Einführung in Programmierung von ArcView

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1 Einführung in Programmierung von ArcView Dipl.-Inf., Dipl.-Ing. (FH) Michael Wilhelm Hochschule Harz FB Automatisierung und Informatik Raum Tel /

2 Lernziele Grundlegende Kenntnisse GIS (Überblick) Programmaufbau von ArcView View Tabelle Scriptmodul Scriptsprache Avenue Dialog-Elemente Verknüpfungen Ansprechen der Legende (Themen etc.) Zwischenablage DLL-Zugriff Ini-Dateien Erweiterungen 2

3 Geoinformationssysteme...sind Software-Werkzeuge,welche die - Modellierung, - Erfassung, - Verwaltung, - Analyse und - Visualisierung von Geodaten unterstützen 4

4 Geoinformationssysteme dienen vor allem der Analyse und Präsentation raumbezogener Sachverhalte hierzu müssen sie natürlich über Datenbankkomponenten verfügen (Erfassung, Verwaltung, Manipulation von Daten) aber zusätzlich über Analyse- und Visualisierungstools verfügen 5

5 Mittlerweile... werden eine Vielzahl weiterer Methoden und Verfahren unter dem Titel GIS subsummiert jedoch sollten GIS immer als Werkzeuge angesehen werden, die zur Erfassung und Verwaltung, vor allem aber zur Analyse und Visualisierung von Geodaten da sind! GIS sind mehr digitale Karten! 9

6 Fachinformationssysteme ( Fachschalen ) Grundlage sind fachspezifische, also in der Regel thematisch beschränkte Daten eines bestimmten Fachgebietes (z.b. Boden-Informationssystem, Fließgewässerinformationssystem, Forstbestands-IS, etc.) Die Fachschalen erlauben eine gezielte Benutzung der Daten innerhalb eines GIS Sie vereinfachen spezielle Funktionen für Anwender 10

7 Fachinformationssysteme ( Fachschalen ) Umwelt-Informationssysteme (UIS): Kommunale Informationssysteme (KUIS) Rauminformationssystem (RIS) Land(schafts)informationssysteme (LIS): Betriebliche Geoinformationssysteme 11

8 Abgrenzung Geografische Informationssysteme vs. Datenbanken CAD Kartographie-Systeme 12

9 Geoinformationssystem Geoobjekte mit explizitem Raumbezug und gekoppelten Sachdaten Selektion von Geoobjekten über Raumbezug und Attribute möglich Datenanalyse interaktiv-grafisch, numerisch - statistisch Visualisierung mit digitaler Kartographie, Tabellen und Diagrammen Datenbanksystem Modelllierung allgemeiner Objekte, Raumbezug nur als ein Attribut Selektion von Objekten nur über Attribute (z.b. Schlüssel) möglich Datenanalyse überwiegend mit statistischen Methoden Visualisierung durch Tabellen und Diagramme (Business-Grafik) 13

10 Geoinformationssystem Abbildung der Realität durch ein geometrisch und fachlich vereinfachtes Modell Geometrie und Thematik der Geoobjekte sind gekoppelt Geoobjekte sowohl im Vektor-wie im Raster-Modell darstellbar Analysefunktionen bilden den Schwerpunkt der GIS-Funktionalität CAD - System "Von der Idee zur Realität durch interaktiv-geometrisches Modellieren und Konstruieren Meist keine Sachdaten- Verwaltung bzw. Kopplung an Geoobjekte Geometrie der Objekte nur vektoriell sinnvoll Analysefunktionen in der Regel nur rudimentär vorhanden 14

11 Geoinformationssystem Kartographiesystem Visualisierung mit graphischen und kartographischen Techniken ist nur eine von vielen Funktionen Primäres Ziel ist die Konstruktion topographischer und thematischer Karten Analysefunktionen bilden den Schwerpunkt der GIS-Funktionalität Analysefunktionen sind nur eingeschränkt vorhanden 15

12 GIS-Systeme ArcView 3.x, ESRI ArcView 9.x, ESRI ArcInfo, ESRI ArcGis 9.x, ESRI SiCad, vormals Siemens, jetzt ESRI Smallworld (Wasserversorgung) Geomedia, Firma Intergraph 16

13 CAD-Systeme Auto-CAD, Firma Autodesk Auto-Sketch, Firma Autodesk Turbo-CAD Nemetschek CAD Microstation, Firma Bentley 17

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15 Geo Geodaten beschreiben reale oder abstrakte Objekte unserer Umwelt (bzw. der Geosphäre ). Problem: die gekrümmte Fläche des Erdellipsoids möglichst verzerrungsfrei in eine zweidimensionale Ebene zu transformieren Die Lage der Objekte der Erdoberfläche wird i. d. R. mittels Koordinaten beschrieben Lage eines Objektes: Radius vom Mittelpunkt, zwei Winkel, Polarkoordinaten Aktuelle Koordinatensysteme: Geographische Koordinaten Gauss-Krüger-Koordinaten: Bessel, 3, Potsdam, 110 Krassovski, Lagestatus 150 ERTF, UTM (European Terrestrial Reference Frame) WGS 84 (GPS) andere Universales Transversales Mercator System 19

16 Polarkoordinaten 20

17 Erde als Ellipsoid 21

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19 Gauss-Krüger In der deutschen Kartografie wird eine von C.-F. Gauß und L. Krüger entwickelte winkeltreue (konforme) Abbildung verwendet. Man wählt einen Bezugsmeridian auf dem Besselschen Erd-Ellipsoid, legt einen Zylinder mit entsprechendem elliptischem Querschnitt um das Ellipsoid mit Berührungsline Bezugsmeridian herum und projiziert alle Punkte des Ellipsoids in einem Bereich beiderseits des Bezugsmeridians auf die Zylinderfläche. Zylinder Mittelmeridian Zone 24

20 Gauss-Krüger In der deutschen Kartografie wird eine von C.-F. Gauß und L. Krüger entwickelte winkeltreue (konforme) Abbildung verwendet. Man wählt einen Bezugsmeridian auf dem Besselschen Erd- Ellipsoid, legt einen Zylinder mit entsprechendem elliptischem Querschnitt um das Ellipsoid mit Berührungsline Bezugsmeridian herum und projiziert alle Punkte des Ellipsoids in einem Bereich beiderseits des Bezugsmeridians auf die Zylinderfläche. 25

21 Geo : Abbildung von Geophänomenen das ebene, aber verzerrte [Winkel-, Flächen- und Längenverzerrungen] Abbild des Kugelnetzes wird als Kartennetzentwurf bezeichnet Das Kugelnetz der Erde ist ein Koordinatensystem, das aus sich rechtwinkling schneidenden Kreislinien aufgebaut ist (= Gradnetz, geographische Koordinaten) Netzentwürfe mit ebenen, rechtwinkligen Koordinaten, die möglichst geringe Verzerrungen aufweisen, resultieren aus geodätischen Abbildungen (z. B. Gauß-Krüger-System) 26

22 Schritte der Georeferenzierung 27

23 Transformationen Translation T Rotation R Skalierung S Affintransformation = T+R+S Allgemeinste Transformation zwischen allen Punkten einer Ebene Ähnlichkeitstransformation (Länge, Winkel, Fläche ändert sich, nicht umkehrbar) Polynomtransformation Tranformationen mittels Polynome (a*x 5 +b*x 4 +cx 3 +dx 2 +ex+f) Projektive Transformation Azimutalprojektion Zylinderprojektion Kegelprojektion 29

24 Grafische Darstellung der Transformationen 30

25 Grafische Darstellung der Transformationen 31

26 Grafische Darstellung der Transformationen 32

27 Geo : Koordinatensystem 2-dimensional [x,y] 3-dimensional [x,y,z] x-achse (horizontal, Ost-West-Position) y-achse (vertikal, Nord-Süd-Position) Achsen kontinuierlich, gleichabständig eingeteilt Koordinaten (x, y) beschreiben Punkte Linien und Flächen werden in sie definierende Punkte umgesetzt 33

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29 Das Gauß-Krüger-System durch Drehung des Zylinders um je 3 entstehen eigenständige Koordinatensysteme (z. B. 6, 9, 12 ) Hochwert: Abstand vom Äquator Rechtswert: Abstand vom Längenmeridian FB Automatisierung und Informatik: Programmierung Längengrade in ArcView 36

30 Geo : Rechts- und Hochwert Hochwert (HW) Entfernung vom Äquator Rechtswert (RW) (2 Bestandteile) 1. Kennziffer des Hauptmeridian HM* (=1/3 der Längen- Gradzahl) 2. Entfernung vom HM (jeder HM erhält den Wert Die Entfernung der Punkte, die östlich des HM liegen, wird zu addiert, westlich davon subtrahiert). Damit keine negativen Werte *HM = Hauptmeridian HW 5737 Ahlen (Westf.) RW 3424 (Nähe Hbf.) 37

31 Das Gauß-Krüger-System vs. Längengrade Beispiele für einige Städte: Magdeburg 11, 37 Min Berlin: 13, 24 Min Leipzig Min Hamburg 10 Essen 7 30 Min München Min Frankfurt / Main 8 39 Min Kassel 9 28 Min Rostock 12 5 Min Halle Min Wernigerode Min Aachen 6 5 Min Frankfurt/Oder Min Gauß-Krüger Nr: 12/3 = 4 RW: / HW: Breitengrad m westlich 38

32 Das Gauß-Krüger-System Beispiel: - Hochwert= m - Rechtswert= m, der Punkt ist m vom Äquator entfernt liegt im vierten Meridianstreifen (12/3) also bei 12 Grad östlicher Länge (4*3) ist m östlich von Hauptmeridian entfernt 39

33 Gauß-Krüger-Koordinatennetz um zwei Bezugsmeridiane 40

34 UTMS, ETRF Universales Transversales Mercator System Konforme transversale zylindrische Abbildung Entfernung vom Äquator Rechtswert (RW) (2 Bestandteile) 1. Kennziffer des Hauptmeridian HM* (=1/6 der Gradzahl) 2. Entfernung vom HM (jeder HM erhält den Wert Die Entfernung der Punkte, die östlich des HM liegen, wird zu addiert, westlich davon subtrahiert). Damit keine negativen Werte 41

35 UTMS, ETRF-System 32V durch Drehung des Zylinders um je 6 entstehen eigenständige Koordinatensysteme (z. B. 6, 12, 18 ) Hochwert: Abstand vom Äquator 32U Rechtswert: Abstand vom Längenmeridian Rechtswert: m 12 Die Koordinate 32UMF6397 liegt in Deutschland, in der Zone MF (Sylt). Innerhalb der Zone hat der Punkt den Rechtswert 63 km und den Hochwert 97 km. 42

36 ETRF-System F L M N P U V Alle Bereiche eines Meridian werden in Zonen eingeteilt (100km). Jede Zone hat dann ihr eigenes Koordinatensystem und wird mit zwei Buchstaben gekennzeichnet. F E D C B A V U Die Koordinate 32UMF6397 liegt in Deutschland, in der Zone MF (Sylt). Innerhalb der Zone hat der Punkt den Rechtswert 63 km und den Hochwert 97 km. 43

37 Koordinaten und Datumstransformation von Gauß- Krüger-Koordinaten (unten) in geografische WGS84- Koordinaten(oben) mit dem Programm GeoTrans 45

38 Parameter einiger Referenz Ellipsoide Ellipse Große Halbachse [m] Kleine Halbachse [m] Reziproke Abplattung 1/f Bessel (1841) , ,983 m 299, Krassovsky ,0 298,3 WGS ,0 298,3 WGS ,0 298,25 WGS ,0 298,26 WGS , ,3 m 298, International ,0 297,0 North American ,0 298,25 46

39 Transformation Koordinaten und Datumstransformation von Gauß- Krüger-Koordinaten (unten) in geografische WGS84- Koordinaten(oben) mit dem Programm GeoTrans 48

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41 Geodaten beschreiben Objekte der (sozio-ökonomischen und natürlichen) Umwelt die Beschreibung (Modell) kann unterschiedlich detailliert sein (Beispiel: Straßenverlauf: Polygonzug, der durch Geraden zwischen Punkten oder durch glatte Kurve gebildet wird; Straße als Fläche) Weitere Beispiele für Geoobjekte: Haus, Straßenkreuzung, Messpunkt, Fluss, Flusseinzugsgebiet, Grundwasserkörper beschreiben Eigenschaften der Objekte (Beispiel: Straße hat eine oder mehrere Fahrbahnen, hat bestimmten Belag, Breite, etc.) welche Objekte, welche Eigenschaften? -> hängt vom Zweck des GIS ab 50

42 Beispiele von GIS-Anwendungen Digitale Karten Orthofotos Satellitenbilder Digitale Fachinformationen 51

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44 Arbeiten mit digitalen topografischen Karten 53

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48 Elemente innerhalb einer GIS-Anwendungen Geometrie Layer Mengentheorie Attribute 58

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50 Operation auf Geodaten Geometrische Operationen: distance (Abstand) length (Länge) area (Fläche) centroid (Schwerpunkt) Punkt P Fläche F 60

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52 Operationen auf Geodaten Beispiel merge (Zusammenfassen) 62

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54 Mengentheorie Elemente (zu modellierende Objekte) Mengen (Sammlungen von Objekten) x ist Element der Menge R (Beziehung zwischen den Objekten und den Mengen, zu denen sie gehören) Beziehungen: Gleichheit (gleiche Objekte) Untermenge einer Menge Kardinalität: Anzahl der Objekte einer Menge Intersection, Verschneidung Union, Vereinigung Difference, Differenz 64

55 Operation auf Geodaten Topologische Operationen: boundary (Angrenzend) interior (Innerhalb) intersction (Schnittmenge) union (Vereinigung) is disjoint of (Unzusammendhängend) 65

56 Beispiele raumbezogener Analysen Altlastenverdachtsstandorte in den Kreisen Wernigerode und Halberstadt, die eine Cd-Mindestkonzentration von x mg/l aufweisen Alle Fließgewässer Sachsen-Anhalts Alle Bäche mit den folgenden Eigenschaften: Breite >= 5m und <=10m und geologischer Untergrund <> Kristallin Bilde die Menge aller landwirtschaftlichen Betriebe mit einer Mindestwirtschaftsfläche von 20 ha und einem Forstbestand von > 5 ha 66

57 Attribute Geodaten verbinden Ort, Zeit und Attribute! Ort und Zeit sind beschreibbar über Koordinaten und Zeitmessung Attribute werden klassifiziert nach Skalenebenen: nominal ordinal intervall rational 67

58 Klassifizierung der Attribute Nominal Unterscheidung verschiedener Objekte möglich; Beispiel: Straßennamen Ordinal Attribute weisen Ordnung auf, lassen sich klassifizieren; Beispiel: Klassifikation von Bodentypen; von Straßen; von Gewässern Intervall Attribute weisen Werte auf, deren Unterscheidung sinnvoll ist; Beispiel: Temperaturen, N-Gehalt Rational Attribute haben Werte, die zueinander in Beziehung gesetzt, verglichen werden können 68

59 Typen der Attribute: Zeichenketten für Namen, Bezeichnungen. Diese müssen nicht eindeutig sein Ganzzahlige Werte (Klassifizierung von Bodentypen) Zahlen mit Nachkommastellen Boolesche Werte (Wahr / Falsch) Datum / Zeit 69

60 ESRI-Produkte Einfache Viewer GIS Browser ArcExplorer ArcPad ArcView 3,x ArcView 9,x ArcInfo ArcGIS 9,x ArcGIS Engine Server ArcSDE ArcGIS Server ARCIMS Extensions 70

61 Programmaufbau von ArcView 71

62 Tabellenmodul 72

63 Layout Poster zur Ausstellung nächsten Woche Legende Gewaesser2.shp Schaubezirk.shp Gewaesser1.shp # Staedte.shp Bundeswasserstraße.shp Meter 74

64 Diagramme Zusammenfassen von Attribute zu Gruppen Darstellen innerhalb eines Diagramms 25 Diagramm-Arten stehen zur Verfügung 75

65 Inhalte eines ArcView-Projektes Jeder Eintrag, Thema oder Tabelle, ist ein Verweis Ein Projekt enthält ein oder mehrere Views Jeder View enthält mehrere Themen Enthält mehrere Tabellen (Shape oder Einzeltabellen) Enthält Diagramme Enthält Layouts 76

66 Themen in einem View Thema ist der Oberbegriff eines Layers Jedes Shapes ist ein Thema Punkt Linie Fläche Jede Rasterkarte ist ein Thema Ein Imagekatalog besteht aus mehreren Rasterdaten, ist auch ein Thema Alle Themen werden als Verweise gespeichert 77

67 Schalter und Shapes in ArcView Modi eines Shapes Sichtbar / Unsichtbar Aktiviert Editierbar 78

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