Raster Operationen.

Präsentation zum Thema: "Raster Operationen."—  Präsentation transkript:

1 Raster Operationen

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

3 Allgemeines zu Rastern
Kerstin Herms

4 Datentypen bisher: Vektordaten jetzt: Rasterdaten 05.01.2004
Kerstin Herms

5 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 Kerstin Herms

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

7 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 Kerstin Herms

8 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 Kerstin Herms

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

10 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 Kerstin Herms

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

12 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 % Kerstin Herms

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

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

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

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

17 Spatial Analyst Kerstin Herms

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

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

20 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 Kerstin Herms

21 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 Kerstin Herms

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

23 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) Kerstin Herms

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

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

26 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. Kerstin Herms

27 Kerstin Herms

28 „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 Kerstin Herms

29 „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 Kerstin Herms

30 „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 Kerstin Herms

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

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

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

34 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. Kerstin Herms

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