GmIS – zpracování dat pro geomorfologickou databázi

František Vracovský

FAV, Západočeská univerzita v Plzni

1. Úvod
2. Příprava prostředí GmIS a obecný úvod do topologie
2.1. Kroky a cíle projektu
2.2. Topologie
2.2.1. Matematická topologie
2.2.2. Topologie v GIS
2.2.3. Shrnutí topologie
2.3. Příprava prostředí pro GmIS v ESRI technologiích
3. Postup tvorby semestrální práce
3.1. Příprava GDB a prostředí
3.2. Tvorba modelů
3.2.1. Vytvoření vyšších forem z ElementaryForms
3.2.2. Vytvoření topologie vyšších forem
4. Shrnutí a zdroje

Abstrakt

Cílem mé semestrální práce bylo k vytvořené vrstvě ElementaryForms (základní vrstva GmIS) doplnit vyšší geomorfologické formy . Tyto formy dále mezi sebou svázat topologickými pravidly. Teorie se zabývá zejména obecně topologiemi a přípravou prostředí v ESRI technologiích.

1. Úvod

Pro vytvoření geomorfologického informačního systému (dále GmIS) bylo použito technologií firmy ESRI. Jako nejvhodnější nástroj pro mou semestrální práci jsem zvolil program Model Builder. Jde o program, který je schopen vykonat několik po sobě jdoucích příkazů jako celek a po drobných úpravách jeho opětovné spuštění nad jinými daty. Další jeho výhodou je schopnost názorné vizualizace jednotlivých kroků a případné opravy.

2. Příprava prostředí GmIS a obecný úvod do topologie

2.1. Kroky a cíle projektu

Převzato z [ESRI_Topology].

  1. Stanovení cíle projektu:

    • identifikace problému,

    • rozdělení celku (projektu) na dílčí (samostatně řešitelné) části,

    • stanovení požadavků na data.

  2. Vytvoření databáze a příprava dat pro analýzu:

    • identifikace a obstarání si potřebných dat,

    • návrh a implementace databáze,

    • přidání prostorových a atributových dat do databáze,

    • správa a modifikace dat.

  3. Zpracování analýz nad daty:

    • stanovení metodologie a sekvence operací,

    • zpracování dat,

    • zhodnocení a interpretace dat,

    • čištění dat a vytváření alternativ.

  4. Dokumentace:

    • vytvoření příslušné dokumentace k projektu.

  5. Prezentace výsledků:

    • vytvoření výsledného produktu pro zadavatele.

V mé projektu jsem se zabýval zejména částí druhého a třetího kroku. Dále jsem se zabýval zejména geodatabází od firmy ESRI, proto bych nyní rád vysvětlil některé pojmy, týkající se geodatabáze (dále GDB):

  • feature class – vektorová vrstva v GDB ESRI

  • dataset – "podadresář" v GDB ESRI

  • pseudonodes - označení místa, kde začátek a konec linie není v místě, kde se setkávají alespoň 3 segmenty jakýchkoli linií

    Obrázek 1. Ukázka pseudonode

    Ukázka pseudonode

2.2. Topologie

2.2.1. Matematická topologie

2.2.1.1. Některé definice topologie:
  • úsek geometrie zkoumající vzájemný vztah polohy geometrických útvarů [Priroda],

  • matematická disciplína, studující prostorové vlastnosti množin [Swiki],

  • kvalitativní geometrie [Ullmann].

2.2.1.2. Topologie obecně

(z řeckého topos - místo a logos - studie)

Vlastnosti prostoru můžeme rozdělit např. podle [Ullmann]:

  • kvantitativní (metrické) - souvisejicí s měřením vzdáleností, úhlů, ploch

  • kvalitativní (topologické) - související pouze se vzájemnými vztahy objektů

Topologie se vyskytuje ve všech oborech matematiky. Kvalitativní geometrii (topologii) lze chápat jako geometrii bez velikostí. Zabývá se vnitřními vzájemnými vztahy bodů, množin a objektů. Studuje vlastnosti geometrických objektů, které se při různých deformacích nemění. Základy topologie definují a studují vlastnosti prostorů jako je souvislost, spojitost, počet rozměrů, omezenost, neomezenost a pod.

Topologii nezajímá přesný tvar objektů, ale spíše to, jak jsou objekty spojeny dohromady. Například, čtverec a kružnice mají společné vlastnosti: jsou jednorozměrné a dělí prostor na plochu uvnitř a vně – jsou tudíž topologicky ekvitalentní. Topologie je proto obecnější stránkou geometrie.

2.2.1.3. Topologické zobrazení

Topologické zobrazení je takové zobrazení, při kterém se obecně nezachovávají úhly ani délky. Dochází při něm ke změně tvaru geometrických útvarů, což se označuje jako topologická transformace (někdy se také hovoří o topologické deformaci). Při topologické transformaci se zachovává příslušnost (incidence) bodu k dané křivce a také uspořádání bodů na křivce. Z toho vyplývá, že při topologické transformaci zůstává uzavřená křivka uzavřenou a neuzavřená se transformuje opět na neuzavřenou křivku. Také poloha bodu vzhledem k uzavřené křivce (tzn. zda je uvnitř nebo vně křivky) se také zachovává.

Obrázek 2. Příklad topologického zobrazení

Příklad topologického zobrazení

Při topologické transformaci dochází pouze k deformaci útvarů, nikoli však k přerušení nebo vytvoření nových hran.

2.2.1.4. Homeomorfismus

Intuitivně lze dojít k tomu, že dva prostory jsou topologicky ekvivalentní, když jeden z nich lze různými deformacemi převést na druhý bez dělení nebo spojování jejich hranic. Pod pojmem homeomorfní útvary si lze představit například kružnici, elipsu, čtverec nebo trojúhelník, které lze pomocí topologického zobrazení deformovat vzájemně mezi sebou (např. z kružnice lze deformacemi získat velmi jednoduše elipsu, ale také čtverec i trojúhelník). Samozřejmě jsou si ekvivalentní různě velké útvary stejného typu (různě velké poloměry kružnice, nebo různě velké čtverce).

2.2.2. Topologie v GIS

Převzato z [UVT_MU], [ESRI_Topo2] a [ESRI_Topology].

  1. Prostorová topologie

    Prostorovou topologií, též databázovou topologií v GIS, rozumíme definici prostorových vazeb mezi objekty uvnitř geografické databáze. Prostorová topologie zajišťuje integritu prostorové složky objektů, které spolu souvisejí. Představme si plánek místností patra budovy. Sousedící místnosti mají obvykle alespoň jednu svoji stěnu společnou. Pokud tuto stěnu posuneme, jistě dojde ke změně v půdorysu obou místností a to tak, že společný půdorys zůstane zachován. Stejně tak pokud změníme polohu celé budovy, jistě očekáváme, že se odpovídajícím způsobem změní i poloha jednotlivých místností. Jak bylo naznačeno, pro definici prostorové topologie se využívá jak prostorových vztahů mezi objekty (sousedící místnosti) tak i vztahů definovaných hierarchií objektů (místnost je definována pomocí stěn místnosti, patro budovy je definováno pomocí místností budovy v tomto patře).

    A k čemu slouží prostorová topologie? Dovoluje zachytit prostorové vazby mezi objekty a pomáhá udržovat správnou prostorovou lokalizaci objektů. Dále umožňuje provádět analýzy např. typu: "vyhledej vlastníky pozemků sousedících s pozemky vybranými pro stavbu sjezdovky".

  2. ESRI topologie

    Jak již bylo uvedeno, databázová topologie definuje prostorové vztahy uvnitř geografické databáze. To zajišťuje zejména konzistenci prostorových dat. V ESRI technologiích se tyto vztahy vytvářejí a udržují pomocí tzv. pravidel (ESRI: 25 pravidel). Pravidla lze vytvářet nad jednou vrstvou (feature class) nebo mezi jednotlivými vrstvami (bodů, linií, polygonů) vždy jen uvnitř jednoho datasetu. Lze jich vytvořit libovolný počet, ovšem je lepší se řídit pravidlem: „Čím méně, tím lépe.“ Zabráníme tak jejich zbytečné duplikaci a zpomalení databáze.

    Podmínky vytváření topologie a pravidel:

    • topologie musí být ve stejném datasetu jako feature class, kterých se týká

    • lze kdykoli přidat či odebrat pravidlo nebo celou topologii

    • dataset může obsahovat více topologií

    • pravidlo může existovat mezi jednou nebo dvěma feature class

    • feature class může mít 0, 1 i více pravidel

    • lze definovat prostor ve feature class, kde má probíhat kontrola topologie

    • topologie existuje, je-li zvalidována

2.2.3. Shrnutí topologie

Společným a hlavním znakem matematické a GIS topologie je její chápání jako bezrozměrné geometrie. Navíc se GIS topologie nezabývá stavbou geometrie pouze jednoho objektu uvnitř jedné vrstvy, ale řeší i vzájemné vztahy mezi objekty více vrstev. Právě tato možnost poskytuje GIS nové možnosti uplatnění analýz, jako je např. řešení sousednosti. Další nespornou výhodou GIS topologie je udržení konzistence geodatabáze.

2.3. Příprava prostředí pro GmIS v ESRI technologiích

Velice podceňovanou záležitostí v technologiích ESRI je příprava prostředí (tzv. Workspace). Mezi velké výhody přípravy prostředí patří zejména lepší orientace v adresářové (databázové) struktuře, zabránění vytváření zbytečných adresářů a chyb při ukládání. Bez počáteční přípravy lze též dosáhnout bezvýchodné situace (př. transformace, nastavení rozměrů dataset, atd). U všech programů této firmy, které pracují se vstupem/výstupem vrstev, lze nastavit prostředí. Tohoto se využívá i při vytváření modelů v programu Model Builder (viz dále).

Výhody nastavení prostředí:

  • usnadnění orientace v adresářové (databázové) struktuře,

  • urychlení přístupu k datům,

  • ochrana a lepší správa výsledků analýz.

Před započetím práce na jakémkoli projektu je dobré mít adresářovou (databázovou) strukturu hotovou. Pravdou je, že výslednou strukturu nelze na počátku práce vytvořit bezchybně (pokud nepoužijete např. UML), ale jistá představa o struktuře již musí být zřejmá ze Stanovení cíle projektu.

Mezi obecná pravidla pro vytváření adresářové struktury patří:

  • rozdělení skriptů, modelů a dat do samostatných adresářů

  • zamyslet se, jaká data jakému uživateli zpřístupnit => i více databází

  • rozmyslet si, co se stane s daty po jejich migraci do jiného adresáře, nebo počítače (např. nastavení relativních cest v projektu ArcMap)

3. Postup tvorby semestrální práce

3.1. Příprava GDB a prostředí

Příprava geodatabáze

Obrázek zde a logický model GmIS zde (převzato z [Minár1]) ukazují již vytvořenou strukturu geomorfologické geodatabáze. Pro snadnější přehlednost jsem vytvořil novou geodatabázi pouze s datasetem BasicLayers, ve které byla pouze vyznačená feature class.

Obrázek . Struktura původní geodatabáze (ukázka z ArcCatalog)

Struktura původní geodatabáze (ukázka z ArcCatalog)

Obrázek 4. Logický model GmIS

Logický model GmIS

Postup:

  1. Pomocí programu ArcCatalog jsem založil novou geodatabázi se stejným názvem jako původní (samozřejmě v jiném adresáři) (viz obr.).

    Obrázek 5. Vytvoření nové Personal Geodatabase v ArcCatalog

    Vytvoření nové Personal Geodatabase v ArcCatalog
  2. V této geodatabázi jsem vytvořil dataset BasicLayers se stejným souřadnicovým systémem a rozlišením jako původní vrstva ElementaryForms (viz obr.). Tímto krokem jsem si velice urychlil práci a mám zaručeno, že se mi tato vrstva bude správně zobrazovat v ArcMap.

    Obrázek 6. Naimportovaný souřadnicový systém do datasetu

    Naimportovaný souřadnicový systém do datasetu
  3. Pomocí nástroje Feature Class To Geodatabase (multiple) (conversion) jsem "zkopíroval" ElementaryForms do nové GDB (viz obr.).

    Obrázek 7. Kopírování ElementaryForms do nové GDB

    Kopírování ElementaryForms do nové GDB
  4. Dalším krokem bylo vytvoření Toolboxu a Toolsetů přímo v GDB.

Vytvořená geodatabáze (viz obr.) sloužila jako vstupní zdroj mých dalších analýz. GmISTools označuje "adresář" pro uložení všech vytvořených modelů. Z praxe vím, že ukládání modelů přímo do geodatabáze má své výhody i nevýhody. Musíme se zamyslet, jestli daný model lze použít ještě jinde než v této geodatabázi. Pokud totiž umístíme model do geodatabáze, je s ní svázán a pro použití na jiném počítači se musí tato geodatabáze buď zpřístupnit, nebo zkopírovat. Na druhé straně má toto umístění velkou přednost, kterou je ochrana těchto modelů před smazáním nebo zneužitím. V mé semestrální práci jsem umístil modely do geodatabáze, protože jiné uplatnění nemají. Navíc jsou v těchto modelech skoro všude nastaveny přesné názvy vrstev a relativní cesty v rámci této geodatabáze, které zajišťují její odolnost a stabilitu.

Obrázek 8. Vstupní geodatabáze

Vstupní geodatabáze

3.2. Tvorba modelů

Nastavení prostředí v modelech

Převzato z [ESRI_Geoprocessing].

Zde bych rád uvedl přípravu prostředí pro vytváření modelů. Před vlastní tvorbou modelů je dobré si nastavit v každém modelu aktuální pracovní prostředí. Navíc je potřeba v General nastavit Store relative path names. Tato cesta se na uvedeném obrázku tváří jako absolutní, ale po zkopírování GDB jinam se tato cesta změní, jako by byla relativní.

Obrázek 9. Nastavení prostředí

Nastavení prostředí

Takto vypadá usnadnění práce při nastaveném prostředí (viz obr.). Vstupní/Výstupní vrstvy již odkazují na adresář, který jsme nastavili. Stačí pouze doplnit název souboru.

Obrázek 10. Usnadnění práce

Usnadnění práce

Nastavení relativních cest k datům

Velmi důležitou částí při práci s ArcMap je nastavení relativních cest přímo ve vytvořeném projektu. Tato záležitost se týká zejména kopírování projektu *.mxd spolu s daty. Defaultní hodnota v projektu je totiž nastavena na absolutní cesty. To znamená, že pokud víte, že projekt spolu s daty budete kopírovat (např. na flash disk), měli byste zaškrtnout odkaz na relativní cesty. Při otevření projektu jinde se vám stane následující případ. (viz obr.)

Obrázek 11. Chyba - nastaveny absolutní cesty

Chyba - nastaveny absolutní cesty

Při nastavení relativních cest se vám toto stane pouze pokud zapomenete zkopírovat všechna data, nebo je nezkopírujete se stejnou adresářovou strukturou.

Nastavení relativních cest lze najít v ArcMap zde:

File -> Map Properties -> Data Source Option -> Store relative path names

Obrázek 12. Nastavení relativních cest

Nastavení relativních cest

Toto nastavení doporučuji udělat vždy, protože o žádné výhodě absolutních cest nevím. Předejdete tak například při prezentaci zbytečnému zdržování a známce nepřipravenosti.

3.2.1. Vytvoření vyšších forem z ElementaryForms

Cílem této části semestrální práce bylo vytvoření vyšších geomorfologických forem (polygonová vrstva) z vrstvy ElementaryForms (dále EF) a vytvoření hranic vyšších forem (liniová vrstva). Tyto vyšší formy byly již geomorfology vytvořeny v atributové tabulce ElementaryForms (ukázka zde). Jedná se o formy, které se většinou skládají z několika sousedících polygonů EF, a které mají určité společné vlastnosti (např. stáří vzniku, stejné druhy půd, podobné morfometrické složení atd.). Nejdůležitější formou je Geomorphological Individual, která by měla být vyplněna vždy. Bližší informace viz. [Mentlík].

Obrázek 13. Atributová tabulka ElemetaryForms

Atributová tabulka ElemetaryForms

Mezi vyšší geomorfologické formy patří:

  • Group

  • Class

  • Subclass

  • Family

  • Subfamily

  • Geomorphological Individual

  • Variety

  • Subgroup

  • Subgroups

  • Morphochronological position

Postup:

Zdálo by se, že nejjednodušší cestou je vytvořit jeden celkový model po sobě jdoucích příkazů, ale opak je pravdou. Po drobných úvahách jsem došel k cíli, že nejlepším řešením bude rozdělení na výsledný model a jeden submodel. Důvodem byl stále se opakující jeden segment modelu. Tímto segmentem bylo vždy rozpuštění hranice podle vybraného atributu (Dissolve) a z vytvořených polygonů pomocí funkce (Polygon To Line) vytvořit liniovou vrstvu.

Vytvoření submodelu:

Submodely jsem se rozhodl ukládat do Toolsetu Submodels. Důvodem byla lepší přehlednost ve struktuře a intuitivní hledání laika v tomto Toolboxu. Pro názornost jsem se rozhodl jeden model popsat do detailu.

  1. Vytvořil jsem si prázdný model Rozpuštění hranic a vytvoření linie.

    Klik pravým tlačítkem myši na Submodels -> New -> Model

    Uvnitř modelu:

    Model -> Model Properties -> Label: Rozpuštění hranic a vytvoření linie -> Důležité je zaškrtnutí políčka "Store relative path names"

  2. Vlastní vkládání modelů je velmi jednoduché. Stačí najít ve standardním ArcToolboxu potřebnou funkci a podržením tlačítka myši přetáhnout do modelu. Názvy funkcí jsou intuitivní, nebo lze pomocí políčka Search potřebnou funkci vyhledat. V tomto modelu to byly funkce Dissolve a Polygon To Line (viz obr.).

    Obrázek 14. Přetažení funkcí do modelu

    Přetažení funkcí do modelu
  3. Po dvojkliku na jednotlivé funkce se vždy objeví tabulka, kam je nutno zadat potřebné údaje. Po zadání těchto údajů se funkce obarví a objeví se vstupní/výstupní vrstvy (viz obr.).

    Obrázek 15. Model připravený ke spuštění

    Model připravený ke spuštění
  4. Můj výsledný submodel (zde) byl rozšířen ještě o tzv. "Model Parameters", které v mém případě slouží k propojení modelů mezi sebou (P v modelu). Další jejich význam je při interaktivním spuštění jednotlivých modelů, kdy jednotlivé vstupní parametry, které jsou takto označeny, je možno před samotným proběhnutím změnit (obr.).

    Obrázek 16. Výsledný submodel

    Výsledný submodel

    Obrázek 17. Ukázka Model Parameters

    Ukázka Model Parameters

Vytvoření hlavního modelu:

Hlavním modelem (01 - Vytvoření vyšších forem z ElementaryForms) se rozumí pouhé opakování jednoho submodelu za sebou. Pro názornost je uveden obrázek vysvětlující předávání si parametrů mezi jednotlivými modely. V předešlém submodelu byly označeny 3 Model Paremeters, z nichž 2 se objevily v hlavním modelu (viz obr.) Třetí parametr byl vždy pevně zvolen, aby nedocházelo k vytváření stejných forem. Jedná se o parametr Dissolve Field, který právě určuje podle kterého atributu v tabulce jsou hranice rozpuštěny (viz obr.). Zbylé dva parametry jsou také pevně zvolené, ale jejich výskyt je zde zejména kvůli stanovení pořadí probíhajících operací.

Stanovení pořadí probíhajících operací lze vytvořit pomocí tzv. Preconditions. Jedná se o to, která vrstva, nebo obecně výstup musí být vytvořený před kterou operací (viz obr.). V modelu označeny jako přerušovaná čára. S těmito podmínkami se setkáme ještě při vytváření topologie, kde byly potřeba.

Klik pravým tlačítkem myši v modelu na operaci, která musí následovat až za jinou operací -> Properties -> Preconditions -> Vybrat předcházející výstup

Obrázek 18. Submodel v hlavním modelu

Submodel v hlavním modelu

Obrázek 19. Dissolve field

Dissolve field

Obrázek 20. Preconditions

Preconditions

3.2.2. Vytvoření topologie vyšších forem

Druhým úkolem mé semestrální práce bylo k vytvořeným vyšším formám doplnit topologii. Topologie zajišťuje zejména prostorovou konzistenci databáze, což lze na mém příkladu vysvětlit velmi jednoduše. Někdo vezme pouze jednu vytvořenou vrstvu vyšších forem a upraví nepatrně hranice. Toto by samozřejmě bez topologie udělat mohl, ale hranice s ostatními formami se již nebudou překrývat, proto je geodatabáze v nekonzistentním stavu. S pomocí topologie lze tyto oblasti odhalit, opravit i jim předcházet. Toto bylo pouze jedno z 25 pravidel (Must Be Covered By Feature Class Of (Area-Area)).

Kroky při vytváření topologie:

  1. Vytvoření topologie (Create Topology) - musí být obsažena ve stejném datasetu jako vrstvy, kterých se bude týkat.

  2. Vložení feature class do topologie (Add Feature Class To Topology) - vložení vrstev, pro která budou pravidla tvořena.

  3. Vytváření jednotlivých pravidel (Add Rule To Topology) - pomocí rolovacích menu je možno vybrat vstupní vrstvu, pravidlo, případně i závislou vrtsvu.

  4. Validace topologie (Validate Topology) - topologie musí být potvrzena, aby odhalila chyby.

3.2.2.1. Submodel ElementaryForms

Protože topologie základní polygonové a liniové vrstvy ElementaryForms je trochu odlišná od ostatních vyšších forem, bylo nutné vytvořit speciální model. Přesný postup vytváření modelů zde již popisovat nebudu, protože se jedná o stejný případ jako u vytváření submodelu vyšších forem.

Postup:

  1. Vytvoření prázdného modelu (viz zde) + nastavení aktuálního pracovního prostředí (viz zde).

  2. Do tohoto modelu vstupoval dataset BasicLayers (pro přidání vrstev do topologie) a vytvořené vrstvy: ElementaryForms_polygon a ElementaryForms_linie (pro vytvoření pravidel).

  3. Dalším krokem bylo přidání těchto vrstev do topologie pomocí funkce Add Feature Class To Topology.

    Obrázek 21. Přidání feature classes do topologie

    Přidání feature classes do topologie
  4. Nyní se mohlo začít s přidáváním jednotlivých pravidel do této topologie pomocí funkce Add Rule To Topology. Pravidla, která jsem do topologie přidal jsou v Tabulce 1.

    Tabulka 1. Vytvořená pravidla pro ElementaryForms

    1. vrstvapravidlopravidlo (česky)2. vrstva
    polygonMust Not Have GapsNesmí obsahovat mezery-
    polygonMust Not OvelapNesmí přesahovat-
    linieMust Not Intersect Or Touch InteriorNesmí se překrývat, protínat ani dotýkat-
    linieMust Be a Single PartMusí mít jedinou část-
    linieMust Not Have PseudonodesNesmí mít pseudonódy-
    linieMust Be Covered By BoundaryMusí ležet na hranicích polygonůpolygon
  5. Výsledný submodel je díky přidaným pravidlům dosti obsáhlý (viz obr a a obr b ).

Obrázek 22. Submodel topologie ElementaryForms a)

Submodel topologie ElementaryForms a)

Obrázek 23. Submodel topologie ElementaryForms b)

Submodel topologie ElementaryForms b)
3.2.2.2. Submodel vyšších forem

Postup při vytváření tohoto modelu byl velmi podobný jako v předchozím případě.

Postup:

  1. Vytvoření prázdného modelu (viz zde) + nastavení aktuálního pracovního prostředí (viz zde).

  2. Do tohoto modelu vstupoval dataset BasicLayers (pro přidání vrstev do topologie) a vytvořené vrstvy: ElementaryForms_polygon, ElementaryForms_linie, konkrétní_vyšší_vrstva_polygon a konkrétní_vyšší_vrstva_linie (pro vytvoření pravidel)

    Z obrázku je vidět, že vyšší vrstvy jsou opět předávány hlavnímu modelu jako Model Parameters, proto nemohu napsat přesný název těchto vrstev.

  3. Dalším krokem bylo přidání vyšších vrstev do topologie pomocí funkce Add Feature Class To Topology (bez obrázku - stejné jako předchozí případ).

  4. Pravidla jsou také stejná jako v předchozím případě, pouze rozšířena o dvě ( Tabulka 2).

    Tabulka 2. Vytvořená pravidla pro vyšší formy

    1. vrstvapravidlopravidlo (česky)2. vrstva
    polygonMust Not Have GapsNesmí obsahovat mezery-
    polygonMust Not OvelapNesmí přesahovat-
    polygonMust Be Covered By Feature ClassNesmí být pokryty třídou prvkůElementaryForms - polygon
    linieMust Not Intersect Or Touch InteriorNesmí se překrývat, protínat ani dotýkat-
    linieMust Be a Single PartMusí mít jedinou část-
    linieMust Not Have PseudonodesNesmí mít pseudonódy-
    linieMust Be Covered By BoundaryMusí ležet na hranicích polygonůpolygon
    linieMust Be Covered By Feature ClassNesmí být pokryty třídou prvkůElementaryForms - linie
  5. Výsledný submodel je díky těmto dvěma pravidlům ještě více zamotanější (viz obr a a obr b ).

Obrázek 24. Submodel topologie vyšších forem a)

Submodel topologie vyšších forem a)

Obrázek 25. Submodel topologie vyšších forem b)

Submodel topologie vyšších forem b)
3.2.2.3. Celkový model

Celkový model vznikl opět "zřetězením" jednotlivých submodelů.

Kroky vytvoření výsledného modelu:

  1. Nejdříve bylo nutné vytvořit prázdnou topologii pomocí funkce Create Topology (název výstupní vrstvy je pevně zvolen jako Topology). Při vytváření této topologie byl jedním z parametrů tzv. Cluster Tolerance. Jedná se o pomyslnou obálku kolem každého vrcholu všech vrstev v topologii daná poloměrem kružnice (v jednotkách datasetu). Pokud jakákoli hrana dané vrstvy protíná obálku nějakého vrcholu této vrstvy, tak se daný vrchol přichytne k této hraně (viz obr.). Tento Model Parametr je jediným parametrem, který je možno v mých modelech měnit (defaultně nastaven na 1). Ostatní parametry buď odkazují do jiných modelů, nebo jsou předem nastaveny jako pevné.

    Obrázek 26. Ukázka Cluster Tolerance

    Ukázka Cluster Tolerance
  2. Dalším přidaným elementem je submodel ElementaryForms. Do tohoto submodelu odkazuje právě vytvořená prázdná topologie.

  3. Submodel vyšších forem jsem opakoval tolikrát, kolik bylo potřeba vytvořit vyšších forem (10) (viz obr.).

  4. Pomocí funkce Validate Topology je nutné uvést vytvořená pravidla v činnost (viz obr.).

Obrázek 27. Celková topologie

Celková topologie

Obrázek 28. Validate topology

Validate topology

Právě zde lze s výhodou použít Preconditions (viz zde). Nejdříve se musí daná topologie vytvořit, poté do ní lze přidat vrstvy, kterých se bude týkat, pak jednotlivá pravidla a nakonec ji potvrdit (Validate).

3.2.2.4. Výsledky topologie

Ač se zdálo, že základní vrstva ElementaryForms byla vytvořena topologicky správně, po naplnění a potvrzení (Validate) topologie bylo objeveno 713 topologických chyb. Proto jsem tyto vrstvy opět smazal a opravil základní vrstvu ElementaryForms. Po opravení vrstvy ElementaryForms vzniklo 608 chyb, které se již daly opravit pomocí Error Inspector v ArcMap. Jednalo se zejména o chyby Must Not Have Pseudonodes, které se daly opravit pomocí funkce Merge To Largest. Tato ruční editace pseudonodes není do budoucna řešením, ale pro potřeby mé semestrální práce stačila.

Obrázek 29. Příklady topologických chyb

Příklady topologických chyb

Obrázek 30. Topologie bez chyb

Topologie bez chyb

4. Shrnutí a zdroje

Na této semestrální práci jsem si osvojil zejména základy práce s programem Model Builder. Vyzkoušel jsem si také efektivnější orientaci v adresářové (geodatabázové) struktuře pomocí nastavení různých prostředí. V neposlední řadě jsem si vyzkoušel tvorbu topologických pravidel a následnou editaci vzniklých topologických problémů pomocí nástroje Topology v ArcMap.

Bibliografie

Online zdroje:

[ESRI_Topology] Creating and Editing Geodatabase Topology with ArcGIS 9 (for ArcEditor and ArcInfo) . [online].ESRI, 2004, 2005. Dostupné z: < campus.esri.com>.

[ESRI_Geoprocessing] Geoprocessing with ArcGIS Desktop . [online].ESRI, 2005. Dostupné z: < campus.esri.com>.

[Swiki] Co je to topologie?. [online].Swiki, 2007. Dostupné z: < http://perchta.fit.vutbr.cz:8000/uits-seminar/uploads/15/Topologie.pdf>.

[Ullmann] GEOMETRIE A TOPOLOGIE PROSTOROČASU. [online].Vojtěch Ullmann, 1983. Dostupné z: < http://astronuklfyzika.cz/Gravitace3-1.htm>.

[ESRI_Topo2] Building a Robust Relational Implementation of Topology. [online].ESRI, 2001. Dostupné z: < gis.esri.com/esripress/shared/images/66/Building_Topologies.pdf>.

[Wikipedie] Topologie. [online].Wikipedie, 2006. Dostupné z: < http://cs.wikipedia.org/wiki/Topologie>.

[Postgis_users] Topologické operace v GIS. [online].Postgis users, 2004. Dostupné z: < http://lists.refractions.net/pipermail/postgis-users/attachments/20041215/d61ef1a6/Diplom_konzultace_2.8-0001.pdf>.

[Priroda] Odborný ekologický a přírodovědný slovník, pojmy na písmeno T. [online].PŘÍRODA.cz, 2006. Dostupné z: < http://www.priroda.cz/slovnik.php?detail=876>.

[UVT_MU] Technologie GIS. [online].ÚVT MU, 2006. Dostupné z: < http://www.ics.muni.cz/to.en.cgi/bulletin/articles/276.html>.

Články:

[Minár1] Minár Jozef, Mentlík Pavel, Jedlička Karel, Barka Ivan: Geomorphological information system – idea and options of practical implementation, Plzeň, 2005

[Minár2] Minár Jozef, Mentlík Pavel, Jedlička Karel, Barka Ivan: Geomorphological information system – physical model and options of geomorphological analysis, Plzeň, 2006

[Mentlík] Mentlík Pavel: Zhodnocení stavu geomorfologických výzkumů v okolí Prášilského jezera a jezera Laka a návrh dalšího postupu výzkumných prací, Bratislava – Přírodovědecká fakulta Univerzity Komenského, 2005