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Thema: Raster in Spatial Analyst Referent: Tim Erdweg 04.02.02.

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Präsentation zum Thema: "Thema: Raster in Spatial Analyst Referent: Tim Erdweg 04.02.02."—  Präsentation transkript:

1 Thema: Raster in Spatial Analyst Referent: Tim Erdweg

2 Inhaltsverzeichnis: 1. Einleitung: Wofür Spatial Analyst? 2. Erläuterung eines Rasterdatensatzes 3. Erklärung des auf Zellen basierenden Modulierens 4. Konvertierung von Daten zu Rasterdaten 5. Aufgabe 1: Konvertierung von Daten zu Rasterdaten 6. Benutzung des Raster Calculators 7. Aufgabe 2: Anwendung des Raster Calculators 8. Map Algebra

3 Einleitung Daten Geometriedaten Sachdaten Rasterdaten Vektordaten In diesem Vortrag: - Rasterdaten (Pixel => Fläche) Was sind Daten? Bisher: - Vektordaten (Punkte, Linien, Flächen)

4 Einleitung Diskrete und kontinuierliche Daten: - Grenzen nicht eindeutig - Bezieht sich auf Flächen - Repräsentiert Phänomene, in dem jeder Ort auf der Oberfläche einer Messung von einem konzentrierten Level oder einer Beziehung zu einer Quelle/Punkt ist, bzw. fortwährend variiert Kontinuierlich: - Definierte Grenzen - Repräsentiert Feature- und Rasterdaten Diskret: - Kategorische, nicht kontinuierliche Daten

5 Einleitung Diskrete und kontinuierliche Daten: Geoinfo 1:

6 Einleitung Raster Vorteil: Nachteil: - Raumbezogene Analysen können - Es fallen in Abhängigkeit von der mit höherer Geschwindigkeit durch- Auflösung große Datenmengen an geführt werden - Die Werte jeder Zelle liegen direkt - Eine hohe Genauigkeit ist nur bei in der Datenbank vor und müssen sehr hoher Auflösung möglich nicht wie bei Vektordaten zuvor be- rechnet werden - Die Werte einer Zelle beziehen sich nicht auf einen bestimmten Punkt (Koordinaten), da Pixel verwaltet werden

7 Einleitung

8 Erläuterung von Rasterdaten Rastertypen: 2. Image raster - Über abbildende Systeme gewonnen (Satellit/Flugzeug) 1. Thematic raster - Rasterzellen sind gemessene Größen oder Einteilungen

9 Erläuterung von Rasterdaten Thematische raster 1.1 Räumlich unterbrochene Daten - gemessene Daten treffen für ein Zellzentrum zu und verändern sich nur geringfügig. Z.B.: Höhen, Niederschlag 1.2 Räumlich abgesonderte Daten - Der Wert jeder Zelle gehört einer Kategorie oder Klasse an Z.B.: Landeigentum, Vegetation

10 Erläuterung von Rasterdaten Aufbau eines Rasters: SPALTEN Z 0 Zelle (Pixel) E 1 I 2 L 3 E 4 Zellengrösse N Vergleich mit Matrix Zellen sind quadratisch und zueinander parallel X,Y-Koordinatensystem orientiert an linke, untere Ecke (x=Zeilen) Inhalt Integer (kategorische Darstellung) oder float (kontinuierliche Darstellung).

11 Erläuterung von Rasterdaten Zonen: Beispiel: Zone/Region - Jede Zelle mit gleichem Wert gehört zu einer Zone - Die Zellen müssen nicht verbunden sein Region: - Jede verbundene Gruppe von Zellen mit dem gleichen Wert - Keine Daten oder nicht gewünschte Daten -Auf die Problematik von Funktionen und Operatoren wird später eingegangen No Data:

12 Erläuterung von Rasterdaten Auflösung von Rastern kleinere Zellengrößen =/= höhere Genauigkeit (Input) - Durchführung der Analyse (Rechenaufwand) - Gewünschte Größe => Beachtung Speicherkapazität - Abhängig vom Input 2. Anforderungen an die Zellengröße: 1. Zellen müssen klein aber nicht zu klein sein - Effiziente Berechnung (dennoch detailliert genug für Aufgabenstellung)

13 Erläuterung von Rasterdaten Raster Encoding (Kodierung): - Punkte kombiniert mit einer Fläche haben eine Genauigkeit von der Hälfte einer Zelle (zellenbasierendes System bei Spatial Analyst) -Linie eine Zelle, wenn mehrere Linien eine Rasterzelle kreuzen => Entscheidung über Zufall - Punkte in einer Zelle, wenn mehrere Punkte in einer Zelle => Entscheidung über Zufall - Darstellung des Polygons erfolgt über Zellmitte - Der Code zu jeder Zelle ist numerisch und stimmt mit einem Attribut überein => schnellere Bearbeitung, komprimierte Daten

14 Erläuterung von Rasterdaten Repräsentierung von Features in einem Rasterdatensatz - Wenn der Jaggies-Effekt aufgrund des Inputs auftritt, dann wirkt sich dieser Effekt bei Umkehrung des gewonnenen Rasterdatensatzes zu Features doppelt aus - Jaggies-Effekt nicht signifikant, da kleine Zellgrößen gewählt werden können

15 Erklärung des auf Zellen basierenden Modulierens Wesentliches Kapitel, um das Hauptwerkzeug von Spatial Analyst zu verstehen: Operatoren und Funktionen. Die Zellenberechnungen mit Hilfe des Eingaberasters für das Ausgaberaster können auf verschiedene Arten über die Operatoren und Funktionen ausgeführt werden. 3. Die Zellenorte, die in die Berechnung mit einbezogen werden sollen 2. Die angewandte(n) Funktion(en) oder Operator(en) 1. Die Werte der Zelle Für auf Zellen basierendes Modullieren benötigt man:

16 Erklärung des Zellen basierenden Modulierens 1. Local function (Photogrammetrie) - Es können Berechnungen mit einer Zelle durchgeführt werden, wobei die Nachbarzellen das Ergebnis nicht beeinflussen 2. Focal function - Es können Berechnungen mit einer einzelnen Zelle und ihren Nachbarzellen durchgeführt werden

17 Erklärung des Zellen basierenden Modulierens 3. Zonal function - Es können Berechnungen mit einem Satz von Zellen durchgeführt werden, die alle den gleichen Wert haben - Über Spatial Analyst user interface, dialogbox (geoferencing), Raster Calculator mit Map Algebra 5. Application function - Diverse speziellere Anwendungen (slope) 4. Global function - Es können Berechnungen bezüglich des gesamten Rasters durchgeführt werden

18 No Data - No Data und 0 sind nicht gleich zu setzen - No Data = nicht genügend Informationen, um einen Wert wiederzugeben Erklärung des Zellen basierenden Modulierens Beispiel: 1. Addieren von zwei Rastern 2. Focal funktion 2. Ignoriert No Data und rechnet mit den erhältlichen Werten 1. Wiedergabe von No Data für die Zelle Auswirkungen auf Operationen und Funktionen Zwei Arten der Berechnung mit No Data:

19 Konvertierung Konvertierung von Features zu Rastern - Dateitypen CAD - Zeichnungen, coverages, shapefiles - Bei String wird eine Zahl angegeben und der Inhalt des Strings in einer Tabelle festgehalten - String und Zahlen z.B.: 1. Polygon Features nach Raster

20 Konvertierung Konvertierung von Features zu Rastern Input Feld Zell- grösse Ort der Speich- erung

21 Konvertierung Konvertierung des Rasters zu Features - Z.B.: Polygon wird aus Gruppen von Zellen mit gleichem Wert ermittelt - Die Grenzen des Polygons werden über Zellengrenzen hergestellt - No Data im Input werden nicht als Feature dargestellt Beispiel: 1. Raster zu Polylinien

22 Aufgabe 1 - Kopieren sie den shapefile States vom Verzeichnis V:\Proseminar\Tim_Ramsesaus dem Ordner Tim auf das Laufwerk u:\ und öffnen sie diesen unter Arc Map. - Konvertieren sie den shapefile in ein Raster

23 Benutzung des Raster Calculators Nutzen des Calculators: Operationen und Funktionen 1. Arithmetische *, /, -, + Mathematische Operatoren: Input: Grid layers, raster layers, shapefiles,Tabellen, Konstanten und Nummern.

24 Benutzung des Raster Calculators 2. Boolean (VK logische Grundschaltungen) Output True = 1, False = 0. Not(^): - Findet Nullwerte in einem einzelnen Inputraster (True) Xor(!): - Ungleich Null in einem oder einem anderen aber nicht in beiden Inputrastern (True) Or(|): - Ungleich Null in einem oder beiden Inputrastern (True) And (&): - Beide Werte des Inputs gleich (True) Z.B.: Für And (&)

25 Benutzung des Raster Calculators 3. Relationale Operatoren: ==, >,, >=, <= - Trigonometric functions ( Sin, Cos, Tan, Asin, Acos, Atan) - Arithmetical functions (Abs, Rundungsfunktionen Ceil und Floor, int und float konvertiert, IsNull function gibt bei Input bei No Data 1 und sonst 0 ) - Logorithmic functions (Exp, Log) 4. Mathematische Funktionen

26 Benutzung des Raster Calculators - Power Functions [Sqrt (Wurzel), Sqr (Quadrat), Potenzen] Die weitere Syntax ist für den Raster Calculator über die Map Algebra erhältlich. Bitwise (binäre Darstellung der Integer-Inputwerte) combinatorial und logical Operatoren können im Calculator benutzt werden.

27 Benutzung des Raster Calculators Gebrauch des Calculators mit folgenden Beispielen: 5. Nutzung der Map Algebra 4. Umsetzung von mathematischen Funktionen 3. Selektion von Daten 2. Kombination von Rastern 1. Gewichtung Nur Rasterlayer Berechnung ausführen erweiterte Formen

28 Benutzung des Raster Calculators 1. Gewichten eines Rasters 1. Den Raster Calculator öffnen 4. Evaluate zur Berechnung betätigen (Ergebnis ist zeitlich begrenzt) 3. * und den Multiplikator eingeben 2. Doppelklick auf den gewünschten Layer [Layermüssen Rasterdatensätze sein mit gleicher Anzahl von Zellen (Spalten, Zeilen)] => verschiedene Files müssen vorher konvertiert werden [ADMINS4]*0.25

29 Benutzung des Raster Calculators 2. Raster zu kombinieren 1. Öffnen des Raster Calculators 4. Evaluate zur Berechnung ausführen 3. + und nächsten Layer aussuchen 2. Layer mit Doppelklick anwählen [ADMINS4] + [CA_OUTLINE]

30 Benutzung des Raster Calculators 3. Selektion von Daten 1. Öffnen und Layer aussuchen 3. Evaluate 2. Operator angeben [Z.B.:, (relationale)sowie boolsche und andere Werte] [ADMINS4] > 3000 & [CA_OUTLINE2] == 5

31 Benutzung des Raster Calculators 4. Mathematische Funktionen durchführen 1. Öffnen 5. Evaluate 4. Layer auswählen 3. Exp eingeben 2. Doppelpfeil anwählen Exp([ADMINS4])

32 Benutzung des Raster Calculator 5. Zur Nutzung der Map Algebra 1. Öffnen 6. Evaluate 5. Runde Klammer schließen 4. Doppelklick auf gewünschtem Rasterlayer 3. Runde Klammer auf 2. Map algebra funktion angeben (Z.B.: Slice) Slice([ADMINS4])

33 Aufgabe 2 - Selektieren sie in dem Raster States die Staaten heraus, die grösser und kleiner sind.


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