Räumliches Aggregieren - Teil1: ArcMap
Eine Standardfrage im Geoumfeld ist der Zusammenhang zwischen Punkten und Flächen. Zum Beispiel: „ In welcher Fläche (Gemeinde, Verkaufsgebiet, Einzugsgebiet) liegt welcher Punkt (Koordinate, Adresse)?“ Recht oft trifft man auch auf die Frage 'Wie viele Punkte liegen in einer Fläche (bzw. im Umkreis) und wie sehen die Attributstatistiken aus?“
In der Versicherungswirtschaft hat man zum Beispiel die Fragestellung: '“Wie viele versicherte Häuser mit welcher Police liegen in welchen Hochwasserzonen?“ oder „Wie viele versicherte PKW liegen innerhalb eines Hagelgebiets?“
In einem Projekt haben wir (genauer gesagt Matthias Meiler) eine Karte der erneuerbaren Energieanlagen (EEG) in Deutschland erstellt. Da es sehr viele Anlagen sind, kann man die Anlagen nicht einzeln darstellen. Zur schöneren Darstellung wurden die Anlagen nicht Landkreisen oder PLZ zugeordnet, sondern einem regelmäßigen Gitter.
Webmap mit den aggregierten EEG Anlagen: http://www.arcgis.com/home/webmap/viewer.html?webmap=8c9799a197664d9fa957a46c0f4ea779
Die Fragestellung 'Wieviele Punkte liegen in einer Fläche und wie sehen die Attributstatistiken aus?' kann mit ArcGIS auf unterschiedliche Weise beantwortet werden.
Mit ArcGIS Desktop
Mit ArcGIS Online (Map Viewer)
In diesem ersten Blog betrachte ich den Lösungsweg mit ArcGIS Desktop, genauer gesagt mit ArcMap.
Aufgabenstellung:
Aggregieren der Attribute einer Punktwolke in Flächen. Ich nehme als georeferenzierte Punkte EEG Daten (Erneuerbare Energie Anlagen) und als Flächen ein paar Gemeindegrenzen in Bayern. Die EEG Anlagen enthalten den Energieträger (Sonne, Bio,...) und die installierte Leistung in Kilowatt. Die Punkte und Flächen haben keine gemeinsamen Attribute und ich möchte für jede Gemeinde wissen, welcher Energieträger in der Gemeinde wie viel Gesamtleistung bringt.
Eine Einzelpunktdarstellung ist in kleineren Maßstäben (im Bild ca. 1:250.000) nicht hilfreich und man bekommt keine Information über einzelne Gemeinden.
| Einzelne Anlagen | Auf Gemeindeebene aggregierte Attribute |
|---|---|
 |  |
ArcGIS Desktop (ArcMap)
In ArcGIS Desktop ist diese Fragestellung auf mehreren Wegen lösbar. Es gibt allerdings kein Tool, dass in einem Schritt das Ergebnis liefert, man muss einige Werkzeuge kombinieren.
1. Schritt, Punktdaten anreichern
Übertragen der Attribute der Gemeindeflächen auf die Anlagenpunkte. Ich benutze hierfür das Tool 'Spatial Join'
Das Ergebnis ist eine Punktwolke identisch mit den EEG Anlagen ergänzt um die Attribute der Gemeinde.
2. Schritt, Attribute aggregieren
Als nächstes werden die Attribute der neuen Punkte aggregiert. Es wird nach zwei Attributen gruppiert, nach der Gemeinde (RS) und nach dem Energieträger. Es werden die Werte des Attributes 'installierte_Leistung_in_kW' aufsummiert.
Die Ergebnistabelle sieht so aus
Wenn man mit den reinen Zahlen zufrieden ist, ist man jetzt fertig. Wenn man allerdings noch eine Karte machen will, dann hat diese Tabelle noch das falsche Format und muss umformatiert werden.
3. Schritt, Pivot Tabelle erstellen
Die Tabelle aus 'Schritt 2' kann man zwar mit einer 1:n Relation mit den Gemeinde Polygonen verbinden, aber mit einer solchen Relation kann man keine Karte visualisieren.
Das richtige Tool für das Umstrukturieren der Tabelle ist 'Pivot Table'.
Nach dem Attribut in 'Input Field(s)' werden die Zeilen strukturiert, nach 'Pivot Field' werden die Attribute erzeugt und aus 'Value Field' werden die Werte für die Attribute genommen.
Die Ergebnis Tabelle sieht dann so aus:
Jede Zeile steht für die installierte Leistung in einer Gemeinde pro Energieträger.
4. Schritt, join der Tabelle an die Gemeinden
Die Tabelle aus Schritt 3 kann man jetzt mit einem ganz einfachen Attribut Join an dem Gemeinde Layer hängen und zum Beispiel die Karte vom Anfang erzeugen.
Einschätzung für die Verwendung von ArcMap
Vorteil
+ Man kann in ArcMap die Daten beliebig analysieren auswerten, visualisieren, drucken,...
+ Man kann aus den einzelnen Tools ein neues Werkzeug erzeugen und in andere räumliche Abfragen integrieren
+ Karten Visualisierung, Layout, Reports
Nachteil
- Man braucht ein Desktop GIS. Das ist natürlich nicht direkt ein Nachteil, aber ArcMap benötigt aufgrund der Vielfalt an Funktionen einige Zeit an Einarbeitung
- Es gibt kein einzelnes Tool zum Erzeugen des Ergebnisses, sondern man benötigt drei verschiedene Werkzeuge, die man auch erstmal kennen muss.
Im nächsten Blogeintrag befasse ich mich mit den Analysemöglichkeiten in ArcGIS Online