Algoritmo per correggere errori topologici nelle app software GIS

Domanda correlata qui.

Noto che garantire la correttezza topologica è essenziale per le applicazioni GIS, questo perché l'input dell'utente o il funzionamento booleano dei poligoni può avere gravi problemi topologici (anche se i poligoni sembrano corretti) che comprometterebbero la qualità delle operazioni successive.

Il poligono pulito è il modo in cui Geo Wizards garantisce la correttezza della topologia.

Arcgis ha anche un comando per ripulire le scaglie.

La mia domanda non è su come utilizzare i pacchetti software esistenti per garantire che i dati di input del poligono siano topologicamente corretti; piuttosto, la mia domanda è su come questi pacchetti software implementano tali procedure di pulizia. In altre parole, qual è l'algoritmo che posso usare per assicurarmi di poter correggere tutti gli errori topologici, dato un insieme di input poligonali?

Una rapida ricerca su Google Scholar ha rivelato i seguenti articoli ben citati:

• Thierry Ubeda e Max J. Egenhofer. Correzione dell'errore topologico in GIS . Progressi nei database spaziali, Appunti delle lezioni in Informatica , 1997, Volume 1262/1997, 281-297, DOI: 10.1007 / 3-540-63238-7_35 ( PDF )

• Sylvie Servigne, Thierry Ubeda, Alain Puricelli e Robert Laurini. Una metodologia per il miglioramento della coerenza spaziale dei database geografici . GeoInformatica , 2000, Volume 4, Numero 1, 7-34, DOI: 10.1023 / A: 1009824308542 ( PDF )

Una descrizione dettagliata delle routine di pulizia topologica è disponibile nel codice sorgente e nei manuali di GRASS GIS: http://grass.osgeo.org/programming7

Le routine di pulizia sono codificate qui: http://trac.osgeo.org/grass/browser/grass/trunk/vector/v.clean

Esempi per le routine sottostanti:

• Seleziona ciondoli: http://grass.osgeo.org/programming7/vector_8h.html#a40e09e816c8bcb93d247710c834d93ab
• Rimuovi duplicati: http://grass.osgeo.org/programming7/vector_8h.html#a7c0deda52a08dd5a02bc05ccbe311c60
• Linee di snap: http://grass.osgeo.org/programming7/vector_8h.html#a563fb4e4b42695cfbfbf2dc17d42028a
• eccetera.

I concetti sottostanti sono delineati qui: http://grass.osgeo.org/programming7/vectorlib.html#vlibTopoExamples

Sebbene non sia un algoritmo, questa pagina fornisce alcune informazioni su quali tipi di errori di topologia "verifica geometria" cerca negli strumenti ArcGIS Verifica geometria / Ripristina geometria. http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//00170000003v000000

Null geometry: The record will be deleted from the feature class. To keep records with null geometry, uncheck the tool dialog option Delete Features with    Null Geometry, or in scripting set the delete_null parameter to KEEP_NULL.
Short segment: The geometry's short segment will be deleted.
Incorrect ring ordering: The geometry will be updated to have correct ring ordering.
Incorrect segment orientation: The geometry will be updated to have correct segment orientation.
Self intersections: the areas of overlap in a polygon will be dissolved.
Unclosed rings: The unclosed rings will be closed by connecting the ring's end points.
Empty parts: The parts that are null or empty will be deleted.
Duplicate vertex: One of the vertices will be deleted.
Mismatched attributes: The Z or M coordinate will be updated to match.
Discontinuous parts: Multiple parts will be created from the existing discontinuous part.
Empty Z values: The Z value will be set to 0.

Non credo che esista un modo per automatizzare completamente la correzione degli errori topologici in un determinato set di dati. Alcune cose, come i ciondoli, potrebbero essere in grado di automatizzare la divisione e quindi eliminare il ciondolo risultante. Ma che dire delle schegge tra due poligoni adiacenti, quale poligono dovrebbe essere unito a quale barra per eliminarlo? Questo tipo di domanda sembra necessitare di input da parte dell'utente. Per identificare gli errori, tuttavia, penso che gli algoritmi utilizzino una sorta di variazione del DE-9IM (Dimensionally 9 qualcosa qualcosa). Penso che la soluzione migliore sarebbe quella di guardare la Java Topology Suite (JTS). In particolare la classe Graph Geometry. Penso che questo potrebbe essere usato per costruire i diversi componenti di una particolare geometria e quindi usato per verificare diversi problemi di topologia. Non l'ho mai fatto, ma non ci ho pensato molto tempo fa.

Se non si ha familiarità con Java, GEOS è il sapore C ++ di JTS o NetTopologySuite è il sapore C #.

Spero possa aiutare.

La documentazione relativa al comando Integrate di ArcGIS è già stata menzionata, ma ESRI ha anche prodotto un documento tecnico sulla comprensione dell'elaborazione geometrica in ArcGIS che documenta la logica di elaborazione utilizzata da Integrate (e le operazioni di geoprocessing che implicano la tolleranza più in generale). Questo è focalizzato sull'evitamento e la correzione di errori topologici generati dal geoprocessing. Ci sono alcuni riferimenti che possono anche essere utili.