Proseminar WS 04/05 Raster Operationen

Präsentation zum Thema: "Proseminar WS 04/05 Raster Operationen"—  Präsentation transkript:

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

2 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 Michael Huppertz

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

4 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 Michael Huppertz

5 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 Michael Huppertz

6 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. Michael Huppertz

7 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) Michael Huppertz

8 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 Michael Huppertz

9 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 Michael Huppertz

10 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 ...) Michael Huppertz

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

12 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. Michael Huppertz

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

14 Spatial Analyst Spatial Analyst muss aktiviert werden! 20.12.2004
Michael Huppertz

15 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) Michael Huppertz

16 Spatial Analyst  Erinnert an Bufferzone Michael Huppertz

17 Spatial Analyst  Voronoi-Diagramme Michael Huppertz

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

19 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 Michael Huppertz

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

21 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 Michael Huppertz

22 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 Michael Huppertz

23 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? Michael Huppertz

24 „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 Michael Huppertz

25 „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) Michael Huppertz

26 „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 Michael Huppertz

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

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

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

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

31 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 mm 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! Michael Huppertz