Lösen von räumlichen Problemen mit Darstellungs- und Prozessmodellen

Die Erweiterung ArcGIS Spatial Analyst kann hilfreich bei Analysen sein, jedoch nicht eigenständig Probleme lösen. Um die erhofften Ergebnisse zu erzielen, müssen Sie die richtigen Fragen stellen und die richtigen Informationen liefern.

Modellieren räumlicher Probleme

Allgemein gesagt ist unter einem Modell eine Abbildung der Realität zu verstehen. Aufgrund der Komplexität der Erde und der stattfindenden Interaktionen werden Modelle mit einer vereinfachten, handlicheren Darstellung der Realität erstellt. Modelle helfen Ihnen, zu verstehen, zu beschreiben und vorherzusagen, wie die Dinge in der realen Welt funktionieren.

Es gibt zwei Haupttypen von Modellen:

• Darstellungsmodelle – Stellen die Objekte in der Umwelt dar.
• Prozessmodelle – Simulieren Prozesse in der Umwelt.

Darstellungsmodelle

Darstellungsmodelle stellen die Objekte in einer Umwelt dar. Beispiele für diese Objekte sind Gebäude, Wasserläufe oder Wälder. Die Darstellungsmodelle werden in einem GIS mithilfe von Daten-Layern erstellt. In Spatial Analyst sind diese Daten-Layer entweder Raster- oder Feature-Daten. Raster-Layer werden von einem rechteckigen Netz oder Gitter dargestellt und jede Position in jedem Layer wird von einer Grid-Zelle repräsentiert, die einen bestimmten Wert hat. Zellen verschiedener Layer ergeben übereinander gestapelt die Beschreibung vieler Attribute an jeder Position.

Ein Darstellungsmodell besteht aus Daten-Layern.

Das Darstellungsmodell versucht, für den Betrachter die räumlichen Beziehungen innerhalb eines Objektes (z. B. der Form eines Gebäudes) und zwischen den anderen Objekten in der Landschaft (z. B. der Verteilung der Gebäude) zu visualisieren. Das GIS-Darstellungsmodell kann neben der Feststellung der räumlichen Beziehungen auch die Attribute der Objekte anzeigen (z. B. wem ein Gebäude gehört). Darstellungsmodelle werden häufig als Datenmodellen bezeichnet und als beschreibende Modelle betrachtet.

Prozessmodelle

Prozessmodelle stellen einen Versuch dar, die Interaktion der Objekte zu beschreiben, die im Darstellungsmodell gezeigt werden. Die Beziehungen werden mithilfe von ArcGIS Spatial Analyst sichtbar gemacht. Es gibt viele andere Typen von Interaktionen, und Spatial Analayst stellt eine Vielzahl von Werkzeugen bereit, um diese zu beschreiben. Die Prozessmodellierung wird oftmals als kartografische Modellierung bezeichnet. Prozessmodelle können zur Beschreibung von Prozessen verwendet werden. Sie dienen aber auch häufig zur Vorhersage eines Geschehens.

Alle Ergebnisse, die mit den Spatial Analyst-Werkzeugen erzeugt werden, können als Prozessmodelle angesehen werden. Einige sind einfach, andere wiederum sehr komplex. Durch das Hinzufügen von Logik und das Kombinieren von mehreren Prozessmodellen mit Map Algebra oder ModelBuilder kann eine höhere Komplexität erreicht werden.

Eine der grundlegendsten Operationen in Spatial Analyst ist das Zusammenfügen zweier Raster:

Das Summieren der Werte von Rastern ist eine grundlegende Operation.

Die Komplexität kann durch Logik gesteigert werden. Beispiel: Wenn ein Standort sandigen Boden aufweist und außerdem trocken ist, erfüllt der Standort die Kriterien (True [T]) und eignet sich deshalb für einen bestimmten Zweck.

Es können logische Bedingungen angewendet werden, um die Komplexität zu erhöhen.

Zusätzliche Komplexität wird durch spezialisierte Werkzeuge erreicht, deren Algorithmen analytische Ergebnisse generieren, die sehr schwierig in Eigenarbeit zu berechnen sind. Beispiele hierfür sind Werkzeuge, die nicht euklidische Entfernungen oder die hydrologische Streuung von Verseuchungsstoffen im Grundwasser berechnen.

Eine höhere Komplexität wird mit speziellen Werkzeugen erreicht.

Und noch mehr Komplexität kann erreicht werden, indem mehrere Werkzeuge und Logik kombiniert werden:

Eine höhere Komplexität erreichen Sie durch die Kombination mehrerer Werkzeuge und Bedingungen.

Ein Prozessmodell sollte so einfach wie möglich sein, um die gewünschte Realität zu erfassen, die Sie zur Lösung Ihrer Probleme benötigen. Manchmal benötigen Sie dazu nur eine einzige Operation oder ein einziges Werkzeug, aber für kompliziertere Modelle benötigen Sie Hunderte von Operationen und Werkzeugen.

Arten von Prozessmodellen

Um bestimmte Probleme darzustellen und zu lösen, gibt es viele Arten von Prozessmodellen, darunter:

• Erstellung eines Eignungsmodells – Welches ist der optimale Standort, z. B. für eine neue Schule, eine Mülldeponie oder einen öffentlichen Park?
• Entfernungsmodellierung – Welche sind die nächstgelegenen geschützten Lebensräume für eine gefährdete Spezies?
• Hydrologische Modelle – In welche Richtung fließt das Wasser von der Oberfläche ab?
• Oberflächenmodelle – Wie hoch ist der Verschmutzungsgrad verschiedener Standorte in einem bestimmten Umfeld?