Руководство: Выполнение уравнивания набора данных участков по методу наименьших квадратов

Эта тема относится только к ArcGIS for Desktop Standard и ArcGIS for Desktop Advanced.

Уровень сложности: Расширенный Требования к данным: ArcGIS Tutorial Data for Desktop Путь к данным: \ArcGIS\ArcTutor\Parcel Editing Задача: Успешно выполнить уравнивание набора данных участков по методу наименьших квадратов

В данном руководстве описан общий ход работы по уравниванию набора данных участков методом наименьших квадратов. В уравнивании набора данных участков используются направления и расстояния по линиям участков, а также координаты опорных точек. В этом процессе производится поиск оптимального решения для корректировки положения всех точек выбранной сети. В этом руководстве опорные точки уже введены и привязаны к соответствующим точкам набора данных участков. После запуска уравнивания набора данных участков будет отображен отчет об уравнивании. В этом отчете отражено, насколько хорошо были скорректированы измерения линий (атрибуты COGO) для их оптимального расположения. Эта информация также позволяет определить наличие в данных ошибок или проблем, которые следует исправить. После исправления ошибок, рассчитанные в процессе уравнивания, поправки могут быть применены для точек выбранной сети земельных участков. Уравнивание выполняется многократно, пока максимальное смещение координат точек не приблизится к нулю - это будет означать, что уравнивание сошлось к оптимальному решению.

Шаги:

1. Откройте ArcMap и загрузите документ карты ParcelEditing.mxd, находящийся в папке \ArcTutor\Parcel Editing\.
2. Приблизьтесь к области уравнивания набора данных участков, показанной ниже, или щелкните меню Закладки (Bookmarks) и выберите пункт Область уравнивания набора данных (Fabric Adjustment Area).

Область уравнивания набора данных участков

3. Щелкните стрелку Редактор участков (Parcel Editor) и выберите Начать редактирование (Start Editing).
Перед тем, как запустить уравнивание набора данных участков, выполните проверку невязок на опорной сети. Рассчитанные невязки говорят о том, насколько хорошо сеть участков подогнана к опорной сети.

Примечание:

Запуск проверки взаимного положения для опорных точек - это хороший способ проверки их качества перед запуском процедуры уравнивания по методу наименьших квадратов. Проверка невязок взаимного положения может показать, насколько хорошо сеть участков соотносится с опорной сетью. Положение линий участков будет исправлено в процессе уравнивания по методу наименьших квадратов как минимум на значения невязок положения, полученные в проверке взаимного положения опорных точек. Таким образом, значения невязок на опорных точках могут быть использованы как ориентир при настройке допусков уравнивания (adjustment tolerances) в диалоговом окне Уравнивание координат (Adjust Coordinates). Например, опорная сеть может быть смещена на 20 футов от сети участков, но для успешного уравнивания необязательны допуски в 20 футов.

4. Щелкните инструмент Работа с опорными точками (Поддерживать опорные точки) на панели инструментов Редактор участков (Parcel Editor).
Все видимые опорные точки в экстенте карты перечислены в диалоговом окне Опорные точки (Control).
5. Щелкните кнопку Проверка взаимного положения (Check Fit).
Полученные в ходе проверки невязки будут отображены рядом с каждой опорной точкой.

Невязки взаимного положения

Поскольку все невязки равны 0, сеть участков очень хорошо согласована с опорной сетью. Для запуска уравнивания набора данных не требуется, чтобы невязки взаимного положения были равны 0, однако они должны находиться в пределах приемлемого диапазона. В данном случае перед запуском уравнивания набора данных следовало бы исследовать причины невязок в 2 фута и более.
6. Закройте диалоговое окно Опорные точки (Control).
7. Щелкните инструмент Выбрать объекты-участки (Select Parcel Features) на панели инструментов Редактор участков (Parcel Editor) и нарисуйте рамку, выбрав все участки в области уравнивания.

Выбрать участки уравнивания

Подсказка:
Вам не нужно выбирать опорные точки, используемые в уравнивании. Опорные точки автоматически обнаруживаются на выбранных участках, потому что они привязаны к точкам набора данных участков.
Примечание:
Выборка линий набора данных участков для этого документа карты отключена. Чтобы включить выборку линий участков, щелкните По выборке (List By Selection) в окне Таблица содержания (Table Of Contents), изменив этим возможность выбора слоев в документе карты.
8. Щелкните стрелку Редактор участков (Parcel Editor) и выберите Уравнивание (Adjust).

При первом выполнении уравнивания сети участков, прежде всего следует ознакомиться с информацией об уравнивании, показанной в диалоговом окне Отчет уравнивания по методу наименьших квадратов (Least Squares Adjustment Summary), чтобы получить представление о том, насколько хороши измерения линий (атрибуты COGO) и есть ли в наборе данных потенциальные проблемы, которые нужно устранить. В процессе уравнивания вычисляются координаты, которые определяют оптимальное положение для всех точек набора данных участков; в вычислениях используются все значения направления и расстояния по линиям.

Примечание:

Вычисление уравнивания не приводит к изменению первоначальных атрибутов COGO линий.

В отчете об уравнивании производится сравнение новых положений линий участков с оригинальными наблюдаемыми или записанными значениями COGO и сообщается о разнице между вычисленными и наблюдаемыми значениями. Числа, характеризующие эту разницу, называются невязками или остаточными смещениями. Все невязки, превышающие допуски, установленные в диалоговом окне Уравнивание координат (Adjust Coordinates), являются выбросами, т.е. находятся вне ожидаемого диапазона значений. Таким образом, заданные допуски невязок определяют допуски для выбросов значений данных. Выбор больших допусков невязок означает, что для вас приемлема большая разница между уравненными конечными точками линий и соответствующими значениями COGO. В отчет будут включены только те невязки, которые превышают указанный вами допуск невязки по расстояниям или по направлениям. Пока вы не увидите данных, вы не сможете понять, какие требуются допуски невязок. Подход, описанный в данном руководстве, показывает, как интерпретировать результаты из отчета об уравнивании, позволяя пользователю изучить данные участков и выбрать подходящие допуски невязок для уравниваемых участков.

Подробнее о допусках невязок в диалоговом окне Уравнять координаты (Adjust Coordinates)

Допуск невязки по расстоянию наилучшим образом подходит для ознакомления с записанными данными участков.
9. В диалоговом окне Уравнять координаты (Adjust Coordinates) введите значение допуска Невязки по расстоянию (Distances residuals), равное 0,100 геодезических футов США (US Survey Feet).
В этом примере будем исходить из предположения, что данные очень качественные, и невязки при уравнивании составят менее 0,3 фута (трехкратный допуск невязки по расстоянию).
Примечание:

Уравнивание набора данных участков не будет выполнено, если хотя бы одна невязка будет превышать трехкратный допуск невязки, угловой (по направлению) или линейный (по расстоянию).

10. Не выбирайте ни одну из двух доступных опций постобработки. Постобработка выполняется после того, как смещения при уравнивании сойдутся к 0,00.
11. Примите все остальные значения по умолчанию в диалоговом окне Уравнивание координат (Adjust Coordinates) и щелкните Запустить (Run).

Появится диалоговое окно Отчет об уравнивании по методу наименьших квадратов (Least Squares Adjustment Summary) с сообщением о том, что уравнивание не удалось выполнить.
12. Прокрутите отчет вниз, пока не увидите заголовок Отчет о невязках линий участков - Разница между рассчитанными и записанными значениями (Parcel lines residuals report - Difference between computed and recorded values).
На следующем снимке экрана показана часть отчета о построении линий участков.

Отчет о линиях участков

ниспадающие значения отмечаются в отчете символом ##. Обратите внимание, что в отчете есть пять линий с этим символом. В последней строке отчета поясняется, что проблема состоит в том, что разница между их записанными значениями расстояния и новым вычисленным положением превышает трехкратную величину допуска невязки, который вы указали. Иными словами, разница между вычисленным и записанным расстояниям для каждой из этих пяти линий превышает 0,30 фута.

Примечание:

Невязки определяются при предварительном уравнивании; на этом этапе в базе данных положения точек не изменены.

Эти пять выпадающих линий относятся к двум участкам: LS 269 / LS 269 и ROS 6692/ ROS 6692. (Эти участки хранятся для представления границ плана, поэтому имя плана и имя участка совпадают). Имена в отчете представлены следующим образом: [имя участка]/[имя плана].)

Наибольшее выпадающее значение из этих пяти линий равно 0,622 фута. Это означает, что для выполнения уравнивания допуск Невязки по расстоянию должен, по меньшей мере, составлять одну треть от этой величины - иначе говоря, после округления до двух десятичных знаков, не менее 0,21.

Чтобы выполнить уравнивание, можно просто увеличить допуски невязки. Тем не менее, если допуски невязки, необходимые для успешного выполнения уравнивания, очень велики (10 футов или больше), это обычно указывает на наличие грубых ошибок в данных. В этих случаях необходимо убедиться, что значения, записанные для этих проблемных линий в отчете, совпадают с оригинальной записью в формальном описании участка.

Обратите внимание, что есть также две точки с идентификационными номерами 876 и 881, которые расположены очень близко друг к другу. Эти две точки указаны в Отчете о близких точках (Close points reported). Близкие точки - это точки набора данных участков, которые расположены ближе, чем установленный допуск расстояния между точками (Близкие точки в пределах (Close points within)), и не имеют линии между собой.

Отчет Близкие точки (Close Points report)

Наличие близких точек указывает на то, что, скорее всего, - это одна и та же точка, что между ними имеется топологическое несоответствие и что нужно выполнить слияние этих точек. Выполнение слияния близких точек важно, поскольку этим повышается избыточность сети, что помогает добиться успешного уравнивания. Например, если есть две близкие точки, и каждая имеет две линии, определяющие ее положение, вы можете произвести слияние точек и увеличить избыточность за счет того, что положение одной точки будет определяться четырьмя линиями.

Отчет об уравнивании по методу наименьших квадратов предоставит вам информацию о действиях, необходимых для того, чтобы сделать это уравнивание успешным: во-первых, следует увеличить допуски невязки, во-вторых, выполнить слияние некоторых близких точек. Необходимо отметить, что увеличение допуска невязки по расстояниям до 0,21 фута позволит успешно выполнить уравнивание для этого набора данных участков. Однако после слияния точек данные изменятся, и надо будет ожидать других результатов в отчете об уравнивании. Хорошее эмпирическое правило гласит, что, в случае неудачного уравнивания, использовавшееся значение следует увеличить в три раза. В данном случае используйте допуск 0,3 фута. Перед этим, однако, необходимо выполнить слияние близких точек.

Когда диалоговое окно Отчет об уравнивании по методу наименьших квадратов открыто, редактирование набора данных участков запрещено; но информация из отчета об уравнивании также имеется и в файле результатов.

13. Щелкните Файл результатов (Results File), чтобы получить доступ к файлу результатов, содержащему итоговую информацию об уравнивании.
В текстовом редакторе, используемом вашей системой по умолчанию, будет открыт полный отчет об этом уравнивании.
14. Щелкните Отмена (Cancel), чтобы закрыть диалоговое окно Отчет об уравнивании по методу наименьших квадратов (Least Squares Adjustment Summary).
15. Щелкните Отмена (Cancel), чтобы закрыть диалоговое окно Уравнивание координат (Adjust Coordinates).
16. С помощью инструмента Выбрать объекты-участки (Select Parcel Features) нарисуйте пустую рамку на карте, чтобы очистить выборку участков, для которых проводилось уравнивание.
Теперь будет выполнено слияние близких точек. Чтобы найти местоположение этих точек, вы будете использовать инструмент Отчет по точкам (Point Report) , расположенный на панели инструментов Редактор участков (Parcel Editor).
17. Щелкните инструмент Отчет по точкам (Point Report) , откроется диалоговое окно Отчет по точкам (Point Report).
18. Если необходимо, передвиньте диалоговое окно Отчет по точкам (Point Report) таким образом, чтобы были видны все участки, по которым производится уравнивание.
19. В диалоговом окне Отчет по точкам (Point Report) щелкните кнопку одной точки и введите значение 876 в текстовое поле Идентификатор точки (Point ID).
20. Нажмите кнопку Отчет (Report).
Для указанной точки будет показана информация о координатах, масштабе и сходимости.

Составление отчета об одной точке

Подробнее об инструменте для составления отчета по точкам
21. Щелкните кнопку Расположение на карте (Map Location).
Отчетная точка перемещается в центр отображения, и ее местоположение на карте показывается коротким миганием.
22. В окне Таблица содержания (Table Of Contents) щелкните правой кнопкой подслой точек и выберите пункт Надписать объекты (Label Features), чтобы включить надписи, отображающие идентификаторы точек.
23. При открытом диалоговом окне Отчет о точках (Point Report), щелкните инструмент Приблизить к (Zoom In), расположенный на панели инструментов Инструменты (Tools), и растяните рамку, чтобы приблизиться к расположению точки с идентификатором (ID), равным 876.
Вам понадобиться несколько раз выполнить приближение, чтобы увидеть местоположение точки. При выполнении приближения к точке, вам может понадобиться несколько раз щелкнуть кнопку Расположение на карте (Map Location), чтобы получить представление о том, где находится точка на карте.

Близкие точки, отображенные на карте

24. Закройте диалоговое окно Отчет о точках (Point Report).
25. Щелкните инструмент Слияние несвязанных точек внутри заданного прямоугольника (Merges Unconnected Points Inside A Given Rectangle) , расположенный на панели инструментов Редактор участков (Parcel Editor).
26. Растяните прямоугольник вокруг близких точек.

Слияние точек

27. Нажмите ОК в диалоговом окне Средние точки (Mean Points), чтобы принять допуск по умолчанию для средних точек.
Положения точек усредняются, и они сливаются в одну точку.

Точка слияния

28. Закройте файл результатов уравнивания.
29. Перейдите обратно к экстенту участков уравнивания. Щелкните меню Закладки (Bookmarks) и выберите пункт Область уравнивания набора данных участков (Fabric Adjustment Area).
30. Откройте журнал работ. Щелкните стрелку Pедактор участков (Parcel Editor) и затем Журнал работ(Job Book).
Обратите внимание, что в нем есть задача с описанием усреднения точек. Каждая правка автоматически заносится в рабочий журнал, что обеспечивает контроль редактирования набора данных участков.
31. Закройте журнал работ.
32. Щелкните инструмент Выбрать объекты-участки (Select Parcel Features) на панели инструментов Редактор участков (Parcel Editor) и нарисуйте рамку, чтобы выбрать все участки в области уравнивания набора данных участков, как на этапе 6.
33. Щелкните Редактор участков (Parcel Editor) > Уравнивание (Adjust).
Поскольку данные уравнивания были отредактированы путем слияния двух точек, следует ожидать, что поведение и результаты в отчете об уравнивании будут слегка отличаться. Ранее было задано условие, что для успешной трансформации допуск расстояния должен иметь значение 0,21 футов. Чтобы гарантировать успешное уравнивание, увеличьте предыдущее значение в три раза и задайте допуск 0,3.
34. Введите значение 0,3 для допуска невязки Расстояния (Distances) в диалоговом окне Уравнивание координат (Adjust Coordinates).
35. Нажмите кнопку Запустить (Run).
Уравнивание завершается успешно. Учтите, что в настоящий момент отображается информация о максимальном остаточном смещении при уравнивании.

Максимальное смещение, т. е. наибольшее смещение координат точки после уравнивания, отображается над кнопкой Принять (Accept) для быстрого доступа. Та же информация о максимальном смещении отображается вместе с идентификатором точки в отчете об уравнивании.

При уравнивании набора данных участков по методу наименьших квадратов целью является выполнение повторных прогонов или итераций уравнивания до тех пор, пока положение точек не перестанет изменяться, и максимальное смещение не станет равным 0,00 футов по обеим координатам. Итерация уравнивания набора данных участков выполняется вручную - она не является автоматической.
36. Щелкните Принять (Accept) в диалоговом окне Отчет об уравнивании по методу наименьших квадратов (Least Squares Adjustment Summary).
37. В диалоговом окне Уравнивание координат (Adjust Coordinates) щелкните Запустить (Run), чтобы выполнить вторую итерацию уравнивания.
Обратите внимание, что максимальный сдвиг теперь в точке с ID 1018, и она переместилась менее чем на одну сотую фута.
Поскольку величина сдвига стала ближе к нулю после второй итерации, уравнивание набора данных участков является сходящимся. Если значения сдвига увеличиваются после первой итерации, это означает, что уравнивание расходится. Расхождение возникает в двух случаях:
1. В наборе данных есть серьезная ошибка, и пока она не исправлена, решение не существует.
2. Наилучшее решение для данного набора участков уже было достигнуто, и теперь, при последующих итерациях, решение может только расходиться. Это случается, когда условие схождения к невязкам 0,00 по обеим координатам является слишком жестким для набора данных, учитывая качество и точность данных.
Если данные хорошего качества и нет серьезных ошибок, уравнивание по методу наименьших квадратов обычно дает схождение после трех итераций.
38. Щелкните Принять (Accept) и запустите уравнивание в третий раз.
Максимальное смещение координат к востоку и к северу равно 0,000, что указывает на то, что уравнивание сошлось.
39. Щелкните в третий раз Принять (Accept) в диалоговом окне Отчет об уравнивании по методу наименьших квадратов (Least Squares Adjustment Summary) и нажмите ОК.
Теперь, после схождения уравнивания, может быть выполнена постобработка. Уравнивание запускается в последний раз с отмеченными опциями постобработки. Опция Перемещать точки на линии, находящиеся в пределах (Force line points onto lines if within) служит для принудительного перемещения точек, которые в ходе уравнивания разошлись со своими смежными линиями, обратно на эти линии. Опция Выправить дублеры (Straighten road frontages) служит для придания свойства коллинеарности линиям с категорией Дублеры (Road frontage). Если расстояния и направления линий-дублеров различаются на значение, меньшее указанных допусков, то таким линиям принудительно придается коллинеарность.
40. Выберите опцию Перемещать точки на линии, находящиеся в пределах (Force line points onto lines if within) и оставьте допуск по умолчанию - 0,328 фута.
41. Запустите уравнивание в последний раз кнопкой Запустить (Run).
42. Нажмите Принять (Accept), затем щелкните ОК в диалоговом окне Уравнивание координат (Adjust Coordinates), чтобы применить поправки и завершить уравнивание.
Подсказка:

После применения поправок, вычисленных в ходе уравнивания по методу наименьших квадратов, можно все еще отменить эти поправки кнопкой Отмена (Undo) на панели инструментов Стандартные (Standard).

43. Щелкните Редактор участков (Parcel Editor) > Сохранить изменения (Save Edits), чтобы сохранить сеанс редактирования. На этом завершается данное руководство.