背景

在做道路匹配的時(shí)候，你發(fā)現(xiàn)很多論文都是基于路網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)系做的，但是問(wèn)題就是：如何構(gòu)建路網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)系？一般的論文都已經(jīng)在構(gòu)建好拓?fù)潢P(guān)系的基礎(chǔ)上直接拿來(lái)用，有些論文說(shuō)是使用MapInfo、MapX等等工具生成拓?fù)潢P(guān)系(我沒(méi)試過(guò)，但是好像也需要寫(xiě)代碼)。

其實(shí)，在ArcGIS里面，稍稍研究一下，間接就能建立路段之間的拓?fù)潢P(guān)系了。

然而，在百度搜“ArcGIS建立拓?fù)洹?#xff0c;多數(shù)都是拓?fù)潢P(guān)系的處理，比如批量消除偽節(jié)點(diǎn)、懸掛點(diǎn)等等(對(duì)路網(wǎng)數(shù)據(jù)的處理確實(shí)很好用)，和本文主題說(shuō)的路段拓?fù)潢P(guān)系構(gòu)建不是一個(gè)概念。

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補(bǔ)充

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正文

路段拓?fù)涞亩x：在路網(wǎng)數(shù)據(jù)中，使用"弧-結(jié)點(diǎn)"形式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)表示，弧段由兩個(gè)端點(diǎn)定義：指示弧段起始位置的起始節(jié)點(diǎn)，指示弧段終止位置的終止節(jié)點(diǎn)。這被稱為弧-結(jié)點(diǎn)拓?fù)?。正是由于有這樣的結(jié)構(gòu)，只要路段收尾相連不斷開(kāi)，就能保證路網(wǎng)的連通性。

在ArcGIS里面，有一種用于存儲(chǔ)矢量數(shù)據(jù)的地理相關(guān)數(shù)據(jù)模型，它叫：Coverage。當(dāng)Coverage生成的時(shí)候，它就包括了節(jié)點(diǎn)(node)、弧段(arc)、tic文件。這就可以基于coverage的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)使用這些文件來(lái)進(jìn)行路段拓?fù)涞臉?gòu)建。

那么，為什么coverage可以做到呢？因?yàn)镃overage具有連通性、區(qū)域定義、鄰接、生成拓?fù)涞墓δ?。我們看一張ArcGIS官方對(duì)Coverage的連通性描述：

從圖片中可以看出，在交叉路口（相鄰的邊），邊與邊共享同一個(gè)結(jié)點(diǎn)。例如：路段1的起點(diǎn)ID是10，終點(diǎn)ID是11。路段2的起始ID是11，終點(diǎn)ID是12。則路段1.endID=路段2.startID。具有這種連通性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，才是我們需要的路段拓?fù)洹?/p>

構(gòu)建路段拓?fù)湫枰臏?zhǔn)備： 首先，你得有一份路網(wǎng)數(shù)據(jù)。當(dāng)然，一般的路網(wǎng)數(shù)據(jù)都是有各種問(wèn)題的，這個(gè)需要我們處理，比如：路網(wǎng)的偽節(jié)點(diǎn)、懸掛點(diǎn)等等情況。
當(dāng)你已經(jīng)處理好了這樣的數(shù)據(jù)了(即一條路以交叉路口為分界)，如下圖所示，你就可以開(kāi)始構(gòu)建路段拓?fù)淞恕?br />

開(kāi)始構(gòu)路段建拓?fù)?#xff1a;

一、新建一個(gè)個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫(kù)，然后道路你的路網(wǎng)數(shù)據(jù)，然后建立集合網(wǎng)絡(luò)。

其中，構(gòu)建出來(lái)的幾何網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)叫：xxx_Junction的，這個(gè)是路段的起點(diǎn)和終點(diǎn)。（再次聲明：要按照上述準(zhǔn)備階段處理完的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)才行！）

二、路網(wǎng)數(shù)據(jù)導(dǎo)出Coverage格式
在你的個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫(kù)里面，右鍵你的路網(wǎng)數(shù)據(jù)–>導(dǎo)出–>轉(zhuǎn)為Coverage。
到這一步，要把剛才的xxx_Junction一起選入。

三、簡(jiǎn)單瀏覽導(dǎo)出的Coverage文件
這時(shí)候，就會(huì)生成節(jié)點(diǎn)文件、弧段文件、tic文件、原路網(wǎng)文件。其中，我們重點(diǎn)關(guān)注是arc弧段文件。

我們來(lái)分析一下arc弧段文件：FNODE是起點(diǎn)編號(hào)(下文"編號(hào)"統(tǒng)統(tǒng)用"ID"來(lái)稱呼)，TNODE是終點(diǎn)ID。其余一些屬性是系統(tǒng)自動(dòng)生成的，沒(méi)什么實(shí)際用處，我們重點(diǎn)來(lái)關(guān)注FNODE和TNODE即可。

我們來(lái)測(cè)試一下它生成路段的起始ID和終點(diǎn)ID是否正確：

通過(guò)多次隨機(jī)抽取路段進(jìn)行對(duì)比，都是正確的。其中，路段顯示方向這個(gè)是根據(jù)direction字段進(jìn)行可視化顯示的，與數(shù)字化道路方向相同或相反(有的使用oneway字段)。但是，無(wú)論是direction還是oneway字段，都是你路網(wǎng)數(shù)據(jù)有的，要么你自己抽取出來(lái)。

四、arc弧段文件導(dǎo)出shp格式：

右鍵arc弧段文件–>導(dǎo)出

五、把a(bǔ)rc弧段文件和原路網(wǎng)文件進(jìn)行合并處理（重要的一步）
ArcToolbox–>分析工具–>疊加分析–>相交

把兩個(gè)文件的相交部分合并在一起，這樣arc弧段文件的起點(diǎn)ID和終點(diǎn)ID的屬性列表也就合并在原文件里面了。

六、查看合并結(jié)果

經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，每條路段的起點(diǎn)ID、終點(diǎn)ID是一致的。并且，上一路段的終點(diǎn)ID等于下一路段的起點(diǎn)ID。

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補(bǔ)充

關(guān)于上面生成的道路節(jié)點(diǎn)，只需要記住：snode是數(shù)字化道路的起點(diǎn)，enode是數(shù)字化道路的終點(diǎn)，就可以了。
至于加入direction方向(可參考我另一篇博客:數(shù)字化方向)來(lái)判斷之后，會(huì)顯得很繞。但是大概的拓?fù)潢P(guān)系我都寫(xiě)在下圖了。

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結(jié)語(yǔ)

連續(xù)整了好幾天，終于整出來(lái)了。其實(shí)，我不是學(xué)地理信息專業(yè)的，但是有句話說(shuō)得很好：念念不忘，必有回響。距離發(fā)表論文還是有段距離，寫(xiě)下來(lái)記錄一下自己的成果吧。 現(xiàn)在論文被錄了，這篇博客就可以放出來(lái)了~

其實(shí)，在構(gòu)建路段拓?fù)涞臅r(shí)候，也有過(guò)A、B、C等等一系列的解決方案，都失敗了，最后還是這個(gè)方案成功了。也說(shuō)說(shuō)其他方案的處理，或許能給其他人提供解決方案。

A方案：ArcGIS里面能提出每條路段的起始、終止節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)管理工具–>要素–>要素折點(diǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)。但是提取出來(lái)的端點(diǎn)編號(hào)全部不一致，無(wú)法做到上一路段的終點(diǎn)ID等于下一路段的起點(diǎn)ID。

B方案：PostGreSQL數(shù)據(jù)庫(kù)里面，有一個(gè)交Pgrouting的內(nèi)置處理命令可以對(duì)路網(wǎng)數(shù)據(jù)自動(dòng)構(gòu)建拓?fù)?#xff0c;具體命令如下所示：

select pgr_createTopology('wgs84testsegments',0.001, 'geom', 'gid');

但是，我嘗試過(guò)了用這個(gè)命令生成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，em…反正我單從表面邏輯上沒(méi)看出來(lái)有什么道路的連通性。

C方案：由于之前我不知道有“相交”這個(gè)功能，我得到arc弧段文件后，使用python對(duì)文件進(jìn)行處理。因?yàn)閍rc弧段文件和原路網(wǎng)文件實(shí)際上是一樣的，只是記錄的屬性表不一樣(即使是一樣的，但是每個(gè)點(diǎn)的經(jīng)緯度還是不一樣，因?yàn)橐唧w到小數(shù)點(diǎn)后7位之后，只是肉眼看不出來(lái)，以為是一樣的)。我把a(bǔ)rc弧段的起點(diǎn)和終點(diǎn)的經(jīng)緯度提取出來(lái)，和原路網(wǎng)文件的起點(diǎn)、終點(diǎn)的經(jīng)緯度進(jìn)行比較，如果一樣，就把a(bǔ)rc弧段文件的拓?fù)鋵傩詠G給原文件。這時(shí)候我發(fā)現(xiàn)，即使在ArcMap里面看起來(lái)一樣的點(diǎn)，實(shí)際上小數(shù)點(diǎn)后7位之后的數(shù)字還是不一樣。無(wú)果，放棄。

D方案：就是本文的方案，完美解決。

打完收工~

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的路网自动构建路段拓扑的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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