Proseminar WS 04/05 Raster Operationen 20.12.04 Geoinformatik II Proseminar WS 04/05 Raster Operationen 20.12.04

Gliederung Allgemeines zu Rastern Spatial Analyst Aufgabe 1 Geoinformationssysteme Vergleich von Vektor- und Rasterdaten Rastertypen und Gewinnung von Rasterdaten Aufbau des Raster Spatial Analyst Aufgabe 1 „cell-based modelling“ Raster Calculator Aufgabe 2 20.12.2004 Michael Huppertz

Geoinformationssysteme rasterbasierte GIS vektorbasierte GIS Neue GIS gehen immer mehr dahin Vektor- und Rasterdaten zu überlagern! (hybriden System) 20.12.2004 Michael Huppertz

Vergleich von Vektor- und Rasterdaten Vektordaten Grundeinheiten: Punkt, Linie, Fläche Kartierung der Punkte durch Koordinaten in einem geeigneten System Anwendung bei räumlichen Anfragen, z.B Straßennetz, Dijkstra (GIS I) Rasterdaten Grundeinheit: Pixel Kartierung durch Zeilen und Spalten, wie bei einer Matrix! Anwendung bei räumlichen Anfragen, z.B. Temperaturdarstellung 20.12.2004 Michael Huppertz

Rastertypen Thematische Daten Bild Daten Darstellung von gemessenen Größen Spatial Analyst für diese Art von Daten gedacht Bild Daten Darstellung von Bildern (z.B. Satellitenbilder, Luftbilder) Pixel enthalten Wert der Lichtintensität 20.12.2004 Michael Huppertz

Gewinnung von Rasterdaten Aus Satellitenbildern Aus Luftbilder Aus gescannten Karten Aus Fotos Aus konvertieren Daten Der Prozess, der eine Beziehung zwischen Raster und Koordinatensystem herstellt heißt Georeferenzierung. 20.12.2004 Michael Huppertz

Aufbau des Rasters Spalte Zelle/Pixel Zeile 7 Wert Grundlage eines Rasters Eindeutig festgelegt durch Zeile und Spalte Pixelgröße hängt von der Auflösung ab, aber alle Pixel sind gleich groß Auflösung muss entsprechend hoch sein um detaillierte Abbildung zu gewährleisten 7 Wert Der Wert in der Zelle steht für ein Attribut des Merkmals  Eine Zelle kann auch mehrere Attribute enthalten (siehe Attributtabelle) 20.12.2004 Michael Huppertz

Raster und Attributtabelle Aufbau des Rasters Raster und Attributtabelle Attribute Es gibt mehrere Zellen mit dem gleichen Wert und diese haben alle die gleichen Attribute 20.12.2004 Michael Huppertz

Aufbau des Rasters Zonen Regionen Oberbegriff aller Zellen mit gleichem Wert müssen nicht zusammenhängend sein Jede Zelle gehört einer Gruppe an Regionen Gebiete zusammenhängender Zellen Anzahl der Zellen einer Region hat kein Limit 20.12.2004 Michael Huppertz

Raster beschreibt die Charakteristik eines Gebietes Rasterdaten-Set Raster beschreibt die Charakteristik eines Gebietes Typischerweise beschreibt ein Raster auch ein Thema (z.B. Höhenprofil oder Wasserläufe) Mehrere Raster übereinandergelegt können den Raum detaillierter beschreiben (Höhenprofil und Wasserläufe und ...) 20.12.2004 Michael Huppertz

Speichern von Rasterdaten Speicherbedarf  Datenmenge  Auflösung Nicht zu klein, sonst keine detaillierte Abbildung! „abhängig von“ Datenreduktion je nach Art der Speicherung: Full-Raster-Encoding 100 % Run-Length-Encoding ca. 75 % Value-Point-Encoding ca. 34 % Quadtree-Datenstruktur ca. 44 % Speicherbedarf 20.12.2004 Michael Huppertz

Pyramiden Pyramiden werden gebildet, um die Darstellung zu beschleunigen besonders bei großen Datensätzen, z.B. große Gebiete oder hohe Auflösungen! Originaldaten werden in verschiedenen Ebenen abgespeichert Beim Hineinzoomen werden mehr Informationen preisgegeben Pyramiden in ArcCatalog erstellen: Rechtsklick auf das raster dataset „Build Pyramids“ anklicken. 20.12.2004 Michael Huppertz

Spatial Analyst Spatial Analyst verändert die Werte des Rasters und erzeugt daraus ein neues Raster! so ist er zu öffnen 20.12.2004 Michael Huppertz

Spatial Analyst Spatial Analyst muss aktiviert werden! 20.12.2004 Michael Huppertz

Spatial Analyst Berechnet Umgebung um gegebene Objekte Zeigt Häufigkeitsverteilung der Messwerte Aus Punktdateien Raster interpolieren Werkzeug, um die Oberfläche zu analysieren. (z.B. Sichtmöglichkeiten, Schattenwirkung, Gefälle) 20.12.2004 Michael Huppertz

Spatial Analyst  Erinnert an Bufferzone 20.12.2004 Michael Huppertz

Spatial Analyst  Voronoi-Diagramme 20.12.2004 Michael Huppertz

Spatial Analyst Hier werden die Kosten berücksichtigt (vgl. Graphen) Findet den kürzesten Weg (geringste Kosten, kürzeste Distanz) basiert auf dem Cost Weighted Raster 20.12.2004 Michael Huppertz

Spatial Analyst Problem: Aus Punktdatei (Shapefile) ein neues Raster erzeugen! Lösung: Interpolation! zwei genannte Arten in AcrMap: Shapefile  TIN  Raster Kriging: bezieht sich direkt auf die umgebenen Werte! mehr dazu Vortrag 11 20.12.2004 Michael Huppertz

Spatial Analyst Zu interpolierende Shapefile nach welchem Attribut interpoliert werden soll Nach dem Interpolieren wird eine neue Rasterdatei erstellt  beschreibt eine Charakteristik des Raumes! 20.12.2004 Michael Huppertz

Spatial Analyst Um Raster vergleichbar zu machen, werden diese hier gleichskaliert Mathematische Operationen und Funktionen durchführen Features => Raster bzw. Raster => Features Speicherung, Rahmengröße neuer Raster, Zellengröße festlegen 20.12.2004 Michael Huppertz

Referenzfläche einstellen Spatial Analyst Extent  Analysis extent Referenzfläche einstellen General: In welchem Ordner gespeichert wird Cell Size: Größe für eine Zeile kann festgelegt werden Auflösung Datengröße 20.12.2004 Michael Huppertz

Aufgabe 1 Kopiere die Datei ca_ozone_pts... und ca_hillshade... aus dem Ordner V:\Huppertz\Aufgabe1 in deinen Ordner Aktiviere den Statial Analyst in Arc Map (denkt an Extensions!?!) Stelle die Referenzfläche für das neue Raster ein! Erstelle ein neues Raster aus interpolierten Daten des Shapefiles! Was für eine Aussage macht das neue Raster über den Raum? 20.12.2004 Michael Huppertz

„cell-based modelling“ Wie arbeiten die Operationen und Funktionen des Spatial Analyst? Unterschieden werden die Operationen hinsichtlich der Umgebung, auf die sie sich im Input-Raster beziehen! man unterscheidet: Local functions Focal functions Zonal functions Global functions 20.12.2004 Michael Huppertz

„cell-based modelling“ Local functions Basis der Berechnung der neuen Zelle ist eine Zelle des Input-Rasters ohne Berücksichtigung der benachbarten Zellen Focal functions Basis der Berechnung ist die Zelle des Input-Rasters und seine direkten Nachbarn. (4er- bzw. 8er-Nachbarschaft) 20.12.2004 Michael Huppertz

„cell-based modelling“ Zonal functions Basis der Berechnung ist die Zelle des Input-Rasters und alle Zellen dieser Zone (Zone = Zellen mit gleichem Wert) Global functions Basis der Berechnung ist das gesamte Input-Raster 20.12.2004 Michael Huppertz

Raster-Calculator Mathematischer Operator (Taschenrechner) Stellt Operatoren und Funktionen zur Verfügung Aufgaben: Raster verknüpfen Raster gewichten Selektion von Daten 20.12.2004 Michael Huppertz

Raster-Calculator: Operatoren Verknüpfung von Rastern Algebraische Operatoren Vergleichsoperatoren Boolesche Operatoren 20.12.2004 Michael Huppertz

Raster-Calculator Boolesche Operatoren Arbeitet nach dem „True or False“-Prinzip!  Sucht in beiden Rastern nach Zellen die „true“ (also nicht null) sind! And (&): 20.12.2004 Michael Huppertz

Raster-Calculator: Funktionen Arithmetische Funktionen (z.B. Betrag, Runden) Trigonometrische Funktionen (+ Umkehrfunktionen) Logarithmische Funktionen Power-Funktionen (z.B. Wurzel ziehen, Hoch n) 20.12.2004 Michael Huppertz

Aufgabe 2 Eine neue Fabrik ist gebaut worden. Nun gilt es die Gebäude mit Wasser zu versorgen. Dafür benötigt man Anschlüsse an Brunnen, die tiefer sind als -1700mm und max. 500m von den Gebäuden entfernt liegen. Kopiere die Datei facility.shp und wells.shp aus dem Ordner V:\Huppertz\Aufgabe2 in deinen Ordner Tipps: Referenzfläche ist wichtig, wenn eine Umgebung für die Gebäude erzeugt wird! 20.12.2004 Michael Huppertz