Einführung in Programmierung von ArcView - … · Smallworld (Wasserversorgung) Geomedia, Firma Intergraph. FB Automatisierung und Informatik: Programmierung in ArcView 17 ... (Sylt)

1FB Automatisierung und Informatik: Programmierung in ArcView

EinführungEinführung in in ProgrammierungProgrammierung von von ArcViewArcView

� Dipl.-Inf., Dipl.-Ing. (FH) Michael Wilhelm

� Hochschule Harz

� FB Automatisierung und Informatik

� [email protected]

� Raum 2.202

� Tel. 03943 / 659 338


Lernziele� Grundlegende Kenntnisse GIS (Überblick)

� Programmaufbau von ArcView– View

– Tabelle

– Scriptmodul

� Scriptsprache Avenue

� Dialog-Elemente

� Verknüpfungen

� Ansprechen der Legende (Themen etc.)

� Zwischenablage

� DLL-Zugriff

� Ini-Dateien

� Erweiterungen


Geoinformationssysteme

...sind Software-Werkzeuge,welche die

- Modellierung,

- Erfassung,

- Verwaltung,

- Analyse und

- Visualisierung von Geodaten unterstützen


Geoinformationssysteme

• dienen vor allem der Analyse und Präsentation

raumbezogener Sachverhalte

• hierzu müssen sie natürlich

– über Datenbankkomponenten verfügen(Erfassung, Verwaltung, Manipulation von Daten)

• aber zusätzlich

– über Analyse- und Visualisierungstools verfügen


Mittlerweile...

• werden eine Vielzahl weiterer Methoden und Verfahren unter dem Titel „GIS“ subsummiert

• jedoch sollten GIS immer als „Werkzeuge“ angesehen werden, die zur Erfassung und Verwaltung, vor allem aber zur Analyse und Visualisierung von Geodaten da sind!

• GIS sind mehr digitale Karten !


Fachinformationssysteme („Fachschalen“)

• Grundlage sind fachspezifische, also in der Regel thematisch beschränkte Daten eines bestimmten Fachgebietes (z.B. Boden-Informationssystem, Fließgewässerinformationssystem, Forstbestands-IS, etc.)

• Die Fachschalen erlauben eine gezielte Benutzung der Daten innerhalb eines GIS

• Sie vereinfachen spezielle Funktionen für Anwender


Fachinformationssysteme („Fachschalen“)

■ Umwelt-Informationssysteme (UIS):

■ Kommunale Informationssysteme (KUIS)

■ Rauminformationssystem (RIS)

■ Land(schafts)informationssysteme (LIS):

■ Betriebliche Geoinformationssysteme


Abgrenzung

• Geografische Informationssysteme

•vs.

• Datenbanken• CAD• Kartographie-Systeme


GeoinformationssystemGeoobjekte mit explizitemRaumbezugund gekoppelten Sachdaten

Selektion von Geoobjektenüber Raumbezug und Attributemöglich

Datenanalyse interaktiv-grafisch,numerisch - statistisch

Visualisierung mit digitalerKartographie, Tabellen undDiagrammen

Datenbanksystem

Modelllierung allgemeiner Objekte, Raumbezug nur als ein Attribut

Selektion von Objekten nur überAttribute (z.B. Schlüssel) möglich

Datenanalyse überwiegend mitstatistischen Methoden

Visualisierung durch Tabellen undDiagramme (Business-Grafik)


Geoinformationssystem

Abbildung der Realität durch eingeometrisch und fachlichvereinfachtes Modell

Geometrie und Thematik derGeoobjekte sind gekoppelt

Geoobjekte sowohl im Vektor-wieim Raster-Modell darstellbar

Analysefunktionen bilden denSchwerpunkt der GIS-Funktionalität

CAD - System

"Von der Idee zur Realität“ durchinteraktiv-geometrischesModellieren und Konstruieren

Meist keine Sachdaten-Verwaltung bzw. Kopplung anGeoobjekte

Geometrie der Objekte nurvektoriell sinnvoll

Analysefunktionen in der Regelnur rudimentär vorhanden


Geoinformationssystem

Visualisierung mit graphischen undkartographischen Techniken ist nureine von vielen Funktionen

Analysefunktionen bilden denSchwerpunkt der GIS-Funktionalität

Kartographiesystem

Primäres Ziel ist die Konstruktiontopographischer undthematischer Karten

Analysefunktionen sind nureingeschränkt vorhanden


GIS-Systeme

� ArcView 3.x, ESRI

� ArcView 9.x , ESRI

� ArcInfo , ESRI

� ArcGis 9.x , ESRI

� SiCad, vormals Siemens, jetzt ESRI

� Smallworld (Wasserversorgung)

� Geomedia, Firma Intergraph


CAD-Systeme

� Auto-CAD, Firma Autodesk

� Auto-Sketch , Firma Autodesk

� Turbo-CAD

� Nemetschek CAD

� Microstation, Firma Bentley



“Geo…”Geodaten beschreiben reale oder abstrakte Objekte unserer Umwelt (bzw.

der “Geosphäre”).• Problem: die gekrümmte Fläche des Erdellipsoids möglichst

verzerrungsfrei in eine zweidimensionale Ebene zu transformieren• Die Lage der Objekte der Erdoberfläche wird i. d. R. mittels

Koordinaten beschrieben• Lage eines Objektes: Radius vom Mittelpunkt, zwei Winkel,

Polarkoordinaten

Aktuelle Koordinatensysteme:• Geographische Koordinaten• Gauss-Krüger-Koordinaten:

Bessel, 3°, Potsdam, 110Krassovski, Lagestatus 150

• ERTF, UTM (European TerrestrialReference Frame)

• WGS 84 (GPS)• andere…

•Universales Transversales Mercator System


Polarkoordinaten


Erde als Ellipsoid



Mittelmeridian

Zylinder

Zone

In der deutschen Kartografie wird eine von C.-F. Gauß und L. Krüger entwickelte winkeltreue (konforme) Abbildung verwendet. Man wählt einen Bezugsmeridian auf dem Besselschen Erd-Ellipsoid, legt einen Zylinder mit entsprechendem elliptischem Querschnitt um das Ellipsoid mit Berührungsline Bezugsmeridian herum und projiziert alle Punkte des Ellipsoids in einem Bereich beiderseits des Bezugsmeridians auf die Zylinderfläche.

Gauss-Krüger


In der deutschen Kartografie wird eine von C.-F. Gauß und L. Krüger entwickelte winkeltreue (konforme) Abbildung verwendet. Man wählt einen Bezugsmeridian auf dem Besselschen Erd-Ellipsoid, legt einen Zylinder mit entsprechendem elliptischem Querschnitt um das Ellipsoid mit BerührungslineBezugsmeridian herum und projiziert alle Punkte des Ellipsoids in einem Bereich beiderseits des Bezugsmeridians auf die Zylinderfläche.

Gauss-Krüger


“Geo…”: Abbildung von Geophänomenen

• das ebene, aber verzerrte [Winkel-, Flächen- und

Längenverzerrungen] Abbild des Kugelnetzes wird als

Kartennetzentwurf bezeichnet

• Das “Kugelnetz” der Erde ist ein Koordinatensystem, das aus sich

rechtwinkling schneidenden Kreislinien aufgebaut ist (= Gradnetz,

geographische Koordinaten)

• Netzentwürfe mit ebenen, rechtwinkligen Koordinaten, die möglichst

geringe Verzerrungen aufweisen, resultieren aus geodätischen

Abbildungen (z. B. Gauß-Krüger-System)


Schritte der Georeferenzierung


Transformationen

• Translation T• Rotation R• Skalierung S• Affintransformation = T+R+S

Allgemeinste Transformation zwischen allen Punkten einer Ebene

• Ähnlichkeitstransformation(Länge, Winkel, Fläche ändert sich, nicht umkehrbar)

• PolynomtransformationTranformationen mittels Polynome (a*x5+b*x4+cx3+dx2+ex+f)

• Projektive TransformationAzimutalprojektion

Zylinderprojektion

Kegelprojektion


Grafische Darstellung der Transformationen






“Geo…”: Koordinatensystem

• 2-dimensional [x,y]

• 3-dimensional [x,y,z]

• x-Achse (horizontal, Ost-West-Position)

• y-Achse (vertikal, Nord-Süd-Position)

• Achsen kontinuierlich, gleichabständig eingeteilt

• Koordinaten (x, y) beschreiben Punkte

• Linien und Flächen werden in sie definierende Punkte

umgesetzt



Das Gauß-Krüger-System

durch Drehung des

Zylinders um je 3°

entstehen eigen-

ständige Koordinaten-

systeme (z. B. 6°, 9°,

12°)

Hochwert: Abstand vom

Äquator

Rechtswert: Abstand

vom Längenmeridian 12°9° 15°6°

Längengrade


“Geo…”: Rechts- und Hochwert

Hochwert (HW)• Entfernung vom Äquator

Rechtswert (RW) (2 Bestandteile)• 1. Kennziffer des Hauptmeridian HM* (=1/3 der Längen-

Gradzahl)• 2. Entfernung vom HM (jeder HM erhält den Wert

500000. Die Entfernung der Punkte, die östlich des HM liegen, wird zu 500000 addiert, westlich davon subtrahiert). Damit keine negativen Werte

*HM = HauptmeridianHW 5737 Ahlen (Westf.)RW 3424 (Nähe Hbf.)


Beispiele für einige Städte:• Magdeburg 11°, 37 Min• Berlin: 13°, 24 Min• Leipzig 12° 24 Min• Hamburg 10°• Essen 7° 30 Min• München 11° 30 Min• Frankfurt / Main 8° 39 Min• Kassel 9° 28 Min• Rostock 12° 5 Min• Halle 11° 58 Min• Wernigerode 10° 48 Min• Aachen 6° 5 Min• Frankfurt/Oder 14° 32 Min

Das Gauß-Krüger-System vs. Längengrade

Gauß-Krüger Nr: 12/3 = 4

RW:4475000 / HW: 5777698

12 Breitengrad25000 m westlich


Beispiel:

- Hochwert=5.774.666 m- Rechtswert=4.576.903 m,

Das Gauß-Krüger-System

• der Punkt ist 5.774.666 m vom Äquator entfernt• liegt im vierten Meridianstreifen (12/3)• also bei 12 Grad östlicher Länge (4*3)• ist +76.903 m östlich von Hauptmeridian entfernt


Gauß-Krüger-Koordinatennetz um zwei Bezugsmeridiane


UTMS, ETRF

Universales Transversales Mercator System• Konforme transversale zylindrische Abbildung• Entfernung vom Äquator

Rechtswert (RW) (2 Bestandteile)• 1. Kennziffer des Hauptmeridian HM* (=1/6 der

Gradzahl)• 2. Entfernung vom HM (jeder HM erhält den Wert

500000. Die Entfernung der Punkte, die östlich des HM liegen, wird zu 500000 addiert, westlich davon subtrahiert). Damit keine negativen Werte


UTMS, ETRF-System

durch Drehung des

Zylinders um je 6°

entstehen eigen-

ständige Koordinaten-

systeme (z. B. 6°, 12°,

18°)

Hochwert: Abstand vom

Äquator

Rechtswert: Abstand

vom Längenmeridian

Rechtswert:

+ 500.000 m

12°6°Die Koordinate „32UMF6397“ liegt in Deutschland, in der Zone MF (Sylt). Innerhalb der Zone hat der Punkt den Rechtswert 63 km und den Hochwert 97 km.

32U

32V


ETRF-System

Alle Bereiche eines

Meridian werden in Zonen

eingeteilt (100km).

Jede Zone hat dann ihr

eigenes Koordinaten-

system und wird mit zwei

Buchstaben gekenn-

zeichnet.12°9° 15°6°

L PNM VUF

A

D

C

B

V

U

F

E

Die Koordinate „32UMF6397“ liegt in Deutschland, in der Zone MF (Sylt). Innerhalb der Zone hat der Punkt den Rechtswert 63 km und den Hochwert 97 km.


Koordinaten und Datumstransformation von Gauß-Krüger-Koordinaten (unten) in geografische WGS84-Koordinaten(oben) mit dem Programm GeoTrans


Ellipse Große Halbachse [m]

Kleine Halbachse [m]

Reziproke Abplattung 1/f

Bessel (1841) 6377397,155 6356078,983 m 299,1528128 Krassovsky 1940 6378245,0 298,3 WGS 60 6378165,0 298,3 WGS 66 6378145,0 298,25 WGS 72 6378135,0 298,26 WGS 84 6378137,9 6356752,3 m 298,257223563 International 6378388,0 297,0 North American 1969

6378160,0 298,25

Parameter einiger Referenz Ellipsoide


Koordinaten und Datums-transformation von Gauß-Krüger-Koordinaten (unten)

in

geografische WGS84-Koordinaten(oben) mit dem Programm GeoTrans

Transformation



Geodaten• beschreiben Objekte der (sozio-ökonomischen und

natürlichen) Umwelt• die Beschreibung (Modell) kann unterschiedlich detailliert

sein (Beispiel: Straßenverlauf: Polygonzug, der durch Geraden zwischen Punkten oder durch glatte Kurve gebildet wird; Straße als Fläche)

• Weitere Beispiele für Geoobjekte:Haus, Straßenkreuzung, Messpunkt, Fluss, Flusseinzugsgebiet, Grundwasserkörper

• beschreiben Eigenschaften der Objekte (Beispiel: Straße hat eine oder mehrere Fahrbahnen, hat bestimmten Belag, Breite, etc.)

• welche Objekte, welche Eigenschaften?-> hängt vom Zweck des GIS ab


Beispiele von GIS-Anwendungen

• Digitale Karten

• Orthofotos

• Satellitenbilder

• Digitale Fachinformationen



Arbeiten mit digitalen topografischen Karten





Elemente innerhalb einer GIS-Anwendungen

• Geometrie

• Layer

• Mengentheorie

• Attribute



Operation auf Geodaten

Geometrische Operationen:• distance (Abstand)

• length (Länge)

• area (Fläche)

• centroid (Schwerpunkt) Punkt P

Fläche F



Operationen auf GeodatenBeispiel merge (Zusammenfassen)



Mengentheorie

• Elemente (zu modellierende Objekte)• Mengen (Sammlungen von Objekten)• “x ist Element der Menge R” (Beziehung zwischen den

Objekten und den Mengen, zu denen sie gehören)• Beziehungen:

– Gleichheit (gleiche Objekte)– Untermenge einer Menge– Kardinalität: Anzahl der Objekte einer Menge– Intersection, Verschneidung– Union, Vereinigung– Difference, Differenz


Operation auf Geodaten

Topologische Operationen:• boundary (Angrenzend)

• interior (Innerhalb)

• intersction (Schnittmenge)

• union (Vereinigung)

• is disjoint of (Unzusammendhängend)


Beispiele raumbezogener Analysen

• “Altlastenverdachtsstandorte“ in den Kreisen Wernigerode und Halberstadt, die eine Cd-Mindestkonzentration von x mg/l aufweisen”

• „Alle Fließgewässer Sachsen-Anhalts”

• “Alle Bäche mit den folgenden Eigenschaften:“ Breite >= 5m und <=10m und geologischer Untergrund <> Kristallin”

• “Bilde die Menge aller landwirtschaftlichen Betriebe mit einer Mindestwirtschaftsfläche von 20 ha und einem Forstbestand von > 5 ha”


Attribute

• Geodaten verbinden Ort, Zeit und Attribute !

• Ort und Zeit sind beschreibbar über Koordinaten und

Zeitmessung

• Attribute werden klassifiziert nach Skalenebenen:– nominal

– ordinal

– intervall

– rational


Klassifizierung der Attribute

• NominalUnterscheidung verschiedener Objekte möglich; Beispiel: Straßennamen

• OrdinalAttribute weisen Ordnung auf, lassen sich klassifizieren; Beispiel: Klassifikation von Bodentypen; von Straßen; von Gewässern

• IntervallAttribute weisen Werte auf, deren Unterscheidung sinnvoll ist; Beispiel: Temperaturen, N-Gehalt

• RationalAttribute haben Werte, die zueinander in Beziehung gesetzt, verglichen werden können


Typen der Attribute:

• Zeichenketten für Namen, Bezeichnungen. Diese

müssen nicht eindeutig sein

• Ganzzahlige Werte (Klassifizierung von Bodentypen)

• Zahlen mit Nachkommastellen

• Boolesche Werte (Wahr / Falsch)

• Datum / Zeit


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� Einfache Viewer– Browser

– ArcExplorer

– ArcPad

� GIS– ArcView 3,x

– ArcView 9,x

– ArcInfo

– ArcGIS 9,x

– ArcGIS Engine

� Server– ArcSDE

– ArcGIS Server

– ARCIMS

� Extensions


Programmaufbau von ArcView


Tabellenmodul


Layout

Gewaesser2.shp

Schaubezirk.shp

Gewaesser1.shp

Staedte.shp#

Bundeswasserstraße.shp

Legende

0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 Meter

Poster zur Ausstellung nächsten Woche


Diagramme

• Zusammenfassen von Attribute zu Gruppen

• Darstellen innerhalb eines Diagramms

• 25 Diagramm-Arten stehen zur Verfügung


Inhalte eines ArcView-Projektes

•Jeder Eintrag, Thema oder Tabelle, ist ein Verweis

•Ein Projekt enthält ein oder mehrere Views

•Jeder View enthält mehrere Themen

•Enthält mehrere Tabellen (Shape oder Einzeltabellen)

•Enthält Diagramme

•Enthält Layouts


Themen in einem View

•Thema ist der Oberbegriff eines „Layers“

•Jedes Shapes ist ein Thema

▪ Punkt

▪ Linie

▪ Fläche

•Jede Rasterkarte ist ein Thema

•Ein Imagekatalog besteht aus mehreren

Rasterdaten, ist auch ein Thema

•Alle Themen werden als Verweise gespeichert


Schalter und Shapes in ArcView

•Modi eines Shapes

▪ Sichtbar / Unsichtbar

▪ Aktiviert

▪ Editierbar


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Einführung in Programmierung von ArcView - … · Smallworld (Wasserversorgung) Geomedia, Firma Intergraph. FB Automatisierung und Informatik: Programmierung in ArcView 17 ... (Sylt)