Кратко въведение в ГИС
Ключови думи: вектор, топология, правила на топологията, топологични грешки, радиус на търсене, близко разстояние, прост обект
Топология регулира пространствените отношения на свързаност и съседство на векторни обекти (точки, линии и полигони) в ГИС. Данните за топологията са полезни за откриване и коригиране на грешки при дигитализацията (например две пътни линии не се събират на кръстовище). За някои видове пространствен анализ, като например мрежов анализ, се изисква правилна топология.
Представете си, че сте отишли в Лондон. Първо планирате да посетите катедралата Свети Павел, а вечерта да отидете в Ковънт Гардън за подаръци. Разглеждайки лондонската карта на метрото (на фигура 58), вие търсите упътвания от катедралата до Ковънт Гардън. Търсенето изисква топологична информация за това къде да се прехвърли. На карта на метрото връзките на топологичната свързаност са показани с кръгове. Промените в маркираните станции ви позволяват да превключвате от една линия на метрото на друга.
Фигура 58: Лондонска топология на подземната мрежа.
Има различни видове топологични грешки и те могат да бъдат групирани според вида на геометрията (полигони или полилинии). Топологични грешки с многоъгълна Характеристиките включват отворени полигони, празнини между съседни полигони и припокриващи се полигони. Често срещана грешка за линейна обекти е когато крайните им върхове не съвпадат на места, където трябва да съвпадат (например улици на кръстовища). Такива грешки се наричат „недозаснемане“, когато има пролука между линиите, и „превишаване“, когато една линия пресича друга и завършва малко по-нататък (виж Фигура 59).
Фигура 59: „Undershoots“ (1) се появява, когато дигитализираните векторни линии, които ще бъдат свързани помежду си, не са свързани.
„Задържане“ (2) възниква, когато един ред завършва след друг ред, към който трябва да бъде прикрепен. Когато върховете
два полигона на техните граници не съвпадат, появяват се пропуски (3).
Резултатът от недостигането и прелитането е така наречените "висящи възли" в края на редовете. Висящите възли са приемливи в някои случаи, като задънени улици. Топологичните грешки нарушават връзките между обектите. Тези грешки трябва да бъдат коригирани преди извършване на видове анализи на векторни данни като анализ на мрежата (т.е. намиране на най-краткия маршрут по пътна мрежа) или измервания (т.е. установяване на дължината на реките). В допълнение към необходимостта от топология при мрежовия анализ и измервания има и други причини, поради които трябва да имате топологично коректни данни. Представете си, че номерирате общинските граници на вашия район и полигоните се припокриват или имат пропуски. В случай на такива грешки все още можете да използвате инструментите за измерване, но резултатите ще бъдат неправилни. Получената зона ще бъде неправилна и няма да е ясно къде точно са границите (например в случай на припокриващи се полигони територията принадлежи на две общини едновременно!).
Наличието на топологично коректни данни е важно не само за вашия собствен анализ, но и за други хора, на които можете да прехвърлите данните си. Те може да не са наясно с грешки и ще считат резултатите от своя анализ за правилни.
За щастие много често срещани грешки, които възникват при дигитализиране, могат да бъдат предотвратени с правила за топология, вградени в много ГИС приложения. Освен някои специализирани формати на геоданни, топологията обикновено не е по подразбиране. Много масови ГИС, като QGIS, дефинират топологията като поредица от правила, които могат да бъдат избрани от потребителя и приложени към слоевете на характеристиките. Следващият списък включва някои примери за правила на топологията, дефинирани за обекти от реалния свят във векторна карта: