Raster Operationen

Inhalt Allgemeines zu Rastern Spatial Analyst Vergleich: Vektor- und Rasterdaten Definitionen Speichern von Rasterdaten Spatial Analyst Erzeugen von Rasterdaten „cell-based modelling“ Raster-Calculator 05.01.2004 Kerstin Herms

Allgemeines zu Rastern 05.01.2004 Kerstin Herms

Datentypen bisher: Vektordaten jetzt: Rasterdaten 05.01.2004 Kerstin Herms

Vektor- und Rasterdaten digital Vektor analog Raster Element Punkt Linie Fläche Pixel x,y-Koordinaten Pixel x,y-Koordinaten-Folge, Verbindungs- Information Pixel Linie (s.o.) geschlossen, Innen- Information 05.01.2004 Kerstin Herms

Definition Raster regulär: irregulär: Bei einem Raster wird die darzustellende Fläche durch ein (regelhaftes) System von Zellen abgedeckt. regulär: irregulär: 05.01.2004 Kerstin Herms

Typen von Rastern Bildraster Thematische Raster Darstellung von Bildern (z.B. Satellitenbilder, Luftbilder) beziehen sich auf gemessene Lichtreflexionen Thematische Raster - Darstellung von messbaren Größen Werkzeuge des Spatial Analyst vorwiegend für diese Art von Raster 05.01.2004 Kerstin Herms

Aufbau eines Rasters I Spalte Zelle / Pixel Zeile Variable „Bausteine“ eines Rasters klein genug, um eine detaillierte Abbildung zu ermöglichen Zeile 2 Variable jeder Zelle ist eine Variable zugewiesen (integer oder float) hierüber können der Zelle weitere Attribute zugewiesen werden => Attribut-Tabelle 05.01.2004 Kerstin Herms

Aufbau eines Rasters II Attribut-Tabelle Attribute Variable Gesamtzahl der Zellen mit dieser Variablen Variablen werden mehrmals, Attribute nur einmal gespeichert 05.01.2004 Kerstin Herms

Aufbau eines Rasters III Zonen Zusammenfassung von Zellen mit gleicher Variablen Zellen müssen nicht miteinander verbunden sein - jede Zelle gehört zu einer Zone Regionen zusammenhängende Gruppen von Zellen einer Zone 05.01.2004 Kerstin Herms

Rasterdaten - Set einzelnes Raster Rasterdaten - Set - repräsentiert ein einzelnes Thema Rasterdaten - Set - aus mehreren Rastern zusammengesetzt - beschreibt die Charakteristik eines Gebietes 05.01.2004 Kerstin Herms

Speichern von Rasterdaten Speicherbedarf abhängig von: Auflösung (d.h. Datenmenge) höhere Auflösung bei kleineren Zellen Art der Speicherung: Full-Raster-Encoding 100 % Run-Length-Encoding ca. 75 % Value-Point-Encoding ca. 34 % Quadtree-Datenstruktur ca. 44 % 05.01.2004 Kerstin Herms

Full-Raster-Encoding Speicherung in einer Datenmatrix => jeder Wert benötigt einen Speicherplatz 05.01.2004 Kerstin Herms

Run-Length-Encoding aufeinanderfolgende Zellen mit gleicher Variablen bilden einen Block Blöcke werden für jede Zeile gespeichert (Angabe von Zeile und Länge) 05.01.2004 Kerstin Herms

Value-Point-Encoding Vergleichbar mit Run-Lenght-Encoding Blöcke werden zeilenübergreifend gespeichert (Angabe der letzten Zelle eines Blockes) 05.01.2004 Kerstin Herms

Quadtree-Datenstruktur Hierarchische Zerlegung des Rasters in Quadranten 05.01.2004 Kerstin Herms

Spatial Analyst 05.01.2004 Kerstin Herms

Spatial Analyst I 1. Öffnen des Spatial Analyst in ArcMap View Toolbars Spatial Analyst 05.01.2004 Kerstin Herms

Spatial Analyst II 2. Aktivieren der Spatial Analyst Toolbar 05.01.2004 Kerstin Herms

Spatial Analyst III Spatial Analyst Toolbar Gleiche Skalierung einführen, um Raster vergleichbar zu machen Gewichten und Kombinieren von Rastern Features => Raster bzw. Raster => Features Festlegen von Arbeits-speicher, Umfang und Zellengröße 05.01.2004 Kerstin Herms

Erzeugung von Rasterdaten Rasterdaten erhält man durch: Abbildung (z.B. Scannen, CCD-Kamera) Interpolation siehe Vortrag 11: Geostatistik / Interpolation Transformation von Vektordaten jetzt: Transformationen zwischen Features und Rastern 05.01.2004 Kerstin Herms

Konvertieren mit dem Spatial Analyst Achtung: Konvertieren führt in beiden Richtungen zu Datenvelust! 05.01.2004 Kerstin Herms

Konvertieren von Features in Raster Konvertieren von Punkten: Punkt-Features nehmen keinen Raum ein Rasterpunkt füllt gesamte Zelle aus Konvertieren von Linien: Polylinie nimmt keinen Raum ein Linie im Raster = Serie von verbundenen Zellen Konvertieren von Polygonen: bei Konvertierung entstehen „Treppenstufen“ (siehe folgendes Beispiel) 05.01.2004 Kerstin Herms

Konvertieren von Features in Raster Zellen im Polygon: eindeutige Wertzuweisung Zellen am Rand des Polygons: Wert der größten Überdeckung oder Wert der Zellenmitte 05.01.2004 Kerstin Herms

Konvertieren von Rastern in Features Grenzen des Polygons Festlegung über die äußeren Rasterpunkte 05.01.2004 Kerstin Herms

Aufgabe 1 Kopiere den Ordner V:\Kerstin\Aufgabe1 in dein eigenes Verzeichnis. Öffne den Spatial Analyst in ArcMap und aktiviere die Spatial Analyst Toolbar. Öffne den kopierten Shapefile bodentest.shp aus deinem Konvertiere den Shapefile in Rasterdaten mit einer Auflösung von 2000. 05.01.2004 Kerstin Herms

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„cell-based modelling“ I Anwendung von Operationen auf die Rasterzellen Unterscheidung der Operationen danach, in welchem Umfeld sie wirken: local function focal function zonal function global function 05.01.2004 Kerstin Herms

„cell-based modelling“ II lokal function nur Operationen mit einer Zelle Nachbarzellen beeinflussen das Ergebnis nicht focal function Operationen mit einer einzelnen Zelle und den direkten Nachbarzellen 05.01.2004 Kerstin Herms

„cell-based modelling“ III zonal function Operationen mit Raster-Zonen zur Erinnerung: Zonen = Zellen mit gleichem Wert global function Operationen, die das gesamten Raster einbeziehen 05.01.2004 Kerstin Herms

Raster - Calculator funktioniert wie ein „Taschenrechner“ beinhaltet Operatoren und Funktionen Aufgaben: Raster verknüpfen Raster gewichten Selektion von Daten 05.01.2004 Kerstin Herms

Raster - Calculator: Operatoren zellenweise Verknüpfung von Rastern Algebraische Operatoren Vergleichsoperatoren Boolesche Operatoren 05.01.2004 Kerstin Herms

Raster - Calculator: Funktionen Arithmetische Funktionen (z.B. Betrag, Runden) Trigonometrische Funktionen (+ Umkehrfunktionen) Logarithmische Funktionen Power-Funktionen (z.B. Wurzel ziehen, Hoch n) 05.01.2004 Kerstin Herms

Aufgabe 2 Kopiere den Ordner V:\Kerstin\Aufgabe2 in dein Verzeichnis und öffne elevation.lyr, landuse.lyr und slope.lyr in ArcMap. In einem Bereich unter 1000 m soll eine neue Siedlungsfläche angelegt werden. Dabei soll nur die Fläche mit höchstens 10% Steigung (slope) berücksichtigt werden. Welche Flächen stehen hierfür zur Verfügung? Verknüpfe dazu die Raster mit Hilfe des Raster Calculators. Hinweis: Die neuen Siedlungsflächen sollten weder auf vorhandenen Siedlungsflächen (built up), noch auf Wasser (water) oder Sumpfgebieten (wetlands) liegen. 05.01.2004 Kerstin Herms

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