Lineare Referenzierung von Datasets in ArcGIS

Die Umsetzung der linearen Referenzierung in ArcGIS erfolgt hauptsächlich mit den folgenden beiden Datentypen:

• Route-Feature-Classes
• Ereignistabellen

Mit der dynamischen Segmentierung werden Ereignisse aus Ereignistabellen auf Linien-Features in einer Route-Feature-Class positioniert.

Route-Feature-Classes

Eine Route-Feature-Class ist eine Line-Feature-Class mit einem definierten Maßsystem. Anhand der Messwerte können Ereignisse, Anlagen und Bedingungen entlang des jeweiligen Satzes linearer Features positioniert werden.

In ArcGIS bezieht sich der Begriff Route auf ein beliebiges lineares Feature, z. B. eine Straße, eine Autobahn, einen Fluss oder eine Rohrleitung, das eine eindeutige Kennung und ein gemeinsames Maßsystem für alle Linien-Features aufweist.

Einfach gesagt enthalten Feature-Stützpunkte in Route-Feature-Classes M-Werte (XYM oder XYZM). Aus diesen gemessenen Koordinaten entstehen die Bausteine für Routen-Features. In Route-Feature-Classes enthalten Linien-Features XY- oder XYZ-Koordinaten zur Beschreibung der Position sowie einen Messwert (M) entlang der Linie.

Eine Gruppe von Routen mit einem gemeinsamen Maßsystem ist eine Route-Feature-Class. Jede Route einer Feature-Class weist außerdem eine eindeutige Kennung auf. Linien-Features mit derselben eindeutigen Kennung werden als Teil derselben Route interpretiert:

Route-Feature-Classes werden als Line-Feature-Classes in der Geodatabase erstellt und verwaltet. Sie können auch Route-Feature-Classes aus ArcInfo-Coverages und Polylinien-Shapefiles verwenden, die Routenkennungen und gemessene Koordinaten enthalten.

Routen-Feature-Geometrie

Bei Routen-Features wird mit der Geometrie ein Maßsystem gespeichert. Die Segmente der gemessenen Linien weisen XY- und M-Werte (Messwerte) bzw. XYZ- und M-Werte auf. Wenn ein Messwert für einen bestimmten Stützpunkt unbekannt ist, wird dessen M-Wert als "Keine Zahl" (NaN) gespeichert, wie im folgenden Beispiel veranschaulicht:

Einfache lineare Features werden durch Linien mit einem Pfad dargestellt. Komplexe lineare Features werden durch Linien mit vielen Pfaden dargestellt.

Obwohl mit Messwerten in vielen Anwendungen ansteigende Entfernungen entlang linearer Features angegeben werden, können Messwerte entlang von Linien-Features auch willkürlich ansteigen, konstant bleiben oder abnehmen.

Messwerte sind vom horizontalen Koordinatensystem (und ggf. auch vom vertikalen Koordinatensystem) einer Feature-Class unabhängig. Das heißt, die Messwerte müssen nicht in derselben Einheit wie die XYZ-Koordinaten der Feature-Class vorliegen. In einer Feature-Class, für deren Koordinatensystem die Einheit UTM-Meter (Universal Transverse Mercator) verwendet wird, können die Messwerte der Features in Fuß, Meilen oder einer Zeiteinheit gespeichert sein.

Ereignistabellen

Ereignistabellen enthalten Informationen zu Anlagen, Bedingungen und Ereignissen entlang von Routen-Features. Jede Zeile in der Ereignistabelle referenziert ein Ereignis, dessen Position in Messwerten entlang benannter (identifizierbarer) linearer Features angegeben wird.

Es gibt zwei Typen von Ereignissen: Punktereignisse und Linienereignisse. Mit einem Punktereignis wird eine spezifische Position entlang einer Route (ein Punkt) angegeben, während mit einem Linienereignis ein Routenabschnitt (eine Linie) angegeben wird.

• Bei Punktereignispositionen wird die spezifische Position nur durch einen Messwert angegeben, z. B. "km 3,2 auf der A 92".
• Bei Linienereignispositionen werden ein Von- und ein Nach-Messwert zur Beschreibung des Routenabschnitts herangezogen, z. B. "km 2 bis km 4 auf der A 92".

Analog zu den zwei Arten von Routenereignissen gibt es auch zwei Arten von Routenereignistabellen: Punkt-Ereignistabellen und Linien-Ereignistabellen. Alle Ereignistabellen müssen eine Routenkennung und mindestens ein Messwertpositionsfeld enthalten, das Messwertinformationen enthält. Bei Punkt-Ereignistabellen wird die spezifische Position in nur einem Messwertfeld angegeben. Für Linien-Ereignistabellen sind zwei Messwertfelder (für einen Von- und für einen Nach-Messwert) zur Positionsangabe erforderlich.

Routenpositionen und ihre Attribute werden nach Themen in einer Ereignistabelle gespeichert. Beispielsweise können vier Ereignistabellen mit Informationen zu Geschwindigkeitsbegrenzungen, dem Zeitpunkt der Erneuerung des Straßenbelags, dem derzeitigen Zustand und Unfallorten in eine Route-Feature-Class integriert werden, um Ereignisse dynamisch zu positionieren.

Bei Ereignistabellen kann es sich um alle von ArcGIS unterstützten Tabellenarten handeln. Dazu gehören INFO-, dBASE- und Geodatabase-Tabellen, mit Zeichen getrennte Textdateien und DBMS-Tabellen (Database Management System), auf die über eine OLE DB-Verbindung (Object Linking and Embedding) zugegriffen wird.

Beispiel für eine Ereignistabelle

Hydrologen und Ökologen positionieren mit der linearen Referenzierung verschiedene Ereignistypen in Flussnetzen, die im folgenden Beispiel veranschaulicht werden. Die Route-Feature-Class für Flüsse enthält Messwerte aus verschiedenen Flussabschnitten des Flusses. In der Punkt- und der Linien-Ereignistabelle sind die Routen-ID und die Position der einzelnen Flussabschnitte angegeben. Anhand dieser Ereignistabellen können Sie Punkt- und Linienereignisse positionieren.

Speichern von Features mit relativen Positionen

Bei der linearen Referenzierung werden Positionen an linearen Features als Routenmesswerte oder als Entfernung zu einem Bezugspunkt angegeben. Es ist beispielsweise viel sinnvoller, einen Unfallort mit "12 Kilometer nach Autobahnbeginn" als mit der GPS-Koordinate "1.659.060,25;1.525.238,97" anzugeben.

Zum Bestimmen einer Position entlang eines linearen Features ist ein Maßsystem erforderlich. Wenn ein Maßsystem mit einem linearen Feature gespeichert wird, kann jede beliebige Position entlang dieses linearen Features in diesem Maßsystem ausgedrückt werden.

Das Speichern von Daten als relative Position entlang eines linearen Features macht nicht nur die Daten intuitiver, sondern bietet zudem den Vorteil, dass räumliche Erscheinungen, die bekanntermaßen auf einem linearen Feature liegen, auch dort dargestellt werden. Beispiel: Wenn Sie keine sehr genaue Grundkarte haben und Unfallorte anhand von XY-Koordinaten lokalisieren, werden Unfälle möglicherweise an Orten dargestellt, die sich gar nicht auf dem Straßennetz befinden. Dieser Fehler tritt nicht auf, wenn die Unfallorte mithilfe der linearen Referenzierung positioniert werden.