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GEO243.2
Übungen zu 'Einführung in die Raumanalyse mit GIS'
FS 2015
Übung 2: Manipulation von Geometriedaten
Abgabe: bis Freitag 20.03.2015 16:00 Uhr in den jeweiligen Briefkasten im Raum 25-J-07.
Lernziele
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Sie sind vertraut mit den Funktionen, die man zur Bearbeitung von Linien- und
Polygondaten einzelner oder mehrerer Objektklassen (Feature Class) braucht.
Sie kennen die wichtigsten Analysis Funktionen von GeoMedia und wissen von diesen,
was sie bewirken.
Sie wissen was Queries in GeoMedia sind und wie man über mehrere Abfragen zu
einem Resultat kommt.
Sie verstehen, wie man Warehouses verwendet.
Produkte dieser Übung
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Aufgabe 1: Gemeindegrenzen des Untersuchungsraums über der Basiskarte aus Übung
1 mit beschrifteten Seegemeinden.
Aufgabe 2: Bahnnetz in der Stadt Zürich mit beschrifteten S-Bahnhöfen. Resultierende
Streckenlängen, gemäss Aufgabenstellung, im Übungsbericht.
Aufgabe 3: Zwei neue Vektordatensätze, gespeichert in einem Warehouse, mit den
Kreisen und Quartieren der Stadt Zürich. Diese Datensätze werden in den folgenden
Übungen weiterverwendet.
Aufgabe 4: Schnittfläche der Stadtkreise oder Stadtquartiere mit den Waldflächen. Die
Wälder sind nach Kreis, beziehungsweise Quartier, eingefärbt.
Sie erstellen einen Übungsbericht mit Lösungswegen zu den praktischen Aufgaben und
den Lösungen der Theorieaufgaben.
Anforderungen an die Abgabe
Die Lösungswege aller Aufgaben müssen im schriftlichen Übungsbericht geschildert
werden. Die Karten der Aufgaben 1 bis 4 werden als Bildschirmlösungen von den
Betreuern überprüft. Aufgaben 1 und 2 sollen je in einem eigenen MapWindow gelöst
werden, Aufgabe 3 und 4 zusammen in einem weiteren MapWindow. Für die TutorInnen,
welche Ihre Lösungen am Bildschirm überprüfen, soll ersichtlich sein was Ihr Endprodukt
ist und korrigiert werden soll.
Zu allen praktischen Aufgaben soll ein knappes Protokoll des Lösungsweges abgegeben
werden (inkl. Abfrageformeln, gewählten Optionen usw.). Interpretative Teile und
Theorieaufgaben sind als Fliesstext zu verfassen.
Fügen Sie in die Kopfzeile die Modulnummer, Ihre Namen und Ihre Gruppennummer ein!
Initialisierung von Geoedia
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GeoMedia Pro starten und einen neuen GeoWorkspace erstellen.
Den GeoWorkspace als ueb2.gws in Ihrem GeoWorkspaces Ordner speichern.
Eine ArcView Warehouse Connection nach K:\geo243\data\zh erstellen.
Eine ArcInfo Warehouse Connection nach K:\geo243\data\zh erstellen.
Ein Access Warehouse mit dem Namen ueb2_data in ihrem Warehouses Ordner
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FS 2015
erstellen (Manage Data > Warehouse > New Warehouse). Wählen Sie als Template das
normal.mdt.
WICHTIG! Die Pfade für GeoWorkspaces und Warehouses müssen auf die Ordner im
eigenen Gruppenverzeichnis (K:\geo243\stud\gr_xy/) abgespeichert werden und nicht
auf dem C:-Verzeichnis, sonst können Daten verloren gehen!
6. Erstellen Sie eine Access Connection zur Library aus Übung 1 (Manage Data > Library
> New Library Connection).
7. Benennen Sie das Map Window sinnvoll und wählen Sie in den Darstellungseinstellungen als Nominal Map Scale 1:100'000 und als Scaling Style Paper.
8. Laden Sie wiederum das CH1903 als Koordinatensystem.
Praktische Aufgaben
1. Auswahl und Beschriftung von Objekten aus Vektordaten
In dieser Aufgabe geht es um verschiedene Mittel zur Selektion von Objekten eines
Polygon-Vektordatensatzes.
Laden Sie aus der ArcInfo zh Verbindung den Datensatz REGION_ZH und wählen Sie
den Zürichsee aus (Analysis > Select Set to Query). Wählen Sie dann die Gemeinden, die
an den See anstossen (Analysis > Spatial Query) und beschriften Sie diese. Speichern Sie
dazu die Seegemeinden als Feature Class ab, damit die Daten für die Beschriftung
bearbeitet werden können (Manage Data > Output to Feature Classes). Die
Beschriftungen können unter Vector > Text and Labels > Insert Label eingefügt werden.
Laden Sie die in Übung 1 erstellte Basiskarte. Verschieben Sie dazu die gespeicherten
Connections, Styles und Legends von Ihrer Library aus Übung 1 in Ihren GeoWorkspace
(Manage Data > Library Organizer). Unter Home > Legends > Legends wählen Sie Ihre
gespeicherte Elementgestaltung aus und laden sie durch Append in Ihren Geoworkspace.
Stellen Sie die Seegemeinden und ihre Beschriftung über der Basiskarte dar und achten Sie
darauf, dass die Beschriftungen gut lesbar sind.
2. Arbeiten mit Liniendaten aus VECTOR25
In dieser Aufgabe sollen in Einzelschritten konkrete Fragen zum Thema 'Bahnen auf dem
Gebiet der Stadt Zürich' beantwortet werden. Dabei soll ersichtlich werden, wie eine
Feature Class (hier das Bahnnetz), mehrere Objektarten (z.B. Tunnelstrecken) und letztlich
einzelne Objekte (einzelne Bahnabschnitte) repräsentiert und wie diese Objekte und
Klassen direkt angesprochen und bearbeitet werden können.
a) Extrahieren Sie das Polygon der Stadt aus REGION_ZH. Verschneiden Sie diesen
Umriss mit den Bahnstrecken eis_l aus VEKTOR25 (Analysis > Spatial
Intersection). Wählen Sie dann mittels einer Abfrage diejenigen Strecken aus, die
Tunnels bzw. keine Tunnels sind (Analysis > Attribute Query).
b) Wie viele Meter offene Bahnstrecken und wie viele Meter Industriegeleise gibt es in
der Stadt Zürich? (Table > Column Statistics im Data Window)
c) Fügen Sie die Queries mit den offenen Bahnstrecken und den Tunnels wieder
zusammen (Analysis > Union). Der Inhalt dieses Queries sollte nun identisch sein
mit dem Inhalt des Queries aller Bahnstrecken der Stadt Zürich aus Aufgabe 2a. Wie
kann man dies qualitativ und quantitativ überprüfen?
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d) Stellen Sie das Bahnnetz gemeinsam mit den S-Bahn-Stationen aus HALTE145 dar.
Selektieren Sie die ans Bahnnetz grenzenden Stationen (Spatial Query: are within
distance of 200m) und beschriften Sie diese. Um allfälliges Umbenennen oder
Verschieben zu ermöglichen müssen Sie die Haltestellen zuerst als Feature Class
exportieren: Manage Data > Output to Feature Classes.
3. Bearbeitung von Polygonen innerhalb einer einzigen Ebene
In dieser Aufgabe wird die Manipulation von Daten eines einzigen Datensatzes geübt. Als
Beispiel dient die Aggregation von Polygonen durch die Auflösung von Grenzen zwischen
Polygonen mit gleichem Attributwert.
Die Stadt Zürich ist politisch in zwölf Kreise gegliedert. Diese sind in mehrere Quartiere
aufgeteilt (z.B. Kreis 2: Enge, Wollishofen und Leimbach). Die Quartiere wiederum sind in
statistische Zonen gegliedert. Der Datensatz statzone enthält die Grenzen der
statistischen Zonen und als Attribute unter anderem deren Zugehörigkeit zu Quartieren und
Kreisen.
Die statistischen Zonen der Stadt Zürich im statzone Datensatz sollen zu Quartieren
und Kreisen zusammengefasst werden. Verwenden Sie dazu die Funktion Analysis >
Analytical Merge. Da Sie diese Daten in der Übung 3 wieder verwenden werden, sollen
neben der Geometrie mindestens der Quartiername und die Kreisnummer (Quartiere) resp.
die Kreisnummer (Kreise) als Attribute vorhanden sein. Die Katzenseen und der Zürichsee
sollen in den beiden Datensätzen nicht vorkommen.
Machen Sie die Queries mit den Resultaten permanent verfügbar, indem Sie diese in Ihr
Warehouse einfügen (Manage Data > Output to Feature Classes).
4. Arbeiten mit Polygonen in mehreren Ebenen
Zuletzt werden nun Polygondaten mehrerer Ebenen bearbeitet: Diese müssen in einem
ersten Schritt extrahiert werden und in einem zweiten Schritt miteinander vereinigt werden.
Es sollen wahlweise die Polygone der Stadtquartiere oder der Stadtkreise mit dem Wald
(extrahiert mittels eines Attribute Queries aus pri_f von VECTOR25) verschnitten
werden. Als Resultat entsteht ein Query, bei dem die Polygone des Waldes nach
Kreisnummer oder Quartiername eingefärbt werden sollen.
Theoretische Aufgaben
5. Verschneidung
Wie wird in GeoMedia das Problem der Verschneidung von zwei Ebenen (Analysis >
Spatial Intersection) mit verschiedenen geometrischen Grundelementen (Punkt, Linie und
Polygon) gelöst? Erstellen sie eine 3x3 Tabelle mit den Spalten und Zeilen Punkt/Linie/
Polygon mit den 9 paarweisen Lösungen, wie sie GeoMedia liefert für die räumliche
Beziehung „contains“.
Vergleichen Sie diese Lösungen mit eigenen theoretischen Gedanken. Entsprechen die
Lösungen von GeoMedia Ihren Vorstellungen?
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6. Probleme der Datenintegration
In dieser Übung werden Datensätze verschiedener Herkunft verwendet (Statistische Zonen
statzone vom BFS, Gemeindegrenzen REGION_ZH von Swisstopo, beide ursprünglich
im Massstab 1:25'000). Vergleichen Sie diese Datensätze mit den Gemeindegrenzen aus
zh_gemeinden (Massstab 1:200'000). Diskutieren Sie anhand von Beispielen mögliche
Probleme, die auftreten, wenn verschiedene Datensätze miteinander integriert (z.B.
miteinander verschnitten) werden.
Zusatzinformationen zu Übung 2
Data Warehouse
Auf Geometrie- und Attributdaten wird in GeoMedia durch Verbindungen auf Warehouses
zugegriffen. Ein Data Warehouse ist entweder eine Datenbank mit Geodaten oder eine Gruppe
von zusammengehörigen Dateien. In den Übungen benutzen wir Access-basierte Warehouses um
unsere Resultate zu speichern.
Formate
GeoMedia kann Daten verschiedener Herkunft öffnen. Die von uns in den
Übungen verwendeten Daten liegen als ArcView Shapefiles und im ARC/INFO
Format vor. Nur auf Access, Oracle und SQL Server Warehouses kann
schreibend zugegriffen werden.
Verbindungen
(Connections)
Um auf Daten in Formaten von Drittanbietern zuzugreifen zu können, muss
meist ein .ini File und ein .csf Coordinate System File erstellt werden. Im Falle
unserer Daten sind diese Dateien bereits vorhanden und wir können eine
Verbindung auf die Daten erstellen, als ob sie in einer Datenbank wären. Wir
erstellen je nach Datenherkunft eine ArcInfo, ArcView oder Access Connection.
Erstellen
GeoMedia selbst kann nur ein Access-basiertes Warehouse erstellen
(Manage Data > Warehouse > New Warehouse, normal.mdt Template wählen).
Data Window
Das Data Window zeigt die nicht graphischen Attribute einer Feature Class oder eines Queries
an. Zeilen repräsentieren eine Instanz (Feature) der Feature Class, Spalten repräsentieren
Attribute. Jede Zelle enthält einen Wert für ein Attribut einer Instanz.
Die Tabelle kann für einzelne Spalten auf- oder absteigend sortiert werden (Rechtsklick auf die
Spalte > Sort ascending / descending).
Eine Auswahl von Einträgen, die im Data Window durch anklicken der Einträge (Zeilen)
gemacht wird, gilt auch für das Map Window und wird dort automatisch angezeigt.
Nur bei Feature Classes, die in einem Read/Write Warehouse gespeichert sind, können Werte in
den Feldern des Data Window geändert werden.
Queries
Sämtliche Abfragen werden als Queries gespeichert. Sie können diese jederzeit anzeigen lassen,
für weitere Abfragen weiterverwenden, in eine Feature Class umwandeln oder löschen. Queries
werden lokal im GeoWorkspace gespeichert und sind bei der Auswahl von Input für Abfragen in
der Queries-Verbindung wählbar. Wenn eine Feature Class auf die sich ein Query bezieht
verändert wird, passt sich das Query automatisch an.
Eine Auflistung aller erstellter Queries ist unter Analysis > Queries zu finden, wo nicht mehr
benötigte Queries gelöscht werden können.
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Um ein Query in eine Feature Class in einem Warehouse umzuwandeln, geht man analog vor,
wie beim Einfügen einer beliebigen Feature Class in ein read/write Warehouse (Manage Data
> Output to Feature Classes) und wählt als Quelle anstatt einer Verbindung auf ein Warehouse
die Verbindung Queries.
Analysis
Methoden zur Analyse von Geodaten sind im Reiter Analysis zu finden. Dabei handelt es sich um
einfache räumliche Abfragen und Attributabfragen, aber auch um spezialisierte Funktionen, die
jeweils ein bestimmtes Problem lösen.
Attribute Query
Liefert diejenigen Features, deren Attribute die in einem Filter definierten
Bedingungen erfüllen.
Join
Verknüpft zwei Tabellen mittels Attributen, die in beiden Tabellen enthalten
sind.
Union
Fügt zwei oder mehr Feature Classes oder Tabellen zusammen.
Spatial Query
Liefert diejenigen Features, deren Geometrie die spezifizierten räumlichen
Bedingungen erfüllen.
Spatial Intersection
Findet die Schnittmenge der Geometrien von zwei Feature Classes.
Spatial Difference
Berechnet die Teile der Geometrien der ersten Feature Class, die nicht den
Geometrien der zweiten Feature Class entsprechen.
Buffer Zone
Kreiert Puffer um räumliche Objekte.
Analytical Merge
Zusammenfassen von Features. Dabei können neue Attribute, wie z.B. die
Summe der Fläche aller zusammengefassten Geometrien, erstellt werden.
Aggregation
Attribute einer Feature Class können einer anderen Feature Class zugewiesen
werden aufgrund von gemeinsamen Attributen oder der Geometrie.
Functional Attributes
Berechnet neue Attribute aus bestehenden Attributen.
Select Set to Query
Eine vorhandene Selektion (z.B. manuell in der Karte oder im DataWindow
getätigt) wird als Query gespeichert.
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