拓撲檢索就是從地圖基礎信息中提取空間關係信息的重要途徑。與常規檢索不同，拓撲檢索的依據已不再是物體本身的屬性或標誌，而是兩個物體類別集合之間的拓撲關係。
基本介紹
- 中文名：拓撲檢索
- 外文名：topological retrieval
- 所屬領域：測繪科學
- 分類：狹義、廣義
- 定義：從地圖信息中提取空間關係信息
- 適用：曲線網
分類,狹義拓撲檢索,廣義拓撲檢索,基礎要素,套用,
分類
狹義拓撲檢索
（1）簡單拓撲檢索
基於單純形結構的檢索，稱為簡單拓撲檢索。
單純形的代數運算特徵是其簡易性，即只需要一組為數不多的運算。這些操作封閉於單純形結構內，即處理一個單純形的操作只能生成一個是單純復形的空問目標。所有操作的原則是要保證一致的單純形結構。
底層數據結構確定了0維、一維和二維單純形之間的關係：每個1單純形以兩個0單純形為邊界；每個2單純形以三個l單純形為邊界；一個0單純形為若干條邊的邊界；每個1單純形為兩個2單純形的邊界。這種結構使能夠通過邊界操作與上邊界操作來導出鄰接關係。
（2）複雜拓撲檢索運算元
前述基於單純形的簡單拓撲檢索均是在網結構的不同類型元素之問進行的，因此均足拓撲關聯操作。此處要進行的複雜拓撲檢索建立在前述基本關聯操作之上，是遞歸地執行關聯操作，即通過對基本關聯操作的串聯和重複套用得出三種基本毗鄰關係，它們指的是環繞所考察物體的那些在拓撲意義上可予以定義的最小區域(集合)：
一個結點(Node)的基本毗鄰關係；
一條邊(Edge)的基本毗鄰關係；
一個面域(Area)的基本毗鄰關係。
廣義拓撲檢索
廣義拓撲檢索以空間的鄰近性作為近似的拓撲關係，若同類要素在指定的鄰近度範圍之內，則認為它們是拓撲鄰接的；若不同類要素在指定的鄰近度範圍之內，則認為它們是拓撲關聯的。這種鄰接與關聯取決於所規定的鄰近度的大小。
（1）地理數據中的模糊關係
地理實體間的模糊關係，如城市郊區、河流沿岸或鐵路沿線、國家周邊等，均具有一定程度的模糊性，從而具有某些動態的空間關係。它不是固定的或數學上精確的物體之間的拓撲關係，而是存在於某個閾值範圍內的模糊拓撲關係。故把基於這種特性的相關檢索稱為廣義的拓撲檢索(或緩衝區檢索)。
（2）緩衝區——表達鄰近度的一種手段
緩衝區是用來確定在地圖與GIS信息處理中的鄰近度(Proximity)問題，因為鄰近物體之間有著獨特的互影響。例如，公共設施(商場、郵局、影院、銀行、醫院、汽車站等)服務半徑範圍內的各種對象有著顯然的聯繫；交通幹線或河流與其兩側的物體有其獨特的重要關係；大型水庫建設所引起的搬遷，鐵路、公路以及航運河道對其所穿越區域經濟發展的重要性等，均是一個鄰近度問題。緩衝區分析是解決鄰近度問題的空間分析工具之一。對此，我們叮作這樣的歸納：緩衝區是地理目標或工程規劃項目的一種影響範圍或服務範圍(鄰近度問題)，是地圖信息檢索與綜合處理和GIS空問分析的重要功能。
廣義拓撲檢索按照空間物體的幾何類型，可分為以下三大類：
1．基於點狀物體集合的拓撲檢索
以點狀物體為基礎、以給定距離為半徑，形成圓形緩衝區(相關鄰域)，檢索位於緩衝圓中的全部或部分要素。如城市的郊區物體、鑽井的周圍地形、城市的交通保證、點狀污染源的影響範圍等；
2．基於線狀物體集合的拓撲檢索
以線狀物體為基礎、以給定距離為到軸線的垂距，形成帶狀緩衝區(相關鄰域)，檢索位於緩衝區中的全部或部分要素。例如，當規劃一條高速公路時，涉及一個條帶中有關土地的權屬信息，需要及時查詢和進行賠償協商；又如，公路的廢氣污染對沿線生態的影響等。
3．基於面狀物體集合的拓撲檢索
以面狀物體為基礎、以基本毗鄰為媒介。例如，在處理一宗土地時，往往涉及其周圍有關宗地的信息、某行政單元的周邊政區單元等。
基礎要素
拓撲檢索的前提是根據什麼基礎要素進行拓撲檢索。所謂基礎要素，就是套用所需的點、線、面地理要素。對於拓撲檢索來說，它屬於“輸人性”信息。但這並不需要用戶進行實質性的任何輸入，因為這些數據已經存儲在資料庫中，只需要把它們分揀出來作為拓撲檢索的“輸入性”基礎數據。所以基礎要素的形成是一個常規檢索問題。
為確定作為檢索基礎的點狀、線狀、面狀物體集合，可有下述實現途徑：①按要素類別進行定性檢索；②對若干感興趣的物體進行螢幕圖形標識；③輸入若干感興趣的物體的已知關鍵字；④在感興趣無物體的空曠地區進行點式、線式、面式數位化以及沿某任意曲線或數學曲線(如圓弧、橢圓、五角星線等)作條帶式(緩衝區)檢索，或把這些曲線作為視窗進行區域(按任意多邊形)檢索。
套用
拓撲檢索是從地圖基礎信息中提取空間關係信息的一種重要途徑，它是建立在對地圖要素間關係的拓撲定義基礎上的。基本的拓撲檢索可分為四種：
①確定交於給定結點的各條邊；
③確定給定邊的端點、結點；
③確定環繞給定區域的各條邊；
④確定給定邊兩側的區域。
四種檢索反映了結點與邊、邊與面、面與面之間的關聯、鄰接關係。拓撲檢索為空間分析和輔助決策提供了有效的信息查詢手段。
拓撲檢索主要適用於曲線網(境界線網、交通網、河網等)。拓撲檢索的含義是：給出曲線網的一個元素(即一個結點、一個線段或一個面域)，要求選出曲線網的另一批元素，它們在拓撲上與給定元素鄰接、關聯或包含。拓撲關係反映著地圖內容的空間結構，因而對地圖信息在計算機中的處理是極為重要的。
地圖內容的綜合歸根到底是由各種關係特別是空間關係所制導。拓撲關係是一種質的空間關係，而不是量的空問關係，因而可對地圖物體的區域性評價提供重要關係信息，進而對地圖內容的取捨起著關鍵作用。
地圖資料庫中的拓撲檢索功能直接為綜合過程所利用，從而使綜合的自動實現得到很大的支持，這主要體現在直接查找與批量的智慧型檢索上。已經實現的批量檢索有定性檢索、定位(開窗)檢索、拓撲檢索、按多邊形檢索和緩衝區(基於線集的拓撲)檢索等。
