1.1 Allgemeines. 1.1 Allgemeines. 1.2.Tool ASPECT (Ausrichtung) Erläuterung Anhand eines Beispiels

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1 1.1 Allgemeines 1.1 Allgemein Tool ASPECT Tool HILLSHADE Tool CONTOUR Tool CONTOURLIST Tool SLOPE Tool CURVATURE Tool CUT/FILL Tool VIEWSHED Tool OBSERVER POINTS Überlagerung und Aussage Alternativ 85 Arne Arns & Joachim Jung UNI Siegen FB10 GIS Erstellt aus vorhandenen Daten ein neues Muster (Raster als Oberfläche erforderlich!) Tools können in ArcMAP und ArcSCENE ausgeführt und dargestellt werden ArcMAP ArcSCENE 1.1 Allgemeines Durch den Z-Faktor werden die Z-Oberflächeneinheiten an eine andere Maßeinheit angepasst Beispiel: sind X- und Y-Einheiten in Metern und die Z-Einheiten in Fuß gemessen, geben Sie einen Z-Faktor von 0,3048 an, da ein Fuß = 0,3048 Metern Kenntnis über die Erstellung eines Rasters ratsam 1.2.Tool ASPECT (Ausrichtung) bestimmt die steilste Neigung einer Zelle im Bezug zu ihrer Nachbarzelle auch als Neigungs- oder Kompassrichtung zu betrachten ebene Flächen haben den Wert (-1) Ausrichtung von 0 (Norden) bis 360 (wieder Norden) 1.2.Tool ASPECT (Ausrichtung) 1.2.Tool ASPECT (Ausrichtung) Beispiele für eine Anwendung: Das Ermitteln sämtlicher Nordhänge für eine Skipiste Sonneneinstrahlung für jeden Standort in einer Region zur Untersuchung der Vielfalt der Lebensformen Bestimmen flacher Gebiete, in denen ein Flugzeug notlanden kann Erläuterung Anhand eines Beispiels 1

2 Geländeoberfläche zu Darstellungszwecken als TIN Anwendung auf vorgegebenes Gebiet Bsp.: Untersuchung ob Fläche Landwirtschaftlich genutzt werden kann (Eignung der Hänge als Weinbaugebiet, Südhänge erforderlich) Raster der Oberfläche oder des für die Betrachtung erforderlichen Gebietes erstellen!!! Eingabe/ Ausgabe Raster des Gebietes auswählen!!! Graphische Ausgabe entsprechend Angaben im Layer AUSRICHTUNG Das betrachtete Gebiet auf die zu untersuchende Fläche beschränken, oder optional ohne Auswahl als ganzheitliche Betrachtung 2

3 Ergebnis der Analyse auf Oberflächenhöhe beziehen schwärzen der für die Landwirtschaftliche Nutzung unrelevanten Gebiete (Nord, Nordwest, Ost, Nordost) Alternativ: 3D - Darstellung in ArcScene, jedoch für Analysezwecke weniger geeignet. 1.3.Tool HILLSHADE (Schummerung) Berechnet die hypothetische Beleuchtung einer Oberfläche Verbesserte Visualisierung einer Analyse Licht und Schatten als Graustufen in schwarz und weiß (werte von 0 bis 255) der Azimut ist die Winkelrichtung von 0 (Nord) bis 360 (Nord) die Höhe der Winkel der Lichtquelle über dem Horizont von Tool HILLSHADE (Schummerung) transparente Überlagerungen einer erstellten Schummerung mit einem Höhen-Raster, können realistische Abbildungen der Landschaft erzielen ermittelt Zellen die zu einer bestimmten Tageszeit im Schatten einer anderen Zelle liegen 1.3.Tool HILLSHADE (Schummerung) Erläuterung Anhand eines Beispiels 3

4 Eingabe/ Ausgabe Raster des Gebietes auswählen!!! Je höher der Wert, desto Geringer ist die Verschattung! Bsp.: Schummerung im Tagesverlauf, Beleuchtung und Schattenwurf Im gesamten Gelände 4

5 Alternativ: 3D - Darstellung in ArcScene 1.4.Tool CONTOUR (Konturlinie) Verbindet Punkte mit gleichem Wert (z.b. Höhe, Temperatur, Niederschlag ) Linien sind dort weiter auseinander, wo Wert geringere Veränderungen aufweist Zeigen gleichzeitig flache/ steile Flächen Ausgabe als xxxx.shp - Datei 1.4.Tool CONTOUR (Konturlinie) Kann Konturlinien theoretisch in Vermessungsqualität erstellen, wegen genauer Umsetzung der Rasteroberfläche Konturliniengenauigkeit hängt davon ab, wie gut die zum Erstellen des Eingabe- Rasters verwendeten Daten die tatsächliche Oberfläche abbilden Tests haben ergeben, dass aus Rastern erstellten Konturlinien nicht denselben Detailgrad haben wie Kartenblatt, neue DHM haben dieses Problem nicht Angabe über Höhenunterschied für Linien 5

6 Alternativ: 3D - Darstellung in ArcScene mit Höhenanpassung an Gelände von Karte (.tif) und Konturlinie (.shp) 1.5.Tool CONTOUR LIST (Konturrlinienliste) Erstellt ein Linien-Geodataset angegebener Iso- oder Konturlinien Konturlinien erstrecken sich nicht über die räumliche Ausdehung des Rasters hinaus und werden in NoData-Bereichen nicht erstellt,angrenzende Konturlinieneingaben sind per Kantenanpassung in einem Feature-Dataset zusammenzuführen Als Alternative zur Kantenanpassung können Sie das Zusammenführen angrenzender Raster erwägen, bevor Konturlinien berechnet werden 1.6.Tool SLOPE (Neigung) Berechnet das steilste Gefälle für die Zelle (die maximale Änderung der Höhe entlang der Entfernung zwischen der Zelle und ihren acht Nachbarzellen) Je niedriger der Neigungswert, desto flacher das Gelände Je höher der Neigungswert, desto steiler das Gelände Neigung kann in Grad oder Prozent berechnet werden 1.6.Tool SLOPE (Neigung) Beim Neigungswinkel von 45 Grad entspricht die Steigung der Entfernung In Prozent ausgedrückt beträgt die Neigung dieses Winkels 100 % Wenn die Neigung sich der Vertikalen (90 ) annähert, geht die prozentuale Neigung gegen unendlich Anwendung auf Höhen, Verwendung jedoch auch mit anderen kontinuierlicher Daten, z. B. Bevölkerungsdaten 1.6.Tool SLOPE (Neigung) verschafft einen Eindruck von der Steilheit des Geländes 6

7 1.6.Tool SLOPE (Neigung) Wählen zwischen der Ergebnisausgabe in Prozent oder Grad Erläuterung Anhand eines Beispiels Alternativ: 3D - Darstellung in ArcScene Bessere Übersicht durch transparenten Gelände-tin und Neigungs-Layer 7

8 1.7.Tool CURVATURE(Krümmung) berechnet die Krümmung einer Raster- Oberfläche optional mit Vertikal/ Horizontalkrümmung Eine positive Vertikalkrümmung gibt an, dass die Oberfläche in dieser Zelle aufwärts gerichtet konkav ist Eine positive Horizontalkrümmung gibt an, dass die Oberfläche in dieser Zelle aufwärts gerichtet konvex ist 1.7.Tool CURVATURE(Krümmung) Der Wert Null gibt an, dass die Oberfläche eben ist. Eine negative Horizontalkrümmung gibt an, dass die Oberfläche in dieser Zelle aufwärts gerichtet konkav ist Eine negative Vertikalkrümmung gibt an, dass die Oberfläche in dieser Zelle aufwärts gerichtet konvex ist 1.7.Tool CURVATURE(Krümmung) Verwendung von Konturlinien über einem Raster erleichtert gegebenenfalls das Verständnis und die Interpretation der Daten 1.7.Tool CURVATURE(Krümmung) Beispiele: Beschreibt physische Merkmale eines Wassereinzugsgebiets für Erosions/ Drainageprozesse, Ausrichtung bestimmt Fließrichtung, Vertikalkrümmung beeinflusst Fließbeschleunigung/ verlangsamung und dadurch Erosion und Ablagerungen,Die Horizontalkrümmung beeinflusst Fließkonvergenz/ divergenz 1.7.Tool CURVATURE(Krümmung) Erläuterung Anhand eines Beispiels Unterscheidung in Vertikal und Horizontal 8

9 Eine positive Horizontalkrümmung gibt an, Eine dass negative die Oberfläche Horizontalkrümmung in dieser Zelle aufwärts gibt an, dass Gerichtet, die Oberfläche konvex ist in (nach dieser außen Zelle gewölbt) aufwärts gerichtet konkav ist Eine negative Horizontalkrümmung gibt an, dass die Oberfläche in dieser Zelle aufwärts gerichtet konkav (nach innen gewölbt) ist Eine positive Horizontalkrümmung gibt an, dass die Oberfläche in dieser Zelle aufwärts Gerichtet, konvex ist (nach außen gewölbt) Eine negative Horizontalkrümmung gibt an, dass die Oberfläche in dieser Zelle aufwärts gerichtet konkav ist (nach innen gewölbt) Alternativ: 3D - Darstellung in ArcScene Eine positive Vertikalkrümmung gibt an, dass die Oberfläche in dieser Zelle aufwärts gerichtet konkav ist (nach innen gewölbt) Eine negative Vertikalkrümmung gibt an, dass die Oberfläche in dieser Zelle aufwärts gerichtet konvex ist (nach außen gewölbt) Alternativ: 3D - Darstellung in ArcScene 1.8.Tool CUT/FILL (Abtrag/Auftrag) stellt die Flächen- und Volumenänderungen zwischen zwei Oberflächen dar Anhand zweier Oberflächen-Raster erstellt die Funktion ein Raster, in dem die Bereiche und Fläche angezeigt werden, in denen Oberflächenmaterial hinzugefügt oder entfernt wurde 9

10 1.8.Tool CUT/FILL (Abtrag/Auftrag) Negativer Volumenwert weist auf Flächen mit Auftrag hin Positiver Volumenwert weist auf Bereiche hin in denen Material abgetragen wurde Beispiele: 1.8.Tool CUT/FILL (Abtrag/Auftrag) Erläuterung Anhand eines Beispiels Flussmorphologie, um den Umfang und die Stellen von Erosion und Ablagerungen in einem Flusstal zu ermitteln Beispiel anhand Gebietsausschnitt Veränderung des Gebietes durch Erosion Gebiet vorher Nach Umwandlung in Raster Gebiet nachher 10

11 Nach Umwandlung in Raster Alternativ: 3D - Darstellung in ArcScene Gelände Auftrag Gelände Abtrag 11

12 1.9.Tool VIEWSHED (Sichtfeld) bestimmt die Zellen in einem Eingabe- Raster, die von Beobachtungspunkten oder -linien aus gesehen werden können jede Zelle im Ausgabe-Raster erhält einen Wert, der anzeigt, wie viele Beobachterpunkte von jeder Position aus gesehen werden können gibt es nur einen Beobachterpunkt, erhält jeder Zelle, die von diesem Punkt aus gesehen wird den Wert Tool VIEWSHED (Sichtfeld) alle anderen erhalten den Wert 0 Nützlich um herauszufinden, wie sichtbar Objekte sind Beispiel: Von wo in der Landschaft können die Türme gesehen werden, wenn sie am geplanten Ort errichtet werden? Wie wird die Aussicht von dieser Straße aus sein? 1.9.Tool VIEWSHED (Sichtfeld) Möglichkeiten das Rasters zu begrenzen: OFFSETA: positive vertikale Entfernung in Oberflächeneinheiten, wenn OFFSETA in der Attributtabelle vorhanden ist, wird Wert der SPOT-Höhe zugefügt OFFSETB positive vertikale Entfernung in Oberflächeneinheiten an, die dem Z-Wert jeder Zelle hinzugefügt wird, wenn deren Sichtbarkeit untersucht wird 1.9.Tool VIEWSHED (Sichtfeld) AZIMUTH1, AZIMUTH2 geben horizontalen Winkelbereich für die Analyse an, Schwenk im Uhrzeigersinn von AZ1 zu AZ2, Werte in Grad von 0 bis 360 (0 Grad = Norden) VERT1, VERT2 vertikaler Winkelbereich für Analyse, VERT1 Obergrenze, VERT2 Untergrenze, Werte in Grad von 90 bis Tool VIEWSHED (Sichtfeld) Beispiel: Sichtbare Gebiete beim Befahren der HTS Erläuterung Anhand eines Beispiels HTS 12

13 HTS Mit transparenten Gelände- und Karten - Layern Alternativ: 3D - Darstellung in ArcScene 1.10.Tool OBSERVER (Beobachter) das Sichtfeld von Objekten wird analysiert Der lokale Horizont wird durch Untersuchen des Zwischengeländes zwischen dem Beobachtungspunkt und dem aktuellen Zellzentrum berechnet Wenn der Punkt über dem lokalen Horizont liegt, gilt er als sichtbar verarbeitungsintensiver Prozess, der stark von der Auflösung abhängt 1.10.Tool OBSERVER (Beobachter) Möglichkeiten das Rasters zu begrenzen: OFFSETA: positive vertikale Entfernung in Oberflächeneinheiten, wenn OFFSETA in der Attributtabelle vorhanden ist, wird Wert der SPOT-Höhe zugefügt OFFSETB positive vertikale Entfernung in Oberflächeneinheiten an, die dem Z-Wert jeder Zelle hinzugefügt wird, wenn deren Sichtbarkeit untersucht wird. 13

14 1.10.Tool OBSERVER (Beobachter) AZIMUTH1, AZIMUTH2 geben horizontalen Winkelbereich für die Analyse an, Schwenk im Uhrzeigersinn von AZ1 zu AZ2, Werte in Grad von 0 bis 360 (0 Grad = Norden) VERT1, VERT2 vertikaler Winkelbereich für Analyse, VERT1 Obergrenze, VERT2 Untergrenze, Werte in Grad von 90 bis Tool OBSERVER (Beobachter) Beispiele: Wieviele Feuerwachtürme müssen in einem Waldgebiet angeordnet werden, um alle Bereiche überwachen zu können? 1.11.Überlagerung und Aussage Überlagerung von Layern (Ergebnisse der Tools) Überlagerung der Layer verbessert Aussagekraft der Daten Stellt Zusammenhänge logisch dar und komplettiert fehlende Informationen Kann bei vielen Layern jedoch unübersichtlich werden Einzelne Farben möglichst nicht mehrfach verwenden Transparenz erforderlich Bsp.:Transparente Überlagerung des Gelände TIN s und Hillshade - Gelände wirkt plastisch Bsp.:Transparente Überlagerung des Kontur TIN s und Neigung - Ausrichtung - Geländeverlauf 14

15 1.12.Alternativ 3-D Ananlyst TIN statt Raster theoretisch ungenauer Keine Umgebungseinstellungen ENDE Jedoch kleinere Datenvolumen Arne Arns & Joachim Jung UNI Siegen FB10 GIS 15