چگونه میتوان با استفاده از توپولوژی ارتباط بین عوارض را در یک نقشه نشان داد ؟

تعریف توپولوژی

   توپولوژی به آن دسته از خواص اشکال هندسی گفته میشود، که با اعمال تبدیلات هندسی (عملیاتی چون تغییر شکل، پیچش، کشیدگی، به غیر از پارگی)  دچار دگرگونی نمی‌شوند. از اصول توپولوژی برای بیان ارتباطات مکانی بین عوارض گوناگون استفاده می‌گردد که نسبت به مختصات، روش مناسب‌تر و کاراتری برای این منظور می‌باشد. مفاهیمی چون مجاورت(Adjacency) یا همبندی(Connectivity) از جمله روابط توپولوژیک می‌باشند.

   عوارض در فضاهای 1 بعدی، 2 بعدی، 3 بعدی و … n بعدی دارای روابط توپولوژیک خاصی می باشند. ساده ترین این روابط در فضای دوبعدی تعریف میشود. در این حالت میتوان روابط را براساس نوع هندسه عوارض نیز طبقه بندی نمود. شکل زیر نمونه هایی از این روابط را نشان میدهد:

   حالت هایی نظیر حالت های بالا برای عوارض خطی و پلیگونی،خطی و خطی، خطی و نقطه ای، نقطه ای و پلیگونی وجود دارند. این حالت ها روابط توپولوژیک موجود بین عوارض در دنیای واقعی را نمایش می دهند. به بیانی دیگر عوارض نسبت به هم، در دنیای واقعی ممکن است یکی از حالت های بالا را داشته باشند.

بسیاری از تحلیل ها در فضای یک بعدی، دو بعدی، سه بعدی یا بیشتر، بر پایه روابط توپولوژیک انجام می شوند.

   توپولوژی را می توان در زمینه کنترل صحت داده‌ها نیز به کار گرفت. به هر صورت توپولوژی به هر منظوری که استفاده شود به دو صورت کلی توسط نرم‌افزارها به کار گرفته می شود. ممکن است توپولوژی مورد نظر، در قالب یک سری فایل جانبی ذخیره شود و بعد مورد پردازش قرار گیرد یا ممکن است در زمان استفاده ، توپولوژی مورد نظر محاسبه و به دست آید. هر یک از این دو روش در استفاده از توپولوژی دارای نقصان ها و برتری های خاصی است که بسته به نوع کاربرد خاص، باعث انتخاب یکی از روش ها می شود.

نحوه تعریف و ذخیره سازی یک توپولوژی عمومی

   برای فهم هر نوع توپولوژی در محیط دو بعدی لازم است ساختار عوارض در این محیط بررسی گردد. در محیط دو بعدی سه نوع عارضه نقطه ای، خطی و پلیگونی وجود دارد.

یک عارضه نقطه ای از یک گره (Node) تشکیل شده و یک عارضه خطی از دو node در ابتدا و انتهای آن تشکیل می‌شود. یک Arc  ممکن است خود از چندین رأس ( Vertex ) تشکیل شده باشد. یک پلیگون ممکن است از یک یا چند Node و به همین ترتیب از یک یا چند Arc تشکیل شده باشد. چنانچه دو عارضه یکدیگر را در یک نقطه قطع کرده باشند، محل های تقاطع به عنوان Node شناخته می شوند.

برای ذخیره یک توپولوژی عمومی می توان سه جدول زیر را ایجاد کرد و روابط موجود بین عوارض را در آن نمایش داد. اضافه کردن عدد صفر در جدول Polygon و در بین Arc ها بدین معنی است که Arc بعدی یعنی c ، به سایر Arc ها در پلیگون متصل نشده است.

   روابط توپولوژیک تولید شده در بالا ممکن است برای برخی کاربردها مناسب باشد. ولی برای انجام بسیاری از کاربرد های تخصصی دیگر نیازمند استخراج روابط توپولوژیک ویژه ای خواهیم بود.
برای ایجاد توپولوژی بایستی داده‌های مکانی از لحاظ ارتباط بین المانهای گرافیکی عاری از ایرادات خاصی باشند. لذا لازم است روی داده‌ها عملیات پاکسازی (Clean کردن) یا GIS-Ready نمودن انجام شود.