GIS-Analysen - Analyseverfahren. Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt. Universität der Bundeswehr München

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Martin Krämer
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GIS 3 Kapitel 2: GIS - Analysen Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt Arbeitsgemeinschaft GIS Universität der Bundeswehr München Wolfgang.Reinhardt@unibw.

de GIS-Analysen - - Motivation - Direkte Selektion - Geometrische Selektion - Topologische Selektion - Auswertung von Attributdaten - Reklassifizierung - Aggregation - Analyse geometrischer

1 GIS 3 Kapitel 2: GIS - Analysen Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt Arbeitsgemeinschaft GIS Universität der Bundeswehr München Wolfgang.Reinhardt@unibw.de GIS-Analysen - - Motivation - Direkte Selektion - Geometrische Selektion - Topologische Selektion - Auswertung von Attributdaten - Reklassifizierung - Aggregation - Analyse geometrischer Eigenschaften und Beziehungen - Anwendungsbeispiel i Puffer- und Zonenbildung - Allgemeine topologische Beziehungen - Topologische Beziehungen - Netzwerkanalyse - Verknüpfung verschiedener Themen durch Verschneidung (1) - Verknüpfung verschiedener Themen durch Verschneidung (2) - Verknüpfung verschiedener Themen durch Verschneidung (3) - Verschneidung auf Basis von Vektordaten - Verschneidung auf Basis von Rasterdaten - Ergebnis der Rasterverschneidung 2/ 20

2 Motivation Motivation Räumliche sind eine wichtige Komponente eines GIS. Die Bezeichnungen und die Vielfalt dieser variiert je nach GIS- Produkt. Folgende Kategorien von können aus der Sicht des Anwenders unterschieden werden: Attributauswertungen, Selektionen Kategorien von GIS Netzwerkanalysen, Geometrische Berechnungen Pufferung Verschneidungen Animation: 5x klicken Räumliche Interpolation 3/ 20 Direkte Selektion Animation: klicken 4/ 20

3 Geometrische Selektion Animation: klicken 5/ 20 Topologische Selektion Animation: klicken 6/ 20

4 Auswertung von Attributdaten Landnutzung Flächenbilanzen ID Landnutzung Fläche m² Landnutzung Summe Fläche 1 Bebauung Bebauung Bebauung 8133 Wald Wald 9201 Acker Wald Acker Acker Acker Acker Acker Acker Animation: 3x klicken 7/ 20 Reklassifizierung Neue Klassifizierung von Daten Zuweisen eines übergeordneten Attributes für ähnliche Flächen und Gruppierung zu einer neuen Klasse. Hangneigungsflächen Gegebene Objekte: Flächen Hangneigung (%) Reklassifizierung Neigungskarte g flächengleicher Neigung g Neue Objekte: Klassen Hangneigung in % Animation: 2x klicken 8/ 20

5 Aggregation Flächen mit einem gemeinsamen Attribut (Europa) werden zusammen gefasst. Ein Attribut (Einwohnerzahlen) wird hier aufsummiert. Animation: klicken 9/ 20 Analyse geometrischer Eigenschaften und Beziehungen Puffer- und Zonenbildung: - Gebildete Fläche um Punkt, Linie oder Flächenrand mit variablem Abstand - Abfrage nach Features / Merkmalen in dieser Zone Animation: 1x klicken 10 / 20

Anwendungsbeispiel Puffer- und Zonenbildung Fragestellung: Fragestellung: Wie viele Schüler leben in direkter Welche Grundstücke liegen im Abstand Umgebung des Gymnasiums?

6 Anwendungsbeispiel Puffer- und Zonenbildung Fragestellung: Fragestellung: Wie viele Schüler leben in direkter Welche Grundstücke liegen im Abstand Umgebung des Gymnasiums? von 500 m in der Nähe der Straße? Methode: Methode: - Puffer um Punkt - Puffer um Linie - Verschneidung mit Einwohnerdaten - Verschneidung mit Grundstücksdaten Animation: je 2x klicken 11 / 20 Allgemeine topologische Beziehungen Strukturelle Eigenschaften von Objekten Beispiel: Autobahn Komplexes Objekt: Autobahn besteht aus zwei Teilobjekten Fahrspur 1 Fahrspur 2 12 / 20

Topologische Beziehungen Topologische Beziehungen zwischen räumlichen Objekten (Vgl.

B.: Spezifische Wartezeit an Haltestelle Eine Route setzt sich aus einer Abfolge von Kanten und Knoten zusammen. Dabei werden Attribute summiert.

Ergebnis: 28 Minuten Animation: 5x klicken 13 / 20 Netzwerkanalyse - Gezeigt wird eine Route von der Start- bis zur Zielhaltestelle - Annahme: Die Objekte der Karte (Kanten

7 Topologische Beziehungen Topologische Beziehungen zwischen räumlichen Objekten (Vgl. Kapitel 13/3: Topologische Operatoren) 1 H Knoten a 2 H Kante b H 3 Attribute Kante: - geometrische Länge, z.b. 1 km - Fahrzeit von Haltestelle 1 nach Haltestelle 2, z.b. 3 min Attribut Knoten: - z. B.: Spezifische Wartezeit an Haltestelle Eine Route setzt sich aus einer Abfolge von Kanten und Knoten zusammen. Dabei werden Attribute summiert. Beispiel: Gesucht ist die Gesamtzeit, die ein Bus von Haltestelle 1 nach Haltestelle 3 benötigt: Haltestelle Wartezeit (min) Karte Fahrzeit (min) a 7 b 12 Ergebnis: 28 Minuten Animation: 5x klicken 13 / 20 Netzwerkanalyse - Gezeigt wird eine Route von der Start- bis zur Zielhaltestelle - Annahme: Die Objekte der Karte (Kanten und Knoten) sind als topologisches Linien-i Netzwerk gespeichert. - An jeder Straßenkreuzung befindet sich ein Knotenpunkt. - Anfragen nach dem kürzesten oder schnellsten Weg sind aufgrund der topologischen Nachbarschaftsbeziehung der Objekte möglich. Animation: 3x klicken 14 / 20

Verknüpfung verschiedener Themen durch Verschneidung (1) Gegeben: Ziel:

Neigungskarte Bodentypenkarte 15 / 20 Verknüpfung verschiedener Themen

8 Verknüpfung verschiedener Themen durch Verschneidung (1) Gegeben: Ziel: Ablauf: 2 thematische Ebenen in Vektorstruktur Verschneidung der beiden Ebenen mit Attributauswertung 1. Verschneidung auf Basis der Vektorobjekte (Kombinationsmöglichkeiten siehe Abbildungen 2. Attributauswertung Beispiel: Verschneidung flächenhaft - flächenhaft Neigungskarte Bodentypenkarte 15 / 20 Verknüpfung verschiedener Themen durch Verschneidung (2) Beispiel: Verschneidung flächenhaft linienhaft Vegetation Geplante Terrasse Beispiel: Verschneidung flächenhaft - punkthaft Flurstück Messpunkte 16 / 20

9 Verknüpfung verschiedener Themen durch Verschneidung (3) Beispiel: Verschneidung linienhaft - linienhaft Straßen Flüsse Beispiel: Verschneidung linienhaft - punkthaft Straßen Tierstandorte Lebensraum 17 / 20 Verschneidung auf Basis von Vektordaten Die Vektorobjekte von zwei Ebenen werden mit Ihren A B A B Ac Attributdaten zu einer neuen Ebene verbunden (UNION). a Ablauf der Verschneidung: C C c b a b c 1. Geometrische Verschneidung (neue Teilflächen entstehen) A i A B a i a b 2. Attributvererbung C A (Ac) = A (A) o A (a) c 3. Umklassifizierung Aa Ac 4. Beseitigung unnötiger Kanten A 1 a Ba Bb Bc 18 / 20

Attributauswertung 19 / 20 Ergebnis der Rasterverschneidung Jeder Pixel repräsentiert einen Datensatz mit mehreren Attributen.

10 Verschneidung auf Basis von Rasterdaten Gegeben: Ziel: Ablauf: zwei thematische Ebenen in Rasterstruktur Verschneidung und Attributauswertung 1. eventuell Konvertierung der Daten von Vektor- in Rasterstruktur 2. Verschneidung auf Basis der Pixel 3. Attributauswertung 19 / 20 Ergebnis der Rasterverschneidung Jeder Pixel repräsentiert einen Datensatz mit mehreren Attributen. Durch die Verschneidung der zwei Rasterebenen werden hier jeweils die Attribute von je zwei Ausgangspixel zu einem Ergebnispixel vereinigt. 20 / 20

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