworzony jest bufor
Union -
obiekty zostają połączone tworząc nowy element
Clip -
z dwóch lub więcej obiektów zostaje wycięta część wspólna (jako nowy obiekt)
Poprzez More Editing Tools otrzymujemy dostęp do zaawansowanych narzędzi edycji, m.in. narzędzi
edycji topologicznej, a przez Snapping do ustawień opcji automatycznego dociągania (opisanych poniżej).
Narzędzie edycji geometrii
W czasie trwania sesji edycji obiekty (poligony lub linie) wyświetlają się na dwa sposoby. Z pierwszym (tryb
edycji) mamy do czynienia w czasie rysowania elementu – widzimy wtedy zarówno węzły, jak i krawędzie.
Po zakończeniu edycji węzły nie są wyróżnione graficznie (ryc. 17).
Linia edytowana
(tryb edycji)
Linia zdigitalizowana
(poza trybem edycji)
Ryc. 17. Obiekt liniowy w trybie edycji i po jej zakończeniu.
Podgląd węzłów w trybie edycji, np. w sytuacji, gdy chcemy poprawić źle zdigitalizowaną linię bądź też dodać
lub usunąć węzeł uzyskujemy po dwukrotnym kliknięciu na dany element obiektu kursorem myszy, po
uprzednim wybraniu narzędzia Edit Tool – ikona w pasku narzędziowym edytora. Narzędzie to pozwala
jednak przede wszystkim na wskazywanie obiektów warstwy podczas edytowania.
Podstawowe narzędzia wprowadzania danych wektorowych
Różne narzędzia edycji danych wektorowych dostępne są w rozwijanym menu Trace na pasku narzędzi
edytora. Dostępność niektórych zależy od typu danych.
Trace Tool
– rysuje linie pokrywającą się ze wskazanymi krawędziami innych obiektów
Intersection Tool -
tworzy punkt/węzeł na przecięciu dwóch linii
Arc Segment
– tworzy łuk przechodzący przez zadany punkt, leżący na łuku
Midpoint Tool -
tworzy punkt/węzeł w połowie odległości między danymi punktami
Right Angle
– tworzy segmenty linii załamujące się pod kątem prostym
14
Tangent Curie Segment
– tworzy łuki styczne do zadanej linii
Distance-Distance Tool
– tworzy punkt/węzeł w zadanej odległości od wskazanych lokalizacji
Direction-Distance Tool
– tworzy punkt/węzeł na przecięciu linii kierunku i bufora odległości
Bezier Curve Segment - tworzy krzywe parametryczne B
éziera
Niezależnie od narzędzia, zakończenie edycji danego obiektu warstwy odbywa się przez dwukrotne kliknięcie
lewym przyciskiem myszy w miejscu ostatniego węzła linii lub poligonu (nie dotyczy to oczywiście punktu,
w przypadku, którego edycja ogranicza się tylko do jednego kliknięcia).
Właściwości geometryczne tworzonego obiektu
W
spółrzędne węzłów poligonów i linii oraz współrzędne punktów można wyświetlić w oknie Sketch
Properties
, wywoływanym ikoną (ryc. 18). Pola, w których podane są wartości X i Y są edytowalne
i można w nich zmieniać położenie węzłów. Kliknięcie Finish Sketch kończy edycję właściwości obiektu.
Wartości X i Y pojawią się tylko wtedy, gdy dany obiekt jest w trybie edycji.
Ryc. 18. Podgląd współrzędnych węzłów edytowanego obiektu.
Atrybuty tworzonego obiektu
Jeśli digitalizowanym obiektom zamierzamy przypisać atrybuty, tuż po zakończeniu edycji danego obiektu, ale
przed zakończeniem sesji edycji, klikamy ikonę - pojawi się okno atrybutów aktualnie wybranego obiektu
(ryc. 19).
Ryc. 19. Wprowadzanie obiektu punktowego oraz jego atrybutów – punkt geodezyjny
z atrybutami w kolumnach Layer oraz Elevation.
Przypisanie atrybutu nie będzie możliwe, jeżeli żaden obiekt warstwy nie jest wskazany. Atrybuty można
również przypisywać w trakcie edycji tabeli atrybutowej, wpisując wartość atrybutu (np. wysokość n.p.m.)
do odpowiedniej kolumny tabeli i odpowiedniego wiersza, który reprezentuje dany obiekt.
15
Automatyczne dociągnie węzłów
W większości przypadków digitalizowane linie muszą się ze sobą stykać – na przykład miejsca zbiegu potoków
i rzek, skrzyżowania dróg, węzły sieci telekomunikacyjnych, itp. Aby mieć pewność, że digitalizowane obiekty
są ze sobą styczne korzystamy z opcji automatycznego dociągania węzłów (Snapping). Wprowadzany w danej
chwili węzeł może być przyciągany do punktów końcowych linii, do dowolnego węzła linii lub do najbliższego
miejsca na danej linii (ryc. 20).
Punkty końcowe linii
(Endpoints)
Węzły linii – wierzchołki
łamanej
(Vertices)
Krawędź (Edge) –
dowolne miejsce na linii
Ryc. 20. Opcje automatycznego dociągania węzłów dla obiektów liniowych i powierzchniowych.
W ArcGIS 10 opcje automatycznego dociągania węzłów zostały rozdzielone na dwa niezależne zestawy
narzędzi – Classic Snapping oraz Snapping Toolbar. W trakcie edycji można korzystać tylko
z jednego z nich. Decyduje o tym opcja znajdująca się w zakładce General okna Editing Options
wywoływanego z menu Editor > Options (ryc. 21). Zaznaczenie opcji Use classic snapping
powoduje, że w trakcie edycji używane jest okno Snapping przedstawione na rycinie 22.
Ryc. 21. Okno ustawień ogólnych edytora z zaznaczoną opcją Use classic snapping.
16
Po zaznaczeniu opcji Use classic snapping okno z narzędziami automatycznego dociągania węzłów
Classic Snapping wyświetlamy z menu Editor > Snapping > Snapping Window.
Ryc. 22. Snapping Window z zaznaczonym dociąganiem do krawędzi Ramki.
Okno Classic Snapping umożliwia wybór warstw, w których działa automatyczne dociąganie węzłów.
Przykład na rycinie 21 pokazuje możliwość dociągania do krawędzi ramki.
Uwaga: jeśli opcja Use classic snapping nie jest zaznaczona w oknie ustawień ogólnych, wówczas
w menu Editor > Snapping uzyskujemy dostęp jedynie do paska narzędziowego Snapping Toolbar
(ryc. 23).
1 2 3 4 5
Ryc. 23. Pasek narzędziowy Snapping:
1 – menu Snapping
2 – dociąganie do obiektów punktowych (Point Snapping)
3 – dociąganie do węzła końcowego linii (End Snapping)
4 – dociąganie do dowolnego węzła linii/poligonu (Vertex Snapping)
5 – dociąganie do dowolnego miejsca na krawędzi linii/poligonu (Edge Snapping)
Uwaga: wyświetlony pasek narzędziowy Snapping pozwala jedynie na wybór, do których części obiektów
chcemy zastosować dociąganie, nie można w nim ograniczać działania dociągania do wybranych warstw.
Definiowanie zasięgu przestrzennego, w jakim działa automatyczne dociąganie węzłów
Zasięg działania automatycznego dociągania węzłów definiujemy podając promień odległości (Snapping
Tolerance), w jakiej przyciąganie będzie aktywne. Jeśli operujemy narzędziami Classic Snapping,
wówczas mamy możliwość wyrażenia promienia w jednostkach układu współrzędnych (Map units;
w przypadku układu PL-1992 w metrach), bądź w pikselach (ryc. 24), jeśli natomiast używamy paska
narzędziowego
Snapping Toolbar
, promień wyraża się jedynie w pikselach (ryc. 25).
Ryc. 24. Okno opcji automatycznego dociągania węzłów dla zestawu narzędzi
Classic Snapping
– definiowanie promienia w jednostkach układu współrzędnych (10 m).
17
Ryc. 25. Okno opcji automatycznego dociągania węzłów dla paska narzędziowego
Snapping Toolbar – definiowanie promienia w pikselach.
Omówione powyżej narzędzia edytora wykorzystasz w trakcie digitalizacji.
Digitalizacja obiektów
Uwaga: przed rozpoczęciem digitalizacji należy wyłączyć możliwość selekcji ramki – w przeciwnym razie
selekcja ramki będzie uniemożliwiała nam selekcję innych obiektów znajdujących się wewnątrz.
47. Aby wyłączyć możliwość selekcji dowolnej warstwy – w naszym przypadku Ramki – zmień zakładkę
w oknie Table of Contents na List by Selection
48. Następnie dla warstwy Ramka odznacz
– warstwa ta zostanie przeniesiona pod Not Selectable
(ryc. 26).
Ryc. 26. Okno List by Selection z wyłączoną
możliwością selekcji dla warstwy Ramka.
Zwektoryzowane zostaną przykłady obiektów punktowych, liniowych i powierzchniowych:
punkty geodezyjne – jako przykłady obiektów punktowych,
drogi – przykłady obiektów liniowych,
sady i łąki – jako przykłady obiektów powierzchniowych.
49. Po uruchomieniu edycji dla geobazy Wektoryzacja.gdb wyświetliło się okno Create Features
z wykazem wszystkich klas obiektów zdefiniowanych w geobazie. Jeśli nie możesz go znaleźć, włącz je
korzystając z ikony
. Klikając dwukrotnie na górną belkę tego okna możesz je zakotwiczyć.
50. Powiększ mapę w miejscu, gdzie znajduje się punkt osnowy geodezyjnej o wysokości 302,7
(por. ryc. 18 powyżej).
18
51. Aby przejść do digitalizacji obiektów w warstwie Punkty wskaż ją w oknie Create Features
– domyślnie zostanie wybrane narzędzie digitalizacji punktów w Construction Tools.
52. Wskaż środek sygnatury punktu geodezyjnego o wysokości 302,7 klikając jednorazowo lewym klawiszem
myszy – pojawi się kółeczko, domyślnie w kolorze niebieskim (por. ryc. 19 powyżej).
53. Po zdigitalizowaniu punktu otwórz okno atrybutów korzystając z ikony i wpisz wartości atrybutów
Layer: punkt geodezyjny oraz Elevation: 302.7 zwracając uwagę na separator miejsc dziesiętnych
(może być nim kropka albo przecinek!).
54. Po zdigitalizowaniu punktu zapisz zmiany w menu Edytor > Save Edits.
Zanim rozpoczniesz digitalizację obiektów liniowych zauważ, że niektóre drogi przecinają granicę obszaru
wektoryzacji wyznaczonego przez ramkę. Pamiętaj, że digitalizację obiektów liniowych i powierzchniowych,
które wykraczają poza granicę, kończymy na granicy. Aby ostatni węzeł takiej drogi pokrywał się z granicą,
przydatna będzie funkcja automatycznego dociągania węzłów.
55. Uaktywnij narzędzia Classic Snapping (por. ryc. 21 powyżej)
56. Z menu edytora wybierz Snapping > Snapping Window.
57. Ponieważ granica obszaru ma kształt prostokątny, ramka składa się tylko z czterech węzłów, a więc jedyną
możliwością jest w tym przypadku dociąganie punktów końcowych cieków do krawędzi (opcja Edge)
– ustaw dociąganie węzłów do krawędzi ramki (por. ryc. 21 powyżej).
58. Zdefiniuj promień dociągania równy 10 metrów w menu Editor > Snapping > Options > Snapping
tolerance: 10 map units oraz włącz wyświetlanie wskazówek dotyczących dociągania Show snap
tips (por. ryc. 24 powyżej).
59. Po ustawieniu opcji automatycznego dociągania wskaż warstwę Linie w okienku Create Features
– domyślnie wybierane jest narzędzie digitalizacji prostej łamanej . Rozpocznij digitalizację pierwszej
drogi w miejscu, gdzie przecina się ona z ramką (ryc. 27); zdigitalizuj pierwszy węzeł, jak na rycinie 26.
Zauważ, że nie musisz ustawiać kursora myszy dokładnie na ramce – zasięg działania dociągania
sygnalizowany jest kółeczkiem; kolejne kliknięcia będą tworzyły dalsze węzły linii. Punkty węzłów
powinny być tak dobierane by powstająca linia, oddawała wiernie przebieg drogi na mapie; unikaj
wprowadzania zbędnych węzłów, które nie wnoszą nic do obrazu danego obiektu, bądź zmieniają ten obraz
w stosunku do oryginału na digitalizowanym podkładzie; digitalizację drogi zakończ w miejscu gdzie
ponownie przecina się ona z ramką a następnie dodaj wartość atrybutu Layer: droga i zapisz zmiany.
Ryc. 27. Digitalizacja drogi – działanie automatycznego dociągania do ramki.
60. Aby zwektoryzować kolejną drogę (ryc. 28) zmień klasę obiektów w oknie automatycznego dociągania
węzłów z Ramki na Linie. Ponieważ nie ma pewności, że w miejscu połączenia dróg na wcześniej
zwektoryzowanej drodze znajduje się węzeł wybierz, podobnie jak wcześniej w przypadku Ramki
dociąganie do krawędzi (Edge).
dociąganie do krawędzi ramki
19
Ryc. 28. Digitalizacja drogi – działanie automatycznego dociągania do drogi wcześniej zwektoryzowanej.
Digitalizacja z zastosowaniem trasowania (tracing)
Po zwektoryzowaniu dróg przejdź do digitalizacji sadu sąsiadującego z drogą (ryc. 29). Ponieważ poligon sadu
przylega do drogi w trakcie jego digitalizacji skorzystasz z narzędzia Trace
. Tzw. trasowanie (ang. tracing)
można określić jako czynność naśladowania istniejącej geometrii w trakcie wektoryzacji kolejnych obiektów.
61. Nie zmieniając ustawień automatycznego dociągania w oknie Create Features wskaż klasę Poligony
a następnie poniżej wybierz tryb digitalizacji Polygon. Wektoryzację sadu rozpoczynasz domyślnym
narzędziem Straight Segment
wprowadzając dwa pierwsze węzły (ryc. 29). Aby rozpocząć
wektoryzację odcinka o wspólnej geometrii zmień narzędzie na Trace
a następnie wskaż pierwszy
wspólny węzeł aktywując w ten sposób trasowanie (trzeci węzeł w kolejności). Z tego miejsca naśladuj
kursorem myszy przebieg drogi na odcinku sąsiadującym z sadem nie wprowadzając żadnych węzłów.
Zakończ trasowanie wprowadzając węzeł w miejscu gdzie granica sadu odbiega od drogi (czwarty węzeł
w kolejności). Przełącz się ponownie na digitalizację domyślnym narzędziem Straight Segment
wprowadzając kolejno węzły numer 5 i 6 (nie licząc węzłów dodanych automatycznie na wspólnym
odcinku). Wprowadzając ostatni z węzłów (nr 7 na poniższym przykładzie) kliknij dwukrotnie aby zamknąć
poligon.
Ryc. 29. Digitalizacja poligonu z zastosowaniem trasowania. Uwaga: liczba węzłów dodanych w trakcie trasowania odpowiada liczbie
węzłów naśladowanej geometrii – będzie ich tyle ile zostało wprowadzonych podczas wektoryzacji odcinka drogi sąsiadującego z sadem
(na powyższym przykładzie tylko jeden – wskazany pomarańczową strzałką).
1. wprowadź pierwszy węzeł poligonu narzędziem
2. wprowadź drugi węzeł poligonu; po jego
zdigitalizowaniu zmień narzędzie na Trace
3. aktywuj trasowanie i wprowadź pierwszy węzeł
wspólnej granicy (trzeci w kolejności)
wprowadzony narzędziem
4. ostatni węzeł wspólnej granicy; po jego
wprowadzeniu powróć do narzędzia
7. ostatni węzeł poligonu – podwójne
kliknięcie zamyka poligon
węzeł dodany automatycznie
w wyniku trasowania
20
Kolejnym przykładem narzędzia usprawniającego wektoryzację poligonów jest narzędzie Auto Complete
Poligon
umożliwiające dodawanie poligonów sąsiadujących z poligonami wcześniej zwektoryzowanymi, bez
powtarzania odcinków wspólnej granicy. Z użyciem tego narzędzia zwektoryzujesz sad przylegający do
zagajnika (ryc. 30). Również w tym przypadku przydatna będzie funkcja automatycznego dociągania węzłów
– tym razem do krawędzi w warstwie Poligony.
62. Zmień ustawienia w oknie automatycznego dociągania, tak aby aktywne było jedynie dociąganie
do węzłów (Vertex) w warstwie Poligony.
63. Wybierz warstwę Poligony w oknie Create Features, a następnie w okienku Construction
Tools wybierz narzędzie Auto Complete Poligon. Wektoryzując poligon sąsiadujący z poligonem
wcześniej zwektoryzowanym, digitalizujesz jedynie odcinek jego granicy nie pokrywający się z granicą
wcześniej zdigitalizową. Digitalizację sadu rozpocznij na jednym końcu tego odcinka, dociągając do węzła
w narożniku granicy zagajnika, a zakończ na końcu drugim, również dociągając do węzła w narożniku
zagajnika (ryc. 30).
Ryc. 30. Digitalizacja poligonu z zastosowaniem narzędzia Auto Complete Polygon.
Zwróć uwagę na zagrodę znajdującą się w środku sadu. W geobazie jest ona przedstawiona w modelu
punktowym a nie powierzchniowym dlatego nie wektoryzujemy w tym przypadku poligonu.
Zadanie
A. Zwektoryzuj drogę biegnącą częściowo wzdłuż zagajnika oraz sadu który został zdigitalizowany
w ramach ostatniego polecenia. W trakcie wektoryzacji skorzystaj z narzędzia Trace oraz opcji
automatycznego dociągania. Do których obiektów powinna być dociągana linia reprezentująca przebieg tej
drogi?
B. Zwektoryzuj łąkę, na której znajduje się wcześniej zdigitalizowany punkt geodezyjny 302, 7 m, sąsiadującą
z dwoma kompleksami leśnymi. Pamiętaj o atrybutach w kolumnie Layer.
CZĘŚĆ 4. EDYCJA Z ZACHOWANIEM RELACJI TOPOLOGICZNYCH
ORAZ WALIDACJA TOPOLOGII
Edycja z zachowaniem relacji topologicznych ułatwia modyfikację danych wektorowych tam, gdzie mamy do
czynienia z geometrią wspólną dla kilku obiektów (shared geometry), na przykład wspólną granicą dwóch
poligonów – sadu i zagajnika lub granicą poligonu pokrywającą się z przebiegiem linii – np. granica sadu
biegnąca wzdłuż. Edycja taka gwarantuje zachowanie spójności topologicznej danych. Zapoznanie się z edycją
topologiczną rozpoczniemy od narzędzi określanych w ArcGIS mianem topologii mapy (map topology).
64. Z menu edytora wybierz More Editing Tools > Topology – wyświetli się pasek narzędziowy
Topology (ryc. 31).
1. pierwszy z digitalizowanych
węzłów granicy sadu
1. ostatni z digitalizowanych
węzłów granicy sadu – dociąganie
do węzła na granicy zagajnika
21
Ryc. 31. Pasek narzędziowy Topology.
65. Wybierz z niego jedyną aktywną ikonę Select Topology
, a następnie w okienku o tej samej
nazwie zaznacz dwie warstwy: Linie i Poligony (ryc. 32).
Ryc. 32. Okno selekcji topologii z wybranymi klasami obiektów,
które będą edytowane z zachowaniem relacji topologicznych.
66. Przed rozpoczęciem edycji wyświetl okno opcji edytora (Edytor > Options), a następnie w zakładce
Topology odznacz opcję Stretch topology proportionately when moving
a topology element (ryc. 33). Wyłączenie tej opcji umożliwia edycję pojedynczych węzłów
wspólnej geometrii bez wpływu na geometrię całych krawędzi topologicznych, do których węzeł ten należy.
Ryc. 33. Zakładka Topology w oknie opcji edytora z wyłączoną opcją
proporcjonalnego rozciągania całej geometrii krawędzi podczas
przesuwania elementów topologii.
22
67. W celu rozpoczęcia edycji topologicznej wybierz narzędzie Topology Edit Tool
a następnie
wskaż węzeł wspólny dla geometrii dwóch obiektów – na przykład drogi i przylegającego do niej sadu
(ryc. 34) – zostanie on wyróżniony graficznie.
68. Wyświetl informacje o obiektach, które są w tym przypadku powiązane relacjami topologicznymi
za pomocą narzędzia Show Shared Features .
Ryc. 34. Edycja topologiczna – wybrany węzeł wspólny dla geometrii drogi i sadu
oraz okno z informacją o obiektach powiązanych relacjami topologicznymi.
69. Zamknij okno Shared Features i wyłącz automatyczne dociąganie w oknie Snapping
Environment.
70. Przesuń za pomocą narzędzia Topology Edit Tool wspólny węzeł w inne miejsce, a następnie
upewnij się, że przesunięta została zarówno granica sadu, jak i sama droga; gdybyśmy nie wyłączyli opcji
proporcjonalnego rozciągania geometrii krawędzi modyfikacji uległyby nie tylko pokazane na ryc. 34
segmenty trzech krawędzi ale całe te krawędzie – aby się o tym przekonać, możesz włączyć opcję
Stretch topology proportionately when moving a topology element (zakładka
Topology w opcjach edytora), a następnie powtórzyć edycję. Jeśli chcesz anulować wprowadzoną
zmianę wybierz z menu
Undo move element(s).
71. Przeprowadź podobną edycję odcinka wspólnej granicy zagajnika i sadu, który został zwektoryzowany
w ramach polecenia 62.
72. Spróbuj w ten sam sposób zmienić przebieg na dowolnym odcinku wspólnej granicy lasu i zagajnika, czyli
poligonów które zostały zwektoryzowane w Corelu a nie w ArcGIS. Zauważ, że na większości długości
wspólnych granic pomiędzy poligonami zwektoryzowanymi w Corelu geometria nie jest wspólna – próba
ich edycji topologicznej skutkuje powstawaniem dodatkowych rozbieżności (np. luk pomiędzy
sąsiadującymi poligonami). Oznacza to, że dane zaimportowane z Corela nie zawsze cechuje spójność
topologiczna.
73. Zakończ edycję geobazy wybierając w menu Edytor > Stop Editing zapisując zmiany w geobazie
oraz w całym projekcie.
Walidacja topologii
W ostatniej części ćwiczenia przeprowadzisz ocenę spójności topologicznej danych wektorowych w geobazie.
Walidacja topologii możliwa jest jedynie w przypadku danych przechowywanych w geobazie, dlatego
zmieniliśmy uprzednio format zapisu danych z SHP na format geobazy plikowej. Dane, które chcemy poddać
kontroli topologicznej, muszą być przechowywane w geobazie w jednym zestawie danych (feature dataset).
74. Uruchom Catalog, a następnie nawiguj do geobazy Wektoryzacja_ok.gdb.
75. Utwórz zestaw danych o nazwie Poligony_zestaw (New > Feature Dataset).
wybrany węzeł wspólny w trakcie
edycji oraz okno Shared Features
z obiektami powiązanymi relacjami
topologicznymi
23
76. Zaimportuj do tego zestawu klasę obiektów Poligony przez Import > Feature Class (single) nadając jej
nazwę Poligony_topologia).
77. W zestawie danych Poligony_zestaw rozpocznij definiowanie zestawu reguł topologicznych
(New > Topology).
78. Zatwierdzając domyślne ustawienia przejdź do okna, w którym definiuje się reguły topologiczne
– Specify the rules for the topology a następnie wybierz Add Rule… (ryc. 35).
Ryc. 35. Okno definiowania reguł topologicznych.
79. Wybierz pierwszą regułę dla klasy Poligony_topologia – Must Not Overlap mówiącą o tym,
że granice poligonów nie mogą się przecinać oraz regułę Must Not Have Gaps – pomiędzy
sąsiadującymi poligonami nie mogą występować luki (ryc. 36).
Ryc. 36. Dodawanie reguł Must Not Overlap i Must Not Have Gaps.
80. Po zdefiniowaniu obydwóch reguł przejdź dalej i zatwierdź wybierając Finish, a następnie potwierdź
przejście do walidacji topologii (ryc. 37).
24
Ryc. 37. Przejście od definiowania reguł topologicznych do walidacji topologii.
81. Wróć do ArcMap i wyświetl topologię Poligony_topologia, a następnie zanalizuj legendę topologii
– powiększając odcinki, dla których walidacja wykazuje błędy typu powierzchniowego (Area Errors)
i liniowego (Line Errors). Zwróć uwagę, że jako błędne oznaczone zostały również zewnętrzne
krawędzie zwektoryzowanych poligonów – zgodnie z regułą Must Not Have Gaps występują tam luki.
82. W oknie selekcji topologii wybierz topologię geobazy zamiast topologii mapy.
83. Korzystając z narzędzia Error Inspector
wyszukaj błędy nakładania sąsiadujących poligonów
a więc nie spełniające reguły Must not Overlap podstawiając w okienko Show Poligony_topologia – Must
Not Overlap a następnie wybierając Search Now przy wyłączonej opcji Visible Extent only
(ryc. 38).
Ryc. 38. Wyszukiwanie błędów nakładania się obiektów za pomocą narzędzia Error Inspector. Odznaczona opcja Visible Extent only
powoduje wyszukanie wszystkich błędów dla danej reguły wybranej w oknie Show.
84. Następnie w tabeli narzędzia Error Inspector wskaż prawym klawiszem myszy pierwszy znaleziony
błąd i wybierz z menu kontekstowego Zoom to aby zobaczyć go na mapie.
85. Aby automatycznie usunąć błąd nakładania lub diury występujące pomiędzy sąsiadującymi poligonami
spróbuj skorzystać z Merge lub Subtract (w menu kontekstowym)
86. Innym narzędziem przydatnym do poprawiania odcinków wspólnej geometrii obarczonych błędami
topologicznymi, jest Align Edge Tool
(wskaż kolejno dwie krawędzie, które powinny zostać
zastąpione jedną wspólną krawędzią).
Zadanie
Poeksperymentuj z tymi narzędziami przeprowadzając powtórną walidację w oknie powiększenia Validate
Topology in Current Extent
. Poprawiony odcinek powinien zostać odkolorowany, jako
niewykazujący błędów topologicznych.