Das Geoinformationssystem ArcGIS Pro

(modifiziert nach ESRI, 2020)

ArcGIS Pro ist die aktuelle professionelle Desktop-GIS-Anwendung des Environmental Systems Research Institute (ESRI, USA) und löst zunehmend die singuläre Desktop-Variante ArcGIS Desktop 10.x ab. Es stellt ein leistungsfähiges Geoinformationssystem dar, welches bereits seit Ende der 1980'ziger Jahre mit seinen Vorgängerinnen am Markt etabliert ist und in vielen Bereichen GIS-Standards gesetzt hat. Das Produkt kann je nach Aufgabenbereich und Kenntnisstand der AnwenderInnen skaliert lizensiert werden. Es beinhaltet in der Desktop-Version (neben vielen speziellen Anwendungen und Teilmodulen) immer die drei Grundprogramme ArcCatalog (Datenbankverwaltung) und ArcMap/View (flexible Visualisierung) mit ArcToolbox (Auswertung, Werkzeuge) sowie darüber hinuas verscheidene Online-Schnittstellen. Genau wie seine Vorgängerinnen erlaubt ArcGIS Pro Geo-Daten zu editieren, zu visualisieren und zu analysieren, die Ergebnisse in 2D-Karten oder 3D-Szenen zu bündeln, darüber hinaus aber auch die Ergebnisse cloudbasiert in ArcGIS Online (oder via dem ArcGIS Enterprise-Portal) zu teilen und freizugeben. Eine besondere Stärke von ArcGIS ist die 3D Visualisierung und Datenanalyse.

ArcGIS Pro ist fester Bestandteil der Produktpalette 'ArcGIS Desktop' und basiert auf den drei funktionalen Grundpfeilern 

• Datenbanken (Geodatabase)
  
• Visualisierung/2D/3D Analyse (Map/View/Scene)
  
• multiple Werkzeuge (Toolbox)

und zusätzlichen Online- bzw. Geodaten-Cloudservices sowie Apps (ArcGIS Online etc.)

Was kann ArcCatalog ?

Was kann ArcMap/View/Scene ?

Was kann ArcToolbox ?
ArcToolbox kann als Werkzeug-Sammlung je nach Anwendung:

Ausserdem gibt es noch viele weitere spezielle Komponenten, von denen besonders die sogenannten Erweiterungen (Extensions) wichtig sind, z:B. der Spatial Analyst, Geostatistical Analyst oder oder der 3D-Analyst sowie viele mehr...

Welche Geodaten können mit diesen Modulen bearbeitet werden ?

Im Folgenden werden grundlegende Elemente der Benutzeroberfläche erläutert. 

Projekte (projects)
In ArcGIS Pro wird eine Reihe von zusammengehörigen Arbeiten (in Form einer Sammlung von mehreren Karten, Szenen, Layouts, Daten, Tabellen, Werkzeugen und weiterer Ressourcen) in der Regel in einem Projekt organisiert. Standardmäßig wird ein Projekt in einem eigenen Systemordner gespeichert. Projektdateien weisen die Erweiterung  .aprx auf. Zu einem Projekt gehört meistens auch eine eigene Geodatabase (eine Datei mit der Erweiterung .gdb), in der sich viele Geodaten (Features, Feature Data Sets) befinden sowie und eine eigene Toolbox (eine Datei mit der Erweiterung .tbx).

In ArcGIS Pro sind zahlreiche Geo-Datentypen zur Verwendung integriert. Dazu gehören vor allem Feature- und Raster-basierte Geodaten wie Bild- und Fernerkundungsdaten sowie Tabellen, Architekturzeichnungen, LIDAR, Web-Services und weitere Geodaten Typen.  Ferner können Sie in ArcGIS Pro Daten aus Tabellen und Datenbanken nutzen und diese mit netzbasierten öffentlichen Daten, Live-Daten-Feeds oder von anderen Organisationen freigegebenen Daten kombinieren. (Informationen zur wichtigsten Sammlung verfügbarer geographischer Informationen aus der ganzen Welt finden Sie z.B. im ArcGIS Living Atlas of the World). Mit den vielen Datentypen von ArcGIS Pro können Untersuchungsgebiete modelliert, Analysefragen beantwortet und professionelle Geo-Karten und Ergebnisse zur späteren Freigabe erstellt werden.




Wenn Sie ArcGIS Pro starten, gibt es verschiedene Möglichkeiten gespeicherte Projekte zu öffnen und neue zu erstellen. Wenn Sie häufig mit einem Projekt arbeiten, können Sie es für einen schnellen Zugriff an die Startseite anheften. Alle Projekte, die Sie zuletzt gespeichert haben, können ebenfalls über die Startseite aufgerufen werden. Sie können zu anderen gespeicherten Projekten navigieren, um sie zu öffnen (vgl. auch andere Office Programme).

Sie können mit einer der vier Systemvorlagen Projekte erstellen. Mit jeder Vorlage wird eine Projektdatei erstellt, der Inhalt hinzugefügt wird. So startet ein aus der Vorlage Karte erstelltes Projekt beispielsweise mit einer Kartenansicht, die einen Grundkarten-Layer enthält. Sie können auch ohne eine Vorlage beginnen. Auf diese Weise können Sie in ArcGIS Pro arbeiten, ohne eine Projektdatei zu speichern.
 

Benutzeroberfläche von ArcGIS Pro
Die Hauptbestandteile der ArcGIS Pro-Oberfläche sind die Menüreiter sowie deren speziellen Ansichten und sub-Bereiche.

Menüreiter
ArcGIS Pro verwendet horizontale Menüreiter im oberen Bereich des Anwendungsfensters, um Funktionen in einer Reihe von Registerkarten zu organisieren. Einige dieser Registerkarten (zentrale Registerkarten) sind immer verfügbar. Andere (kontextbezogene Registerkarten) werden angezeigt, wenn sich die Anwendung in einem bestimmten Zustand befindet. Beispielsweise werden verschiedene kontextbezogene Registerkarten für Feature-Layer angezeigt, wenn im Bereich Inhalt ein Feature-Layer ausgewählt wird ).

• Die Symbolleiste für den Schnellzugriff enthält häufig verwendete Befehle. Sie kann angepasst werden (1).
• Das Werkzeug Erkunden wird verwendet, um durch Karten und Szenen zu navigieren und Features durch Pop-ups zu identifizieren (2).
• Über Registerkarten auf dem Menüreiter (3) wie z.B. die Registerkarte Analyse wird die Funktionalität organisiert.
• Nach der Auswahl einer Registerkarte werden die zugehörigen Werkzeuge angezeigt. Mit Startprogrammen für Dialogfelder (4) werden Bereiche oder Dialogfelder mit weiterer Funktionalität geöffnet.
• Die Funktionalität auf einer Registerkarte des Menübandes wird in Gruppen (5) organisiert.
• Kontextbezogene Registerkartengruppen (6) und deren Registerkarten werden unter bestimmten Bedingungen angezeigt.
• Registerkartengruppen werden in einer Farbe wie Orange oder Grün hervorgehoben. Über die Schaltflächen und Werkzeuge (7) werden Software-Aktionen ausgeführt.

Sie können die Menüreiter und die Symbolleiste auch anpassen.....





Feature (-classes)
Feature-Classes sind homogene Sammlungen gemeinsamer Features mit derselben räumlichen Repräsentation (wie Punkte, Linien oder Polygone) und einem gemeinsamen Satz von Attributen (d.h. Eigenschaft, z. B. eine Line-Feature-Class zur Darstellung von Straßenmittellinien). Die vier am häufigsten verwendeten Feature-Typen sind Punkte, Linien, Polygone und Annotationen.

• Kanaldeckelpositionen als Punkte
• Abwasserkanäle als Linien
• Flurstücke als Polygone
• Straßennamen als Annotationen (ESRI, 2019)
  

Anhand dieses Schemas können Sie auch die potenzielle Notwendigkeit feststellen, erweiterte Feature-Eigenschaften zu modellieren. Die Abwasserkanäle und die Kanaldeckelpositionen bilden beispielsweise ein Abwassersystem oder Netzwerk – ein System, mit dem Sie Abfluss- und Fließeigenschaften modellieren können. Des Weiteren liegen benachbarte Flurstücke mit gemeinsamen Grenzen vor. Sie können die Integrität der gemeinsamen Feature-Grenzen in den Datasets erhalten, indem Sie eine Topologie verwenden. Benutzer müssen häufig diese räumlichen Beziehungen und Verhalten in geographischen Datasets modellieren.....

• A representation of a real-world object.
• An object class in a geodatabase that has a field of type geometry. Features are stored in feature classes and feature data sets.
• A point, line, or polygon in a coverage, shapefile, or geodatabase feature class

Was bedeutet Shape?
  (Shape ist ein sehr frühes ESRI-spezifisches Datenformat für Vektordaten, das für alte ArcGIS Versionen entwickelt wurde, aber als mittlerweile als 'Standardformat' in fast allen GIS akzeptiert wird)

• Shapefile: A vector data storage format for storing the location, shape, and attributes of geographic features.
• The characteristic appearance or visible form of a geographic object. Geographic objects can therefore be represented on a map using one of three basic shapes: points, lines, or polygons.
• Important: A shapefile is stored in a set of related files and contains one feature class.

Es gibt vier grundlegende Verfahren zum Erstellen einer neuen Feature-Class:

• Mit dem Assistenten "Feature-Class erstellen"
• Verwenden des Geoverarbeitungswerkzeugs Feature-Class erstellen
• Speichern des Inhalts eines Karten-Layers
• Konvertieren einer externen Datenquelle, z. B. CAD-Daten oder ein Shapefile (altes ESRI Geodatenformat > häufiger Standard!), in eine Feature-Class

Einschub: Erweitern von Feature-Classes

Subtypes: Hiermit können Sie eine Zusammenstellung von Feature-Subclasses in einer Feature-Class erstellen. Subtypes werden häufig verwendet, um unterschiedliches Verhalten für Teilmengen mit demselben Feature-Typ zu verwalten (z.B. Bäume >> Obstbäume>> Apfelbäume)

Domänen: Hiermit können Sie eine Liste oder einen Bereich gültiger Werte für Feature-Class-Attribute angeben. Domänen helfen, die Integrität der Daten sicherzustellen, und werden oft verwendet, um Datenklassifizierungen zu erzwingen (z. B. Straßenklassen, Flächennutzungscodes oder Landnutzungsklassifikationen).

Ansichten (views)
Ansichten sind Fenster zum Arbeiten mit Karten, Szenen, Tabellen, Layouts, Diagrammen, Berichten und anderen Darstellungen von Geo-Daten. Ein Projekt kann über viele Ansichten verfügen, die nach Bedarf geöffnet und geschlossen werden können. Es können gleichzeitig mehrere Ansichten geöffnet sein, nur eine davon ist jedoch aktiv. Die aktive Ansicht wirkt sich darauf aus, welche Registerkarten auf dem Menüreiter angezeigt und welche Elemente in Bereichen dargestellt werden, z. B. im Bereich Inhalt (content) ....

Die Funktionalität in Bereichen wird mithilfe von Zeilen mit Textregisterkarten und grafischen Registerkarten unterteilt und organisiert .

Warum eine Dantenbank / File Geodatabase (FGDB) zur Oragnisation von Features?
FGDB ist ein Datenmodell (zugleich also auch eine Datenbank) im ESRI-eigenen Format, in dem gleichartige Features mit Ihren Attributtabellen (table) in Feature Classes organisiert und verwaltet werden. Nur in einer solchen Datenbank sind auch kausale und logische Abfragen, sowie Analysen der Geodaten möglich!

Um die diversen Datentypen für features, coverages, shapefiles, layer etc. und FGDB auseinanderhalten zu können, werden sie in ArcCatalog mit speziellen Farben und Icons symbolisiert:

Coverages = gelb
Shapefiles = grün
Geodatabase = grau

Für die diversen Datentypen werden folgende Icons verwendet:

Rasterdaten - Visualisieren von Bilddaten
Mit ArcGIS Pro können Sie rasterbasierte Bilddaten im zwei- und dreidimensionalen Raum anzeigen (z.B. Fernerkundungsdaten wie Satellitendaten, Luft- oder Drohnenbilder, rasterbasierte Höhendaten usw.). Außerdem können 2D- und 3D-Ansichten erstellt und mit Features verknüpft werden, sodass verschiedene Datentypen und Ansichten desselben Bereichs möglich sind. Auf den Registerkarten Aussehen (Appearence), Imagery und Edit erhalten Sie z.B. Zugriff auf die grundlegenden Funktionen, die Sie benötigen, um Ihre Bilddaten vorzubereiten, die Anzeige oder Rendering-Methode der Daten zu ändern und einen Layer mit dem darunter liegenden Layer zu vergleichen. Wichtig ist hier auch das Toolset  Raster.

Globale Einstellungsseite
Auf der Seite Einstellungen können Sie die Optionen für ArcGIS Pro ändern, Ihre Lizenz und Portal-Verbindungen konfigurieren, Add-ins verwalten usw. Für den Zugriff auf die Seite Einstellungen haben Sie zwei Möglichkeiten:

• Wenn ein Projekt geöffnet ist, klicken Sie auf die Registerkarte Projekt im Menüreiter.
• Klicken Sie auf der ArcGIS Pro-Startseite links unten auf Einstellungen.

In der Liste links auf der Seite können Sie auf die Einstellungen zugreifen, die Sie ändern möchten. Sie können auch Projekte erstellen, öffnen und speichern, das Hilfesystem öffnen, Informationen über ArcGIS Pro abrufen und die Anwendung beenden.

Weiterführende Hilfen und Informationen

Das gut ausgebaute Hilfe-System ist wie üblich unter Help (s.o.) erreichbar. Zusätzlich gibt es online zahlreiche ArcGIS- Foren und -Blogs sowie -Dokumente von ESRI  mit zusätzlichen Programmen und Extensions.

Empfohlene Literatur: ESRI-Online Scripte und das deutschsprachige ArcGIS Pro Handbuch im Wichmann-Verlag....