如何使用自有数据创建大规模路网拓扑结构

guqing

2019-12-05

GIS

4342

在创建路网拓扑结构之前首先需要安装arcgis，打断路网的相交线，这一点非常重要在这里插入图片描述从上路我们可以看出路网交叉口的地方是连接起立的，而且大部分路网数据都是如此，如果想构建路网拓扑结构就必须从交叉口处打断，然后以交叉口作为拓扑顶点，路段作为拓扑边。不管是从openstreetmap下载的数据还是从其他地方的数据，都会存在这样路网相交的问题。

打断路网相交线

首先打开ArcGis(安装教程参考：ArcGis安装破解教程) 在这里插入图片描述在图层上右键添加数据，然后将自己需要打断相交线的路网数据添加进来，只支持shp格式然后添加两个打开工具栏,编辑器工具栏和拓扑工具栏点击编辑器-->开始编辑然后选择需要打断相交线的要素，可以用鼠标在渲染出来的地图数据上框选，我直接全选如下图在数据图层上右键-->选择-->全选在这里插入图片描述全选之后：到了这一步就可以开始打断相交线了，点击拓扑工具栏的打断相交线工具开始打断设置路径相交的容差，默认即可点击确定就会开始打断相交线了，要素越多打断速度越慢。

完成之后，用鼠标点击路网可以看出已经从交叉口处断开了，到此数据处理完毕在这里插入图片描述

安装Postgresql数据库

建议安装稳定版9.6版本

postgresql下载地址

window64位版下载地址

下载完成后，安装过程省略，无脑安装即可，比mysql简单多了

安装完成之后，需要安装postgis插件：

打开如下软件在这里插入图片描述然后选择数据库点下一步：安装该插件之后就会有一个可以将shp的数据导入到postgres的工具了

创建数据库并增加gis功能

可以使用命令行或者是图形化界面创建数据库（我是用的Navicat）在这里插入图片描述有了数据库之后，需要给该数据库增加gis功能,在数据库中允许以下命令：

create extension postgis;
create extension postgis_topology;
create extension fuzzystrmatch;
create extension postgis_tiger_geocoder;
create extension pgrouting;
create extension address_standardizer;

如Navicat新建查询：在这里插入图片描述或者命令行的方式：然后导入shp的数据到数据库中，会自动建表，注意：存放shp文件的路径不要包含中文，文件名称不要包含中文，否则会导入失败。如果shp文件中包含中文，建议shp的字符集是GBK，导入到数据库后会自动转为UTF-8，否则导入到数据库后会出现中文乱码现象

导入shp数据

打开PostGIS 2.0 Shapefile and DBF Loader Exporter工具在这里插入图片描述然后勾选为生成简单的线类型，生成拓扑结构只支持LineString类型而不支持MuLtiLineString类型,所以如果这一步不勾选会导致拓扑生成失败导入数据成功之后就可以生成拓扑结构了

生成路网拓扑结构

首先执行命令对数据表添加一个id字段表示拓扑起点即source（highway是表名称）

ALTER TABLE public.highway ADD COLUMN source integer;

添加终点id字段，即target

ALTER TABLE public.highway ADD COLUMN target integer;

添加道路权重值字段，即length字段

ALTER TABLE public.highway ADD COLUMN length double precision;

为highway表创建拓扑布局，即为source和target字段赋值

SELECT pgr_createTopology('public.highway',0.00001, 'geom', 'gid');

运行结果：
  > 注意:  PROCESSING:

  注意:  pgr_createTopology('public.highway', 1e-005, 'geom', 'gid', 'source', 'target', rows_where := 'true', clean := f)

  注意:  Performing checks, please wait .....

  注意:  Creating Topology, Please wait...

  注意:  1000 edges processed

  注意:  2000 edges processed

  注意:  3000 edges processed

  注意:  4000 edges processed

  注意:  5000 edges processed

  注意:  6000 edges processed

  注意:  7000 edges processed

  注意:  8000 edges processed

  注意:  9000 edges processed

  注意:  10000 edges processed

  注意:  11000 edges processed

  注意:  12000 edges processed

  注意:  13000 edges processed

  注意:  14000 edges processed

  注意:  15000 edges processed

  注意:  16000 edges processed

  注意:  17000 edges processed

  注意:  18000 edges processed

  注意:  19000 edges processed

  注意:  20000 edges processed

  注意:  21000 edges processed

  注意:  22000 edges processed

  注意:  23000 edges processed

  注意:  24000 edges processed

  注意:  25000 edges processed

  注意:  26000 edges processed

  注意:  27000 edges processed

  注意:  28000 edges processed

  注意:  29000 edges processed

  注意:  30000 edges processed

  注意:  31000 edges processed

  注意:  32000 edges processed

  注意:  33000 edges processed

  注意:  34000 edges processed

  注意:  35000 edges processed

  注意:  36000 edges processed

  注意:  37000 edges processed

  注意:  38000 edges processed

  注意:  39000 edges processed

  注意:  40000 edges processed

  注意:  41000 edges processed

  注意:  42000 edges processed

  注意:  43000 edges processed

  注意:  44000 edges processed

  注意:  45000 edges processed

  注意:  46000 edges processed

  注意:  47000 edges processed

  注意:  48000 edges processed

  注意:  49000 edges processed

  注意:  50000 edges processed

  注意:  51000 edges processed

  注意:  52000 edges processed

  注意:  53000 edges processed

  注意:  54000 edges processed

  注意:  55000 edges processed

  注意:  56000 edges processed

  注意:  57000 edges processed

  注意:  58000 edges processed

  注意:  59000 edges processed

  注意:  60000 edges processed

  注意:  61000 edges processed

  注意:  62000 edges processed

  注意:  63000 edges processed

  注意:  64000 edges processed

  注意:  65000 edges processed

  注意:  66000 edges processed

  注意:  67000 edges processed

  注意:  68000 edges processed

  注意:  69000 edges processed

  注意:  70000 edges processed

  注意:  71000 edges processed

  注意:  72000 edges processed

  注意:  73000 edges processed

  注意:  74000 edges processed

  注意:  75000 edges processed

  注意:  76000 edges processed

  注意:  77000 edges processed

  注意:  78000 edges processed

  注意:  79000 edges processed

  注意:  80000 edges processed

  注意:  81000 edges processed

  注意:  82000 edges processed

  注意:  83000 edges processed

  注意:  84000 edges processed

  注意:  85000 edges processed

  注意:  86000 edges processed

  注意:  87000 edges processed

  注意:  88000 edges processed

  注意:  89000 edges processed

  注意:  90000 edges processed

  注意:  91000 edges processed

  注意:  92000 edges processed

  注意:  93000 edges processed

  注意:  94000 edges processed

  注意:  95000 edges processed

  注意:  96000 edges processed

  注意:  97000 edges processed

  注意:  98000 edges processed

  注意:  99000 edges processed

  注意:  100000 edges processed

  注意:  101000 edges processed

  注意:  102000 edges processed

  注意:  103000 edges processed

  注意:  104000 edges processed

  注意:  105000 edges processed

  注意:  106000 edges processed

  注意:  107000 edges processed

  注意:  108000 edges processed

  注意:  109000 edges processed

  注意:  110000 edges processed

  注意:  111000 edges processed

  注意:  112000 edges processed

  注意:  113000 edges processed

  注意   ----------------------------------
  > 时间: 412.473s

为source和target字段创建索引

CREATE INDEX source_idx ON highway("source");
CREATE INDEX target_idx ON highway("target");

为length赋值

update highway set length =st_length(geom);

为highway表添加reverse_cost字段并用length的值赋值

ALTER TABLE highway ADD COLUMN reverse_cost double precision;

UPDATE highway SET reverse_cost =length;

到此路网拓扑结构就创建完毕了。

使用Postgresql的方式创建拓扑

注意： 这些命令是告诉我们如何用Postgresql自己的方式创建路网拓扑结果，而上面已经使用了arcgis打断相交线,我做过测试，Postgresql自己的方式创建拓扑并不理想，所以建议先用arcgis打断相交线在使用postgresql创建拓扑的方式即上面的方式。

pgr_analyzeGraph用于分析路网拓扑

SELECT pgr_analyzeGraph('highway', 0.00001,'geom','gid','source','target','true')

> 注意:  PROCESSING:

  注意:  pgr_analyzeGraph('highway',1e-005,'geom','gid','source','target','true')

  注意:  Performing checks, please wait ...

  注意:  Analyzing for dead ends. Please wait...

  注意:  Analyzing for gaps. Please wait...

  注意:  Analyzing for isolated edges. Please wait...

  注意:  Analyzing for ring geometries. Please wait...

  注意:  Analyzing for intersections. Please wait...

  注意:              ANALYSIS RESULTS FOR SELECTED EDGES:

  注意:                    Isolated segments: 2

  注意:                            Dead ends: 15119

  注意:  Potential gaps found near dead ends: 15

  注意:               Intersections detected: 23439

  注意:                      Ring geometries: 0

> 时间: 86.004s

分析的结果告诉我们，网络有一个缺口和一个交叉点。我们试图解决问题可以使用:

SELECT pgr_nodeNetwork('highway',  0.00001, 'gid', 'geom', 'noded');
> 注意:  PROCESSING:
  
  注意:  pgr_nodeNetwork('highway', 1e-005, 'gid', 'geom', 'noded', '<NULL>',  f)
  
  注意:  Performing checks, please wait .....
  
  注意:  Processing, please wait .....
  
  注意:    Split Edges: 22217
  
  注意:   Untouched Edges: 239390
  
  注意:       Total original Edges: 261607
  
  注意:   Edges generated: 84241
  
  注意:   Untouched Edges: 239390
  
  注意:         Total New segments: 323631
  
  注意:   New Table: public.highway_noded
  
  注意:  ----------------------------------
  
> 时间: 104.325s

检查生成的表，查看pgr_nodeNetwork执行的结果

SELECT old_id,sub_id FROM highway_noded ORDER BY old_id,sub_id;

我们可以创建新网络的拓扑结构

SELECT pgr_createTopology('highway_noded', 0.00001,'geom');

> 注意:  PROCESSING:
  
  注意:  pgr_createTopology('highway_noded', 1e-005, 'geom', 'id', 'source', 'target', rows_where := 'true', clean := f)
  
  注意:  Performing checks, please wait .....
  
  注意:  Creating Topology, Please wait...
  
  注意:  1000 edges processed
  
  注意:  2000 edges processed
  
  注意:  3000 edges processed
  
  注意:  4000 edges processed
  
  注意:  5000 edges processed
  
  注意:  6000 edges processed
  
  注意:  7000 edges processed
  
  注意:  8000 edges processed
  
  注意:  9000 edges processed
  
  注意:  10000 edges processed
  
  注意:  11000 edges processed
  
  注意:  12000 edges processed
  
  注意:  13000 edges processed
  
  注意:  14000 edges processed
  
  注意:  15000 edges processed
  
  注意:  16000 edges processed
  
  注意:  17000 edges processed
  
  注意:  18000 edges processed
  
  注意:  19000 edges processed
  
  注意:  20000 edges processed
  
  注意:  21000 edges processed
  
  注意:  22000 edges processed
  
  注意:  23000 edges processed
  
  注意:  24000 edges processed
  
  注意:  25000 edges processed
  
  注意:  26000 edges processed
  
  注意:  27000 edges processed
  
  注意:  28000 edges processed
  
  注意:  29000 edges processed
  
  注意:  30000 edges processed
  
  注意:  31000 edges processed
  
  注意:  32000 edges processed
  
  注意:  33000 edges processed
  
  注意:  34000 edges processed
  
  注意:  35000 edges processed
  
  注意:  36000 edges processed
  
  注意:  37000 edges processed
  
  注意:  38000 edges processed
  
  注意:  39000 edges processed
  
  注意:  40000 edges processed
  
  注意:  41000 edges processed
  
  注意:  42000 edges processed
  
  注意:  43000 edges processed
  
  注意:  44000 edges processed
  
  注意:  45000 edges processed
  
  注意:  46000 edges processed
  
  注意:  47000 edges processed
  
  注意:  48000 edges processed
  
  注意:  49000 edges processed
  
  注意:  50000 edges processed
  
  注意:  51000 edges processed
  
  注意:  52000 edges processed
  
  注意:  53000 edges processed
  
  注意:  54000 edges processed
  
  注意:  55000 edges processed
  
  注意:  56000 edges processed
  
  注意:  57000 edges processed
  
  注意:  58000 edges processed
  
  注意:  59000 edges processed
  
  注意:  60000 edges processed
  
  注意:  61000 edges processed
  
  注意:  62000 edges processed
  
  注意:  63000 edges processed
  
  注意:  64000 edges processed
  
  注意:  65000 edges processed
  
  注意:  66000 edges processed
  
  注意:  67000 edges processed
  
  注意:  68000 edges processed
  
  注意:  69000 edges processed
  
  注意:  70000 edges processed
  
  注意:  71000 edges processed
  
  注意:  72000 edges processed
  
  注意:  73000 edges processed
  
  注意:  74000 edges processed
  
  注意:  75000 edges processed
  
  注意:  76000 edges processed
  
  注意:  77000 edges processed
  
  注意:  78000 edges processed
  
  注意:  79000 edges processed
  
  注意:  80000 edges processed
  
  注意:  81000 edges processed
  
  注意:  82000 edges processed
  
  注意:  83000 edges processed
  
  注意:  84000 edges processed
  
  注意:  85000 edges processed
  
  注意:  86000 edges processed
  
  注意:  87000 edges processed
  
  注意:  88000 edges processed
  
  注意:  89000 edges processed
  
  注意:  90000 edges processed
  
  注意:  91000 edges processed
  
  注意:  92000 edges processed
  
  注意:  93000 edges processed
  
  注意:  94000 edges processed
  
  注意:  95000 edges processed
  
  注意:  96000 edges processed
  
  注意:  97000 edges processed
  
  注意:  98000 edges processed
  
  注意:  99000 edges processed
  
  注意:  100000 edges processed
  
  注意:  101000 edges processed
  
  注意:  102000 edges processed
  
  注意:  103000 edges processed
  
  注意:  104000 edges processed
  
  注意:  105000 edges processed
  
  注意:  106000 edges processed
  
  注意:  107000 edges processed
  
  注意:  108000 edges processed
  
  注意:  109000 edges processed
  
  注意:  110000 edges processed
  
  注意:  111000 edges processed
  
  注意:  112000 edges processed
  
  注意:  113000 edges processed
  
  注意: 
> 时间: 480.063s

再次分析新创建的拓扑结构

SELECT pgr_analyzeGraph('highway_noded', 0.00001,'geom','id','source','target','true');
> 注意:  PROCESSING:
  
  注意:  pgr_analyzeGraph('highway_noded',1e-005,'geom','id','source','target','true')
  
  注意:  Performing checks, please wait ...
  
  注意:  Analyzing for dead ends. Please wait...
  
  注意:  Analyzing for gaps. Please wait...
  
  注意:  Analyzing for isolated edges. Please wait...
  
  注意:  Analyzing for ring geometries. Please wait...
  
  注意:  Analyzing for intersections. Please wait...
  
  注意:              ANALYSIS RESULTS FOR SELECTED EDGES:
  
  注意:                    Isolated segments: 2
  
  注意:                            Dead ends: 15103
  
  注意:  Potential gaps found near dead ends: 1
  
  注意:               Intersections detected: 27872
  
  注意:                      Ring geometries: 0
  
  
> 时间: 114.565s