ArcGIS Beispiel 9

ArcGIS - Beispiel 9:
Für die im Beispiel 6 kartierten Altlastenverdachtsflächen soll ermittelt werden, welche Nutzungsparzellen von den Altlastenverdachtsflächen betroffen sind und wie insgesamt die Landnutzungstypen-Bilanz aller Altlastenverdachtsflächen aussieht. Darüber hinaus soll geprüft werden, ob die Landnutzungsklassifikation noch aktuell ist oder ob sich mittlerweile Veränderungen in der Landschaft ergeben haben. Letzteres soll unter Einbindung eines WebMapping Service (WMS) von Ortho-Luftbildern des Landes NRW visuell erfolgen.

Arbeitsanleitung:
Nach dem Öffnen der Karte zum Beispiel 6 visualisieren wir die Altlastenverdachtsflächen und die Nutzungsparzellen im kartierten Gebiet. Beide feature classes bestehen aus polygonalen Geoobjekten. Um die Betroffenheit von Nutzungsparzellen durch Altlasten zu ermitteln, müssen wir die beiden bislang nur visuell überlagerten Layer auch rechnerisch durch polygonales overlay überlagern, also die Polygone der beiden Layer miteinander verschneiden. Dabei entstehen hinsichtlich Geometrie, Topologie und Attributierung neue Polygone, die sowohl das Attribut Landnutzungstyp als auch das Attribut Altlasten-Art aufweisen.

In der ArcToolbox Window bekommen wir unter Analysis Tools für die Lösung derartiger Aufgaben verschiedene Methoden angeboten. Die Bedeutung einiger dieser Methoden soll zunächst im Überblick erläutert werden:

Werkzeug	Methode	Anmerkungen
Intersect: ArcToolBox Analysis Tools >> Overlay >> Intersect	Use Intersect when you want to overlay a layer with the polygons in another layer so that the resulting output layer a) has the combined attribute data of the features in the two inputs, and b) only contains features that fall within the spatial extent of the overlay polygons. In this way, you can find just those features that overlap and 'stamp' the attributes of the overlay polygons in the second layer onto the features in the first layer. For example, suppose you are researching areas where it may be hazardous to perform new building. You have one layer containing areas prone to flooding, and you have another layer containing areas where the soil is prone to erosion. You would like to be able to analyze those areas that are common to both. By intersecting the two layers, you'll create a new layer containing polygons which represent the areas that are prone to both flooding and erosion, and which have all the attributes of both sets of input features. With this new layer, it's easy to perform your analysis. For example, you can now use the Select By Attributes command in the Selection pulldown menu to select polygons in the new layer that have some particular combination of flooding and erosion attributes, such as particularly high rates of flooding and erosion.	You can intersect polygons with polygons or intersect lines with polygons. For example, you could intersect a roads layer with the layer containing areas where the soil is prone to erosion to create a layer contain just those road segments that fall inside those areas. If you want to 'stamp' point features with the attributes of the polygon features they fall inside, try using the ArcMap Join command (right-click the point layer in the Table Of Contents and choose the Join command). You can specify that the intersection be limited to the currently selected set of features in either or both of the two inputs.
Union: ArcToolBox Analysis Tools >> Overlay >> Union	Use Union when you want to overlay two polygon layers so that the resulting output layer a) has the combined attribute data of the polygons in the two inputs, and b) contains all the polygons from the inputs, whether or not they overlap. In this way, you can produce a new layer combining the features and attributes of two polygon layers. For example, suppose you have a layer containing land parcels and another layer containing planning zones with zoning and permit attributes. You would like to 'stamp' the land parcels with the zoning and permit attributes of the planning zone in which they occur, so that you can perform selection queries on the parcels based on these attributes. By unioning the two layers you'll create a new layer that contains new polygon features made up from the boundaries of the polygons in the two inputs. For example, if a land parcel falls across two planning zones, it will be split into two separate polygons each containing the portion of the parcel falling each zone. Parcels that aren’t overlapped by planning zones, and zones that don't overlap any parcels, will also be present in the output layer (unlike in the Intersect geoprocessing operation, where only polygons that overlap would be retained in the output).	You can specify that the union be limited to the currently selected set of features in either or both of the two inputs. If you only want a subset of the features in either or both layers to be used in the process, select these features using any of ArcMap's feature selection tools before you start the Geoprocessing wizard. Then on the second panel of the Geoprocessing wizard, check the appropriate 'Use selected features only' box.
Clip: ArcToolBox Analysis Tools >> Extract >> Clip	Use Clip when you want to cut out a piece of one layer using one or more of the polygons in another layer as a 'cookie cutter'. This is particularly useful for creating a new layer that contains a geographic subset of the features in another larger layer. For example, suppose you are studying the transportation needs of a particular county. You would like to work with a layer that contains only the roads or segments of roads that fall inside this county boundary, but all you have is a layer containing roads for the whole state. You can clip the roads in the state roads layer using the county polygon as the 'cookie cutter' to create a new layer containing just the roads in the county. The layer that is having its features clipped can contain points, lines, or polygons. If you only want a subset of the features in this layer to be clipped, you can select them using any of ArcMap's feature selection tools, before you start the Geoprocessing wizard. You should then check the 'Use selected features only' box on the second panel of the wizard just below where you specify this input layer.	The 'cooker cutter' or clip layer must contain polygon features. If you only want a subset of the polygons in this layer to be used as the 'cookie cutter', you should select them before you start the Geoprocessing wizard. You should then check the 'Use selected features only' box on the second panel of the wizard just below where you specify this clip layer. The attributes of the features in the output layer are the same as those of the features in the layer being clipped. Unlike the Intersect and Union geoprocessing operations, the attributes of the two inputs are not combined.
Dissolve: ArcToolBox >> DataManagement >> Generalization >> Dissolve	Use Dissolve when you want to aggregate features based on a specified attribute. For example, you could take a layer containing sales data collected on a county-by-county basis and use dissolve to create a layer containing contiguous sales regions based on the name of the sales person in each county. Dissolve creates the sales regions by removing the boundaries between counties represented by the same sales person. As part of the Dissolve process, these new features can also include summaries of any of the attributes present in the counties. For instance, the revenue generated in the counties making up each sales region could be totaled up to give the total revenue for each sales region. If this operation is disabled in the first panel of the Geoprocessing wizard, the active data frame does not currently contain a layer that can be used as input to this process.	The output from this geoprocessing operation will be in the same coordinate system as the data frame, irrespective of the coordinate system of the input layer's data source. To review the coordinate system of the data frame, choose Data Frame Properties from the View menu and choose the Coordinate System tab in the dialog that appears. Dissolve may result in multipart features being created. A multipart feature is a single feature that contains discontiguous elements, and is represented in the attribute table as one record.

Für unser Problem ist die Intersect-Methode die geeignete Wahl, da allein die Altlastenverdachtsflächen weiter untersucht werden sollen (also nicht: Union) und auf die Kombination der Attribute aus beiden input-layers Wert gelegt wird (also nicht: Clip).

ArcToolBox >> Analysis Tools >> Overlay >> Intersect: In dem sich öffnenden Fenster sollten wir (wie stets bei solchen räumlichen Analysen) den Environment-Parameter auf unsere PGDB LP_Lienen setzen. Bei der Definition der Input Features arbeiten wir unbedingt mit der 'drag & drop' Methode direkt aus dem 'Table of content' Fenster heraus (Einladen über den file-browser führt zu einer Fehlermeldung!). Ggf. kann ein Rang (rank) der Layer angegeben werden, der die Genauigkeit der Eingabedaten angibt (1=höchste Genauigkeit). Hier könnten wir z.B. die Landnutzung auf Rang 1 setzen. Die Output Feature Class nennen wir z.B. Altlasten_Intersect und speichern sie in der PGDB LP_Lienen oder im FDS Plandaten. Die JoinAttributes setzen wir auf NO_FID (weil die Feature IDs weniger Interessant sind). Die übrigen Parameterwerte werden wie voreingestellt beibehalten.

Mit OK starten wir die Berechnung, die je nach Anzahl der Geoobjekte und geometrischer Komplexität einige Zeit dauern kann; das Ergebnis wird sowohl als neue FC gespeichert (kann mit ArcCatalog kontrolliert werden) als auch als neuer Layer in die aktuelle Karte eingefügt (ggf. View/Refresh aktivieren) und kann in seiner Darstellungsart angepasst werden.

Es sind (in diesem Beispiel; bei Ihnen werden wegen der individuellen Kartierung der Altlasten-Verdachtsflächen andere Resultate zu erwarten sein) 30 neue Polygone mit eigener Geometrie und Topologie gebildet worden.
Die neuen Polygone besitzen wie gewünscht die Attribute Nutzung und Altlasten_Art.
Die geometrischen Attribute Länge und Fläche der features wurden automatisch berechnet.
Das Attribut ha-groesse wurde allerdings aus der FC Landnutzung ohne Neuberechnung übernommen: Jedes neu gebildete Polygon hat die alte (falsche) ha-Größe mitbekommen.
Wenn man mit RM auf das Attribut ha_groesse die Zeilen der Tabelle aufsteigend/absteigend sortiert, kann man auch in der Tabelle an dem doppelten Auftreten von ha_groesse und Nutzung sehen, welche Nutzungsparzellen ehemals zusammengehörten, jetzt aber durch ihre Lage in unterschiedlichen Altlastenflächen als individuelle Geoobjekte betrachtet werden.
Natürlich sollten die ha-Werte aktualisiert werden: RM auf ha_groesse >> Calculate values >> ha_groesse = [Shape_Area] /10000 definieren.

Wenn wir nun noch auf die bekannte Weise die Legende gestalten wollen, haben wir im Fenster Layer Properties dazu drei sinnvolle Möglichkeiten: Unter dem Tab Symbology wählen wir

Categorie .. Unique Values mit Value Field = Nutzung: Farb-/Symbol-Definition nur für die Landnutzungstypen
Categorie .. Unique Values mit Value Field = Altlast: Farb-/Symbol-Definition nur für die Altlastentypen
Categorie .. Unique Values many fields mit Value Fields = Nutzung und Altlast (typ) : Farb-/Symbol-Definition für die Kombinierten Nutzungs- & Altlastentypen.

Hier ist die dritte Variante gewählt worden. Das Erzeugen der Kombination von Landnutzungsfarben und Altlasten-Schraffuren für die Variante 3 kann wie folgt vorgenommen werden: Unter dem Tab Symbology wählen wir Add All Values und bearbeiten jede einzelne Landnutzung/Altlasten-Kombination: Doppel-LM >> Farbe der Landnutzung auswählen >> Properties >> Im Symbol Property Editor mit dem +Button (links unten) ein Visualisierungs-Layer hinzufügen >> für diesen der Property-Type Line_Fill_Symbol auswählen und ggf. Farbe u.a. Parameter anpassen.

Um die Gesamtbilanz der betroffenen Landnutzungstypen über alle Altlastenverdachtsflächen hinweg zu berechnen, greifen wir auf die Erfahrungen beim Beispiel 7 zurück: In der Attribute Table des neuen Layers markieren wir wieder mit LM das Attribut Nutzung, wählen mit RM die Option Summarize und dort bei Select a field ...=Nutzung für die (inzwischen ja aktualisierte) ha_groesse die statistische Kenngröße MIn, Max, Sum etc. Die Ausgabe-Tabelle sollte an einem geeigneten Ort gespeichert werden.

In diesem Beispiel ist also Grünland gefolgt von Ackerflächen am stärksten von Altlasten-Verdachtsfällen betroffen.

Nachdem nun die Erfassung aller durch Altlasten betroffenen Landnutzungsflächen im Projekt erfolgt ist, soll nun visuell überprüft werden, ob sich bzgl. der Landnutzung selbst Veränderungen in den letzten Jahren ergeben haben. Dazu werden aktuelle ortho-referenzierte Luftbilder der Landesvermessung NRW (sog. Orthophotos, DOP ) für den Untersuchungsraum Lienen in das ArcGIS-Projekt integriert. Erstmalig wollen wir einen sogenannten internet-gestützten WebMapping Service (WMS) des Landes NRW als Datendienst einbinden. Diese WMS-Dienste werden mittlerweile von vielen offiziellen Stellen angeboten und in Geodatenportalen zu Geodaten-Infrastrukturen (GDI) zusammengeschlossen. Für unsere Aufgabe nutzen wir den Service des Landes NRW, gelistet unter der allgemeinen Adresse des Geoportals NRW

hier suchen wir den WMS Service Deutsche Ortho Photo Karte (DOP) mit 10cm Bodenauflösung .....

(Die hier angebotenen Dienste liegen i.d.R. im WGS 84 System vor und müssen ggf. beim Integrieren in die Karte in das Gauss Krüger System (DHDN, wie Übungsdaten!) umprojekziert werden, z.B. von WGS84 zu DHDN oder ETRS89)!

Ein großer Vorteil von Geodatendiensten ist, dass man nicht selber die (tw. großen) Datensätze lokal vorhalten muss, sondern Sie einfach für die Dauer einer GIS-Sitzung 'ausleiht', d.h. nur gemeinsam mit den eigenen Daten visualisiert. Dafür müssen die Daten einem Standard genügen, welcher es Programmen wie ArcGIS erlauben, die angebotenen Raster- oder Vectordaten als Layer zu importieren. In ArcMap gehen wir zunächst so vor, als würden wir einen zusätzlichen Layer im Projekt LP_Lienen hinzufügen, wählen aber im Auswahlmenue anstatt einer lokalen Datei einen WMS Dienst (GIS Server) aus (diesen haben wir zuvor im Geodatenportal DOP NRW bestimmt und kopiert).

In Studmap 3.0 (erreichbar auf der ZDM Homepage oder direkt über https://ivvgeo-portal.geo.uni-muenster.de/portal/apps/sites/#/studmap30/) erhalten wir diese Informationen bzgl. der URL bzw. der capabilities im Menue (drei Punkte rechts!) mittels item details und der URL - in diesem Fall lassen sich einige in StudMap 3.0 angebotenen WMS einbinden!

Die weitere Auswahl der Quelle erfolgt in ArcGIS mittels des Map-Dateimangers: Add Data >> Add WMS Server

Im weiteren Menueverlauf werden wir zur Eingabe der URL gebeten - diese haben wir zuvor aus den Eigenschaften des Ortho-NRW DOP kopiert. Die Adresse wird nun dauerhaft als Datenquelle mit angeboten. WICHTIG: Zuvor muss noch eine Umreferenzierung der Bezugssysteme von WGS84 (WMS) auf DHDN (ArcMap-Projekt) mittels Methodenauswahl (3. Methode im Auswahlfenster) erfolgen.

Nach Auswahl der Orthobilder als zusätzlichen Layer ermöglicht uns der Blick auf das Projektgebiet rasch eine Einschätzung der sichtbaren Nutzungänderungen (z.B. Wiesen und Äcker vs. Hecken und Infrastruktur). In unserem Beispiel wurde die Landnutzungslegende auf 50% Transparenz gesetzt!.