Was ist Geoverarbeitung?

Alle Benutzer von ArcGIS können sich mit der Geoverarbeitung befassen. Gleichgültig, ob Sie ein unerfahrener oder fortgeschrittener Benutzer sind, die Geoverarbeitung wird zu einem wesentlichen Teil Ihrer täglichen Arbeit mit ArcGIS.

Das primäre Ziel der Geoverarbeitung besteht darin, GIS-Tasks zu automatisieren und Modellierung und räumliche Analysen durchzuführen. In beinahe allen GIS-Anwendungen sind Routineaufgaben auszuführen, und daher müssen mehrere Schritte umfassende Verfahren (Workflows) automatisiert, dokumentiert und freigegeben werden. Die Geoverarbeitung fördert die Automatisierung von Workflows durch eine vielfältige Auswahl von Werkzeugen sowie einen Mechanismus zum Kombinieren von Werkzeugen in einer bestimmten Reihenfolge mithilfe von Modellen und Skripten.

Das Wesen der zu automatisierenden Tasks kann durchaus banal sein. Beispielsweise können Sie die Konvertierung großer Datenmengen in andere Formate automatisieren. Es kann sich aber auch um recht kreative Tasks handeln, bei denen Sie mit einer Abfolge von Vorgängen komplexe räumliche Beziehungen modellieren und analysieren, z. B. das Berechnen optimaler Pfade durch ein Verkehrsnetz, das Vorhersagen der Ausbreitung von Waldbränden, das Analysieren und Bestimmen von Mustern bezüglich der Schauplätze von Verbrechen, das Prognostizieren erdrutschgefährdeter Gebiete oder möglicher Überschwemmungen nach schweren Unwettern.

Die Geoverarbeitung basiert auf verschiedenen Datentransformations-Vorgängen. Ein typisches Geoverarbeitungswerkzeug führt eine Operation für ein ArcGIS-Dataset (wie eine Feature-Class, ein Raster oder eine Tabelle) aus und gibt als Ergebnis der Ausführung ein neues Dataset aus. Durch jedes Geoverarbeitungswerkzeug wird eine kleine, jedoch wesentliche Operation an den geographischen Daten ausgeführt, beispielsweise das Projizieren eines Datasets aus einer Kartenprojektion in eine andere, das Hinzufügen eines Feldes zu einer Tabelle oder das Erstellen einer Pufferzone um Features. ArcGIS bietet Ihnen Hunderte solcher Geoverarbeitungswerkzeuge.

Geoverarbeitung ermöglicht Ihnen das Verketten von Werkzeugen, wobei die Ausgabe eines Werkzeugs an das darauf folgende Werkzeug übergeben wird. Damit können Sie ohne Einschränkungen Geoverarbeitungsmodelle (Abfolgen von Werkzeugen) erstellen, mit denen Sie Ihre Arbeit automatisieren und komplexe Probleme beheben können.

Für weitere Informationen zu Geoverarbeitung und Anwendungsbeispielen besuchen Sie das Geoprocessing Resource Center.

Projizieren und Ausschneiden

Im folgenden Beispielworkflow werden zwei Geoverarbeitungswerkzeuge verwendet: Projizieren und Ausschneiden. Dies ist nur ein Beispiel für die unendliche Zahl von Aufgaben, die Sie mithilfe der Geoverarbeitung automatisieren können.

Angenommen, Sie haben 20 Coverages und Shapefiles von einem Kollegen erhalten, und diese befinden sich in anderen Kartenprojektionen und enthalten viele Features, die außerhalb Ihres Untersuchungsgebiets liegen. Ihr Task besteht darin, die Kartenprojektionen der zwanzig einzelnen Datasets zu ändern, die außerhalb liegenden Features zu entfernen (die Datasets "auszuschneiden") und alle Daten anschließend in eine File-Geodatabase zu übertragen.

Dieser Task kann am einfachsten mithilfe der Geoverarbeitung ausgeführt werden. Zunächst führen Sie das Geoverarbeitungswerkzeug Projizieren aus, mit dem eine neue Projektion auf eine Eingabe-Feature-Class angewendet und eine neue Ausgabe-Feature-Class erstellt wird. In der folgenden Abbildung wird das Dialogfeld des Werkzeugs "Projizieren" dargestellt. Die Eingabe-Features werden oben links und die projizierten Features oben rechts abgebildet. Das projizierte Koordinatensystem ist eine flächentreue Albers-Kegelprojektion.

Der zweite Schritt besteht im Ausführen des Geoverarbeitungswerkzeugs Ausschneiden, mit dem die Daten ausgeschnitten werden, die außerhalb des Untersuchungsgebiets liegen. Das Werkzeug Ausschneiden nimmt zwei Eingaben an, eine Feature-Class eines beliebigen Typs (Point, Polyline, Polygon) und eine Polygon-Feature-Class (die Clip-Feature-Class), und erstellt eine neue Feature-Class aus den Features, die innerhalb der Clip-Polygone liegen.

Die Werkzeuge Projizieren und Ausschneiden können im Stapelverarbeitungsmodus ausgeführt werden. Dadurch können Sie die Liste mit den zwanzig Feature-Classes eingeben, und die Werkzeuge werden automatisch für jede einzelne Feature-Class ausgeführt. Sie können die Liste erstellen, indem Sie die Feature-Classes aus dem Fenster Katalog ziehen und im Dialogfeld des Werkzeugs ablegen.

Sie können jedoch auch schnell ein Geoverarbeitungsmodell erstellen, in dem die Werkzeuge Projizieren und Ausschneiden miteinander verkettet werden, wobei die Ausgabe von Projizieren in die Eingabe von Ausschneiden übernommen wird und das Modell im Stapelverarbeitungsmodus verwendet. Das erstellte Modell wird zu einem neuen Werkzeug in der Geoverarbeitungsumgebung.

Bestimmen geeigneter Flächen für Parks

Im Folgenden wird eine komplexere Anwendung der Geoverarbeitung erläutert. In dieser wird eine vereinfachte Auswahl von Flächen für Parks ausgeführt. Dabei wird ein Dataset mit potenziellen Flächen für Parks erstellt, das später ausgewertet werden kann. Die Flächenauswahllogik schreibt vor, dass Flächen gefunden werden sollen, die nahe an dicht besiedelten Gebieten liegen, jedoch nicht in der Nähe bereits vorhandener Parks, denn die Parks müssen für viele Menschen leicht zugänglich sein, Ballungen von Parks sollen jedoch vermieden werden. Darüber hinaus wird größerer Wert darauf gelegt, dass Parks in der Nähe dicht besiedelter Gebiete liegen, weniger Wert jedoch darauf, dass ein neuer Park weiter entfernt von vorhandenen Parks liegen soll. Wie bereits erwähnt, ist dies eine recht einfache Logik, mit der lediglich potenzielle Standorte für die weitere Auswertung bestimmt werden sollen (beispielsweise in Bezug auf angemessene Landnutzung, Standortverfügbarkeit und qualitative Standortmerkmale).

In der folgenden Abbildung werden auf der Karte der potenziellen Parkflächen besser geeignete Standorte dunkelviolett dargestellt, während weniger geeignete Flächen heller dargestellt werden. Graue Fläche bezeichnen die Standorte bestehender Parks. In der Abbildung wird auch aufgezeigt, dass Bevölkerungsdichte ein stärkerer Einflussfaktor ist, d. h., er besitzt bei der Standortwahl einen größeren Einfluss (60) als Entfernung zu Parks (40). (Diese Gewichtungen sind vollkommen willkürlich.)

Im folgenden Geoverarbeitungsmodell wird die obige Logik veranschaulicht. In diesem Modell sind fünf Schritte enthalten, von denen jeder mit einem blauen Kreis gekennzeichnet ist.

• In Schritt 1 wird die Bevölkerungsdichte aus einer Eingabe-Point-Feature-Class mit Bevölkerungsschwerpunkten berechnet, und ein Raster-Dataset mit der Bevölkerungsdichte für die einzelnen Zellen wird ausgegeben.
• In Schritt 2 wird die Entfernung zu Parks aus einem Raster von vorhandenen Parks berechnet, und es wird ein Raster-Dataset mit der Entfernung zu vorhandenen Parks als Wert für die einzelnen Zellen ausgegeben.
• In Schritt 3 wird die Ausgabe Bevölkerungsdichte reklassifiziert, und in Schritt 4 wird die Ausgabe Entfernung zu Parks reklassifiziert. Mit beiden Reklassifizierungsprozessen werden die Zellenrohwerte in Werte zwischen null und 100 transformiert. Mit den reklassifizierten Werten wird der Nutzen bewertet, wobei null für den geringsten Nutzen und 100 für den höchsten Nutzen steht. Eine Zelle, die nahe an einem vorhandenen Park liegt, weist beispielsweise einen kleineren Wert als eine weiter entfernt liegende Zelle auf, und eine Zelle mit hoher Bevölkerungsdichte wird höher bewertet als eine Zelle mit geringer Bevölkerungsdichte.
• In Schritt 5 werden die Ausgabedaten aus den beiden Reklassifizierungen erfasst und als Eingabe an das Werkzeug Weighted Overlay übergeben, wobei die Gewichtungen (60 und 40) angewendet werden (in Weighted Overlay muss sich die Summe der Gewichtungen auf 100 belaufen). Das Ausgabe-Raster enthält eine Eignungsbewertung, wie unten dargestellt. Die am besten geeigneten Flächen weisen einen höheren Wert in der Ausgabezelle auf und werden dunkelviolett dargestellt.

Dieses Verfahren mit gewichteten Overlays beim Ermitteln potenziell geeigneter Standorte war vor der Entwicklung der Computertechnik und GIS gebräuchlich. Die Geoverarbeitung erleichtert nun gewichtete Overlays. Sie können beispielsweise die Gewichtungen von 60 und 40 in andere Werte ändern und das Modell erneut ausführen, um die Empfindlichkeit in Bezug auf die Gewichtungen zu bestimmen. Ebenso können Sie die Reklassifizierungswerte ändern.