Skip to main content

Основы геоинформатики: практикум в ArcGIS

Упражнение 11 Пространственные соотношения

Скачать данные и файл отчета

11.1 Введение

Цель задания — научиться определять соотношение типов подстилающей поверхности по регулярной сетке для метеорологических моделей и моделей формирования поверхностного стока средствами ГИС-технологий.

Параметр Значение
Теоретическая подготовка Оверлей пространственных объектов, соединение таблиц в реляционных базах данных, внешний и внутренний ключ соединения.
Практическая подготовка Знание основных компонент интерфейса ArcGIS Desktop (каталог, таблица содержания, карта). Работы с базой пространственных данных. Настройка символики и подписей объектов. Владение базовыми ГИС-технологиями: пространственные и атрибутивные запросы, оверлей.
Исходные данные Cлои картографической основы OpenStreetMap
Результат Слой регулярной сетки, для каждой ячейки которого определено соотношение типов подстилающей поверхности. Картодиаграммы типов подстилающей поверхности. Проект карты с компоновкой.
Ключевые слова Регулярная сетка, оверлей, соединение таблиц, картодиаграммы

11.1.1 Контрольный лист

  • Построить регулярную сетку с заданными параметрами.
  • Определить долю каждого типа подстилающей поверхности в площади ячеек.
  • Присоединить получившиеся столбцы к слою регулярной сетки.
  • Экспортировать результаты в текстовый файл.
  • Визуализировать результат способом картодиаграмм.
  • Оформить карту в режиме компоновки.

11.1.2 Аннотация

В задачах климатического и метеорологического моделирования, а также моделирования поверхностного стока важную роль играет характер подстилающей поверхности, а именно соотношение водопроницаемых и водоупорных поверхностей, соотношение леса, воды, открытых грунтов, городских территорий и т.д. Подготовка этих данных осуществляетсясредствами ГИС на основе картографических данных и данных дистанционного зондирования.

В задании вам предлагается сформировать регулярную сетку и с помощью оверлея определить соотношение типов поверхностей по каждой ячейке. Результаты далее экспортируются в текстовый файл для дальнейшего использования при моделировании, а на основе полученных данных оформляется карта соотношения типов поверхностей методом картодиаграмм.

11.2 Оформление базовых слоев

В начало упражнения ⇡

  1. Скопируйте каталог Ex11 в свою папку.

  2. Подключитесь в окне каталога к вашей папке Ex11. Убедитесь, что в ней находится база геоданных LandCover.gdb:

  3. Добавьте на карту следующие слои и раскрасьте их в соответствии с цветами:

    Слой Цвет
    Hydro Голубой
    Green Зеленый
    Industrial Оранжевый
    Buildings Темно-серый

  4. Сохраните документ карты в свою папку под названием LandCover.mxd.

Снимок экрана №1. Типы подстилающей поверхности

11.3 Построение регулярной сетки

В начало упражнения ⇡

  1. Создайте новую базу геоданных. Для этого в окне каталога щелкните правой кнопкой мыши по вашей папке <Фамилия>\Ex11 и выберите New > File Geodatabase.

  2. Назовите базу геоданных Ex11.

  3. Щелкните по Ex11.gdb правой кнопкой мыши и выберите пункт Make Default Geodatabase. Эта команда указывает системе, что все результаты автоматической обработки данных следует помещать в выбранную базу геоданных.

  4. Откройте ArcToolbox с помощью иконки на панели инструментов.

  5. Запустите инструмент геообработки Data Management Tools > Sampling > Create Fishnet и заполните его параметры следующим образом.

    Параметр Значение
    Output Feature Class /Ex11/Ex11.gdb/fishnet_1000
    Template Extent Same as Layer Buildings
    Cell Size Width 1000
    Cell Size Height 1000
    Number of Rows 0
    Number of Columns 0
    Create Label Points Нет
    Geometry Type POLYGON

    Остальные параметры оставьте по умолчанию. Диалог инструмента примет следующий вид:

  6. Нажмите ОК. После выполнения расчетная сетка будет добавлена на экран.

  7. Разместите слой Fishnet поверх других слоев и смените его символ на черную линию толщиной 1 пункт.

  8. Сохраните документ карты.

11.4 Подсчет доли водных объектов в площади ячеек

В начало упражнения ⇡

  1. Запустите инструмент Analysis Tools > Statistics > Tabulate Intersection.

  2. Заполните его параметры следующим образом:

    Параметр Значение
    Input Zone Features fishnet_1000
    Zone Fields OID
    Input Class Features Hydro
    Output Table <Ваша папка>/Ex11/Ex11.gdb/fishnet_1000_Hydro

    Остальные параметры оставьте по умолчанию. Диалог примет следующий вид:

  3. Нажмите ОК, после выполнения таблица результатов будет добавлена в таблицу содержания.

  4. Откройте таблицу и посмотрите значения в поле PERCENTAGE — они отражают долю объекта в площади ячейки.

11.5 Подсчет доли прочих типов поверхности в площади ячеек

В начало упражнения ⇡

Повторите операцию подсчета доли площади для оставшихся трех слоев, используя следующие параметры:

Входной слой Выходной слой
Green Fishnet_1000_Green
Industrial Fishnet_1000_Industrial
Buildings Fishnet_1000_Buildings

11.6 Добавление и инициализация атрибутивных полей

В начало упражнения ⇡

  1. Откройте таблицу атрибутов слоя Fishnet.

  2. Добавьте в нее поле, которое будет хранить значение доли водных объектов. Для этого выберите в главном меню таблицы команду Add Field… и заполните параметры появившегося диалога следующим образом:

    Параметр Значение
    Name Hydro
    Type Float

    Остальные параметры оставьте по умолчанию.

  3. Добавьте аналогичным образом поля Green, Industrial, Building, а также Other, которое будет использоваться для хранения доли прочих поверхностей.

  4. Используя калькулятор поля, заполните каждое поле значением 0.

  5. Сохраните документ карты.

11.7 Присоединение таблицы с долей водных объектов

В начало упражнения ⇡

Соединение таблиц (join) — операция, в результате которой к одной таблице добавляются столбцы из другой таблицы. При этом требуется, чтобы строки добавленных столбцов присоединились к нужным строкам основной таблицы. Порядок строк и их число в обеих таблицах, как правило, не одинаковы. Чтобы установить соответствие между строками исходной и присоединяемой таблицы, необходимо иметь в каждой таблице поле с общими для них значениями. Это поле именуется ключевым.

  1. Откройте слой Fishnet на редактирование.

  2. Присоедините таблицу Fishnet_1000_Hydro к слою Fishnet. Для этого откройте свойства слоя Fishnet, перейдите на вкладку Joins & Relates и нажмите Add в группе Joins.

  3. Укажите его параметры следующим образом:

    Параметр Значение
    OID Поле, содержащее уникальный идентификатор каждой записи
    Fishnet_1000_Hydro Присоединяемая таблица
    OID Поле в присоединяемой таблице, которое соответствует полю 1 в исходной
    Keep Only Matching Records Будут сохранены только те записи, для которых найдены совпадения поля OID

    При указании свойств соединения отметьте флажком опцию Keep Only Matching records. Диалог соединения таблиц примет следующий вид:

  4. Используя калькулятор поля, перенесите значения из присоединенного столбца PERCENTAGE в столбец Hydro слоя Fishnet. Для этого щелкните правой кнопкой мыши по заголовку столбца Hydro и выберите в контекстном меню команду Field Calculator. В появившемся диалоге введите следующий текст команды (см рисунок ниже):

    [fishnet_1000_Hydro.PERCENTAGE]

    Для подстановки названия поля в строку просто дважды щелкните на нем в списке. Обратите внимание на точечную нотацию. Текст до точки — это название таблицы. Текст после точки — название поля.

    Диалог примет следующий вид:

  5. Нажмите ОК. Значения будут скопированы их одного столбца в другой.

  6. Удалите соединение таблиц.

11.8 Присоединение таблиц прочих типов поверхностей

В начало упражнения ⇡

Повторите операцию соединения для таблиц Fishnet_1000_Green, Fishnet_1000_Industrial и Fishnet_1000_Buildings. После присоединения вычислите на их основе соответствующие поля в таблице Fishnet. Не забудьте перед каждым новым соединением удалять предыдущее.

11.9 Вычисление доли прочих поверхностей

В начало упражнения ⇡

С помощью калькулятора поля вычислите долю прочих поверхностей в поле Other, используя следующее выражение:

100 - [Hydro] - [Green] - [Industrial] - [Buildings]

После вычисления завершите сеанс редактирования слоя.

11.10 Вычисление координат центров ячеек

В начало упражнения ⇡

Для использования данных при моделировании важно знать координаты центров ячеек.

  1. Добавьте столбцы X и Y типа Long Integer в таблицу слоя Fishnet.

  2. Вычислите их с помощью калькулятора геометрии. Для этого щелкните на столбце X правой кнопкой мыши и в контекстном меню выберите команду Calculate Geometry.

  3. В появившемся диалоге выберите режим X Coordinate of Centroid и нажмите ОК:

  4. Повторите операцию для столбца Y.

  5. Сохраните документ карты.

    После выполнения всех операций атрибутивная таблица слоя Fishnet должна принять приблизительно следующий вид:

Снимок экрана №2. Атрибутивная таблица слоя расчетной сетки

11.11 Экспорт таблицы в файл

В начало упражнения ⇡

Экспортируйте результирующую таблицу в текстовый файл для ее дальнейшего использования. Для этого:

  1. В главном меню таблицы выберите команду Export….

  2. В поле Output Table нажмите кнопку указания места сохранения файла и перейдите в ваш каталог Ex11.

  3. Смените тип файла на текстовый и назовите его Results.txt:

  4. Откройте получившийся файл через Проводник, чтобы просмотреть его содержимое.

Снимок экрана №3. Файл данных расчетной сетки

11.12 Построение картодиаграмм

В начало упражнения ⇡

Для визуализации соотношения типов поверхностей по ячейкам удобно использовать картодиаграммы.

  1. Установите масштаб изображения 1:100 000.

  2. Измените способ изображения слоя Fishnet на Pie Charts (картодиаграммы).

  3. Добавьте столбцы Hydro, Green, Industrial, Buildings и Other в поля картодиаграммы и раскрасьте их в соответствии с рисунком:

  4. Нажмите кнопку Size и установите диаметр кружка равным 18 пунктам.

  5. Символ Background сделайте без заливки и с черной обводкой. Нажмите ОК.

  6. Установите прозрачность для всех слоев 70%, чтобы подложка не мешала восприятию картодиаграмм. Документ карты примет следующий вид:

Снимок экрана №4. Картодиаграммы

11.13 Оформление компоновки карты

В начало упражнения ⇡

Оформите карту на один из фрагментов территории, на котором встречаются ячейки с разным типом поверхности. Для этого:

  1. Переключитесь в режим компоновки.

  2. Переименуйте слой Fishnet_1000 в Типы подстилающей поверхности.

  3. Установите масштаб карты равным 1:100 000 и переместите изображение на выбранный вами участок территории.

  4. Добавьте легенду для слоя Типы подстилающей поверхности

  5. Добавьте заголовок карты.

  6. Добавьте масштаб.

  7. Экспортируйте карту в файл LandCover.png в свою директорию Ex11.

  8. Вставьте карту в отчетный файл.

  9. Сохраните документ карты.

11.14 Контрольные вопросы

В начало упражнения ⇡

  1. С помощью какого инструмента можно построить регулярную сетку? Как изменить размер ячейки? Как изменить число ячеек?

  2. С помощью какого инструмента можно подсчитать долю объектов одного слоя в площади объектов другого слоя? Получившийся слой является пространственным или это обычная таблица?

  3. Что такое соединение таблиц? Что должно присутствовать в каждой таблице для выполнения соединения?

  4. Как визуализировать слой способом картодиграмм? Опишите последовательность действий.