Vorlesung

Datenquellen:

-       Luftbilder, Satellitendaten -> Kompilierung

-       Punktmessung

-       Analoge Karten -> Scannen

-       Modellierung -> Analysieren

-       Digitalbilder / Sensoren

-       Feldproben -> Interpolieren

-       DHM / DEM

-> DHM, digitales Höhenmodell,

-> DEM (digital elevation model)

—> digitale Darstellung der Topographie, meist in Form eines regelmäßig angeordneten Punktrasters, in dem die einzelnen Punkte die Höhenwerte repräsentieren

o   Ein GIS ist ein Informationssystem, das mit räumlich oder geographisch aufeinander bezogenen Daten arbeitet (Star & Estes, 1990)

o   Ein GIS ist ein rechnergestütztes System, das aus Hardware, Software, Daten und Anwendungen besteht. Mit ihm können raumbezogene Daten digital erfasst, redigiert, gespeichert und reorganisiert, modelliert und analysiert sowie numerisch und graphisch präsentiert werden. (Bill, 1991)

-       Vektordaten (Geländeaufnahmen, Luftbildmessung, Digitalisierung)

• beschreiben raumbezogene Objekte anhand von Punkten.

-       Sachdaten (alphanumerische Eingabe, vorhandene Sachdaten)

-       Rasterdaten (Satellitenbilder, CCD-Kamera, Scanner)

• raumbezogene computerlesbare Daten (Geodaten) mit bildhaftem Informationsgehalt

• Durch die Verknüpfung von Geodaten und Sachdaten entstehen Geoinformationen

  • d.h. interpretierte Daten mit Raumbezug, die sich auf Orte oder Bereiche der Erdoberfläche beziehen.

-       Geodaten = sind digitale Informationen, welche auf der Erdoberfläche eine bestimmte räumliche Lage zugewiesen werden kann (Geoinformationen)

o   Gliedern sich in die Geobasisdaten

o   Werden in der Regel von den Vermessungsverwaltungen der Länder oder Kommunen bereitgestellt

o   Und von den Geofachdaten, die aus unterschiedlichen raumbezogenen Fachdatenbanken stammen

Geobasisdaten = sind grundlegende amtliche Geodaten, welche die Landschaft (Topographie), die Grundstücke und die Gebäude anwendungsneutral beschreiben.

-       Geofachdaten = sind raumbezogene Daten aus einem Fachgebiet, wie zum Beispiel Wasserwirtschaft, Bodenkunde oder Klimatologie.

o   Der Raumbezug kann durch Lagekoordinaten, Postleitzahlen, Stadtbezirke, Städte und Landkreis o.Ä. hergestellt werden

o   Der Raumbezug kann auch auf linienförmige Objekte bezogen sein, wie z.B. Vektordaten

-       Sind i.d.R. abhängig vom Hersteller der Software

-       Unterscheidung von Vektor- und Bild-(Raster) Formaten

-       Am weitesten verbreitetes Vektor-Format: Shape-Format (ESRI) .shp

-       Beispiel für Rasterformate: Geo Tiff .tiff; ESRI-Grid, Erdas Imagine .img

-       ArcMap

o   Arbeitsoberfläche

o   Darstellung und Analyse von Daten

o   Durchführung vieler GIS Operationen

-       ArcCatalog

o   Management von Geoinformationen

o   Suchen und Anzeigen von Daten

o   Lesen und Erzeugen von Metadaten für lokale Platten & Netzwerke.

-       ArcToolbox

o   Sammlung von Werkzeugen und Assistenten

o   z.B für Datenkonvertierungen & Geoprocessing

-       bezeichnet eine geografische Informationsschicht

-       Vektordaten (feature layers)

• z.B. ArcInfo coverages, shapefiles, CAD files, ESRI Feature Class

-       Rasterdaten (raster layers)

• z.B. Grids und Images, Geo-Tiffs,

-       Tabellendaten (events layers)

• z.B.. x,y files aus GPS- bzw. Feldvermessungen

-       Triangulated Irregular Network (TIN) Daten

-       Terrain-Datasets

• Beschreiben diskrete Objekte

• Beschreiben die Lage eines Punktes im kartesischen Koordinatensystem durch X- und Y-Koordinaten (Ergänzung durch Z-Komponente)

• Basiselement -> Punkt

-       Elemente bestehen aus einem (Punkt) oder mehreren Koordinatenpaaren

• Auch: Knoten, Vertex (node, point, vertex)

-       Eine Linie bestehen aus mehreren verbundenen Punkten

• Auch: Kante (arc, edge)

-       Ein Polygon besteht aus mehreren miteinander verbundenen Linien

• Auch: Masche, Flächensegment (polygon, face, area, segment)

-       Graph besteht aus zwei Mengen

• Eine Menge von Knoten -> n1,n2,.., nm

• Eine Menge von Kanten -> e1, e2,…,ek

• ei ={np,nq}

-       Folgen von Knoten (Sequenzen)

• {np,nq} ≠ ={nq,np} -> Kanten sind gerichtet (directed)

• np = Anfangsknoten von ei

• nq = Endknoten von ei

• Sind die Kanten gerichtet, ist auch der Graph gerichtet

-       Zwei Kanten sind adjazent, wenn sie einen gemeinsamen Knoten besitzen

-       Die Wertigkeit eines Knotens richtet sich nach der Anzahl der Kanten von denen der Knoten Bestandteil ist

-       Eine Kette (chain, path) ist eine Folge adjazenter Kanten

• Eine Kante kann nur einmal in einer Kette auftauchen

• Es gibt höchstens zwei Knoten mit der Wertigkeit 1

• Alle anderen Knoten sind genau Teil zweier Kanten

-       Ein Polygon ist eine geschlossen Kette, es gibt keine Knoten deren Wertigkeit 1 ist

-       Zwei Knoten eines Graphen sind verbunden, wenn es eine Kette gibt, in der beide Knoten auftreten

-       Ein Graph ist verbunden, wenn alle möglichen Paare von Knoten verbunden

Realität -> Modell -> Datenbank (DB) -> graphische Repräsentierung

-       Eine räumliche (raumbezogene) DB ist eine „Ansammlung von räumlich aufeinander bezogenen Daten“, die als Modell der Realität agiert

-       Datenbankelemente

• Entität = Reales Element                         (Straße)

• Objekt = Repräsentation in der DB         (Linie)

• Symbol = Graphische Repräsentation    (Siehe pdf)

a)     1:1

o   Einem Objekt des Typs A ist eindeutig ein Objekt des Typs B zugeordnet

o   Z.B. Name, Erstwohnsitz

b)    1:n oder n:1

o   Einem Objekt des Typen A sind beliebig viele Objekte des Typs B zugeordnet (o.u.)

o   Z.B. Straße, Grundstücke

c)     m:n

o   Es besteht eine Zuordnung zwischen beliebig vielen Objekten des Typs A und des Objekten des Typs B

o   Z.B. Raubvogel, Biotoptyp

• Das Spaghetti-Modell repräsentiert die Geometrien alles Objekte unabhängig voneinander durch eine Liste von Koordinaten

-       Möglichkeiten der Speicherung der Geometrien

1.     Im hierarchischen Modell (Spaghetti-Modell)

2.     Im Netzwerkmodell (Topologisches Modell unter Betrachtung von Nachbarschaftsbeziehungen)

3.     Im objektrelationalen (Geodatenbanken)

-       Die Vorteile von Vektordaten liegen in der logischen Datenstrukturierung, der einfachen und genauen Zuordnung von Eigenschaften und der räumlichen Auflösung

-       Sachdaten – tabellarische Attributinformationen mit und ohne Georeferenz:

o   ASCII-Tabellen

o   dBase-Tabellen

o   INFO (Arc/Info)

o   Datenbanken (PostGIS, MyGIS, Oracle-Spatial..)

-       Geografisches Objekt = ein auf der Erdoberfläche lokalisierter Ort, dem durch Benutzerdefinition materielle oder immaterielle Eigenschaften zugeordnet werden. Diese Definition erfolgt im fachspezifischen –geowissenschaftlichen Kontext

-       Geoobjekte werden im Vektor-GIS als Punkte , Linien oder Polygone repräsentiert und deren Eigenschaften mittel Attribute beschrieben

-       Ist die digitale Darstellung eines Orts oder eines Objekts, das aus mehr als einem Teil besteht, aber als ein Objekt (feature) definiert ist, da die Eigenschaften/ Attribute gleich sind

-       So kann z.B. der Staat von Hawaii als eine Multipart-feature dargestellt werden, da sein Geometrie aus verschiedenen Flächen besteht, das Objekt/ Feature jedoch als ein einzelner Staat definiert ist

-       Ein Multipart feature kann aus Punkten, Linien oder Polygonen bestehen

-       Zweidimensional 2D

•  Jeder Punkt hat eine x- und y-Koordinaten

• Linienverbindungen oder Flächen, die auf den Punkten aufbauen, liegen also in einer Ebene (xy-Ebene) vor

• Entspricht der normalen Kartendarstellung und der Datenhaltung im Kataster

-       Zwei-plus-eins-dimensional 2+1D

• Jedes Objekt hat zusätzlich ein attributive Information über die Höhe (z.B. Gebäude)

• Findet sich in eigenen Katasterdaten wieder

-       Zweieinhalbdimensional 2,5D

• Jeder Punkt der Grundrissdarstellung hat zusätzlich zur x- und y-Koordinate eine Höhe

• Damit ist die Höhe jedoch nur eine Funktion der Lage, d.h. es gibt immer nur genau einen Höhenwert zu einer Lagekoordinate (x,y)

• In dieser Form liegen die meisten digitalen Geländemodell vor

• Senkrechte Wände und Überhang sind auf diese Weise nicht modellierbar

-       Dreidimensional 3D

• Alle Punkte haben x-, y- und z-Koordinate (bzw. Höhe)

• Linienverbindungen sind räumliche Linien, die nicht in einer Ebene liegen

• Flächenobjekte sind nur dann ebene Flächen, wenn sie durch genau 3 Punkte begrenzt werden, ansonsten sind es gekrümmte Raumflächen

-       Vierdimensional 4D

• Zusätzlich zu den 3 Koordinaten im Raum wird die Zeit als vierte Information mitgeführt, die sich aus dem zeitlichen Ablauf ergibt

• Das wird z. B. durch Verwendung eines Zeitstempels für jedes Objekt ermöglicht

• Damit kann abgefragt werden, zu welchem Zeitpunkt ein Objekt existiert hat oder nicht

• Aus diesen Daten können dann Darstellungen der Vergangenheit erzeugt werden (z. B.: Wie sah das Ortsbild am 15. Februar 2002 aus, bevor der Neubau errichtet wurde); auch zeitabhängige Animationen können erzeugt werden

-       Die Topologie bezeichnet die räumliche Beziehung von Geoobjekten zueinander (Nachbarschaftsbeziehungen)

-       Im Gegensatz zur Geometrie, die die absolute Form und Lage im Raum betrifft, sind topologische Beziehungen zwischen Geoobjekten unabhängig von Maßen wie der Distanz

-       Die wichtigsten topologischen Beziehungen zwischen zwei Geoobjekten A und B sind:

o   A ist disjunkt zu B

o   A liegt innerhalb B

o   B liegt innerhalb A

o   A überdeckt B

o   B überdeckt A

o   A trifft B

o   A gleicht B

-       Basiselement ->Pixel (picture element)

o   Meistens in quadratischer oder rechteckiger Form, mit einheitlicher Flächenfüllung (auch: hexagonal, trianguliert)

-       Anordnung gleichmäßig, zeilen- und spaltenförmig in einer Matrix -> eindeutige Referenzierbarkeit der Pixel

-       Zählung verläuft zeilenweise (Beginn: 0,0 = ol)

-       Darstellung von Objekten (Punkte, Linien, Polygone) nur über volle Pixel oder die Aneinanderreihung von Pixeln

-       Je höher die Auflösung desto kontinuierlicher erscheint die Graphik -> zunehmender Speicherplatz

-       Vergabe numerischer Werte als identifizierendes Merkmal -> Farb- u. Grauwerte, Höhen

-       0 = schwarz, 1 = weiß

-       Ordinäre und metrische Werte für Qualitäts- und Eignungsklassen oder präzise Messungen

• Scannen analoger Vorlage

• Scannen der Erdoberfläche mit optoelektronischen oder -mechanischen

• Scanner per Flugzeug oder Satellit

Speicherung erfolgt rasterorientiert und regelmäßig -> rechteckig – dreieckig – hexagonal oder unregelmäßig

-       Quantisierungscodierung (originalen Werte bleiben erhalten)

-       Transformationscodierung (in anderen Koordinatenraum)

-       Verlustfreie Verfahren (z.B. RLE, Quadtrees)

-       Verlustbehaftete Verfahren (z.B. JPEG)

-       Idee der Richtungscodierung

o   Ausgehend von definiertem Startpunkt wird im Uhrzeigersinn jedem Pixel ein Code gegeben, der die Richtung vom vorhergehenden Pixel beschreibt

RLE = Run-length encodierung

-       Lauflängencodierung = benachbarte Pixel mit identischen (Grau-) Werten werden zusammengefasst

-        RLE nur 1-dimensional, GIS aber 2- oder n-dimensional.

-        Jede Zelle durch Koordinatenpaar (-tripel,…) beschrieben

-        Ziel:

• Einfacherer Zugriff

• Reduktion der Georeferenz auf eine Dimension

• „space filling curve“

•  Zusammenfassung benachbarter Zellen: Datenreduktion

Vorteil: Zeilensprünge werden ignoriert

Nachteil: 2-dimensionaler Charakter der Daten wird nicht berücksichtigt

(auch Peano-, N- oder Z-Ordnung)

-        Rekursives (hierarchisches) Zerlegen des Rasters nach einem Muster

= baumartige Datenstruktur

• werden verwendet um die Speicheranforderungen eines Rasters zu reduzieren

  • indem zusammenhängende, homogene Flächen als eine einzige Einheit codiert werden.

• Die gesamte Restmatrix wird rekursiv unterteilt in vier jeweils gleich große Viertel

• Die Unterteilung wird fortgesetzt, bis alle Quadranten homogen bezüglich eines ausgewählten Attribute sind oder bis die Grundauflösung der Daten erreicht ist.

-        Rasterdaten ohne Georeferenz (TIFF, GIF, Windowa BMP, JPEG, …)

-        Rasterdaten mit Georeferenz (GeoTIFF, ERDAS-Imagine, …)

-        Arc/Info GRID, …

-        Vorteile in der schnelleren Analyse und der Darstellung von Merkmalen mit hoher räumlicher Variabilität oder unregelmäßigen Grenzen

!!!Wann Rasterdaten, wann Vektordaten verwenden?

-        SQL = Structured Query Language = Abfragesprache für relationale Datenbanken

-        Syntax: SELECT <attribut_name> FROM <table> WHERE <bedingung>

-        Beispiel:

o   SELECT * FROM cities.dbf WHERE ‚POP 1990‘ >50000

-       Umwelt und Naturschutz

-       Landwirtschaft

-       Kommunale Verwaltung

• Flächennutzungsplanung

• Bebauungsplanung

• Landschaftsplanung

-       Landesverwaltung

-       Wasserwirtschaft

- Energiewirtschaft

 Automatisierte Liegenschaftskarten

-       ÖPNV Planung

-       Leitungsplanung und Kataster

-       Straßenkataster

-       Bebauungsplanung

-       Biotypenkartierung

-       Vogelkartierung

-       Analyse potenzieller Nutzungen/ Gefahren:

• Potentielle Flächenerosionen

• Potentielle Geothermienutzung

-       Darstellung Morphologischer Informationen

• Bodenwertklassen

• Grundwasseroberfläche

-       Darstellung sozialer Kenndaten:

• Sozialhilfe, Arbeitslose, Wohngeldempfänger, Mietspiegel

-       Bezirksplanungen

• Wahlbezirke, Schulbezirke, Statistiken

-       ALKIS = Amtliche Liegenschaftskataster Informationssystem

-       Alle Daten des Liegenschaftskatasters (ALK und ALB) werden zusammengeführt und auf ALKIS umgestellt

-       Die Länder haben mit der Einführung von ALKIS begonnen

-       Die raumbezogenen (Karten-) und nicht-raumbezogenen (Buch-) Daten werden systemtechnisch verbunden und redundanzfrei geführt

o   Hierdurch sind die Prozesse von der Erfassung über die Datenführung bis zur Ausgabe ohne Medienbrüche realisiert

-       Mit der datentechnischen Vernetzung von AFIS®, ALKIS® und ATKIS® wird ein Geobasisinformationssystem geschaffen, das in der Geodateninfrastruktur Deutschland (GDI-DE) einen wesentlichen Bestandteil darstellt

-       Den Nutzern steht ein einheitlicher Grunddatenbestand zur Verfügung, der länderübergreifend als Mindestinhalt festgelegt worden ist

-       Wissenschaft und Technik des Entwurfs, der Herstellung und des Gebrauchs kartographischer Darstellungen

-       ist ein verebnetes, verkleinertes, generalisiertes und erläutertes Modell in Grundrissdarstellung in analoger oder digitaler Form

o   Strichkarte = vektororientiert

o   Bildkarte (bzw. hybride Karte) = rasterorientiert

• Vermitteln raumbezogene Informationen durch ein System geometrisch gebundener Zeichen

• Treten als Karte oder kartenverwandte Darstellung auf

• Kartenverwandte Darstellungen = restlichen Darstellungen, die von Karten-Eigenschaften abweichen (i.d.R. kein Grundrissbild)

-       Art und Größe des Ausgabemediums (A4 etc.)

o   Teilung einer strecke um Verhältnis des Goldenen Schnittes:

• A verhält sich zu b wie a+b zu a

o   Dieses Verhältnis wird meist mit dem griechischen Buchstaben Phi bezeichnet

• Länger Strecke = a

• Kürzere Strecke = b

o   dann gilt damit:

• Daraus ergibt sich für das Verhältnis a zu b (siehe unten)

= Gesamtheit der Kartengraphik bzw. Gesamtheit der Informationen (Semantik)

-       Fläche, in der Karteninhalt dargestellt wird

• Rahmenkarte

  • Rechteckige, Begrenzung durch „runde“ Koordinatenwerte

• Inselkarte

  • Isolierte Bereiche ohne Nachbarschaft

• Gliederung

  • Hauptkarte

  • Nebenkarte

  • Überbezeichnung

    = streifenförmige Fläche zwischen Kartenfeld und -rand

(im Kartenrahmen und -feld) = Herstellung des Raumbezuges durch Darstellung ausgewählter Linien und Punkte des Koordinatensystems

-       druck- und nutzungsbedinge Leerfläche (margin)

Raum für Hinweise zum Verständnis (= Kartenrandangaben)

• Titel

• Maßstabsangaben

• Angaben zum Raumbezug (Projektionen etc.)

• Orientierung („Nordpfeil“)

• Zeichenerklärung (Legende)

• Erläuternder Text zum Thema

• Herstellungsdatum

• Urheberhinweis (Autor, Druck)

lineares (Verkleinerungs-) Verhältnis der Karte gegenüber der Natur

o   Große Maßstäbe: M > 1:10.000

o   Mittlere Maßstäbe: 1:10.000 >= M >= 1:300.000

o   Kleine Maßstäbe: M < 1:300.000

o   Maßstabsfolge = festgelegte Folge mit einheitlichem Faktor

• Beispiel: 1:5000 – 1:10.000 – 1:20.000 ….

o   Maßstabsreihe = festgelegte Folge mit variablen Faktoren

• Beispiel: offizielle Kartenwerke in Deutschland

o   Größe

o   Tonwert (Helligkeit)

o   Form

o   Füllung (Muster, Schraffur, Raster)

o   Richtung

-       Projekt File nicht der Speicherort für angezeigte räumlichen Daten!

-       Speichert Verweise zu Datenquellen:

• Geodatabases

• Coverages

• Shapefiles

• Raster-Dateien

-       Überprüfung der Datenquellenverweise beim Start von ArcGIS Pro

o   Bei unterbrochener Verbindung -> „!“ im Inhaltsverzeichnis

• Datenansicht

  • Zum arbeiten

• Layoutansicht

  • Zum Erstellen einer Karte

  • Präsentationszwecke

• Verwaltung im Katalog

-       Sind Punkte, Linien oder Polygone

-       Sind Elemente einer geographischen Informationsschicht

-       Haben feste geographische Koordinaten

-       Besitzen Sachdaten (=Attribute; gespeichert in Tabellen)

-       Werden extern in Geodatendateiformaten gespeichert

-       Sind freie Texte, Beschriftungen und Grafiken

-       Dienen der Erläuterung der Karte bzw. der Features

-       Haben eine variable Position (Konfliktregeln)

-       Besitzen keine Sachdaten

-       Werden intern im Kartendokument oder extern als Annotationdatei gespeichert

-       Verhalten sich wie in einem Standard-Grafikprogramm

-       Farbe, Form etc. kann gewählt und auch nachträglich verändert werden

-       In der Layout-Ansicht erzeugte Grafiken gehören nur zum Layout und sind in der Datenansicht nicht sichtbar

-       Grafiken und freier Text können frei positioniert und verändert werden

-       Textinhalt kann frei gewählt werden

-       Beschriftung (Label) dagegen:

• Hat eine feste Bindung an die Features eines Layers, d.h. wird an den Features positioniert

  • Art der Positionierung kann gewählt werden

• Jedes Feature wird mit dem Inhalt eines Feldes der Attributtabelle beschriftet

  • Dieses Feld kann ausgewählt werden

• Beschriftung für einen Layer wird im Kontextmenü des Layers eingeschaltet (Rechtsklick auf Layer | Label)

• Einstellungen der Beschriftungseigenschaften finden sich unter Labeling Properties UND Map Properties)

-       Feature-Gewichtung = Feature eines Layers werden nur von Beschriftungen von Layern überlagert, die eine höhere Gewichtung als sie selbst haben

-       Beschriftungs-Gewichtung = Beschriftungen eine Layers werden nur von Beschriftungen von Layern überlagert, die eine höhere Gewichtung als sie selbst haben

-       Map Tips = erscheinen beim Überfahren eines Features mit der Maus (Einstellen in den Layer-Properties unter Display

-       Hyperlinks = Beim Klicken mit dem Hyperlink-Curser wird z.B. ein Browser-Fenster mit der eingestellten URL geöffnet

o   Links zu Internetseiten, Bildern, Filmen anderen Dokumenten sind möglich

-       Werden in Annotation-Gruppen zusammengefasst

-       Haben genau wie Beschriftungen eine feste Bindung zu Layern bzw. deren Features

-       Können aber einzeln manuell bearbeitet werden (Vorteil gegenüber Beschriftungen!)

-       Werden mit dem assoziierten Layer ein – und ausgeschaltet, verändert und entfernt

-       Können wie ein Layer in eine Geodatenbank abgespeichert und in anderen Karten hinzugefügt werden

• Standard-Annotation Features = nicht formal mit Features in der Geodatenbank verbunden

• Feature bezogene Annotations-Features = mit speziellen Features in einer anderen Feature-Class in der Geodatenbank verknüpft

Erstellen:

o   Als leere Annotation-Feature-Class in der Geodatenbank (die Annotationen werden zu einem späteren Zeitpunkt hinzugefügt)

o   Beschriftungen in Annotationen konvertieren

-       Verwalten und erzeugen von Geodaten

-       Suchen und Anzeigen von Daten

-       Lesen und Erzeugen von Metadaten

-       Ordner umstrukturieren

-       Verbindungen hinzufügen

-       Datenquellen bearbeiten

-       Neue Geodatenbanken

-       Shapefiles erstellen

-       Web Map Service (WMS) = ist eine Schnittstelle zum Abrufen von Auszügen aus Landkarten über das World Wide Web

-       Der WMS ist ein Spezialfall eines Web-Services

-       Die Web Map Services lassen sich unterteilen in:

• Web Feature Service (WFS)

• Web Coverage Service (WCS)

-       Neue Geodaten können nur im Catalog erstellt werden

-       Angaben abhängig vom Format

-       Beispiel:

o   Feature Type (Punkt, Linie, Polygone)

o   Koordinatensystem

• Beide Angaben später nicht mehr änderbar

• Hinzufügen von Attributen

nur möglich mit Vektordaten

-       Mögliche Funktionen

o   Erzeugen, Löschen, Kopieren, Einfügen, Ausschneiden

o   Verschieben

o   Splitten und Erweitern

o   Ändern einzelner Stützpunkte (Vertices, Singular: Vertex)

o   Vereinigen, Kombinieren, Subtrahieren und Mergen von mehreren Features

1.     Feature in die Zwischenablage kopieren und im selben oder einem anderen Layer wieder einfügen

2.     Starten und beenden der Editier-Session

3.     Beendet die Editiersitzung automatisch (Die Editiersitzung wird automatisch gestartet sobald vorhandene Daten geändert oder neu erstellt werden)

4.     Zeigt die Bearbeitungsberechtigungen und Quellinformationen für Layer in der Map

5.     Aktiviert due topologische Bearbeitung für sichtbare Layer in der aktuellen Map

6.     Legt Snapping-Optionen (Genauigkeit des Zeigers fest). Diese Stuerelemente sind auch auf der Statusleiste am unteren Rand der aktuellen Karte verfügbar

7.     Bearbeitungsoptionen

• Selektion ist nur auf die sichtbaren Layer eines Datenrahmens beschränkt

• Eine Mehrfach-Selektion ist bei gleichzeitigem Drücken und Halten der SHIFT-Taste möglich

-       Es ist bei der Bearbeitung darauf zu achten, dass als Target der Layer ausgewählt ist, der editiert werden soll

-       Die wichtigsten Werkzeuge zu Bearbeitung einen Shapefiles sind drei:

1.     Create Features:

• Mit diesem Tool kann ein neues Objekt gezeichnet werden

• Die erzeugte geometrische Form (Punkt, Linie, Fläche) hängt davon ab, für welche Elementarform das Shape definiert wurde

• Dementsprechend gibt es unterschiedliche Konstruktionswerkzeuge

2.     Edit Vertics

• Zusammen mit dem Pool können bereits gesetzte Punkte verschoben werden

3.     Auto Complete Polygon

• Soll an eine vorhandene Fläche im gleichen Shapefile eine weitere Fläche angeknüpft werden, so ist dieses Tool zu verwenden, um Redundanzen zu vermeiden

• Das bedeutet, dass die Linie, wo beide Polygone aneinandergrenzen, nicht doppelt gezeichnet werden muss

-       Dafür wird wie folgt vorgegangen

1.     Klick in eine bereits digitalisierte Nachbarfläche

2.     Digitalisieren des Grenzverlaufs

o   Existieren weitere bereits digitalisierte Polygone/ Grenzverläufe, so werden diese durch mindestens einen Klick in die dazugehörige bereits digitalisierte Fläche bestätigt

3.     Abgeschlossen wird mit einem Doppelklick in das Ausgangspolygon oder einem dritten

-       Bei bestimmten Werkzeugen werden zusätzliche Bearbeitungswerkzeugleisten und Kontextmenüs angezeigt

-       Durch Selektion eines Features und Rechtsklick in die aktuelle Map wird ein Kontextmenü mit allgemeinen Bearbeitungswerkzeugen geöffnet

-       Ist kein Feature selektiert, werden Werkzeuge, die eine Auswahl erfordern deaktiviert

-       Diese Werkzeugleiste wird angezeigt, wenn Werkzeuge ausgeführt werden, die Features verschieben, skalieren oder drehen

-       Bei Rechtsklick in die Map, während diese Werkzeugleiste aktiv ist, wird sie in eine kleine Werkzeugleiste umgewandelt und zusammen mit einem allgemeinen oder alignmentbezogenen Kontextmenü angezeigt

-       Mit diesen Werkzeugen werden gerade und geschwungene Liniensegmente erstellt

-       Die Werkzeugleiste ist aktiv, wenn Polylinien oder Polygone erstellt oder ein Feature mit Werkzeugen, die eine lineare Geometrie erstellt, geändert werden

-       Deflection (Ablenkung)

o   Zeichnet ein Segment in einem bestimmten Winkel

-       Absolute/ Delta X,Y:

o   Verschieben eines Stützpunktes auf einen absoluten Punkt oder um einen relativen Betrag zu dem vorangehenden Stützpunkt

-       Parallel/ Perpendicular:

o   Parallel/ senkrecht zu dem Segment unter dem Cursor wird das aktuelle Segment angelegt

-       Segment Deflection:

o   Ablenkung findet nicht in Verhältnis zum letzten Teilsegment statt, sondern zu dem Segment unter dem Cursor

-       Length/ Change Length:

o   Länge des aktuellen Segment einstellen

-       Replace Sketch:

o   Skizze des Features unter dem Cursor wird kopiert und kann als neues Feature weiter digitalisiert werden

-       Finish Sketch:

o   Skizze wird beendet, ohne einen weiteren Punkt zu setzten (anders bei Doppelklick)

-       Square and Finish:

o   Zwei Linien und ein Punkt werden gesetzt, sodass am Start- und am Endpunkt je ein 90°-Winkel entsteht

-       Finish Part:

o   Schließt die Digitalisierung eines Teils eines Multi-Part-Features ab

-       Zeichnet ein Segment in einem bestimmten Winkel

-       Winkel: Ablenkung (von einem Segment)

-       Diese Werkzeugleiste ist aktiv, wenn Polylinien oder Polygone mit dem Werkzeug „Stützpunkte“ bearbeitet werden

-       Die Werkzeuge können denselben Vorgang mehrmals durchführen

-       Beim Rechtsklick auf einen Stützpunkt, während die Werkzeugleiste aktiv ist, wird ein Kontextmenü geöffnet mit Befehlen zum Bearbeiten von Stützpunkten

-       Rechtsklick auf ein Segment öffnet ein anderes Kontextmenü

-       Ein Feature ist das in einem Datensatz tatsächlich vorhandene Objekt

-       Eine Skizze ist eine (Hilfs-) Zeichnung, die je nach gewählter Aufgabe eine bestimmte Funktion übernimmt, z.B.:

• Skizze dient zur Erstellung des neuen Features

• Skizze dient zum Auswählen mehrerer Features

• Skizze dient als Linie, mit der ein Feature geteilt wird

-       Aus einer Skizze kann somit ein Feature werden, aber eine Skizze ist nicht zwangsläufig ein Feature!

-       Fangen an Punkt, Ende , Stützpunkt, Kante, Schnittpunkt, Mittelpunkt oder/und Tangente

-       Im Trace bzw, Streaming Modus muss nicht jeder Punkt einzeln angeklickt werden:

o   Die zu digitalisierende Linie muss nur „abgefahren“ werden

o   Beim Streaming geschieht dies „Freihand“, bei Trace wird die Linie eines anderen Features abgefahren

-       Die Toleranzen (Snapping) sollten überlegt sein, da sonst jede Abweichung von der Linie (z.B. ein Ruckeln) registriert werden

-       3 Punkte zum Erzeugen eines Kreisbogens:

o   Start-, Durchgangs und Endpunkt

Ist ein Kreisbogen erzeugt worden, so wird der Endpunkt dieses Kreisbogens als Startpunkt für den nächsten Kreisbogen gewählt

-       Mit dem Werkzeug Entfernung-Entfernung lassen sich sehr schnell die Schnittpunkte zweier Radien ermitteln

-       Durch Drücken der Taste <D> (Abkürzung für Distance) bei aktiviertem Werkzeug kann ein Radius angegeben werden

-       So können Punkte abgefragt werden, die jeweils eine bestimmte Distanz zu zwei Punkten aufweisen

• Schnittpunkte erhält man durch die Verlängerung von Liniensegmenten eines oder mehrerer Features

  • Indem man die beiden Segmente anklickt deren Verlängerungen sich miteinander schneiden sollen

• Diese Werkzeug kann zur Ermittlung von Überlappungsbereichen linearer Strukturen herangezogen werden

Definiert man die Polygone im Beispiel unter als rote bzw. grüne Lichtquellen, ergibt sich aus der Verlängerung der Strahlen ein Bereich, der das Licht der beiden Farbquellen beinhaltet und somit eine Mischfarbe (gemäß der additiven Farbmischung) aufweist

-       Das einzig selektierte Feature wird durch eine vorzugebende Begrenzung (i.e. Linie) erweitert bzw. beschnitten

-       Dabei regelt der Verlauf zweier aufeinanderfolgender Segmente der Begrenzung die jeweilige Operation

-       Verläuft das erste Segmente zuerst nach innen, das zweite entsprechend nach außen, so wird die eingeschlossene Fläche aus dem Feature geschnitten

• Andernfalls wird die Fläche dem Feature hinzugefügt

-       Mit dieser Funktion lassen sich Polygone teilen oder auch erweitern

-       Somit stellt diese eine Alternativ zu den Funktionen „Reshape Feature“ und „Split“

-       Alle selektierten Segmente (auch Teilsegmente eines Linienzuges) werden bis zu einer vorzugebenden Begrenzung (i.e. Linie) erweitert bzw. gekürzt

-       Verlängerung:

-       Zusätzlich erhält man eine Liste der Punkte, die das Feature enthält

-       Mithilfe dieser Liste lassen sich die Stützpunkte ebenfalls bearbeiten (verschieben, löschen…)

-       Menü zu Bearbeitung der Stützpunkte (über rechte Maustaste):

o   Auch hier lassen sich die Stützpunkte einfügen, löschen oder verschieben

o   Durch die Funktion „Umdrehen“ lässt sich die Richtung der Linie und damit die Reihenfolge der Stützpunkte vertauschen

§ Dies ist z.B. für das Verkürzen von Linien bedeutsam

o   Ferner lässt sich eine Linie mit dem Befehl „Kürzen“ um eine entsprechend anzugebende Länge (in Karteneinheiten) bescheiden, ohne dass eine begrenzende Skizze zu zeichnen ist

-       Mit den üblichen Tools lassen sich die derart selektierten Features zwischen den Layern derselben Feature Klasse transferieren (aber ohne Attribute!!) oder aus dem aktuellen Layer löschen

-       Über den Button gelangt man zu einem Übersichtsfenster der Attribute aller aktuell selektierten Features der Layer

-       Durch Anklicken eines Wertes lässt sich dieser editieren

o   Copy & Paste mit rechter Maustaste

-       Alle Attribute eines Features können kopiert werden, indem man mit der rechten Maustaste auf das entsprechende Feature (im oberen Teilfenster) klickt und „kopieren“ auswählen

-       Durch Anklicken eines Layers im oberen Teilfenster lässt sich ein Attribut für alle selektierten Features gleichzeitig ändern:

Projektionen:

-       Korrekte räumliche Darstellung von Daten

-       Geometrische Berechnungen

-       Integration räumlicher Daten aus unterschiedlichen Quellen

-       Transformation in andere Bezugsystem

-       Die Erde ist ein unregelmäßiger 3D-Körper:

1.     Schritt: Abbildung auf einen Bezugskörper

2.     Schritt: Abbildung auf die Kartenebene (3D -> 2D)

o   Geographische Daten auf einen Bezugskörper abbilden

-       Kugel (r = 6371 km) – nur für globalen Betrachtungen

-       Rotationsellipsoid (spheroid) – Beschreibung durch

o   Form

o   Lage („…im Weltraum“)

-       Verwendete Systeme sind unterschiedlich gekippt

-       Geographische Koordinaten sind Koordinaten auf dem Ellipsoid

-       Zur Beschreibung Verwendung von Winkel

-       Weltkoordinaten Oldenburg:

o   φ (Phi) = Latitute / Breite: 53° 9‘ 0“ N = 53.15°

o   λ (Lambda) = Longitute / Länge: 8°12‘36“ E = 8.21°

-       Projektion wird benötigt für Gauß-Krüger oder UTM

-       Generelle Vorgehensweise zur Abbildung von Koordinaten in einer Projektion

-       Abbildungen von 3D auf 2D können maximal eine der folgenden Eigenschaften besitzen:

• Längentreu (äquidistant, equidistant)

• Flächentreu (äquivalent, equal area) – bez. Flächengrößen, nicht-form!

• Winkeltreu (konform, conformal)

-       Aufgabe der Kartenabbildung: Vermeidung bzw. Minimierung spezieller Verzerrungen je nach Zweck der Karte, z.B.:

• Verkehrskarte: partiell längentreu

• Geologische Karten: flächentreu

• Wetterkarten, Navigation: winkeltreu

Generelles Prinzip:

1.     Abbildungsfläche an 3D-Bezugskörper (Ellipsoid) anlegen:

• Ebene -> azimutale Abbildung

• Kegel -> konische Abbildung

• Zylinder -> zylindrische Abbildung

2.     Abbildungsvorschrift anwenden

3.     Abbildungsfläche u.U. abwickeln

-       Hilfskörper: Ebene

• Azimutale Abbildung

• Azimutalprojektion

-       Hilfskörper: Kegel

• Konische Abbildung

• Kegelprojektion

-       Hilfskörper: Zylinder

• Zylindrische Abbildung

• Zylinderprojektion

-       Normal oder polständig

-       Transversal oder querachsig, äquatorständig

-       Schiefachsig oder schiefständig

-       Rechtwinklige Koordinaten in der Kartenebene

-       Rechtwinklig-Ebene Koordinaten

-       Metrische Einheiten

• Unterteilung in 3°-Meridian-Streifen

• Der Meridianstreifen wird auf einen Zylindermantel projiziert, dessen Achse in der Äquatorebene

• Der Ursprung des Koordinatensystems ist der Schnittpunkt von Mittelmeridian und Äquator

• Die Y-Koordinate zählt vom Ursprung positiv nach Osten,

• Die X-Achse positiv nach Norden

• Die Y- und X-Werte werden in Metern angegeben

Gauß-Krüger-Koordinaten:

• Hochwert (geodätisch X; Northing) = tatsächlicher Abstand (in m) zwischen Äquator und Punkt auf Ellipsoid

  • Hauptmeridian wird längentreu abgebildet

  • Verzerrungen am Streifenrand (Beispiel: Abstand 150 km -> Längenverzerrung 1.000276)

• Rechtswert (geodätisch Y; Easting) = Abstand des Punktes vom Hauptmeridian (in m)

  • Um negative Koordinaten zu vermeiden, wird Rechtswert des Hauptmeridians auf 500 km gesetzt (False easting)

  • Um Hauptmeridian eindeutig zu vermerken, wird Kennziffer =lamda/3 dem Rechtswert vorangestellt (= Zone)

-       UTM = Universal Transverse Mercator-Projection

-       Gebrauch durch NATO, USA, ab 2000 auch in Europa

-       6° breite Meridianstreifen Zonen-Nummerierung von 1 bis 60

-       Deutschland in Zonen 32 (Hauptmeridian = 9°) und 33 (15°)

-       Bedeutung der Koordinaten wie bei Gauß-Krüger, aber:

• Hauptmeridian wird standardmäßig nicht längentreu abgebildet, sondern mit Maßstabsfaktor 0.9996 multipliziert (Minimierung der Längenverzerrungen abseits der Hauptmeridiane)

• Zur Vermeidung von negativen Hochwerten auf der Südhalbkugel, wird der Äquator auf 10.000 km gesetzt (false Northing)

-       DHDN = Deutsches-Haupt-Dreiecksnetz

-       In Deutschland hat die Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder (AdV) im Jahre 1991 die Einführung des ETRS89 als einheitliches amtliches Lagebezugssystem für ganz Deutschland beschlossen

-       Im Jahr 1995 hat die AdV beschlossen, ETRS89 in Verbindung mit der UTM-Abbildung einzuführen

Mit diesem Beschluss besteht für alle Vermessungsverwaltungen der Bundesländer die Verpflichtung, auch die Bestandteile des Liegenschaftskatasters in das ETRS89/UTM zu überführen

-       Projektionen können für jeden Datenrahmen festgelegt werden

-       Layer im Content-Fenster anwählen, rechte Maustaste

o   „Properties“

-       Projektion auswählen

-       Germany

o   Zone 3 für GK 3 Streifen in „National Grids“

-       Ordner World „Cntry00.shp“ laden

-       Zoom auf USA: Obere Grenze „gerade

-       Projektion aus: Vordefiniert\Projected Coordinate Systems\Continental\North America\North America Lambert Conformal Conic

-       Ist die Projektion im Datensatz definiert, so kann ArcMap auf diese Daten zugreifen

-       Je nachdem welcher Datensatz zuerst geladen wurde, erhält der Datenrahmen die zugehörige Projektion

-       Alle folgenden Datensätze können dann aufgrund ihrer Projektionsinfos korrekt projiziert werden = Projection on the fly

-       Jeder Datensatz (Shapefile) kann über eine .prj Datei Informationen zum Bezugsellipsoid und Projektion enthalten

-       Die Toolbox bietet eine Assistenten zur Projektion

-       Wenn keine on the fly Projection gewünscht ist und eine Transformation vor den Einladen der Layer erfolgen soll:

o   Toolbox -> Projektions-Assistent (unter „Projections and Transformations“ – „Define Projections“)

• Ergebnis in neuer Map laden

-       Datensatz geogr. DHDN + GK -> ok

-       Datensatz geogr. WGS84 + DHDN ?

-       Transformation von einem Bezugsellipsoid ins Ellipsoid des Zielsystems

Transformationsparameter:

• 3 Translationen

•   3 Rotationen

• 1 Maßstab

• Bezugskörper

• = Ellipsoide

  • nicht exakt rund

  • man verwendet an verschiedenen Orten unterschiedliche Ellipsoide um jeweils gute Bilder zu bekommen

  • Ausgleich der Ungenauigkeit der Ellipsoide

  • Arbeiten mit Winkeln Phi und Lamda

    • Nullmeridian, Äquator, Breiten- und Längenkreis, Erdmittelpunkt

-> Projizieren

-       Unter Georeferenzierung, Geocodierung oder Geotagging versteht man die Zuweisung raumbezogener Informationen, der Georeferenz zu einem Datensatz

-       Geht um Rasterdaten diese haben keine Rauminformation

-       Inverse Geokodierung (auch „reverse geocoding) ist das Gegenteil

• Mittels Geokoordinaten werden textuelle Lokationsangaben gesucht, also etwa Städtenamen, Straßennamen und so weiter

-       Georeferenzierung spielt eine wichtige Rolle in der Computerkartografie, der Fernerkundung und bei Geoinformationssystemen kommt aber auch bei Heimanwendungen vor z.B. der Archivierung von Fotos und Videos

-       Eingescannte Kartenblätter (Rasterkarten) sind in der Regel nicht georeferenziert, d.h.:

o   Daten fehlt eine räumliche Referenzinformation, der räumliche Ankerpunkt

o   Die Daten weisen nur eine Bildschirmkoordinate auf, den einzelnen Rasterzellen eines Rasterdatensatzes ist keine realweltliche Koordinate zugewiesen

o   Um den Daten eine räumliche Information zuzuweisen erfolgt die Referenzierung der Daten auf ein kartesisches Koordinatensystem

-       Bilder werden in Zeilen und Spalten gespeichert, wobei sich der Bildursprung oben links oder unten links befindet

-       Ein-Punkt-Georeferenzierung

-       Zwei-Punkt-Georeferenzierung

-       Visuelle Georeferenzierung (image to image registration)

-       ArcMap sucht nach Georefernz-Informationen, die mit dem Bild gespeichert sind

-       Ein World-File (engl. Schreibweise: "world file") ist eine kleine Textdatei, die Georeferenzdaten eines Bildes enthält

o   Die Dateinamenserweiterung leitet sich vom Bildtyp ab und lautet beispielsweise .jgw, .j2w, .pgw, .gfw oder .tfw für JPEG-, JPEG 2000-, PNG-, GIF- oder TIFF-Bilddaten

o   Das Bezugssystem fehlt in der Datei.

-       rr.rr = Ausdehnung eines Pixels in x- Richtung, gemessen in Karteneinheiten

-       0.00 = Rotationswert x

-       0.00 = Rotationswert y

-       -rr.rr =Ausdehnung eines Pixels in y- Richtung, gemessen in Karteneinheiten

-       xx.xx = x-Koordinate des linken oberen Pixels

-       yy.yy = y-Koordinate des linken oberen Pixels

-       Bekannt sein muss:

• Weltkoordinaten eines kartensicheren Punktes (Rechtswert/Hochwert bei Gauß-Krüger-Koordinaten)

• x/y-Koordinate des kartensicheren Punktes (Einfügemaske)

• Maßstab der Karte

• Auflösung (dpi)

• Bekannt muss sein:

  • Weltkoordinaten von zwei kartensicheren Punkten (z.B. RW/HW)

  • x/y-Koordinaten dieser kartensicheren Punkte (Einfügemaske)

• Bei guten Kartengrundlagen und einem guten Scanner reicht oftmals das Heranziehen nur des Rechtswert oder nur des Hochwerts zu Berechnung des Pixelausdehnung aus

• Bei leicht verzerrten Karten können beide Werte herangezogen werden, um für die Pixelausdehnung in x-Richtung und y-Richtung individuelle, genauere Ausdehnungen zu errechnen

-       Grundsätzlich zwei verschiedene Verfahrensweisen möglich:

1.     Referenzierung durch Auswahl von Punkten, deren Koordinaten bekannt sind und Eingabe dieser Koordinatenwerte

2.     „Visuelle“ Referenzierung auf einen vorhandenen Datensatz

-       Über Add-Data -> Ein unreferenziertes Bild bzw. Karte als Ausgangsdatenbestand hinzufügen

-       Ausgangsdatenbestand im Content-Fenster anwählen

-       Toolbar „Georeferencing“ (Imagery -> Georeference )aktivieren

-       Über „Add Contol Points“ einen Punkt auswählen, den man georeferenzieren möchte

• Über Rechtsklick öffnet sich das Fenster „Target Coordinations“ indem die Zielkoordinaten des zu referenzierenden Punktes einzugeben sind

-       Der gesetzte Passpunkt ist in der Passpunkt-Tabelle zu finden

-       Die Georeferenzierung wird mit dem Befehl „Save as“ abgeschlossen

• Hierbei entsteht eine neue Bilddatei, speichern unter „Output Raster Dataset“ als .tiff

-       Über Add-Data ein unreferenziertes Bild bzw. Karte als Ausgangsdatenbestand hinzufügen

-       Ausgangsdatenbestand im Content-Fenster anwählen

-       Toolbar „Georeferencing“ (Imagery -> Georeference) aktivieren

-       Mit der Funktion „Fit to Display“ lassen sich unrefernzierte Daten in den Kartenausschnitt verschieben, in dem Passpunkte erfasst werden sollen

-       Passpunkt hinzufügen „Add Control Points“

o   in der nicht georeferenzierten Karte wird ein Passpunkt gesetzt, dann wird in der georeferenzierten Basiskarte der gleiche Punkte gesucht und ein zweiter Punkt gesetzt

o   Der Vorgang sollte mehrfach wiederholt werden (mindst. 10 Punkte)

o   Tipp: mit der Taste L lässt sich der zu referenzierende Layer ein- und ausblenden

-       Wenn Ausgangs- und Ziel Passpunkt gesetzt sind wird die Karte mit jedem Kontrollpunkt an den vorgegebenen Platz gezogen

-       Die gesetzten Passpunkte werden automatisch in der Passpunkt- Tabelle (Control Point Table) gespeichert

-       Die Georeferenzierung wird mit dem Befehl „Save as“ abgeschlossen. Hierbei entsteht eine neue Bilddatei, speichern unter „Output Raster Dataset“ als .tiff.

-       Achtung: Immer zuerst am unreferenzierten, dann am referenzierten Bild suchen

-       Suchen von Punkten in beiden Bilder, die möglichst scharf abgrenzbar und gut erkennbar sind

-       Gut erkennbare Punkte sind i.d.R. Straßenkreuzungen, Brücken, Flussmündungen

-       Für eine Referenzierung sind mindestens 3 GZP erforderlich

• Je mehr Punkte gefunden werden und je besser diese über das Bild verteilt werden, desto besser ist auch das Ergebnis der Georeferenzierung.

-       Nach dem 4. gesetzten Passpunkt beginnt das Programm den RMS Fehler (root mean square) auszurechnen

-       Der RMS-Fehler (RMSE, Root Mean Square Error), der auch als RMS-Abweichung (RMSD, Root Mean Square Deviation) bezeichnet wird, wird basierend auf der Restklaffe berechnet und gibt im Allgemeinen die Qualität der abgeleiteten Transformation an

-       Determined by calculating the deviations of points from their true position, summing up the measurements, and then taking the square root of the sum.”

-       RMS = Berechnung der Abweichungen der Punkte von ihrer wahren Position durch Summierung dieser Messpunkte und Ziehung der Quadratwurzel der Summe

-       Nach der Vergabe einiger GZP sinkt der RMS

-       Für jeden GZP wird der RMS errechnet

-       Hat ein GZP einen sehr hohen RMS Fehler, dann kann man diesen wieder entfernen.

-       Der Export ist nötig, da das Speichern des Projektes allein für die Übernahme der Georeferenzierung nicht ausreicht

(-       Eindeutige Umrechnung von rechtwinklig ebenen Koordinaten eines Systems in eine anderes, wobei außer zwei Verschiebungen und Drehungen eine in zwei Hauptrichtungen unterschiedliche Maßstabsänderung vorgenommen wird)

Erklärung:

• Dies beinhaltet nicht nur das einfache Verschieben von Punkten, sondern auch das Berücksichtigen von Drehungen und unterschiedlichen Maßstabsänderungen in zwei Hauptachsenrichtungen.

• Letztendlich soll die Transformation eine klare und eindeutige Umrechnung von Koordinaten ermöglichen, damit die Daten genau positioniert werden können

• Nach der Wahl von 10 gut verteilten Passpunkten und der Auswahl einer polynomialen Transformation 3. Grades ist der RMS niedrig genug um die Georeferenzierung abzuschließen

• Ändert die räumliche Auflösung eines Raster-Datasets

• legt Regeln zum Aggregieren oder Interpolieren von Werten für die neuen Pixelgrößen fest

• Bei der geometrischen Transformation von Bilder wird aus einer vorliegenden Grauwertmatrix eine neue berechnet

• Resampling erfolgt über Methoden der Interpolation:

  • Nearest neighbour = der nächstgelegene Grauwert im Eingabebild wird übernommen

  • Bilinear = Zwischen den vier benachbarten Grauwerten im Eingabebild wird in Zeilen und Spaltenrichtung interpoliert

  • Cubic Convolution = Zwischen den vier mal vier umliegenden Grauwerten im Eingabebild wird mit Gleichungen dritten Grades interpoliert

Metadaten:

-       Metadaten dienen der Beschreibung von Daten = „Daten über Daten“

-       Metadaten werden benötigt, damit andere die Daten ebenfalls verwenden können

-       Erlauben Aussagen über:

o   Herkunft

o   Inhalte

o   Qualität

o   Raumbezug

o   Erstellungsdatum

o   Periodizität

o   Bezugsquelle

………der Geodaten

-       Metadaten erlauben die Recherche nach Daten und Diensten

-       Müssen für jeden Dienst und Datensatz vorhanden sein

-       Standards für interoperable Metadaten haben die Aufgabe Metadaten aus unterschiedlichen Quellen nutzbar zu machen

-       Sie umfassen folgende Aspekte:

o   Semantik

o   Datenmodell

o   Syntax

Metadaten – Semantik:

-       Die Semantik betrifft die inhaltliche Bedeutung von Metadaten, z.B. den Titel oder den Autor des Dokuments

-       Solche Bedeutungen werden durch Gremien wie die ISO, CEN oder OGC normiert

-       Datenmodele definieren die strukturelle Beschaffenheit von Metadaten

-       Beispiele für solche Datenmodelle sind HTML-Meta-Elemente

-       Datenmodell -> „Grammatik“ oder „Struktur von Aussagen“

-       Die Syntax dient zur Repräsentation der im Datenmodell gemachten Strukturaussagen

-       Ein Beispiel für ein solches Format ist die Auszeichnungssprache XML (Extensible Markup Language) in programmspezifischen Formaten (Header, Worldfile)

• Diese drei Aspekte Semantik, Datenmodell, Syntax bauen aufeinander auf

• Man kann sie auch als Schichtenmodell darstellen

• Die einzelnen Schichten sind aber insofern voneinander unabhängig, als die Verwendung eines bestimmten Standards für eine Schicht keine Auswirkung auf die Standards der anderen Schichten hat

• Das heißt aber auch, dass es eine umfassende Identifikationsmöglichkeit geben muss, die alle drei Schichten umfasst

  • Z.B. in Form eines URI = Uniform Resource Identifier

• Das korrekte Zusammenspiel dieser Elemente gewährleistet die Interoperabilität von Metadaten

• (vgl. https://www.klickhelden.com/wiki/metadaten/)

1.     Im Dokument selbst:

o   So ist in einem Buch stets auch der Autor und das Erscheinungsjahr verzeichnet

o   In HTML-Dokumenten werden mit Hilfe von Meta-Tags Sprache, Autor, Unternehmen und Schlagwörter angegeben, die beispielsweise von Suchmaschinen ausgewertet werden können

2.     In zugeordneten Nachschlagewerken:

o   Z.B. für ein Buch in einer Bibliothek im Bibliothekskatalog

3.     Bei Computerdateien in den Dateiattributen:

o   Die meisten Dateisysteme erlauben nur genau festgelegte Metadaten in Dateiattributen

o   Andere erlauben die Assoziation beliebiger Daten mit einer Datei

§ Auch ist es üblich, die Meta-Information „Dateityp“ im Dateinamen unterzubringen

4.     Bei Computerdateien in ausgelagerten Dokumenten

o   Z.B. XML-Dateien nach intern. Standards u. Normen

• Normen zur Beschreibung von Geodaten

• Dienen dazu Grundlagen für die gemeinsame Nutzung raumbezogener Daten durch eine einheitliche Beschreibung der Datenbestände und Funktionen zu schaffen

  • Ausgabe von Anleitungen und Teilen der Norm

  • Ausgabe von Anleitungen zu Verwendung

  • Vorgabe von Rahmen für die Implementierung

• ISO = Interational Standardization Organisation

• Definiert eine international gültigen Standard zur Beschreibung geographischer Informationen und zugehöriger Dienstleistungen

• Ermöglicht die Beschreibung von Geodaten durch Metadaten so, dass damit ihre Eignung für bestimmte Anwendungszwecke beurteilt, oder auch sinnvolle Präsentations- und Verarbeitungsmethoden abgeleitet werden

• Beinhaltet u.a. Informationen über den Inhalt, räumlich—zeitliche Bezüge, Datenqualität, Datenzugangsmöglichkeit oder Nutzungsrechte

• Gesamtmodell beinhaltet über 400 unterschiedliche Metadatenelemente

• Verpflichtender Kerndatensatz (Minimalanforderungen zur Beschreibung von Geodaten) enthält gerade 20 Elemente

-> Wichtige Grundlage beim Aufbau von Geodateninfrastrukturen (GDI)

-       CEN = Comité Européen de Normalisation

o   CEN/TC 278

• Road Transport and Traffic Telematics ==> Norm GDF "Geographic DataFile“

o   CEN/TC 287

• Geographic Information vgl. ISO/TC211

o   CEN-Normen sind für die EU-Mitgliedstaaten verbindlich!

• INSPIRE -> „Wiederbelebung“ von CEN

-       Formale Beschreibung aller für ein bestimmtes Fachgebiet oder eine bestimmte Aufgabe relevanten (fachlichen) Inhalt und Zusammenhänge

-       Nach ISO 19101/19103/19109 beschrieben mit UML (= unified modeling language)

-       z.B. das AFIS-ALKIS-ATKIS Anwendungsschema: (Objektarten und Datentypen)

o   Das Anwendungsschema gibt die konzeptuelle Sicht auf die zu modellierenden Anwendungen wieder

o   Die Modellierung entspricht der so genannten 3-Schema-Lehre, die bei einer Datenverarbeitungsanwendung neben der konzeptuellen Sicht auch die interne Sicht (Modellierung der Implementierung) und die externe Sicht (Modellierung der Datenaustauschschnittstelle) unterscheidet

o   Das AAA-Modell beschreibt nicht die interne Sicht (also Fragen der Implementierung)

o   Sondern stellt stattdessen vor allem die konzeptuelle Sicht dar

o   Auch die externe Sicht wird angegeben, allerdings geschieht dies nicht mehr in UML, sondern durch eine allgemeine Beschreibung von Regeln, die das konzeptuelle UML- Modell in XML-Schema-Beschreibungen für die Austauschdateien (als Anwendung von GML und XML) darstellen

• https://de.wikipedia.org/wiki/AFIS-ALKIS-ATKIS-Modell

Metadaten – Normen – Standards:

-       Die Datenverarbeitung ist einem kontinuierlichen Wandel unterzogen

• Steigen der Rechenleistung von Computern

• Weltweite Vernetzung

• Chance, Geodaten einem großen Anwenderkreis zu offerieren

• Verarbeitung über verteilte Systeme organisieren

-       Hierzu müssen Standards geschaffen werden, die von den Herstellern unterstützt werden

• Gründung des Open Geospatial Consortium (OGC)

  • In diesem Konsortium werden praxisnahe Spezifikationen erarbeitet, die eine interoperable Nutzung von Geodaten sichern sollen

-       OGC (Open Geospatial Consortium)

o   Mitglieder sind Firmen, Universitäten und staatliche Stellen (>300)

o   Ziele:

• Erstellen von Schnittstellendefinitionen, die eine systemunabhängige, verteilte Haltung, Nutzung und Bearbeitung raumbezogener Daten in Netzwerken ermöglicht

• Breiter Einsatz interoperabler Software-Komponenten

• Vollständige Integration der Geodatenverarbeitung in die Informationsverarbeitung

o   Standards (beruhen auch auf Normen der ISO, CEN):

• WMS (Web Map Service)

• WFS (Web Feature Service) etc.

-       Aufbau von Geodaten-Infrastrukturen:

• schnelle Recherche über Daten

• keine Mehrfacherfassung von Daten

• verteilte Datenhaltung

• Zugang über zentrale Portale (z.B. Portal U, Geoportal.Bund.de)

• Zugriffssteuerung, e-commerce

• Interoperable Nutzung von Daten durch OGC-Standards

• Online-Visualisierung von Geodaten

• Online-Verarbeitung ‘‘ “

• Online-Manipulation ‘‘ “

-       Zielgruppen:

• Wirtschaft

• Behörden

• Bürger

• Wissenschaft

-       INSPIRE =Infrastructure for Spatial Information in the European Community

• Ziel:

  • allgemeine Bestimmungen für die Schaffung der Geodateninfrastruktur in der Europäischen Gemeinschaft für die Umweltpolitik zu erlassen

• Hierzu soll die Geodateninfrastruktur Deutschland so ausgelegt sein, dass Geodaten auf der optimal geeigneten Ebene gespeichert, zugänglich gemacht und verwaltet werden

• Aus verschiedenen Quellen aus der gesamten Gemeinschaft kohärent verknüpft und von verschiedenen Nutzern und für unterschiedlichste Anwendungen genutzt werden können

• Geodaten, die auf einer bestimmten Verwaltungsebene erfasst werden, von anderen Verwaltungsbehörden gemeinsam genutzt werden können

• Die Bedingungen für die Bereitstellung von Geodaten einer umfassenden Nutzung nicht in unangemessener Weise im Wege stehen

• Geodaten leicht ermittelt und auf ihre Eignung hin geprüft werden können und die Nutzungsbedingungen leicht in Erfahrung zu bringen sind

-       Metadaten sind „Daten über Daten“

-       Datensätze können durch standardisierte Felder beschrieben werden

-       Diese Information dienen der Beschreibung eines Datensatzes

o   Man weiß damit, wo der Datensatz herkommt, wie er entstanden ist usw.

-       Metadaten werden im gleichen Verzeichnis wie der Datensatz als XML-Datei abgespeichert (*.shp.xml)

-       XML-Dateien können auch in Browsern angezeigt werden

-       Die Metadaten können mit ArcCatalog bearbeitet werden

-       Metadateninhalte im FGDC CSDGM-Format und im ESRI-ISO-Metadatenformat können auf das ArcGIS-Metadatenformat aktualisiert werden

-       Wenn ein Metadatendokument Inhalte aufweist, die nicht aktualisiert werden können, können Sie den Inhalt im Browser anzeigen

-       Sucht Geodaten auf Festplatte, im Netzwerk oder auf Internet-Severn

-       Kriterien:

• Maps

• Layers

• Scenes

• Tools

• Notebooks

-       Search Options:

• Nach Typ

• Erstellungs-/Modifizierungszeitraum

• Zugriffsberechtigung

• Status (aktuell/ veraltet)

-       Bedeutet die freie Verfügbar- und Nutzbarkeit von Daten

-       Beruht auf der Annahme, dass vorteilhafte Entwicklungen eingeleitet werden, wenn Daten für jedermann frei zugänglich gemacht werden

-       Betrifft insbesondere Abwesenheit von Copyright, Patenten oder anderen proprietären Rechten

-       Vergleich mit anderen „Open“-Initiativen, wie z.B. Open Source, Open Content, Open Access

• Als „Open Data (Offene Daten)“ gelten alle Datenbestände, die im Interesse der Allgemeinheit ohne jede Einschränkung zur freien Nutzung, zur Weiterverbreitung und zur freien Weiterverwendung frei zugänglich gemacht werden

• Dies umfasst u.a. Lehrmaterial, Geodaten, Statistiken, Verkehrsinformationen, wissenschaftliche Publikationen, medizinische Forschungsergebnisse oder Hörfunk- und Fernsehsendungen

• Bei „Open Data“ handelt es sich nicht ausschließlich um Datenbestände der öffentlichen Verwaltung.

  • Auch privatwirtschaftlich agierende Unternehmen, Hochschulen und Rundfunksender sowie Non-Profit-Einrichtungen produzieren entsprechende Beiträge

Umweltinformationsgesetz (UIG)

• Stellt den rechtlichen Rahmen für den freien Zugang zu Umweltinformationen bei informationspflichtigen Stellen dar

• Das sind u.a.

  • Öffentliche Verwaltungen

  • Beauftragte Gremien und

  • Natürliche oder juristische Personen des Privatrechts

• Basiert auf der Richtlinie 2003/35/EG des Europäischen Parlaments und des Rates über den Zugang der Öffentlichkeit zu Umweltinformationen und den Vorgaben der Aarhus-Konvention

• Ist eine Sammlung geographischer Datasets unterschiedlicher Typen in einem einfachen Dateisystemordner oder einem relationalen Datenbankmanagementsystem

• Geodatabases sind in vielen Größen verfügbar,

• Weisen jeweils eine unterschiedliche Anzahl von Benutzern auf

• Können von kleinen Einzelbenutzerdatenbanken, die auf Dateien basieren, bis zu größeren Arbeitsgruppen-, Abteilungs- und Unternehmens-Geodatabases reichen, auf die viele Benutzer zugreifen

• Endung .gdb

• Die Geodatabase ist die native Datenstruktur für ArcGIS und das primäre Datenformat, das für die Bearbeitung und Datenverwaltung genutzt wird

• Es handelt sich um einen physischen Speicher für geographische Informationen, wobei vorwiegend ein Datenbankmanagementsystem oder ein Dateisystem genutzt wird

• Geodatabases verfügen über ein umfassendes Informationsmodell zur Darstellung und Verwaltung geographischer Informationen

• Diese Informationsmodell wird als eine Reihe von Tabellen implementiert, die Feature-Classes und Attribute enthalten

“Eine File-Geodatabase ist eine Sammlung von Dateien in einem Ordner auf einem Datenträger, mit der räumliche und nichträumliche Daten gespeichert, abgefragt und verwaltet werden können.“

• Datenbank = ist eine Sammlung nicht-redundanter zusammengehöriger Daten, die von mehreren Anwendungssystemen benutzt werden können

• Datenbanksystem = Datenbank + Verwaltungssystem

• Trennung zwischen Daten und Anwendungsprogramm

• Verschiedene Anwender bekommen eine individuelle Sicht der Daten

• Anfragen, Neueintragungen und Korrekturen nur über wohldefinierte Schnittstellen

-       Software zur Verwaltung einer Datensammlung

-       Benutzer kommunizieren mit dem DBMS über eine Abfragesprache (query language [Beispiel: SQL])

-       Die Abfragesprache hat zwei Komponenten:

• Datendefinitionssprache

• Datenmanipulationssprache

1.     Datenbankadministrator (DBA)

• Datendefinition

• Zugriffsrechte

• Backup, Recovery, Optimierung und Tuning

2.     Anwendungsprogrammierer

• Datenbankentwurf

• Entwickeln von Anwendungen für Benutzer

3.     Benutzer

• (normalerweise) geringe Datenbankkenntnisse

• Eingeschränkte Zugriffsrechte zur Datenbank

-       Redundanzvermeidung

-       Verhindern von Inkonsistenzen

-       Gemeinsame Datennutzung

-       Standards einhalten

-       Datenintegrität (Korrektheit, Vollständigkeit und Konsistenz von Daten) gewährleisten

• ArcInfo Coverage – der Vorreiter:

  • Redundanzfrei

  • Topologisches Datenmode

  • Aber..

    • Keine Beziehung zu anderer Coverages

    • Keine Topologie zwischen Coverages

    • Fester Regelsatz

    • Nicht datenbasiert

• Shape – der „de facto“ Dateistandard

  • Vorlage für OGC und ISO Simple Feature Spec.

  • Weit verbreitet

  • Offen gelegt

  • Schnell

-       Kennt keine Beziehung zu anderen Daten

-       Kennt kein (definierbares) Verhalten

-       Kennt keine Metadaten / Dokumentation

-       Kennt keine erweiterbare logische Struktur

-       Kennt keine eigenen Erweiterungen

-       Kann nicht unbegrenzt wachsen

-       Durch die integrierte Dbase Files

o   In der Feldbenamung

o   Feldformate, Inhalte, Dimension

o   Gesamtzahl und Größe

-       In der Speicherung der Daten

o   Keine Kurven/Splines

o   Keine Raster /Annotation / Blob/ GUID / XML

o   Keine Meta-Konstrukte wie Terrain, Topologie, Netzwerke, Geocoder, Metadaten

o   Keine Relationen, Domänen, Versionen, Historie

RDBMS = Relational Database Managemnt System

-       Abstraktionsschicht

o   Macht die Geodatabase plattformunabhängig

o   Erlaubt auch ArcGIS Pro Geodatabases

-       Logik

o   Alle Geometrien sind in der Tabelle angelegt

o   Weitere Tabellen fügen GDB-Logik hinzu

-       Framework für „lange Transaktionen“

o   Datenintegrität, Versionsverwaltung

-       ArcGIS Pro

o   Zusammenspiel alles Komponenten ist sichergestellt

-       Geodatabase-spezifisch

o   Subtypes

• Um Features zu kategorisieren

o   Domänen

• Um Attribute zu validieren

o   Regeln in Beziehungsklassen

• Um Datensätze nach Regeln zu verbinden

o   Topologieregeln

• Um nach räumlichen Beziehungen zu validieren

o   Verbindungsregeln in Netzen

• Um erlaubte / zwingende Verbindungen zwischen Netzwerk-Features festzulegen

-       Speichern von Feature-Classes mit räumlichem Bezug zueinander

o   Identischer Raumbezug

o   Projizieren von Feature Classes beim Importieren

o   Keine Tabellen

-       Für zusätzliches Verhalten notwendig

o   Geodatabase-Topologie

o   Geometrisches Netzwerk

o   Netzwerk-Dataset

o   Terrain

-       Schneller Text mit „fester Lage“ und individuellen Eigenschaften sowie Inhalten

-       Haben umfassende Edit-Eigenschaften

-       Subtypes sind möglich

-       Können „Feature-linked“ sein

-       Sind eigene Layer

-       Spezielle Annotation-Art für die Anzeige von Maßangaben

-       Topologische Beziehung zwischen Feature-Classes

-       Festgelegte Fließrichtung

-       Einsatzbereiche:

o   Erzwingen von Datenqualität

o   Verbindung zwischen Features

o   Beschleunigung der Dateneingabe (Regeln)

o   Analyse

o   Versorgungs-und Telekommunikationsanwendungen

-       Erweiterung Network Analyst

-       Modellierung von Verkehrsnetzten

-       Für Routing, Logistik, Geomarketing

-       In Feature Dataset erstellt

-       Benutzer legt Eigenschaften fest

-       Topologieeigenschaften

o   Cluster-Toleranz

o   Beteiligte Feature-Classes

o   Ränge

o   Topologieregeln

-       Erstellt und erhält topologische Beziehungen

-       Bearbeitung in Map

-       Oberfläche mit Mehrfachauflösung, erstellt aus Feature-Classes mit gespeicherten Messwerten

-       Typische Anwendungen

o   Topographische Kartenerstellung

o   Bathymetrische Kartenerstellung

-       Typische Datenquellen

o   Photogrammetrische Daten

o   LIDAR,RADAR

-       Erweiterung 3D Analyst

-       Symbologie mit Features speichern

-       Kontrolle über die Darstellung einzelner Features

Als Eigenschaft des Objekts gespeichert

-       Bilder in ArcGIS

o   Viele Bildformate (img, tiff, bmp)

-       Speicheroptionen

o   Raster-Dataset

• Einzelne Raster (Satelliten-, Luftbild, TK)

o   Raster-Katalog

• In Tabelle gespeicherte Sammlung von Raster-Datasets

o   Raster-Attribut

• Datentyp Raster

-       Toolbox: Container für Werkzeuge und Toolsets

-       Toolset: Ordnungs-Container in der Toolbox

-       Werkzeug: Einzelne Geoverarbeitungsfunktion

-       Modell / Skript: Routine aus Funktionen

-       Integriertes Modell zur

o   Datenbeschreibung

o   Prozessbeschreibung

o   Suche

o   Dokumentation / Hilfe

-       Mit Austauschschnittstellen

-       Eine File-Geodatabase wird in Form von mehreren Dateien in einem Ordner mit der Erweiterung .gdb gespeichert

o   Jedes Dataset ist in einer Einzeldatei enthalten

o   Standardmäßig können Dateien bis zu 1 TB groß sein

-       Eine mobile Geodatabase wird in einer SQLite- Datenbank gespeichert, die vollständig in einer einzelnen Datei enthalten ist und die Erweiterung .geodatabase hat

-       Enterprise-Geodatabases sind Mehrbenutzer-Geodatabases und werden in relationalen Datenbanken gespeichert

-       Sie können praktisch unbegrenzt groß sein und eine unbegrenzte Anzahl von Benutzern haben

-       ArcGIS Pro Geodatabase für Einzelarbeitsplätze oder Mehrbenutzersystemen

-       Sammlung geographischer Datasets unterschiedlicher Typen

o   in einem einfachen Dateisystemordner (File Geodatabase)

o   oder in einem relationalen Mehrbenutzer-DBMS (z. B. Oracle, Microsoft SQL Server, PostgreSQL)

-       Datensätze

o   komplexe Sammlung von Informationen mit geografischem Bezug

-       Typen

o   Objektklassen, Featureklassen, Relationsklassen

o   Featuredatensätze

o   Netzwerke, Topologien, Raster- und Vermessungsdatensätze

-       Assoziierte Informationen zur Verwaltung von Integrität, Verhalten und Interpretation

o   Domänen

o   Topologie

o   Metadaten

-       Nutzt Funktionalität relationaler Datenbanken

-       Räumliche Erweiterung relationaler Datenbanken

-       Basiert auf dem Modell der kurzen Transaktionen

-       Relationen werden gespeichert

-       Hohe Ausfallsicherheit und Flexibilität

-       Räumlich kontinuierlich

-       Basiert auf dem relationalen Modell

-       Feature - entspricht einem geografischen Objekt

-       Feature - Instanz der Featureklasse

-       Erweitert das relationale Modell um den Attributtyp Geometrie

-       Eine Featureklasse ist eine Tabelle von Zeilen, jede Zeile verfügt über eine eigene Geometriespalte

-       Feature-Datensatz

o   Raumbezug

-       Feature-Klassen

o   Polygon

o   Linie

o   Punkt

-       Tabellen

-       Raster-Datensätze

-       Sammlungen von Zeilen und Spalten

o   Nicht räumliche Elemente

o   Container für Attributdaten, Adressen, X/Y-Positionen,

o   Routenereignisse und mehr

-       Spaltenverhalten optional

o   Standardwerte für Attribute

o   Attributdomänen

-       Tabellen können Teil von Beziehungen sein!

-       Lokale Datenbank -> besteht aus einer (!) Access-Datei [.mdb]

-       Ausschließlich in der 32-bit Version - Nicht mehrbenutzerfähig!

-       Import- und Exportfunktionen (Shape-Format)

-       kann in eine Multiuser Geodatadase umgewandelt werden

-       Ab ArcGIS enthalten Geodatenbanken auch Topologie

-       Feature Dataset

o   Pro DB mehrere Feature Datasets

o   Ist eine Obergruppe mehrerer „Geometrie- Objekte“, der sog. Feature Classes

o   Kann weiterhin Tabellen enthalten (Für Sachdaten, die nicht einem Feature zugeordnet werden)

-       Feature Class

o   Enthält Features

o   Ist immer ein bestimmter Geometrietyp (Point, Line, Polygon)

o   Geometrieeinstellungen werden übernommen (X/Y Domäne)

-       Name für die Verwaltung

-       Alias erscheint im Map Content Bereich als Name

-       Klasse enthält nur Simple Features

-       Feature Typ (Punkt, Linie, Polygon) ist zu definieren (hier Punkt)

-       Standardparameter für die Ablage in GeoDB

-       Konfigurationen sind nur bei SDE möglich

-       Sind festgelegte Wertebereich, die einen Wert in einem Feld einer Attributtabelle annehmen können

-       Verhindern, dass in diesem Feld andere als die vorgegebenen Werte eingetragen

-       Erleichtern das Eintragen der Werte durch eine Dropdown-Liste mit den erlaubten Werten

-       Man unterscheidet:

o   Coded Value Domains (Kodierte Werte)

• Num. Codes erhalten bei Eingabe klarschriftl. Bedeutung

• 103 -> „Moorbach“

o   Range Domains (Bereiche)

• geben Wertebereich vor

• Straßenbreite: 0,1 – 20 m

-       Domänen gelten DB-weit

-       Sie müssen vor der Anlage eines Attributes vorhanden sein

-       Split Policies:

o   Duplicate

o   Default Value

o   Geometry Ratio (nur für numerische Attribute)

-       Merge Policies:

o   Default Value

o   Sum Values (nur für numerische Attribute)

o   Weighted Average (nur für numerische Attribute)

-       Können auch in der GeoDB gehalten werden

-       To-Do:

o   Neue Tabelle „Bearbeitung“ anlegen mit allen Merkmalen

o   Daten laden

-       Datenbank auswählen, rechte Maustaste, neue Tabelle anlegen

-       Namen (Bearbeiter) und

-       Alias (Bearbeiter) festlegen

-       Unter ArcView nur simple Objects

-       Name, Station und Nummer (des Bearbeiters) als Felder eintragen

-       Daten aus bestehender dbf-Datei einfügen

-       Tabelle auswählen, rechte Maustaste und Load Data

-       Nach dem Start des Assistenten die Datenquelle wählen (BEARB.dbf)

-       Da die gesamte Datei geladen werden soll, wird hier keine Abfrage definiert

Ansonsten können auch Subsets durch SQL Abfragen importiert werden

-       Tabelle „Bearbeitung“ in die Map laden (wie Shapedatei).

-       Mögliche weitere Schritte: Verbindungen/Beziehungen

-       ... siehe Teil: „Tabellen“

-       Rechtsklick auf erstelltes Mosaik-Dataset -> Add Rasters

-       Leeres Mosaik-Dataset in der GDB erstellen (Catalog Fenster)

o   Koordinatensystem definieren

-       Daten aus DGK 5 (Nordhorn) einladen (auf das Ursprungsformat (1 bit, 8 bit etc. ) achten

-       Daten werden in einem Mosaik dargestellt (hier DGK 5) – Ggf. Symbologie anpassen

-       Neue Feature Datasets und neue Feature Classes werden mit dem Arc Catalog angelegt!

-       Feature Dataset „Verkehr“

o   Feature Class Straße

-       Feature Dataset „Nutzung

o   Feature Class Grundstueck

o   Feature Class Gebaeude

o   Feature Class Gewaesser

o   Feature Class Gruenflaeche

Feature Class Adresspunkt

-       Wenn Sie über Features verfügen, die lagegleich sind und dieselbe Position von Koordinaten, Grenzen oder Knoten aufweisen, können ihre geographischen Daten dank der Geodatabase-Topologie besser verwalten werden

-       Mithilfe von Geodatabase-Topologien wird die Datenintegrität sichergestellt

-       Die Verwendung einer Topologie bietet einen Mechanismus zur Durchführung von Integritätsüberprüfungen ihrer Daten und unterstützt sie bei der Überprüfung und Verwaltung von Feature-Repräsentationen in ihrer Geodatabase

-       Außerdem können sie Topologien zum Modellieren räumlicher Beziehungen zwischen Features nutzen

o   Diese ermöglichen die Unterstützung einer Vielzahl von Analysevorgängen, wie etwa

§ Das Suchen benachbarter Features,

§ Das Arbeiten mit lagegleichen Grenzen zwischen Features und

§ Das Navigieren entlang verbundener Features.

-       Räumliche Beziehungen von Feature-Classes können in einem Feature – Dataset definiert, d.h. über Topologie-Regeln festgelegt werden

o   Mögliche Topologie-Regeln (siehe TopologyRuleA4.pdf)

-       Joins oder auch Verbindungen können genutzt werden um Attributinformationen von Layern oder Tabellen auf Basis eines gemeinsamen Feldes auf einen Ziel Layer zu übertragen

-       Joins/ Verbindungen

o   Sind reversibel

o   Können 1:n oder n:m Verknüpfungen erfolgen

-       Beispiel:

-       Relates / Beziehungen hängen keine Felder an Tabellen

o   Stellen eine logische Beziehung zwischen Tabellen bzw. Layern her

-       Anhand der „lagebezogenen Auswahl“ können Features basierend auf Ihrer Lage gegenüber anderen Features ausgewählt werden

-       Es handelt sich also um eine Auswahl, d.h. Selektion von Features

-       Punkt-, Linien und Polygon-Layer sind als Eingabe möglich

-       Zu finden ist die „lagebezogenen Auswahl“ unter Geoverarbeitung | Lagebezogen auswählen

o   Hauptmenü | Auswahl | Lagebezogen auswählen…

o   Mögliche Abfragen (u.a.):

§ sich überschneiden mit

§ in einer Entfernung liegen von

§ vollständig enthalten

§ vollständig enthalten sind in

§ ihren Mittelpunkt haben in

§ ein Linien-Segment gemeinsam benutzen mit - die Umrandung berühren von

§ identisch sind zu

§ gekreuzt werden durch den Umriss von

§ enthalten

§ enthalten sind von

-       Es kann vorher eine beliebig geformte Grafik gezeichnet werden

-       Ist diese dann selektiert, wird mit ihr eine entsprechende Auswahl vorgenommen (Die Einstellung für die „interaktive Auswahl“ unter Hauptmenü | Auswahl |Auswahloption sowie die Einstellung der „auswählbaren Layer“ gelten hierbei)

-       Über „räumliche Verbindungen“ können Layer zueinander in Beziehung gesetzt werden, die keine gemeinsamen Attributfelder besitzen, aber räumlich Bezüge zueinander aufweisen

-       So können z.B.

o   die am dichtesten zusammenliegenden Features gefunden werden,

o   Features, die innerhalb anderer liegen, identifiziert werden oder

o   Überschneidungen festgestellt werden.

-       Wie beim Verbinden zweier Tabellen fügt eine räumliche Verbindung die Attribute eines Layers an die Attributtabelle eines anderen Layers an

-       Die räumliche Verbindung in ArcGIS erzeugt einen neuen Layer, der beide Attribut-Sets enthält

-       Puffer sind Zonen mit definiertem Abstand um Features und können z.B. bei Nachbarschaftsanalysen eingesetzt werden

-       In ArcGIS können Puffer sowohl mit konstantem als auch mit variablem Abstand generiert werden

o   Es können zahlreiche Features gleichzeitig gepuffert werden, aber um jedes wird zunächst ein separater Puffer erzeugt

-       Puffer werden meist in separate Dateien ausgegeben, um sich auch in anderen Projekten nutzen zu können

-       Berechnung des Rand-/Kantenverhältnisses von Inselbiotopen (Innenpolygonpuffer)

-       Erreichbarkeit von Teilhabitaten (Außenpolygonpuffer; liegen innerhalb eines Puffers, der der Wanderungsdistanz einer bestimmten Amphibienart entspricht

-       Ermittlung von Gewässerrandstreifen (zweiseitiger Puffer; nur kleinmaßstäbig, bei großen Maßstäben sollte man Höhenlinien zur Abgrenzung heranziehen)

-       Ermittlung des Einflussbereichs einer Windschutzpflanzung (einseitiger Puffer)

-       erste Näherung für Ausbreitung von Lärm und Schadstoffen (besser ein

-       komplexeres Modell verwenden)

-       erste Näherung für die Ermittlung von Einzugsbereichen von Erholungsgebieten

Puffer erzeugen (1):

1.     Schritt: Layer auswählen (ggf. nur selektierte Features)

2.     Schritt: Optionen auswählen / Distanzen bestimmen

3.     Schritt: Puffer erzeugen und symbolisieren

-       Geoverarbeitung (Geoprocessing) ist die Verarbeitung von raumbezogenen Daten

-       Durch die Anwendung einer Operation auf existierende raumbezogene Daten werden neue Daten (Informationen) gewonnen

-       Beispiel:

o   Logische und raumbezogene Abfragen

o   Die Umwandlung raumbezogener Daten in unterschiedliche Formate.

o   Das Zusammenfassen von Polygonobjekten mit Hilfe eines Attributs

o   (Dissolve)

o   Die Verschneidung von raumbezogenen Daten (Intersect).

-       GIS Werkzeuge zur Bearbeitung der Geodaten als Ganzes

-       Einteilung in mehrere Toolsets je nach Version

o   Z.B. Analysis Tools, Conversion Tools, Data Management Tools usw.

-       Direktstart der Werkzeuge (z. B. Doppelklick)

-       Start über die Kommandozeile (ähnlich wie Kommandozeile in ArcInfo Workstation)

-       Einbau der Werkzeuge in ein Modell (erzeugt mit dem Model Builder)

-       Über ein Script (z. B. erzeugt aus einem Modell)

-       Verschneidung (= logische Kombination der Geometrien und Attribute mehrerer thematischer Ebenen) kann so vielfältig wie keine andere GIS-Methode in der Planung angewendet werden

-       Beispiele sind:

o   kartografische Addition von Flächen derselben Wertstufe, z.B. Darstellung der Landnutzung

o   Überlagerung von Biotoptypen mit Verkehrswegetrassen

o   Ermittlung von "Restflächen" (Flächen, die eine bestimmte Mindestgröße unterschreiten und daher mit zum Flächenverlust zu rechnen sind)

o   Überlagerung von Nutzung mit Lärmisophonen oder Luftschadstoffausbreitung.

o   V. a. kann man mit Verschneidung Flächennutzungsänderungen, d. h. Zustand mit und ohne Vorhaben, und ihre räumlich darstellbaren Wirkungen, d. h. Vorbelastung und Zusatzbelastung, Beeinträchtigungsempfindlichkeit und Beeinträchtigungsintensität, vergleichen

-       Folgende Problembereiche sind zu beachten:

o   Die zu verschneidenden Schichten (Layer) müssen maßstäblich zueinander passen.

o   Die thematischen Schichten müssen auch zeitlich zusammenpassen.

o   Eine zentrale Frage ist die Übernahme von Attributen: Bei Typisierung erhalten die resultierenden Flächen das Attribut 1:1, bei Zahlen (Anzahl Brutpaare, Einwohner etc.) stellt sich die Frage, ob man sie gleichmäßig auf die Flächen verteilt oder die Verteilung mit der Flächengröße gewichtet.

o   Kartografische Ungenauigkeiten, die aufgrund ungenauer Digitalisierung oder aber unscharfer Übergänge entstanden sind, pflanzen sich bei jeder Verschneidung fort. Man kann qualitativ schlechte Daten mit einem GIS nicht zu qualitativ besseren Ergebnissen verarbeiten.

-       DISSOLVE = Features anhand eines Attributes zusammenführen

-       Ermöglicht:

o   Das Zusammenführen von Punkten, Linien oder Polygonen, die denselben Wert für ein bestimmtes Attribut haben.

o   So können Multipart-Features (d.h. aus mehreren disjunkten Einzel-Features bestehende Features) für jeden vorhandenen Attributwert entstehen, welche in der Attributtabelle als ein Datensatz repräsentiert werden

-       ArcToolbox | Data Management Tools | Allgemein | Zusammenführen (Merge) bzw. Anhängen

-       Merge = Layer zusammenführen

-       Achtung: Unterschied zu Dissolve (Zusammenführen)

-       Ermöglicht:

o   Das Zusammenführen der Features mehrerer (angrenzender) Layer in einen neuen Layer

o   Die Layer bzw. Features der Layer können sich dabei auch überlappen

§ Es werden alle Features übernommen, ohne die Grenzen zwischen ihnen aufzulösen

o   Besitzen die Ausgangslayer gleiche Attributfelder, werden diese übernommen

o   Merge = Layer können unterschiedliche Datentypen (mit verschiedenen Attributfeldern) sein

o   Append = Layer müssen vom gleichen Datentyp (mit den gleichen Attributfeldern) sein

-       ArcToolbox | Analysis Tools | Extrahieren | Ausschneiden

-       CLIP = Einen Layer mit einem anderen ausschneiden

-       Ermöglicht:

o   Die Verwendung der Polygone eines Clip-Layers als „Ausstechformen“, um Features eines Eingabe-Layers zu beschneiden

o   Eingabe-Layer kann ein Punkt-, Linien- oder Polygon-Layer sein

o   Die Ergebnisdatei enthält nur die Featureteile des Features des Eingabe-Layers, die sich innerhalb des Clip-Polygone befindet

-       ArcToolbos | Analysis Tools | Overlay | Überschneiden (Intersect)

-       Intersect = Zwei Layer überschneiden

-       Ermöglicht:

o   Das Verschneide zweier Polygon-Layer oder eines Linien- mit einem Polygon-Layer

o   Eingabe-Layer kann ein Linien- oder Polygon-Layer sein

§ Overlay-Layer muss ein Polygon-Layer sein

o   Ist ähnlich wie „Clip“ mit dem Unterschied, dass die Features (Linien oder Polygone) des Ergebnis-Layers sowohl die Attribute des Eingabe- als auch des Overlay-Layers enthalten

-       ArcToolbox

-       Union = Zwei Layer vereinigen

-       Ermöglicht:

o   Das Verschneiden der Features zweier Polygon-Layer

o   Ist ähnlich wie „Intersect“ mit dem Unterschied, dass alle Polygone beider Layer im Ergebnis-Layer enthalten sind

• Egal, ob sie sich Überschneiden, oder nicht

-       ArcToolbox | Analysis Tools | Overlay | Radieren (erase)

-       Erase = Verschneiden

-       Ermöglicht:

o   Löscht alles in Layer 1, was unter Layer 2 liegt

o   Das ist nötig, bevor eine Änderung neu digitalisiert werden kann

o   Dies muss als Verschneidungsaktion laufen, weil sonst zu viel gelöscht (nur ganze Kanten) wird

-       ArcToolbox | Analysis Tools | Extrahieren | Teilen (Split)

-       Split = Aufspalten

-       Ermöglicht:

o   Teilt einen Layer in mehrere Teile

o   Es kommt zur Anwendung, wenn nur eine Ecke einer Karte für die Planung gebraucht wird oder vor der Ausgabe, wenn diese auf verschiedenen Blättern erfolgen soll

-       Features oder Teile von Features in den Eingabe-Features und Update-Features, die sich überlappen, werden in die Ausgabe-Feature-Class geschrieben

-       Die Eingabe- und die Update-Feature-Class bzw. der -Feature-Layer müssen den gleichen Geometrietyp aufweisen

-       Der ModelBuilder ist Bestandteil Toolbox und dient dem Zusammenfügen von Geoverarbeitungswerkzeugen zu Prozessketten, die dann automatisiert ausgeführt werden können

-       Die Anzahl der in einem Model implementierten Prozesse ist nicht beschränkt und kann mehrere hundert Werkzeuge umfassen

-       Ein Modell kann als Einzelprozess bzw. Teilprozess in ein anderes (Gesamt-)Modell eingefügt werden

-       Im ModelBuilder können alle standardmäßig in der Toolbox vorhandenen Werkzeuge (Tools) genutzt werden

-       Ein großer Vorteil ist dabei, dass die Elemente und deren Parameter nur einmal definiert werden müssen und das Modell dann beliebig oft mit diesen Einstellung ausgeführt werden kann

-       Wird ein Prozess eingefügt, so wird die Symbolisierung zunächst grau dargestellt

-       Sobald alle Paramter definiert wurden, enthalten die Symbole ihre typische Farbgebung

o   Eingangsdaten -> blaues Oval

o   Werkzeuge -> gelbes Rechteck

o   Ergebnisse -> grünes Oval

o   Variablen -> Hellblaues Oval

1. Aufruf über eine Toolbox

-       Ein Modell kann prinzipiel in jeder Toolbox erstellt werden, für die man Schreibrechte besitzt

-       Dabei kann in ArcGIS Pro mittlerweile auch die Standard Toolbox bearbeitet werden

2.Aufruf über die Werkzeugleiste

-       Über die Standardwerkzeugleiste kann ein neues Modell erstellt und in einer beliebigen Toolbox gespeichert werden

Hinzufügen von Werkzeugen und Daten:

-       Per Drag & Drop können Daten in das Modell hinzugefügt werden

-       Die Verknüpfung von Prozessen ist sowohl per Maus sowie Dialogfenster eines Werkzeugs

o   Durch Auswahl der entsprechenden Modellparameters möglich

o   Zum öffnen Doppelklick auf Symbol der Prozesses

-       Prozesse eines Modells, die bereits einmal ausgeführt wurden, werden mit einem Schatten hinter dem Symbol der Eingangsdaten, des Werkzeugs und der Ergebnisdaten gekennzeichnet

-       1. Das gesamte Modell ausführen

o   Bei Klick auf den Run-Button werden alle Prozesse ausgeführt

o   Vor der Ausführung kann das Modell mit dem Validate-Button überprüft werden

-       2. Ausführen einzelner Prozesse eines Models

o   Jeder Prozess kann einzeln ausgeführt werden

§  Die geschieht über das Kontextmenü des Werkzeugsymbol (Rechtsklick > Run)

o   Führt man dieses Werkzeug innerhalb der Prozesskette aus, so wird jeder Prozess, der nach diesem Prozess folgt und dessen Ergebnisse für das Ausführen des gewählten Prozesses erforderlich sind, ebenfalls ausgeführt

-       3. Ausführen eines Modells als Werkzeug einer Toolbox

o   Ein Modell kann als „normales“ Werkzeug in einer Toolbox aufgerufen und als ein Gesamtprozess ausgeführt werden

o   Dazu ist es i.d.R. erforderlich, Parameter für das Modell zu definieren

o   Modellwerkzeuge werden mit einem eigenen Symbol gekennzeichnet und können so leicht von Standard- oder Skriptwerkzeugen unterschieden werden

-       Die Meldungen, die bei der Ausführung eines Modells im ModelBuilder ausgegeben werden, können über das Kontextmenü der Prozesse abgerufen werden

-       Alle Datenelemente (Eingangsdaten/Zwischenergebnisse/Ergebnisse) können automatisiert in den Table of Contents eingefügt werden

-       Dies geschieht über das Kontextmenü des jeweiligen Symbol >Add to Display

-       Ergebnisse von Prozessen im werden standardmäßig als Intermediate Data gekennzeichnet

o   Es ist möglich nach dem Ausführen eines Modells alle Ergebnisse, die als Intermediate klassifiziert sind, über die Werkzeugleiste > Delete Intermediate Data in einem Arbeitsschritt zu löschen

-       Keinen Einfluss hat man darauf, ob Intermediate Data beim Ausführen eines Modells als Tool in einer Toolbox gelöscht werden

o   Dies geschieht beim Beenden des Prozesses automatisch

-       Möchte man jedoch bewusst die Zwischenergebnisse erhalten, so kann man im Kontextmenü des jeweiligen Symbols Intermediate Data deaktivieren

o   Die so klassifizierten Daten werden dann nicht mehr automatisch gelöscht

-       Über das Kontextmenü eines Werkzeugs > Create Variable kann einem Prozesssymbol eine Variable hinzugefügt werden, die entweder aus den Parametern des jeweiligen Werzeugs oder aus den Umgebungseinstellungen ausgewählt werden kann

o   Diese Variable wird dann als eigenes Symbol im Modell angezeigt und kann z. B. als Modellparameter definiert werden

-       Auch über die Werkzeugleiste können Variablen unterschiedlicher Datentypen erstellt werden

-       Diese können unterschiedlich eingesetzt werden, z. B.

o   Verknüpfung mit einem Werkzeug, ähnlich einer Parametervariablen

o   Definition der Variable als prozessunabhängiger Modellparameter und z.B. die Anzahl der Modellabläufe oder Umgebungseinstellungen per Nutzereingabe festlegen

-       Beschriftungen werden im ModelBuilder entweder prozessbezogen oder unabhängig im ModelBuilder-Fenster erstellt

-       Möchte man z.B. die Funktion eines bestimmten Werkzeuges in einem Modell durch einen kurzen Text beschreiben, so kann man diesem Prozess über das Kontextmenü > Create Label eine Beschriftung anfügen

-       Wiederholen Analyseprozesse, wobei ein gewisser Grad an Automatisierung zum Einsatz kommt

-       Reduzieren Zeit und Aufwand bei der Datenanalyse

-       Mit der Iteration kann ein Prozess im ModelBuilder wiederholt ausgeführt werden, wobei in jeder Iteration andere Daten/Einstellungen verwendet werden

-       Der ModelBuilder ermöglichen eine flexible Iteration, da ein gesamtes Modell oder auch nur ein Werkzeug immer wieder ausgeführt werden kann

-       Vorteile:

o   Kompakte Datenstruktur

o   Leichte Generierung der Topologie

o   Hohe räumliche Auflösung

o   Leichte Verbindung zu getrennten und nicht-graphischen Datenbanken

-       Nachteile:

o   Zeitintensive Überlagerung und Analyse

o   Langsame graphische Ausgabe

-       Vorteile:

o   Einfache Datenstruktur

o   Effektiver Vergleich und Analyse

o   Ideal für Bildüberlagerungen (Fernerkundung)

o   Methoden der Digitalen Bildverarbeitung zugänglich

-       Nachteile:

o   Auflösungsprobleme

o   Eventuell: hohes Datenvolumen

o   Schwierige Einbindung in hierarchische oder relationale Strukturen

-       Der Spatial Analyst ist eine Werkzeugsammlung zum Analysieren von Raster und Vektordaten

-       Unteranderem werden Werkzeuge für:

o   Nachbarschaftsanalysen

o   Zonale Analysen

o   Oberflächenanalysen

o   Interpolationen

o   Hydrologische Fragestellungen

o   Oder mathematische Operationen zur Verfügung gestellt

-       Mit dem Raster Calculator können mathematische Ausdrücke erstellt und ausgeführt werden

-       Als Ergebnis wird stehst ein neues Raster erstellt

-       Unteranderem sind folgende Operationen zulässig:

o   Addition,

o   Subtraktion,

o   Multiplikation,

o   Division,

o    gleich, größer, kleiner sowie Boolesches UND, ODER, NICHT

-       Ermöglicht das überschreiben bzw. reklassifizieren von einzelnen Werten oder Wertebereichen

-       Als Grundlage können auch Tabellen genutzt werden