Funktionsweise des Werkzeugs "Konturlinien"

Konturen sind Linien, die Positionen desselben Werts in einem Raster-Dataset verbinden, das kontinuierliche Phänomene darstellt, z. B. Höhe, Temperatur, Niederschlag, Verschmutzung oder Luftdruck. Die Linien-Features verbinden Zellen eines konstanten Werts in der Eingabe. Konturlinien werden oft allgemein synonym mit dem Begriff "Isolinien" verwendet, können aber je nach Messobjekt auch spezifische Bezeichnungen besitzen. Einige Beispiele hierfür sind Isobare für Druck, Isotherme für Temperatur und Isohyete für Niederschlag.

Die Verteilung der Konturlinien zeigt, wie sich Werte über eine Oberfläche hinweg verändern. Wo sich die Werte wenig verändern, ist der Abstand zwischen den Linien größer. Wo die Werte stark fallen oder steigen, ist der Abstand zwischen den Linien geringer.

Die Werkzeuge zum Erstellen von Konturlinien, Konturlinie, Konturlinienliste und Konturlinie mit Barrieren, werden verwendet, um ein Polyline-Feature-Dataset aus einem Eingabe-Raster zu erstellen.

Gründe für das Erstellen von Konturlinien

Wenn Sie die Polylinie einer bestimmten Konturlinie verfolgen, können Sie bestimmen, welche Positionen denselben Wert haben. Konturlinien sind auch nützlich bei der Oberflächenabbildung, da sie es ermöglichen, gleichzeitig flache und steile Flächen (Entfernung zwischen Konturlinien) sowie Grate und Täler (sich nähernde und auseinander laufende Polylinien) zu visualisieren.

Das folgende Beispiel zeigt ein Eingabe-Höhen-Dataset und das Ausgabe-Konturlinien-Dataset. Die Flächen, in denen die Konturlinien dichter zusammen liegen, zeigen steile Stellen. Sie stimmen mit den Flächen größerer Höhe überein (im Eingabe-Höhen-Dataset weiß dargestellt).

Die Attributtabelle der Konturlinien enthält für jede Konturpolylinie ein Höhenattribut.

Konturlinienqualität

Die Konturlinienwerkzeuge erzeugen Konturlinien in Vermessungsqualität, die eine genaue Umsetzung der Raster-Oberfläche sind. Die allgemeine Konturliniengenauigkeit hängt davon ab, wie gut die zum Erstellen des Eingabe-Rasters verwendeten Daten die tatsächliche Oberfläche abbilden.

Die Größe der verwendeten Raster-Zellen wirkt sich auf die Darstellung der Ausgabe-Konturlinien aus. Eine hohe Zellengröße kann zu groben Konturlinien führen.

Mitunter können Konturlinien in Vermessungsqualität sich kreuzen, sich scheinbar schneiden oder eine nicht geschlossene, sich verzweigende Linie bilden. Sich kreuzende Konturlinien können an einem Bergsattel auftreten, dessen Höhe exakt dem Konturlinienintervall entspricht. In anderen Fällen verlaufen die Konturlinien so dicht beieinander, dass sie sich zu schneiden scheinen. Sich verzweigende Konturlinien können bei sich schneidenden Bergrücken vorkommen, die exakt auf einem Konturlinienintervall liegen. Dies sind sämtlich gültige Vermessungsqualitätsinterpretationen der Oberfläche, die Kartografen in der Regel aus ästhetischen Gründen ändern.

Steuern der Konturlinienqualität

Mitunter werden Konturlinien mit eckigen oder groben Umrissen erstellt, die den Grenzen von Raster-Zellen zu folgen scheinen. Dies erfolgt, wenn die Raster-Werte ganze Zahlen sind und exakt auf einer Konturlinie liegen. Das ist kein Problem, sondern lediglich eine exakte Konturlinienabbildung der Daten.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu vermeiden und Konturlinien zu glätten: durch Glätten der Quelldaten oder durch Anpassen der Basiskonturlinie.

Glätten der Daten

Die einfachste Glättungsmethode besteht darin, das Eingabe-Raster zunächst unter Verwendung der Mittelwertstatistik mit dem Werkzeug Focal Statistics vorzuverarbeiten.

Bei einer anderen Methode werden die Z-Werte geringfügig angepasst, damit eine Konturlinie nicht mehr genau durch die Zellenmittelpunkte des Rasters verläuft. Auch hier wird das Werkzeug Focal Statistics verwendet, allerdings mit einer benutzerdefinierten gewichteten Kernel-Datei und der Summenstatistik. Aufbau der Kernel-Datei:

3 3
.005 .005 .005
.005 .960 .005
.005 .005 .005

Die Genauigkeit der Konturlinie wird nicht wesentlich beeinträchtigt, da die Z-Wert-Anpassung sehr geringfügig ist und stark zugunsten der zentralen Raster-Zelle gewichtet wird.

Anpassen der Basiskonturlinie

Beim Anpassen der Basiskonturlinie muss diese so verschoben werden, dass die Konturlinien nicht mehr genau durch die Zellenmittelpunkte verlaufen. Die Verschiebung kann sehr geringfügig sein, sodass bereits ein Wert von 0,0001 den gewünschten Effekt erzielt.

Hinweis:

Um diese Technik auf das Werkzeug Konturlinienliste anzuwenden, passen Sie die Werte einfach in der Konturlinienliste an. Beispiel: Verwenden Sie statt 600, 650, 700 usw. die Werte 600,001, 650,001, 700,001 usw.

Datenausgabe mit USGS-DEMs

Ältere Versionen:

Tests haben ergeben, dass die aus Rastern einiger älterer 7,5-Minuten-DEMs des USGS (digitale Höhenmodelle des United States Geological Survey) erstellten Konturlinien nicht denselben Detailgrad aufweisen wie das entsprechende Kartenblatt des USGS. Dies scheint am Abtastintervall im DEM zu liegen. 7,5-Minuten-DEMs des USGS werden in 30-Meter-Intervallen abgetastet, während die Konturlinien auf den Kartenblättern anscheinend direkt aus Stereomodellen mit wesentlich höherem Detailgrad digitalisiert wurden. Bei neueren DEMs im SDTS-Format des USGS gibt es dieses Problem nicht.