GIS 1.4 UI13 3. Semester (HS14)
Geographical Information Systems GIS ZHAW Wädenswil 3. Semester (HS14) - Mobile Geodatenerfassung & GPS - Datenanalyse
Geographical Information Systems GIS ZHAW Wädenswil 3. Semester (HS14) - Mobile Geodatenerfassung & GPS - Datenanalyse
Wie funktioniert die Positionsbestimmung mit einem GPS-Gerät?
Für eine Positionsbestimmung müssen mindestens 4 Satelliten im Empfangsbereich liegen.
- Jeder Satellit sendet seine momentane Position und den Zeitpunkt an dem die Nachricht verschickt wurde (Atomuhr!)
- Mittels Laufzeitmessung kann der Empfänger die Disanz zum Satelliten errechnen.\(Entfernung[m]=Laufzeit[s]*Ausbreitungsgeschwindigkeit [m/s]\)
- Mit 3 Satelliten kann sie die Position auf der Erdobefläche bestimmt werden. Ein 4. Satellit ist für die Zeitsynchronisation nötig.
Was bedeutet GNSS?
GNSS ist der Überbegriff für Satellitengestützte Orthungs- und Navigationssysteme
GNSS (Global Navigation Satellite Systems)
Nennen Sie 2 alternativen zu GPS
- Glonass (Betrieb durch Russisches Verteidigungsministerium, aktuell 23 Satelliten)
- Galileo (Betrieb durch EU, im Aufbau, Bei Vollausbau 30 Satelliten, 2018 erste Betriebsbereitschaft)
Welches ist das gebräuchliste GNSS und durch wenn wird es betrieben?
GPS
- Global Positioning System
- Betrieben durch das US-Militär
- 31 operative Satelliten
Nenne mindestens 3 Fehlerquellen, welche die Genaugikeit von GPS Messungen beeinträchtigen:
- Mehrwegeffekt (Reflektion der Satellitensignale an Objekten
- Atmospärische Effekte (Signale breiten sich in der Ionosphäre und Tropospähre langsamer aus --> verfälsche Laufzeitmessung)
- Satellitengeometrie (Unvorteilhafte Stellung der Satelliten)
- Atmosphärische Effekte 2 (geringfüge Schwankungen der Satellitenumlaufbahnen verursacht durch Gravitationiskräfte)
- Uhrengenauigkeit (Ungenauigkeit der Empfänger Uhr)
Was heisst Selective Availability im Zusammenhang mit GPS?
künstliche Verfälschung der vom Satelliten übermittelten Uhrzeit durch das US-Militär bis im Jahr 2000. Für zivile Nutzer waren so nur sehr ungenaue Positionsbestimmungen möglich.
Wann kann eine GPS Messungen als Genau bezeichnet werden?
Präzision und Richtigkeit der Messungen müssen hoch sein.
Eine Messung kann trotz mangelnder Präzission richtig sein und umgekehrt trotz vermeintlich hoher Präzision ein falsches Resultat liefern (siehe Bild).
Erkläre den Unterschied von Subtyptes und Domains und erläutere wann was zum Einsatz kommt und warum?
Durch Subtybes und Domains wird die Datenintegrität und Effizienz beim Erfassungsvorgang erhöht.
Subtypes werden für bestimmte Feature Classes definiert und sind nur innerhalb dieser Feature Calss gültig.
Domains sind für alle Feature Classes innerhalb einer Geodatenbank verfügbar und können von mehreren Feature Classes gleichzeit benutzt werden.
Wie gehen Sie bei der Umsetzung eines mobilen GIS Projektes vor? (z.B Feldaufnahme von Daten mit ArcPad)
- Datenmodell & Geodatenbank erstellen (optimalerweise mit Subtypes & Domains)
- Rasterdaten vorbereiten (Karten, Orthobilder möglichst komprimiert)
- Projektvorbereitung mit ArcMap
- Check-out der Daten und Transfer auf Erfassungsgerät
- Felderfassung mit mobilem Gerät
- Check-in der im Feld erfassten Daten
- Update der Geodatenbank mit den neu erfassten Objekten
Was verstehen Sie unter einer räumlichen Analyse
Die räumliche Analyse kombiniert und durchläuft die Analyse und Synthese räumlicher Daten in qualitativer und quantitativer Art und Weise
Worin liegt der Unterschied zwischen einer räumlichen und einer sonstigen Analyse?
Die Räumliche Ausprägung von Objekten (Polygone, Linien, Punkte) werden in die Analyse miteinbezogen.
Erklären Sie den Regelkreis der räumlichen Analysen anhand eines konkreten Beispiels.
Konglomerat von Analyse & Synthese, das vielfach iteriert wird (iterativer Prozess)
Aus einer Analyse aus Teildaten wird auf eine Gesamtsituation simuliert (Synthese)
Beispiel?
Nennen Sie je ein uni- und multithematisches Analysewerkzeug aus der ArcToolbox. Erklären Sie was die von Ihnen gewählten Werkzeuge machen.
Mit Unithematische Abfragen werden einzelne Attributwerte selektiert und gefiltert (SQL Abfragen mittels Select by Attributes...)
Bei multithematischen Analysen werden Attributwerte mit ihrere räumlichen Ausprägung kombiniert abgefragt.
Was ist der Unterschied zwischen einer Manipulation und einer Abfrage?
Bei einer Abfrage werden Daten nur selektiert und nicht verändert.
Bei einer Manipulation werden Daten verändert oder neu generiert.
Was ist der Unterschied zwischen einer thematischen und einer topolo-gischen Selektion?
Bei einer thematischen Selektion werden Daten aufgrund von Attributsausprägungen selektiert.
Bei topologischen Selektionen werden Daten aufgrund ihrer räumlichen Ausprägung selektiert.
Was sind Overlay Analysen?
Kombination von Merkmalen und Informationen, die die gleiche Lage einnehmen
--> Überlagerung von Punkten Linien oder Flächen.
Was sind Nachbarschaftsanalysen?
- evaluieren die Merkmale in der Umgebung einesStandorts
- Ermöglichen die Analyse von Pufferzonen um Geo-Objekte und Verbreitungseffekten wie Quellaustritte oder Vulkanausbrüche
Was sind Netzwerkanalysen?
- evaluieren Verbindungen/Verknüpfungen zwischen Geo-Objekten basieren auf der Graphentheorie (Netzwerke mit
- Knoten-Kanten-Knoten-Topologie)
- wichtige Analysemethoden überwiegend linearer Phänomenen
- Beispiele sind Strassen- oder Kommunikationsnetze, Gewässerverläufe oder Standortentscheidungen
Nenne 3 Vektor-Analysemethoden
- Netzwerkanalysen
- Overlay-Analysen
- Nachbarschaftsanalysen
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Clip". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Werkzeug Clip werden Teile eines Datensatzes mithilfe eines anderen Datensatzes
(Maske/Ausstechform) ausgeschnitten und als geographische Teilmenge erzeugt.
Beispiel: Input Waldflächen der Schweiz, Gemeindegrenze Wädenswil: Output Walflächen innerhalb von Wädenswil.
Output Attribute:
Alle Attribute des Eingangsdatensatzes aber weniger Eintrage (nur Ausschnit) (Attribute der Maske spielen keine Rolle)
Output Geometrien:
Ein Datensatz mit zugeschnittenen Objekten. Geometrien von Polygonen und Linien werden verändert.
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Dissolve". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Werkzeug Dissolve werden Objekte eines Datensatzes auf Basis eines angegebenen Attributes aggregiert. Optional können statistische Kennzahlen berechnet werden.
Input: ein Datensatz mit vielen Objekten
Output: ein Datensatz mit wenigen Objekten (auch Multipart Geometrien möglich).
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Merge". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Werkzeug Merge werden einzelne Datensätze des gleichen Datentyps zu einem neuen Datensatz zusammengeführt. (doppelte Einträge und überschniedungen möglich)
Beispiel: 2 Datensätze einer Bodenkartierung werden zusammengeführt.
Output: Ein Datensatz welcher alle zusammengeführten Eingangsdatensätze enthält. Keine Veränderung der Geometrien
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Intersect". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Werkzeug Intersect wird die geometrische Schnittmenge mehrerer, sich überlappender Datensätze erzeugt.
Input: mehrere Datensätze müssen nicht gleichen Geometrietyps sein.
Output: Ein Datensatz mit Objekten im Überlappungsbereich- Attribute werden ergänzt...
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Union". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Werkzeug Union wird die geometrische Vereinigung mehrerer, sich (teilweise)
überlappender Datensätze erzeugt.
Input: mehrere Datensätze, müssen Polygone sein.
Ouput: Ein Datensatz mit unveränderten Objekten ausserhalb und neuen Objekten innerhalb des Überlappungsbereichs.
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Erase". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Werkzeug Erase werden Teile eines Datensatzes mithilfe eines anderen Datensatzes entfernt.
Input: zwei Datensätze: Eingangsdatensatz (Punkte, Linien, Polygone) + Maske (muss Polygon sein)
Output: Ein Datensatz ohne gelöschte Objekte --> Geometrien werden verändert. alle Attribute des Eingangsdatensatzes, aber weniger Einträge.
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Buffer". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Buffer können Nachbarschaftsanalysen von Punkten, Linien und Polygonen vorgenommen werden.
Input: Punkte, Linien, Polygone
Output: Ein Polygon Datensatz, welcher die räumliche Ausbreitung des Buffer beinhaltet.
Sie erhalten einen Punktdatensatz. Sie möchten nun einen Puffer um bestimmte Objekte erstellen. Wie gehen Sie vor?
Mit einer SQL Abfrage (Selektion) können einzelne Punkte aufgrund von Attributwerten oder dem Geographischen Standort selektiert werden. Wenn danach das Werkzeug Buffer angewendet wird, wirkt sich dieses nur auf die Selektierten Punkte aus.
Formuliere eine SQL Abfrage um folgende Einträge aus untenstehender Tabelle zu selektieren:
Strassen 4. und 5. Klasse, die kürzer als 100m oder Wanderwege sind.
SELECT * FROM roads WHERE ("Type" = 'Class_4' OR "Type" = 'Class_5') AND ("Length" < 100 OR "Subtype" = 'Hiking path')
Definieren Sie den Begriff „Automatisierung“ von GIS Prozessen.
wiederkehrende Funktionsabläufe werden zusammengefasst und automatisiert. (batch, ModelBuilder, Programmierung vonScripts).
Nennen Sie Gründe für eine Automatisierung eines GIS Prozesses.
spart Kosten
schont Ressourcen
erhöht Leistung und Produktivität
verbessert die Qualität
Erklären Sie den Begriff „Graphische Modellierung“.
Mittels graphischer Modellierung können komplexe Arbeitsabläufe mithilfe von Bausteinen effizient und intuitiv abgebildet werden.
Wozu dient der ModelBuilder in ArcGIS?
- Einfache und intuitive Handhabung deruch graphische Modellierung
- Geoverarbeitungswerkzeuge können kombiniert eingesetzt werden
- Workflow und Sequenzen können abgebildet und ausgeführt werden
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Lernkarten
Wie funktioniert die Positionsbestimmung mit einem GPS-Gerät?
Für eine Positionsbestimmung müssen mindestens 4 Satelliten im Empfangsbereich liegen.
- Jeder Satellit sendet seine momentane Position und den Zeitpunkt an dem die Nachricht verschickt wurde (Atomuhr!)
- Mittels Laufzeitmessung kann der Empfänger die Disanz zum Satelliten errechnen.\(Entfernung[m]=Laufzeit[s]*Ausbreitungsgeschwindigkeit [m/s]\)
- Mit 3 Satelliten kann sie die Position auf der Erdobefläche bestimmt werden. Ein 4. Satellit ist für die Zeitsynchronisation nötig.
Was bedeutet GNSS?
GNSS ist der Überbegriff für Satellitengestützte Orthungs- und Navigationssysteme
GNSS (Global Navigation Satellite Systems)
Nennen Sie 2 alternativen zu GPS
- Glonass (Betrieb durch Russisches Verteidigungsministerium, aktuell 23 Satelliten)
- Galileo (Betrieb durch EU, im Aufbau, Bei Vollausbau 30 Satelliten, 2018 erste Betriebsbereitschaft)
Welches ist das gebräuchliste GNSS und durch wenn wird es betrieben?
GPS
- Global Positioning System
- Betrieben durch das US-Militär
- 31 operative Satelliten
Nenne mindestens 3 Fehlerquellen, welche die Genaugikeit von GPS Messungen beeinträchtigen:
- Mehrwegeffekt (Reflektion der Satellitensignale an Objekten
- Atmospärische Effekte (Signale breiten sich in der Ionosphäre und Tropospähre langsamer aus --> verfälsche Laufzeitmessung)
- Satellitengeometrie (Unvorteilhafte Stellung der Satelliten)
- Atmosphärische Effekte 2 (geringfüge Schwankungen der Satellitenumlaufbahnen verursacht durch Gravitationiskräfte)
- Uhrengenauigkeit (Ungenauigkeit der Empfänger Uhr)
Was heisst Selective Availability im Zusammenhang mit GPS?
künstliche Verfälschung der vom Satelliten übermittelten Uhrzeit durch das US-Militär bis im Jahr 2000. Für zivile Nutzer waren so nur sehr ungenaue Positionsbestimmungen möglich.
Wann kann eine GPS Messungen als Genau bezeichnet werden?
Präzision und Richtigkeit der Messungen müssen hoch sein.
Eine Messung kann trotz mangelnder Präzission richtig sein und umgekehrt trotz vermeintlich hoher Präzision ein falsches Resultat liefern (siehe Bild).
Erkläre den Unterschied von Subtyptes und Domains und erläutere wann was zum Einsatz kommt und warum?
Durch Subtybes und Domains wird die Datenintegrität und Effizienz beim Erfassungsvorgang erhöht.
Subtypes werden für bestimmte Feature Classes definiert und sind nur innerhalb dieser Feature Calss gültig.
Domains sind für alle Feature Classes innerhalb einer Geodatenbank verfügbar und können von mehreren Feature Classes gleichzeit benutzt werden.
Wie gehen Sie bei der Umsetzung eines mobilen GIS Projektes vor? (z.B Feldaufnahme von Daten mit ArcPad)
- Datenmodell & Geodatenbank erstellen (optimalerweise mit Subtypes & Domains)
- Rasterdaten vorbereiten (Karten, Orthobilder möglichst komprimiert)
- Projektvorbereitung mit ArcMap
- Check-out der Daten und Transfer auf Erfassungsgerät
- Felderfassung mit mobilem Gerät
- Check-in der im Feld erfassten Daten
- Update der Geodatenbank mit den neu erfassten Objekten
Was verstehen Sie unter einer räumlichen Analyse
Die räumliche Analyse kombiniert und durchläuft die Analyse und Synthese räumlicher Daten in qualitativer und quantitativer Art und Weise
Worin liegt der Unterschied zwischen einer räumlichen und einer sonstigen Analyse?
Die Räumliche Ausprägung von Objekten (Polygone, Linien, Punkte) werden in die Analyse miteinbezogen.
Erklären Sie den Regelkreis der räumlichen Analysen anhand eines konkreten Beispiels.
Konglomerat von Analyse & Synthese, das vielfach iteriert wird (iterativer Prozess)
Aus einer Analyse aus Teildaten wird auf eine Gesamtsituation simuliert (Synthese)
Beispiel?
Nennen Sie je ein uni- und multithematisches Analysewerkzeug aus der ArcToolbox. Erklären Sie was die von Ihnen gewählten Werkzeuge machen.
Mit Unithematische Abfragen werden einzelne Attributwerte selektiert und gefiltert (SQL Abfragen mittels Select by Attributes...)
Bei multithematischen Analysen werden Attributwerte mit ihrere räumlichen Ausprägung kombiniert abgefragt.
Was ist der Unterschied zwischen einer Manipulation und einer Abfrage?
Bei einer Abfrage werden Daten nur selektiert und nicht verändert.
Bei einer Manipulation werden Daten verändert oder neu generiert.
Was ist der Unterschied zwischen einer thematischen und einer topolo-gischen Selektion?
Bei einer thematischen Selektion werden Daten aufgrund von Attributsausprägungen selektiert.
Bei topologischen Selektionen werden Daten aufgrund ihrer räumlichen Ausprägung selektiert.
Was sind Overlay Analysen?
Kombination von Merkmalen und Informationen, die die gleiche Lage einnehmen
--> Überlagerung von Punkten Linien oder Flächen.
Was sind Nachbarschaftsanalysen?
- evaluieren die Merkmale in der Umgebung einesStandorts
- Ermöglichen die Analyse von Pufferzonen um Geo-Objekte und Verbreitungseffekten wie Quellaustritte oder Vulkanausbrüche
Was sind Netzwerkanalysen?
- evaluieren Verbindungen/Verknüpfungen zwischen Geo-Objekten basieren auf der Graphentheorie (Netzwerke mit
- Knoten-Kanten-Knoten-Topologie)
- wichtige Analysemethoden überwiegend linearer Phänomenen
- Beispiele sind Strassen- oder Kommunikationsnetze, Gewässerverläufe oder Standortentscheidungen
Nenne 3 Vektor-Analysemethoden
- Netzwerkanalysen
- Overlay-Analysen
- Nachbarschaftsanalysen
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Clip". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Werkzeug Clip werden Teile eines Datensatzes mithilfe eines anderen Datensatzes
(Maske/Ausstechform) ausgeschnitten und als geographische Teilmenge erzeugt.
Beispiel: Input Waldflächen der Schweiz, Gemeindegrenze Wädenswil: Output Walflächen innerhalb von Wädenswil.
Output Attribute:
Alle Attribute des Eingangsdatensatzes aber weniger Eintrage (nur Ausschnit) (Attribute der Maske spielen keine Rolle)
Output Geometrien:
Ein Datensatz mit zugeschnittenen Objekten. Geometrien von Polygonen und Linien werden verändert.
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Dissolve". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Werkzeug Dissolve werden Objekte eines Datensatzes auf Basis eines angegebenen Attributes aggregiert. Optional können statistische Kennzahlen berechnet werden.
Input: ein Datensatz mit vielen Objekten
Output: ein Datensatz mit wenigen Objekten (auch Multipart Geometrien möglich).
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Merge". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Werkzeug Merge werden einzelne Datensätze des gleichen Datentyps zu einem neuen Datensatz zusammengeführt. (doppelte Einträge und überschniedungen möglich)
Beispiel: 2 Datensätze einer Bodenkartierung werden zusammengeführt.
Output: Ein Datensatz welcher alle zusammengeführten Eingangsdatensätze enthält. Keine Veränderung der Geometrien
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Intersect". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Werkzeug Intersect wird die geometrische Schnittmenge mehrerer, sich überlappender Datensätze erzeugt.
Input: mehrere Datensätze müssen nicht gleichen Geometrietyps sein.
Output: Ein Datensatz mit Objekten im Überlappungsbereich- Attribute werden ergänzt...
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Union". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Werkzeug Union wird die geometrische Vereinigung mehrerer, sich (teilweise)
überlappender Datensätze erzeugt.
Input: mehrere Datensätze, müssen Polygone sein.
Ouput: Ein Datensatz mit unveränderten Objekten ausserhalb und neuen Objekten innerhalb des Überlappungsbereichs.
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Erase". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Werkzeug Erase werden Teile eines Datensatzes mithilfe eines anderen Datensatzes entfernt.
Input: zwei Datensätze: Eingangsdatensatz (Punkte, Linien, Polygone) + Maske (muss Polygon sein)
Output: Ein Datensatz ohne gelöschte Objekte --> Geometrien werden verändert. alle Attribute des Eingangsdatensatzes, aber weniger Einträge.
Erklären Sie in eigenen Worten das Werkzeug "Buffer". Geben Sie ein passendes Anwendungsbeispiel.
Welche Auswirkungen hat das Werkzeug auf die Gemoetrie- und Sachdaten?
Mit dem Buffer können Nachbarschaftsanalysen von Punkten, Linien und Polygonen vorgenommen werden.
Input: Punkte, Linien, Polygone
Output: Ein Polygon Datensatz, welcher die räumliche Ausbreitung des Buffer beinhaltet.
Sie erhalten einen Punktdatensatz. Sie möchten nun einen Puffer um bestimmte Objekte erstellen. Wie gehen Sie vor?
Mit einer SQL Abfrage (Selektion) können einzelne Punkte aufgrund von Attributwerten oder dem Geographischen Standort selektiert werden. Wenn danach das Werkzeug Buffer angewendet wird, wirkt sich dieses nur auf die Selektierten Punkte aus.
Formuliere eine SQL Abfrage um folgende Einträge aus untenstehender Tabelle zu selektieren:
Strassen 4. und 5. Klasse, die kürzer als 100m oder Wanderwege sind.
SELECT * FROM roads WHERE ("Type" = 'Class_4' OR "Type" = 'Class_5') AND ("Length" < 100 OR "Subtype" = 'Hiking path')
Definieren Sie den Begriff „Automatisierung“ von GIS Prozessen.
wiederkehrende Funktionsabläufe werden zusammengefasst und automatisiert. (batch, ModelBuilder, Programmierung vonScripts).
Nennen Sie Gründe für eine Automatisierung eines GIS Prozesses.
spart Kosten
schont Ressourcen
erhöht Leistung und Produktivität
verbessert die Qualität
Erklären Sie den Begriff „Graphische Modellierung“.
Mittels graphischer Modellierung können komplexe Arbeitsabläufe mithilfe von Bausteinen effizient und intuitiv abgebildet werden.
Wozu dient der ModelBuilder in ArcGIS?
- Einfache und intuitive Handhabung deruch graphische Modellierung
- Geoverarbeitungswerkzeuge können kombiniert eingesetzt werden
- Workflow und Sequenzen können abgebildet und ausgeführt werden
