Die Vereinfachung von linearen Features oder Polygongrenzen ist eine Form der Generalisierung (Esri, 1996), bei der unwesentliche Biegungen und kleine Intrusionen und Extrusionen aus einer Linie oder aus Polygongrenzen entfernt werden, ohne dass die grundlegende Form zerstört wird. Mit den Operatoren POINT_REMOVE und BEND_SIMPLIFY im Werkzeug Linie oder Polygon vereinfachen werden sowohl lineare Features als auch die Grenzen nicht rechtwinkliger Polygone vereinfacht.
Auswählen des zu verwendenden Operators
Bei POINT_REMOVE wird ein von Douglas und Peucker 1973 veröffentlichter Algorithmus mit Erweiterungen angewendet. Dies ist ein schneller und einfacher Algorithmus zur Vereinfachung von Linien. Dabei werden so genannte kritische Punkte beibehalten, die die wesentliche Form einer Linie beschreiben. Alle anderen Punkte werden entfernt. Durch den Algorithmus werden die End-Nodes eines Arcs mit einer Trendlinie verbunden. Der senkrechte Abstand jedes Stützpunktes zur Trendlinie wird gemessen. Stützpunkte, die näher an der Trendlinie liegen als die Toleranz, werden entfernt. Der Arc wird dann durch den Stützpunkt geteilt, der am weitesten von der Trendlinie entfernt ist, wodurch zwei neue Trendlinien entstehen. Die übrigen Stützpunkte werden in Bezug auf diese Linien gemessen und der Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis alle innerhalb der Toleranz liegenden Stützpunkte entfernt wurden (siehe Abbildung unten).
POINT_REMOVE eignet sich hervorragend für die Datenkomprimierung und zum Löschen überflüssiger Details. Allerdings weist die so entstehende Linie möglicherweise unerwünschte scharfe Winkel und Erhebungen auf, welche die kartografische Qualität der Linie beeinträchtigen. Verwenden Sie POINT_REMOVE für ein relativ geringes Maß an Datenreduktion und Komprimierung sowie in Fällen, in denen es nicht auf hohe kartografische Qualität ankommt.
Bei BEND_SIMPLIFY werden Formerkennungstechniken verwendet, die Biegungen feststellen, deren Merkmale analysieren und unbedeutende Biegungen beseitigen. Eine zu enge Biegung wird erweitert, um der Toleranz Genüge zu leisten. Die resultierende Linie ist originalgetreuer und weist eine bessere kartografische Qualität auf.
Auswählen eines geeigneten Toleranzwertes
Der mit Ausdünnungstoleranz festgelegte Toleranzwert bestimmt den Grad der Vereinfachung. Um kartografische Ausgabequalität zu erzielen, stellen Sie die Toleranz für diese Operatoren größer oder gleich dem Grenzwert für den Abstand ein (die kleinste zulässige Entfernung zwischen grafischen Elementen). Für andere Anzeigezwecke oder für die Datenreduktion muss die geeignete Toleranz möglicherweise durch Ausprobieren ermittelt werden. Bei gleicher Toleranz ist das Ergebnis von POINT_REMOVE gröber und stärker vereinfacht als das von BEND_SIMPLIFY.
Verbessern der Ergebnisse
Bei Verwendung von POINT_REMOVE und BEND_SIMPLIFY haben Sie zwei Möglichkeiten, die Ergebnisse zu verbessern. Konstruieren Sie zunächst die einzelnen Arcs mit möglichst vielen Stützpunkten (bis zu 500). Die beiden Operatoren gehen Arc-weise vor. Je länger der Arc ist, desto besser wird das Ergebnis. Positionieren Sie dann die Nodes auf langen, glatten Abschnitten eines Arcs und nicht auf stark gebogenen Abschnitten.
Einschränkungen und Verbesserungsvorschläge
Ein kleines Polygon, das in der Nachbarschaft eines größeren liegt, kann bei relativ hoher Ausdünnungstoleranz am Ende innerhalb des größeren Polygons liegen. Dieser topologische Fehler wird vom Programm nicht erkannt.
Entfernen Sie alle unerwünschten Polygone oder Löcher (nach Größe oder anderen Kriterien), bevor Sie "Linie oder Polygon vereinfachen" verwenden. Auf diese Weise wird die Verarbeitungszeit reduziert und das Risiko für topologische Fehler verringert.
Referenzen
Technische Dokumentation, Esri, "Automation of Map Generalization: The Cutting-Edge Technology", 1996. Dieser Beitrag kann im Abschnitt "Whitepaper" unter folgender Internetadresse abgerufen werden: https://downloads.esri.com/support/whitepapers/ao_/mapgen.pdf.
David H. Douglas und Thomas K. Peucker, "Algorithms for the Reduction of the Number of Points Required to Represent a Digitized Line or Its Caricature", Canadian Cartographer, 10, Nr. 2 (Dezember 1973).