155GIS2 / 2. cvičení: Porovnání verzí

Z GeoWikiCZ
VizuálníWikitext
m (Landa přesunul stránku 155GIS2 / 3. cvičení na 155GIS2 / 2. cvičení bez založení přesměrování)
(Zrušena verze 41461 od uživatele Sedina (diskuse))
značka: vrácení zpět
 
(Není zobrazeno 64 mezilehlých verzí od 2 dalších uživatelů.)
Řádek 1: Řádek 1:
{{GIS}}
{{GIS}}
{{Cvičení|155GIS2|3|Základy mapové algebry, interpolace rastrových dat}}
{{Cvičení|155GIS2|2|Topografická analýza povrchu, reklasifikace rastrových dat}}


== Základní pojmy ==
== Náplň cvičení ==


; Mapová algebra
# Topografické funkce (slope, aspect, viewshed)
# Další seznámení s [[155GIS2_/_1._cvičení#Model_Builder|Model Builderem]] - uložení modelu
# [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/help/mapping/navigation/overview-of-3d-navigation.htm 3D navigation]
# Reklasifikace rastrových dat


* [http://www.google.cz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=6&ved=0CE4QFjAF&url=http%3A%2F%2Fgis.vsb.cz%2FGIS_Ostrava%2FGIS_Ova_2004%2FMapAlgebra.ppt&ei=sKoNU4TbDcaStQbKkoC4Cw&usg=AFQjCNFsVLK9F6Fb-NLNSafvhIJPUn9eLg&bvm=bv.61965928,d.Yms&cad=rja Mapová algebra]
== Základní pojmy ==
* [http://web.pdx.edu/~jduh/courses/geog475f09/Students/W5_Raster%20presentation%2010-27-09.pdf Raster Operations]
* [http://gis.fzp.ujep.cz/files/8.pdf Rastrový datový model a mapová algebra]
* Velikostní stupnice (poměrová - ratio, intervalová - interval, pořadová, kategoriální)
** [http://en.wikipedia.org/wiki/Level_of_measurement Level of measurement]
* Mapová algebra
** ''Lokální'' funkce (Cell Statistics)
*** jedna rastrová vrstva (goniometrické funkce, reklasifikace, ...)
*** více rastrových vrstev (min, max, mean, sum, product, majority, minority, variety, ...)
** ''Fokální'' funkce (Neighborhood Statistics)
*** Fokalní min, max, mean, sum,...
*** ''Kernelové'' operace (density, slope, aspect)
** ''Inkrementální'' funkce (globalní funkce)
*** Např. vzdálenostní funkce, obalová zóna, cost distance, cost path
** ''Zonální'' funkce (Zonal Statistics)
*** Zonalní sum, mean, min, max, ..


; Interpolace
* [http://gis.fzp.ujep.cz/files/9.Prednaska.pdf Digitální model reliéfu a odvozené povrchy]
 
** [https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSh5fgJcI_FsGpDMZHmnO9fYMoy4P9Jw5DcIweYR1kS84xAI3Af slope] - míra svahu
* [http://en.wikipedia.org/wiki/Inverse_distance_weighting IDW (metoda inverzních vzdáleností)]
** [http://gisedu.colostate.edu/webcontent/nr505/2013_Projects/Team05/images/Concepts_Screenshots/Aspect2.jpg aspect] - orientace svahu
* [http://en.wikipedia.org/wiki/Spline_(mathematics) Spline]
** [http://desktop.arcgis.com/en/arcmap/10.3/manage-data/raster-and-images/GUID-A9037CB0-FFBE-48E9-B7DD-F3224F1AA151-web.png curvature] - zakřivení povrchu
* [http://en.wikipedia.org/wiki/Kriging Kriging]


== Poznámky k systému ArcGIS ==
== Poznámky k systému ArcGIS ==


; Mapová algebra
; Topografické funkce


* Zapnout nadstavbu - Customize {{bullet}} Extensions {{bullet}} [http://www.esri.com/software/arcgis/extensions/spatialanalyst/index.html Spatial Analyst]
* Topografické funkce (Spatial Analyst {{bullet}} Raster surface) - [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/spatial-analyst/slope.htm Slope], [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/spatial-analyst/aspect.htm Aspect]
* Základní mapová algebra (Math)
* Analýza viditelnosti (Spatial Analyst {{bullet}} Visibility) - [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/spatial-analyst/viewshed.htm Viewshed]
* Pokročilá mapová algebra, rastrový kalkulátor (Map Algebra {{bullet}} [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z000000z7000000.htm Raster Calculator])
* Spatial Analyst {{bullet}} Map Algebra {{bullet}} Raster Calculator
* Spatial Analyst {{bullet}} Extraction {{bullet}} Exctract By Mask
* Spatial Analyst {{bullet}} Raster Creation
* Spatial Analyst {{bullet}} Zonal {{bullet}} Zonal Geometry
* 3D Analyst {{bullet}} Functional Surface {{bullet}} Add Surface Information


; Interpolace
; Reklasifikace rastrových dat


* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} IDW
* Spatial Analyst {{bullet}} Raster Reclass {{bullet}} [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/spatial-analyst/reclassify.htm Reclassify]
* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} Kriging
* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} Splines
* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} Natural Neighbor
* 3D Analyst Tools {{bullet}} Raster Interpolation {{bullet}} Topo To Raster
* Data Management Tools {{bullet}} Raster {{bullet}} Raster Processing {{bullet}} Clip
* Spatial Analyst Tools {{bullet}} Zona {{bullet}} Zonal Geometry


<center>
; Zjištění hodnoty
{|
|{{fig|arcgis-gis2-cv3|Řešení první úlohy třetího cvičení GIS 2 v ArcGIS}}
|{{fig|arcgis-gis2-cv4|Řešení první úlohy čtvrtého cvičení GIS 2 v ArcGIS}}
|}
</center>


=== Odkazy ===
* 3D Analyst {{bullet}} Functional surface {{bullet}} [https://pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/3d-analyst/add-surface-information.htm Add Surface information]


; Mapová algebra
{{fig|arcgis-gis2-cv2|Reklasifikace rastrové mapy sklonu svahu|size=600}}


* [http://gis.zcu.cz/studium/ugi/cviceni/ch07s04.html 3D Analyst. Vizualizace dat v ArcScene. Mapová algebra]
=== Odkazy ===
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z000000w4000000.htm Zonal Geometry]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/How_Cell_Statistics_works/009z00000088000000/ How Cell Statistics works]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z000000r7000000.htm How Focal Statistics works]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/How_Zonal_Statistics_works/009z000000wt000000/ How Zonal Statistics works]
 
; Interpolace


* [http://www.esri.com/news/arcuser/0704/files/interpolating.pdf Interpolating Surfaces in ArcGIS Spatal Analyst]
* [http://gis.zcu.cz/studium/ugi/cviceni/ch07.html 3D Analyst. Vizualizace dat v ArcScene. Mapová algebra] (Výukové materiály k předmětu KMA/UGI)
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/How_IDW_works/009z00000075000000/ How Inverse Distance Weighted (IDW) interpolation works]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z00000078000000.htm How Spline works]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/How_Spline_with_Barriers_works/00q900000039000000/ How Spline with Barriers works]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z0000006n000000.htm Kriging]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z00000076000000.htm How Kriging works]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//00q90000003r000000.htm How Natural Neighbor works]
* [http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//009z0000007m000000.htm How Topo to Raster works]
 
== Poznámky k systému GRASS ==
 
Návod na řešení úloh z tohoto cvičení '''{{freegis|GRASS GIS / Tutoriál / GIS 2 / 2. cvičení|zde}}'''.
 
<center>
{|
|{{fig|grass-gis2-cv4|Příklad určení výměry území s nadmořskou výšku mezi 500 a 700 metry}}
|{{fig|grass-gis2-cv3|Řešení první úlohy třetího cvičení GIS 2 v systému GRASS|size=503}}
|}
</center>


== Úlohy ==
== Úlohy ==
Řádek 95: Řádek 41:
{{arccr500}}
{{arccr500}}


Data ''meteorologických stanic'' byla převzata z
{{GISUloha|1|Vytvořte DMT omezené na Ústecký kraj. Jaká je výměra území v ha s nadmořskou výškou větší než 700m|KrajePolygony (AC); DigitalniModelReliefu (AR), &rarr; dmt|50 214 ha}}
http://www.in-pocasi.cz/pocasi-na-web/meteostanice.php. Na základě
ukázkového XML souboru byl vytvořen soubor ve formátu MS Excel, který
je ke stažení '''[http://geo102.fsv.cvut.cz/~landa/vyuka/153GS02/meteodata.zip zde]'''.
 
* Souřadnice meteorologických stanic jsou uvedny ve WGS-84 (zeměpisná délka a šířka).
* Rastr interpolovaný z naměřených hodnot meteorologických stanic počítejte v prostorovém rozlišení 1km (pokud není uvedeno jinak) a v souřadnicovém systému S-JTSK.  Rastr bude vždy ohraničen státní hranici ČR.
 
{{GISUloha|1|Jaká je plocha území v ha s nadmořskou výškou mezi 500 a 700m|DigitalniModelReliefu|1 970 760ha}}
 
("DigitalniModelReliefu" > 500) & ("DigitalniModelReliefu" < 700)
 
{{GISUloha|2|Vypočítejte pro reprezentační body obcí jejich teplotu. Rastr, ze kterého budete teplotu určovat vypočítejte jako průměr z metod IDW, Kriging a Spline (prostorové rozlišení 1km). Dále určete z takto vypočítaných hodnot průměrné teploty pro kraje. Který z krajů má nejnižší průměrnou teplotu a kolik to je|DigitalniModelReliefu, meteodata, ObceBody (AC)|Vysočina; 6,11&deg;}}
 
Con("DigitalniModelReliefu", (Spline("meteodata", "teplota", 1000) +
Kriging("meteodata", "teplota", "Spherical", 1000) + Idw("meteodata", "teplota", 1000)) / 3)
 
{{GISUloha|3|Jaká je výměra území v ha pro kterou platí, že leží v nadmořské výšce nad 700m a má sklon svahu větší než 25 gonů|DigitalniModelReliefu|12 401ha}}
 
("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") * 10 / 9 > 25)
 
{{GISUloha|4|Jaký průměrný sklon mají svahy, které jsou vzdáleny do 10km od státní hranice. Jak velký rozdíl to je oproti průměrné hodnotě počítané pro celé území státu|DigitalniModelReliefu, StatPolygon (AC)|4,82&deg; -1,52&deg;}}
 
{{GISUloha|5|Vytvořte dva rastry teplot, které budou obsahovat pro každý pixel minimální, resp. maximální hodnotu z interpolací IDW, Kriging, Spline (výchozí nastavení, prostorové rozlišení 1km). Jaký je rozdíl takto odvozených teplot pro reprezentační bod obce Peruc|meteodata, ObceBody (AC)|0,30&deg;}}
 
Abs(
(CellStatistics([Idw("meteodata", "teplota", 1000),
  Kriging("meteodata", "teplota", "Spherical", 1000),
  Spline("meteodata", "teplota", 1000)], "MAXIMUM"))
-
(CellStatistics([Idw("meteodata", "teplota", 1000),
  Kriging("meteodata", "teplota", "Spherical", 1000),
  Spline("meteodata", "teplota", 1000)], "MINIMUM")))
{{GISUloha|6|Vytvořte rastr teplot, který vznikne z interpolace IDW (výchozí nastavení, prostorové rozlišní 1km) a následně fokální funkcí jako průměrná hodnota (Focal Mean) z oblasti 5x5 pixelů. Jakou teplotu má oblast odpovídající reprezentačnímu bodu obce Peruc|meteodata, ObceBody (AC)|3,62}}
 
(FocalStatistics(Idw("meteodata", "teplota", 1000), NbrRectangle(5, 5, "CELL"), "MEAN"))


{{GISUloha|7|Jaká je plocha území v ha, kde se sklon limitně blíží k nule|DigitalniModelReliefu|1 197 567ha}}
{{GISUloha|2|Jaká je výměra území v ha se sklonem svahu větším než 15 stupňů|slope|15 931 ha}}


Aspect("DigitalniModelReliefu") < 0
{{GISUloha|3|Jaká je výměra území v ha s orientací svahu na sever a zároveň se sklonem větším než 15 stupňů|aspect, slope|1 529 ha}}


{{GISUloha|8|Vytvořte pomocí Raster Calculatoru rastr, který obsahuje hodnotu 1 pro území, kde je nadmořská výška nad 700m a sklon menší než 5&deg;; hodnotu 2, kde je platí, že je nadmořská výška nad 700m a sklon je větší než 5&deg;. Jaká je výměra takto určeného území v ha|DigitalniModelReliefu|1 - 249 974ha; 2 - 361 191ha}}
{{GISUloha|4|Jaká je výměra území v ha s orientací svahu na sever anebo se sklonem větším než 15 stupňů|aspect, slope|72 354 ha}}


Con( ("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") < 5),
{{GISUloha|5|Jaká je výměra území v ha, které je viditelné z vrcholu Milešovky <nowiki>[S-JTSK: 986668, 770118]</nowiki> a zároveň má orientaci svahu na sever|viewshed, aspect|26 629ha}}
1,
Con(("DigitalniModelReliefu" > 700) & (Slope("DigitalniModelReliefu") > 5), 2) )


{{GISUloha|9|Pro území Ústeckého kraje vytvořte rastr s prostorovým rozlišením 100m, jehož buňky mají hodnoty s normálním rozdělením|KrajePolygony|}}
{{GISUloha|6|Jaká je výměra území v ha, kde jsou splněny alespoň 2 z následujících podmínek - nadmořská výška nad 700 m, sklon větší než 15 stupňů, orientace na sever|dmt, slope, aspect|8 958 ha}}


CreateNormalRaster(100, Extent(-842071.81,-1033413.16,-714001.93,-935236,59))
{{GISUloha|7|Jaká je výměra území v ha, které je do 500 m od nejbližší silnice a zároveň má sklon větší než 15 stupňů|Silnice, slope|7 201 ha}}


{{GISUloha|10|Na základě naměřené teploty odvoďte rastr metodou IDW (výchozí hodnoty). Jaká je průměrná teplota na území ČR|meteodata, StatPolygon (AC)|3,5&deg;C}}
{{GISUloha|8|Jak dlouhý úsek silnice E55 v km je vidět z vrcholu Milešovky <nowiki>[S-JTSK: 986668, 770118]</nowiki>|dmt, Silnice|65 km}}


{{GISUloha|11|Jaká je průměrná teplota v nadmořské výšce větší než 700 m při použití rastru vypočteného metodou Kriging (výchozí hodnoty)|meteodata, DigitalniModelReliefu|3,4&deg;C}}
{{GISUloha|9|Jaká ve výměra území v ha, kde nadmořská výška je menší než výraz "10 krát sklon svahu ve stupních"|dmt, slope|864 ha}}


{{GISUloha|12|Jaká je průměrná teplota v nadmořské výšce větší než 700 m při použití rastru vypočteného metodou Spline (výchozí hodnoty)|meteodata, DigitalniModelReliefu|2,9&deg;C}}
{{GISUloha|10|Jaká je nadmořská výška vrcholu Milešovky <nowiki>[S-JTSK: 986668, 770118]</nowiki> odvozená z DMT (správně je 836,5 m)|dmt, milesovka|819,7 m}}


{{GISUloha|13|Jaká je plocha území v ha, kde je teplota nižší než 3&deg;C (využijte interpolační metodu Natural Neighbor, prostorové rozlišení 100m) a je současně orientováno na jih. Kolik procent tohoto uzemí leží v nadmořské výšce větší než 1000m|meteodata, DigitalniModelReliefu|238 905ha; 40%}}
{{GISUloha|11|Jaký je rozdíl celkové délky v metrech silnic 1.třídy měřeného po povrhu a jeho průmětu do roviny|dmt, silnice|225 m}}


{{GISUloha|14|Vypočítejte DMT s využitím výškových kót, vrstevnic, vodních toků, vodních ploch a státní hranice ČR. Dále vypočítejte DMT pouze s využitím výškových kót, vrstevnic a státní hranice ČR. Oba rastry vytvořte s prostorovým rozlišením 1km. Minimální Z hodnotu nastavte na 0. Jaká je výměra území v ha, pro kterou je absolutní hodnota rozdílu výšek DMT větší než 100 metrů|VyskoveKoty, Vrstevnice, VodniToky, VodniPlochy, StatPolygon (AC)|11 500ha}}
{{GISUloha|12|Jaká je skutečná délka (v km, na jedno des. místo) silnice číslo '112' po povrchu DMT? Uveďte minimální a maximální výšku u této komunikace|Silnice, DigitalniModelReliefu|110km, 350 m; 708 m}}




Aktuální verze z 12. 10. 2023, 07:26

Topografická analýza povrchu, reklasifikace rastrových dat

Náplň cvičení

  1. Topografické funkce (slope, aspect, viewshed)
  2. Další seznámení s Model Builderem - uložení modelu
  3. 3D navigation
  4. Reklasifikace rastrových dat

Základní pojmy

Poznámky k systému ArcGIS

Topografické funkce
  • Topografické funkce (Spatial Analyst • Raster surface) - Slope, Aspect
  • Analýza viditelnosti (Spatial Analyst • Visibility) - Viewshed
Reklasifikace rastrových dat
Zjištění hodnoty
Reklasifikace rastrové mapy sklonu svahu

Odkazy

Úlohy

V následujících úlohách budeme, pokud nebude uvedeno jinak, používat data z datové sady ArcCR500. Tato datová sada je poskytovaná firmou ArcData zdarma.

V učebně B-870 jdou data nainstalována v adresáři 

S:\K155\Public\data\ArcGIS\ArcCR500 3.3

Přístupová práva k tomu adresáři jsou omezena pouze na čtení! Nelze tedy datové vrstvy z ArcCR500 upravovat (včetně např. vytváření pyramid).

1.

Vytvořte DMT omezené na Ústecký kraj. Jaká je výměra území v ha s nadmořskou výškou větší než 700m?
Datové vrstvy: KrajePolygony (AC); DigitalniModelReliefu (AR), → dmt
Výsledek: 50 214 ha

2.

Jaká je výměra území v ha se sklonem svahu větším než 15 stupňů?
Datové vrstvy: slope
Výsledek: 15 931 ha

3.

Jaká je výměra území v ha s orientací svahu na sever a zároveň se sklonem větším než 15 stupňů?
Datové vrstvy: aspect, slope
Výsledek: 1 529 ha

4.

Jaká je výměra území v ha s orientací svahu na sever anebo se sklonem větším než 15 stupňů?
Datové vrstvy: aspect, slope
Výsledek: 72 354 ha

5.

Jaká je výměra území v ha, které je viditelné z vrcholu Milešovky [S-JTSK: 986668, 770118] a zároveň má orientaci svahu na sever?
Datové vrstvy: viewshed, aspect
Výsledek: 26 629ha

6.

Jaká je výměra území v ha, kde jsou splněny alespoň 2 z následujících podmínek - nadmořská výška nad 700 m, sklon větší než 15 stupňů, orientace na sever?
Datové vrstvy: dmt, slope, aspect
Výsledek: 8 958 ha

7.

Jaká je výměra území v ha, které je do 500 m od nejbližší silnice a zároveň má sklon větší než 15 stupňů?
Datové vrstvy: Silnice, slope
Výsledek: 7 201 ha

8.

Jak dlouhý úsek silnice E55 v km je vidět z vrcholu Milešovky [S-JTSK: 986668, 770118]?
Datové vrstvy: dmt, Silnice
Výsledek: 65 km

9.

Jaká ve výměra území v ha, kde nadmořská výška je menší než výraz "10 krát sklon svahu ve stupních"?
Datové vrstvy: dmt, slope
Výsledek: 864 ha

10.

Jaká je nadmořská výška vrcholu Milešovky [S-JTSK: 986668, 770118] odvozená z DMT (správně je 836,5 m)?
Datové vrstvy: dmt, milesovka
Výsledek: 819,7 m

11.

Jaký je rozdíl celkové délky v metrech silnic 1.třídy měřeného po povrhu a jeho průmětu do roviny?
Datové vrstvy: dmt, silnice
Výsledek: 225 m

12.

Jaká je skutečná délka (v km, na jedno des. místo) silnice číslo '112' po povrchu DMT? Uveďte minimální a maximální výšku u této komunikace?
Datové vrstvy: Silnice, DigitalniModelReliefu
Výsledek: 110km, 350 m; 708 m


Další úlohy najdete v cvičení k předmětu 153GIS2 (2.cvičení) a 153GIS2 (3.cvičení).

Citováno z „https://geo.fsv.cvut.cz/index.php?title=155GIS2_/_2._cvičení&oldid=41462“