Kartographische Aufbereitung räumlicher Daten

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EDV-GESTÜTZTE ANALYSE UND
VISUALISIERUNG RÄUMLICHER DATEN
[ VU 1.5 LVA-NR.: 266.122 ]
DR. HANS KRAMAR / DI JOHANNES SUITNER
SS 2011
[2] KARTOGRAPHISCHE AUFBEREITUNG
RÄUMLICHER DATEN
DEPARTMENT FÜR RAUMENTWICKLUNG, INFRASTRUKTUR- UND UMWELTPLANUNG
FACHBEREICH STADT- UND REGIONALFORSCHUNG
TECHNISCHE UNIVERSITÄT WIEN
edv-gestützte analyse und visualisierung räumlicher daten
kramar / suitner
INHALT
1.
ZIEL DER ÜBUNGSEINHEIT / DATEN .................................................................................... 3
2.
GRUNDLAGEN DER DIAGRAMM- UND KARTENGESTALTUNG......................................... 3
3.
4.
2.1.
Skalenniveau von Daten..................................................................................................... 3
2.2.
Darstellungsarten ............................................................................................................... 5
2.3.
Zusammenhang zwischen Skalenniveau und Darstellungsform ........................................ 6
EINFÜHRUNG IN ARCVIEW 3.2 .............................................................................................. 7
3.1.
Dokumenttypen .................................................................................................................. 7
3.2.
View definieren ................................................................................................................... 8
3.3.
Kartographische Grundlage auswählen ............................................................................. 9
3.4.
Überblick über Daten und Inhalte eines Themas ............................................................. 10
GESTALTUNG EINFACHER THEMATISCHER KARTEN..................................................... 11
4.1.
Darstellung der Bevölkerungsdichte als Farbflächenkarte ............................................... 11
4.2.
Bevölkerung nach Altersklassen in Größenpunktdarstellung ........................................... 12
4.3.
Darstellung der ÖV-Haltestellen als Punktsignaturen ...................................................... 15
4.4.
Darstellung des Straßennetzes durch Liniensignaturen ................................................... 17
5.
ERSTELLEN EINES DRUCKREIFEN KARTENLAYOUTS ................................................... 18
6.
AUFGABENSTELLUNG ......................................................................................................... 21
http://www.srf.tuwien.ac.at/lva/eav/eav.html
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1.
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ZIEL DER ÜBUNGSEINHEIT / DATEN
Das Ziel dieser Übungseinheit ist das Erlernen jener grundlegenden Elemente der PC-Software
ArcView 3.2, die für die Darstellung räumlicher Daten in thematischen Karten notwendig sind. Zu
diesem Zweck werden zunächst die wesentlichsten methodischen Grundlagen, die für die
Gestaltung thematischer Karten notwendig sind, vorgestellt. Dabei soll vor allem der
Zusammenhang zwischen dem Skalenniveau der Daten und ihrer Darstellung (in den Dimensionen
Größe, Farbe, Form, Muster,...) aufgezeigt werden. Danach werden anhand gegebener
geographischer und struktureller Daten für die Zählgebiete des 1. Wiener Gemeindebezirks
(„Innere Stadt“) mit Hilfe von ArcView 3.2 Karten mit folgenden Inhalten erarbeitet und in ein
druckreifes Layout gebracht:
 Bevölkerungsdichte
 Bevölkerung nach Altersklassen
 Haltestellen der Wiener Linien
 Straßennetz
Alle für das Übungsbeispiel notwendigen Daten können auf der Homepage zur Übung unter
http://www.srf.tuwien.ac.at/lva/EAV/EAV.html heruntergeladen werden:
 zgeb_bez1.shp / zgeb_bez1.shx / zgeb_bez1.dbf... Zählgebiete des 1. Bezirks
 stationen_bez1.shp / stationen_bez1.shx / stationen_bez1.dbf... ÖV-Stationen im 1. Bezirk
 strassen_bez1.shp / strassen_bez1.shx / strassen_bez1.dbf... Straßen im 1. Bezirk
 bev97zgeb_bez1.dbf ... Bevölkerung 1997 der Zählgebiete des 1. Bezirks nach Altersklassen
Diese Daten sollten zunächst auf eine lokale Platte am PC (im EDV-Labor am besten auf c:/temp)
überspielt werden, um während des Übungsbeispiels einen schnelleren und sicheren Zugriff auf
die Daten zu haben.
Das Übungsbeispiel wird in diesem Skriptum so detailliert dargestellt, dass es auch ohne ArcViewKenntnisse nachzuvollziehen sein sollte. Alle auszuführenden Schritte sind mit dem Zeichen
gekennzeichnet.
2.
GRUNDLAGEN DER DIAGRAMM- UND KARTENGESTALTUNG
2.1. Skalenniveau von Daten
Daten können nach ihrem Skalenniveau unterschieden werden. Dieses bestimmt ihre
Rechenbarkeit und Vergleichbarkeit. So ist es etwa zulässig, die Einkommen verschiedener
Haushaltsmitglieder zu einem Haushaltseinkommen zusammen zu fassen oder ein
durchschnittliches Einkommen zu errechnen. Unzulässig und auch unsinnig wäre es hingegen, die
numerisch kodierten Familienstände aufzuaddieren oder zu mitteln.
Das Skalenniveau von Daten wird durch die Möglichkeit, vorhandene Ausprägungen
verschiedenen Kategorien oder Objektklassen zuzuordnen, bestimmt. Die Hauptfrage lautet dabei,
wie man das Beobachtete quantifizieren (in Zahlen ausdrücken) kann und welche Beziehungen die
Zahlen untereinander haben. Skalenniveaus von Daten können nach fünf Typen unterschieden
werden: Nominal, Ordinal-, Intervall-, Verhältnis- und Absolutskalen. In der Praxis wird meist nur
zwischen drei Skalenarten unterschieden: Der Nominal-, der Ordinal- und den metrischen Skalen.
Für die Datenerfassung und Berechnung macht es keinen Unterschied, ob es sich bei den
metrischen Skalen um eine Intervall-, Verhältnis- oder Absolutskala handelt. Dennoch seien diese
aufgeführt, da auch für sie wichtige Unterschiede festzuhalten sind. Die Zuordnung zu den
Skalenniveaus erfolgt hierarchisch. So erfüllen beispielsweise Intervall-Daten die Voraussetzungen
für ordinale Daten etc.
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(A) Nominale Daten
Nominalskalen lassen nur Aussagen über die Gleichheit oder Ungleichheit der Messwerte zu und
erlauben keine Wertung oder die Festlegung einer Rangordnung. Die Merkmalsausprägungen
nominaler Daten können daher nur benannt und auf Gleichheit untersucht, nicht aber geordnet
oder mathematisch verknüpft werden. Die einzig erlaubte Rechenoperation ist Zählen.
Die Merkmalsausprägungen müssen exakt definiert und sich gegenseitig ausschließend sein. So
lässt sich die nominale Variable „Geschlecht“ in die Kategorien „männlich“ und „weiblich“ oder die
Variable „Farbe“ in „rot“, „blau“ oder „grün“ einteilen. Die Abgrenzung der Merkmalsausprägungen
wird nach inhaltlichen Kriterien definiert. Dabei können auch mehrere (verwandte) Ausprägungen
zu einer Gruppe zusammengefasst werden (z.B. Berufsgruppen, romanische Sprachen,
französische Automarken,...).
(B) Ordinale Daten:
Ordinalskalen ermöglichen Aussagen im Sinne einer größer/kleiner/gleich-Beziehung der
Meßwerte. So entsteht eine Ordnung, die aussagt, dass etwas größer oder kleiner, besser oder
schlechter, akzeptabler oder weniger akzeptabel als etwas anderes ist. Folglich können ordinale
Daten dem Rang oder der Wertigkeit nach sortiert werden. Beispiele für ordinal skalierte Daten
sind etwa Schulnoten, Platzierungen bei Wettkämpfen oder die Zentralität von Orten.
Wichtig ist, dass mit der Zuweisung von Ziffern keine Beschreibung über den Abstand der
Ausprägungen erfolgt. So kann nicht gesagt werden, dass die Schulnote "gut (2)" doppelt so gut ist
wie "genügend (4)", sondern nur, dass die Schulnote 2 besser ist als die Schulnote 4.
(C) Intervall-Daten:
Skalenwerte einer Intervallskala können bezüglich ihrer Differenzen und Summen verglichen
werden. Intervallskalen sind daher metrische Skalen, in denen über den Unterschied zweier
Messwerte ausgesagt werden kann, ob er größer, gleich oder kleiner als der Unterschied zweier
anderer Messwerte ist. Das bedeutet, dass erst auf dem Niveau von Intervallskalen ist die Addition
oder Subtraktion von Daten sinnvoll und erlaubt ist.
Das meistzitierte Beispiel einer Intervallskala ist die Temperatur in Grad Celsius: Dabei ist die
Differenz zwischen 7 und 10°C genauso groß wie zwischen 20 und 23°C. Eine Ordinal-Skala
könnte hingegen nur ausweisen, dass 23°C wärmer als 20°C ist. Im Gegensatz zu den Differenzen
lassen sich Verhältnisse nicht vergleichen, da bei Intervalldaten ein „natürlicher“ Nullpunkt fehlt.
Der Nullpunkt der Celsius-Skala ist willkürlich gewählt (die Temperatur, bei der Wasser gefriert),
weshalb die Aussage „20°C ist doppelt so warm wie 10°C“ falsch ist. Für viele psychologische
Skalen wird Intervallskalenniveau angestrebt (z.B. Persönlichkeits- und Intelligenztests).
(D) Verhältnisskalierte Daten:
Verhältnis-Skalen sind eine Erweiterung von Intervall-Skalen. Daten mit Verhältnisskalen-Niveau
haben zusätzlich einen „natürlichen“ Nullpunkt. Durch den natürlichen Nullpunkt sind die Daten
proportional zueinander, weshalb Verhältnisse der Daten berechnet werden können. Neben dem
Addieren und Subtrahieren sind daher auch die Multiplikation und Division erlaubt. Die meisten
metrischen Daten sind verhältnisskaliert: Flächenmaße ebenso wie Mengen-, Entfernungs- oder
Altersangaben.
(E) Absolutskalierte Daten:
Bei absolutskalierten Daten ist neben den Voraussetzungen für eine Verhältnis-Skala auch das
Zählintervall natürlich vorgegeben. So können bei einer Volkszählung etwa nur "ganze" Personen
(Zählung in absoluten Schritten) gezählt werden. Eine Verhältnis-Skala der Länge oder des
Einkommens kann hingegen in vielen weiteren Maßeinheiten (Längenmaßen, Währungseinheiten)
ausgedrückt werden, da es kein natürliches Zählintervall gibt.
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Schema zur Skalenbestimmung:
Gibt es eine Aussage über die
Wertigkeit oder Rangfolge der Werte?
Nominalskala
nein
ja
Stehen die Werte nur in einer Rangbeziehung zueinander?
Können die Werte nur im Sinne von
„ist größer als“ geordnet werden und
es gibt keine Aussage über die
Quantität des Abstandes?
Ordinalskala
ja
nein
Haben die Werte einen natürlichen
Nullpunkt?
Intervallskala
nein
ja
Gibt es natürliche Zählintervalle?
Verhältnisskala
nein
ja
Absolutskala
2.2. Darstellungsarten
Unterschiedliche Merkmalsausprägungen von Daten können nach Form, Farbe, Muster, Helligkeit
und Größe gegliedert werden. Die Wahrnehmbarkeit dieser fünf visuellen Gliederungsstufen, die
im folgenden Abschnitt thematisiert wird, hängt stark von subjektiven Erfahrungen des Einzelnen,
aber auch kulturellen und sozialen Prägungen ab.
(A) Form
Wiedererkennung des Gleichartigen: Symbolische Verwendung von Formen: Identifizierung von
qualitativen Kategorien, ohne zusätzlichen Erklärungsbedarf - hängt jedoch vom Kulturkreis und
von subjektiven Erfahrungen ab.
(B) Farbe
Die Farbvariation ist unabhängig vom Helligkeitswert zu betrachten! Je kleiner die Fläche, umso
weniger Farben können unterschieden werden. Die Farbe ist eine selektive Variable, die sich leicht
mit anderen Variablen (Größe, Form) kombinieren lässt. Farbvariablen sind in besonderem Maße
kulturell geprägt und symbolisch vorbelastet.
(C) Muster
Unterscheidbare Muster mit unterschiedlichen Helligkeitswerten: Die Wahrnehmung ist abhängig
von der Größe der gemusterten Fläche bei flächenhafter Darstellung sind 4-5 Stufen möglich bei
linienhafter Darstellung mit 1mm Breite 3-4, bei punkthafter Darstellung 2-3. "Flimmer-Effekt" vor
allem bei mittleren Helligkeitswerten.
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(D) Helligkeit
Helligkeitswert ist das Verhältnis zwischen Farb- und Weißanteilen auf einer vorgegeben Fläche.
Die Helligkeit ergibt sich durch Mischen, Rastern oder Schraffur. Bei selektiver Wahrnehmung sind
6-7 Helligkeitsstufen zu unterscheiden - hängt vom Abstand der Extremwerte und der Größe der
Flächen ab.
(E) Größe
Maximal 20 Stufen unterscheidbar, wenn Flächeninhalt max : min = 10 : 1. Wahrnehmbar sind 4 -5
Kategorien.
2.3. Zusammenhang zwischen Skalenniveau und Darstellungsform
Die Eignung dieser 5 Dimensionen (Form, Farbe, Muster, Helligkeit und Größe) für die graphische
Darstellung hängt vom Skalenniveau der Daten ab. So lassen sich etwa durch unterschiedliche
Formen die verschiedenen Merkmalsausprägungen von nominalen, nicht aber von metrischen
Daten darstellen. Eine häufige Ursache fehlerhafter Graphiken liegt in der ungenügenden
Berücksichtigung des Zusammenhangs zwischen Skalenniveau und den möglichen Dimensionen
zur graphischen Differenzierung, der in der folgenden Tabelle schematisch dargestellt ist:
Nominal
Ordinal
Metrisch
Form
Farbe
Muster
Helligkeitswert
Größe
gut geeignet
beschränkt geeignet
ungeeignet
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3.
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EINFÜHRUNG IN ARCVIEW 3.2
3.1. Dokumenttypen
Die im Übungsbeispiel verwendete PC-Software ArcView 3.2 wird über das „Start“-Menü geöffnet.
 ArcView 3.2 über START / PROGRAMME / ESRI / ARCVIEW / ARCVIEW GIS VERSION 3.2
öffnen
Das danach erscheinende Projektfenster (noch ohne Namen!) listet die zur Auswahl stehenden
Dokumenttypen auf. Mit diesem Fenster wird die Auswahl des aktiven Dokumenttyps (und damit
auch die jeweilige Benutzeroberfläche) gesteuert.
(1) „VIEW“ (Ansicht): Eine View umfasst eine oder mehrere „Themen“ (räumliche
Datenschichten, die geometrische Informationen beinhalten) sowie Informationen über die
Legende und die kartographische Darstellungsform, die mit diesen Daten verbunden sind.
(2) „TABLE“ (Tabelle): Ein Table beinhaltet Daten in tabellarischer Form, die mit „Themes“
verknüpft werden müssen, um Attribute von räumlichen Einheiten darzustellen (z.B. Daten
der amtlichen Statistik für Gemeinden).
(3) „CHARTS“ (Diagramme): Daten aus Tabellen können in Form von Balken-, Kreis- oder
Linien - Diagrammen dargestellt werden.
(4) „LAYOUT“ (Layout): Kartographisches Produkt. In einem Layout können die
unterschiedlichen Darstellungsformen von Daten (VIEWS, TABLES und CHARTS)
zusammengeführt und mit den notwendigen kartographischen Annotationen ausgestattet
werden (also: Nordpfeil, Maßstabsleiste, Titel, Legende, Impressum usw.).
(5) „SCRIPT“ (Programm): AVENUE-Programm, das zur Automatisierung von Abläufen in
ArcView oder zur Erfüllung von Funktionen dient, die in ArcView selbst nicht direkt als
Befehl enthalten sind.
Alle Dokumente zu einem bestimmten Inhalt werden in einem „PROJECT“ (Projekt)
zusammengefaßt, integriert und gespeichert (*.apr). Darunter wird in ArcView eine Sammlung von
Datenschichten, Attributtabellen und allen dazugehörigen Karten, Diagrammen oder Programmen
bezeichnet, die einen inhaltlichen Zusammenhang aufweisen. Die Daten selbst können sich in
unterschiedlichen Verzeichnissen bzw. Ordnern befinden, es werden in einem Projekt jeweils nur
die Verweise (Pfade und Dateinamen) auf die verwendeten Daten gespeichert. Aus diesem Grund
sollten Datenfiles, die in einem ArcView-Projekt verwendet werden, nicht in ein anderes
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Verzeichnis verschoben werden. Sollte dies doch geschehen, ist beim Öffnen des Projektes der
neue Pfad anzugeben. Um das aktuelle Projekt zu benennen, ist es als Datei unter dem
gewünschten Namen abzuspeichern.
 Projekt über FILE / SAVE PROJECT AS (z.B. “Wien 1.apr”) abspeichern
Es ist empfehlenswert, den Speichervorgang während der Arbeit an einem Projekt in regelmäßigen
Abständen zu wiederholen. Um neu erstellte Datenschichten (kommt in dem hier gezeigten
Beispiel jedoch nicht vor) leichter auffindbar zu machen, kann das gewünschte Verzeichnis für
diese unter FILE / SET WORKING DIRECTORY angegeben werden.
3.2. View definieren
Zunächst ist eine neue „View“, die sämtliche räumliche Datenschichten („Themes“) für die zu
erstellende Karte enthalten soll, zu definieren.
 Neue „View“ über VIEWS / NEW öffnen
 Mit VIEW / PROPERTIES benennen (z.B. „Bevölkerung Wien 1“)
Sobald ein bestimmter Dokumenttyp (in diesem Fall eine „View“) aktiviert ist, sind auch die
relevanten Befehls- und Werkzeugsymbole sichtbar. Die Benutzeroberfläche gliedert diese in 3
Bereiche:
 Menüleiste: umfasst alle Befehle von ArcView zu einem bestimmten Dokumenttyp
 Befehlssymbole: umfasst die wichtigsten Befehle der Menüleiste (direkter Zugriff)
 Werkzeugsymbole: umfasst alle Werkzeuge, mit denen graphisch-interaktiv gearbeitet wird
(über die Menüleiste nicht zugänglich)
Menüleiste
Werkzeugsymbole
Befehlssymbole
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Die dabei zur Auswahl stehenden Optionen sind in jedem ArcView-Manual nachzulesen. Hier
sollen nur jene erläutert werden, die für die vorgegebene Aufgabenstellung relevant sind.
Jede View unterteilt sich in zwei Spalten: Die linke Spalte enthält die Legenden der einzelnen
Themes („Table of Content“), die rechte Spalte die Karte selbst.
3.3. Kartographische Grundlage auswählen
Als kartographische Grundlage der zu erstellenden Karten werden die Zählgebiete des 1. Wiener
Gemeindebezirks verwendet. Diese sind in Form von Polygonen (geschlossene Linienzüge /
Flächen) als sogenannte „Shape-Files“ verfügbar. Shape-files können entweder Punkte (z.B.
Haltestellen wie in „stationen_bez1“), Linien (z.B. Straßen wie in „strassen_bez1“) oder Polygone
(z.B. Zählgebiete wie in „zgeb_bez1“) enthalten und bestehen aus drei Dateien (siehe Windows
Explorer), die sowohl die geometrischen als auch die attributiven Informationen (*.shp: Geometrie,
*.shx: Index, *.dbf: Attribute) zu einer bestimmten Thematik enthalten. Diese drei Dateien gehören
unteilbar zusammen und müssen daher immer gemeinsam kopiert oder verschoben werden.
Um diese Informationen über die Zählgebiete des 1. Bezirks verwenden zu können, ist das ShapeFile „zgeb_bez1.shp“ als neues Thema in das Projekt zu importieren::
 VIEW / ADD THEME (oder über das Befehlssymbol
): „zgeb_bez1“
 Thema in der Legende durch Aktivierung des Quadrats links vom Themennamen sichtbar
machen
Um später den Maßstab der kartographischen Darstellung ermitteln und darstellen zu können,
müssen die Entfernungseinheiten der geographischen Koordinaten des verwendeten Shape-files
bekannt sein und der View zugewiesen werden.
 in VIEW / PROPERTIES unter „map units“ und „distance units“ jeweils „meters“
auswählen
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3.4. Überblick über Daten und Inhalte eines Themas
Alle attributiven Informationen des aktiven Themas sind im „Table“, der Attributtabelle, die als
dBase Datei (*.dbf ) gespeichert ist und damit auch in SPSS bearbeitet werden kann, ersichtlich.
Der Table wird auf folgende Weise geöffnet:
 Gewünschtes Thema aktivieren
 THEME / TABLE (oder über das Befehlssymbol
)
Der Name der Attributtabelle ist zunächst „Attributes of .... (Name des Themas)“, kann aber aber
unter TABLE / PROPERTIES verändert werden. Die Tabelle enthält in jedem Fall den „Shape“
(Polygon / Polyline / Point) der Daten, also die Information darüber, ob es sich um Polygone, Linien
oder Punkte handelt, aber auch attributive Informationen, die auch in der zugehörigen dBase Datei
in SPSS eingesehen und bearbeitet werden können. Dabei darf jedoch die Reihenfolge der
Datensätze niemals verändert werden, da sonst ArcView die Attributinformationen nicht mehr dem
richtigen Shape zuordnet. Die Koordinaten der Geometrie sind in der Attributtabelle nicht
ersichtlich.
Durch Anklicken von Datensätzen ist es möglich, einzelne Elemente (hier: Polygone) zu markieren,
die dann sowohl im Table als auch in der View gelb angezeigt werden.
 Anklicken einer oder mehrerer (mit der Shift-Taste) Datensätze
 Aufhebung der Markierung durch EDIT / SELECT NONE (
)
Informationen eines bestimmten Elementes aus der Attributtabelle erhält man über das Fenster
„Identify results“, in dem alle Attribute dieses ersichtlich sind.
 Aktivierung des Werkzeugsymbols „identify“
 Anklicken eines bestimmten Elementes des aktiven Themas
Da in der Tabelle stets auch Informationen enthalten sind, die das Element kennzeichnen (Name
der Region, Code,...), kann man auf diese Art auch einzelne Polygone identifizieren.
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4.
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GESTALTUNG EINFACHER THEMATISCHER KARTEN
4.1. Darstellung der Bevölkerungsdichte als Farbflächenkarte
Um Daten aus der Attributtabelle darstellen zu können, ist der „legend editor“ zu öffnen.
 Öffnen des „legend editors“ durch Doppelklicken auf ein Thema in der Legende
Die Darstellung von relativen (nicht von der Regionsgröße abhängigen) Werten (betrachtete Größe
in Relation zu einer Verhältnisgröße wie km², Einwohner,...) erfolgt im Allgemeinen mit
Farbflächenkarten (Choroplethenkarten). Für eine Karte der Bevölkerungsdichte ist daher diese
Option zu wählen.
 Unter „legend type“ „graduated colour“ auswählen
Im „classification field“ bietet ein pull-down Menü sämtliche Felder der Attributtabelle als mögliche
darzustellende Variablen. Zur Darstellung der Bevölkerungsdichte wird die Wohnbevölkerung im
Jahr 1997 in Relation zur Regionsfläche gesetzt.
 Im „classification field“ die Variable „Ew97“, unter „nomalized by“ die Variable „Area“
auswählen
In „classify..“ kann die Zahl der gewünschten Klassen und die Art der Klassenbildung (gleich breite
Klassen, Klassen mit gleich vielen Beobachtungen,...) bestimmt werden. Die Klassifizierung der
Daten kann aber auch individuell durch Angabe der Klassengrenzen in der Spalte „value“ des
legend editors erfolgen. Dabei können zusätzliche Klassen mit
eingefügt und überflüssige mit
eliminiert werden. Bei der selbständigen Festlegung der Klassengrenzen kann die statistische
Verteilung der ausgewählten Variablen, die unter „statistics...“ abgerufen werden kann, hilfreich
sein. Die einzelnen Klassen können zudem „labels“ erhalten, die quantitativ (Klassengrenzen) oder
qualitativ („sehr hoch“, „schlecht“, „gut geeignet“...) sein können. Diese Labels haben keinen
Einfluss auf die Klassenbildung, sie dienen lediglich zur Beschreibung der in der Spalte „value“
definierten Klassen für die Legende und sollten daher leicht lesbar und allgemein verständlich sein.
Im vorliegenden Beispiel ist es sinnvoll, nicht die berechnete Einwohnerdichte von Einwohnern pro
m² zur Beschreibung der Klassen zu verwenden, sondern die Dichte in Einwohner pro Hektar
anzugeben.
 In „classify...“ die Zahl der gewünschten Klassen und die Art der Klassenbildung
festlegen
 Gegebenenfalls Verändern der Klassengrenzen in der Spalte „value“
 Zuweisen von allgemein verständlichen (quantitativen oder qualitativen) „labels“
Nach der Klassifizierung der Daten kann nun in „Color ramps“ eine bestimmte Farbskala gewählt
werden. Dabei ist vor allem zu entscheiden, ob für die betrachtete Darstellung eine
monochromatische, dichromatische oder polychromatische Skala sinnvoll ist. Wie die
Klassengrenzen können aber auch die Farbstufen der einzelnen Klassen durch Öffnen des
„Symbol Windows“ in der „Color Palette“ individuell bestimmt werden.
 Auswahl einer geeigneten Farbskala in „Color ramps“
 Gegebenenfalls Festlegung der Farbstufen in der „Color Palette“ (
) des „Symbol
Windows“ (über WINDOW / SHOW SYMBOL WINDOW oder durch Doppelklicken der
Farbkästchen öffnen)
Da bestimmte Festlegungen, die bei der Bearbeitung der Legende vorgenommen werden, bei der
Veränderung anderer Einstellungen verloren gehen können, sollte bei der Erstellung einer
Legende folgende Reihenfolge eingehalten werden:
 Kartentyp festlegen
 dazustellende Variable auswählen
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 Anzahl der Klassen festlegen
 Klassengrenzen definieren
 Labels zuweisen
 Farbskala auswählen
Sobald die Legende die gewünschte Form (Klasseneinteilung und Farbskala) aufweist, kann sie
auf das aktive Thema am linken Rand der View übertragen werden. Dort kann durch Aktivierung
(bzw. Deaktivierung) des Quadrats links vom Themennamen die Karte sichtbar (bzw. unsichtbar)
gemacht werden.
 Übertragung der Legende auf das aktive Thema durch APPLY
 Aktivierung des Quadrats links vom Themennamen
4.2. Bevölkerung nach Altersklassen in Größenpunktdarstellung
Für einen neuen Karteninhalt ist ein neues Thema anzulegen. Da für diesen Inhalt aber das
gleiche Shape-File verwendet werden soll (gleiche kartographische Grundlage), kann das aktive
Thema einfach dupliziert werden.
 Duplizierung des aktiven Themas mit EDIT / COPY THEMES und EDIT / PASTE
Um die beiden Themen unterscheiden zu können, ist es sinnvoll, sie nach ihren Inhalten
(„Bevölkerungsdichte“ bzw. „Bevölkerung nach Altersklassen“) zu benennen.
 Benennen der beiden Themen über THEMA / PROPERTIES
Ein Blick in die Attributtabelle des neu angelegten Themas zeigt, dass dieses Shape-file zwar die
Gesamtbevölkerung, jedoch keine Informationen über deren Altersverteilung enthält. Folglich
müssen zunächst geeignete Daten in ArcView importiert und der Attributtabelle des neuen Themas
zugewiesen werden.
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Im Projektfenster kann eine neue Tabelle mit zusätzlichen attributiven Informationen über das
Untersuchungsgebiet „importiert“, also in das Projekt eingebunden werden. Die Informationen über
die Wohnbevölkerung der Zählgebiete nach Altersklassen sind in der Datei „bev97zgeb_bez1.dbf“
enthalten. Diese Tabelle muss als dbase-Datei gespeichert worden sein und eine Variable
enthalten, nach der die räumlichen Einheiten identifiziert und den Elementen des bestehenden
Shape-Files zugewiesen werden können (z.B. Zählgebietscode, Name,...).
 Importieren der dbase-Datei „bev97zgeb_bez1.dbf“ über „TABLES“ und „ADD“ im
Projektfenster (über WINDOW / Name des Projektes erreichbar)
Die Tabelle „bev97zgeb_bez1.dbf“ erscheint nach dem Öffnen als eigenes Fenster auf dem
Bildschirm. Sie enthält den Zählgebietscode, die Einwohnerzahl in drei definierten Altersklassen
(unter 15, 15 bis 60, über 60 Jahre) und deren Summe. Dieses externe Datenfile enthält keine
geographischen Informationen (es enthält keine „shape“-Spalte) und muss daher über den
Zählgebietscode mit der Attributtabelle des aktiven Themas verknüpft werden. Beide Tabellen
müssen daher den Zählgebietscode enthalten, der Name der Variablen kann jedoch
unterschiedlich sein.
 Anklicken des Spaltenkopfes der Variablen „zgeb“ in der geöffneten Tabelle
„bev97zgeb_bez1.dbf“ (=Quelltabelle)
 Öffnen der Attributtabelle des aktiven Themas „Attributes of Bevölkerung nach
Altersklassen“ über THEME / TABLE (oder
) und Anklicken des Spaltenkopfes der
Variablen „zgeb“ (=Zieltabelle)
 Übertragung der Variablen der Tabelle „bev97zgeb_bez1.dbf“ an die Tabelle des aktiven
Themas „Attributes of Bevölkerung nach Altersklassen“ über TABLE / JOIN oder über
(die Quelltabelle wird dabei automatisch geschlossen)
das Werkzeugsymbol
Bei Übereinstimmung der Zählgebietscodes werden die Informationen der neuen Tabelle an die
bereits bestehende Attributtabelle angehängt. Die Tabelle „Attributes of Bevölkerung nach
Altersklassen“ enthält nun auch die Wohnbevölkerung nach Altersklassen.
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Die Gestaltung des neuen Themas „Wohnbevölkerung nach Altersklassen“, dessen Attributtabelle
nun zusätzliche Informationen enthält, erfolgt wie beim Thema „Bevölkerungsdichte“ im „Legend
Editor“.
 Öffnen des „Legend Editors“ durch Doppelklicken auf das Thema
Da das neue Thema durch Duplikation entstanden ist, sind im Legendeneditor noch alle
Informationen des Ursprungsthemas enthalten. Für eine Karte über die absolute Wohnbevölkerung
der Zählgebiete ist eine Größenpunktdarstellung zu wählen, bei der die Werte als unterschiedlich
große Kreise dargestellt werden. Diese Darstellungsform bringt zusätzlich den Vorteil, dass die
Kreise in verschiedenfarbige Sektoren unterteilt werden können („Tortendiagramm“), wodurch es
möglich ist, die Einwohner nach Altersklassen zu unterscheiden. Solche Signaturen enthalten
daher zwei verschiedene Informationen. Neben dem absoluten Wert einer Variablen kann so auch
deren Zusammensetzung dargestellt werden. Nach den Regeln der thematischen Kartographie ist
es hingegen grob falsch, absolute (von der Regionsgröße abhängige) Werte in Farbflächenkarten
darzustellen. Für absolute Bevölkerungszahlen ist daher die Größenpunktdarstellung zu wählen.
 Unter „legend type“ „chart“ auswählen
 Als „chart type“ das Symbol für pie-charts („Tortendiagramm“ -
) selektieren
Die Größe der Kreissignaturen soll den Einwohnerzahlen der Zählgebiete entsprechen, wobei die
Dimensionierung der Größenpunkte durch „Minimum Size“ und „Maximum Size“ (Pixel) festgelegt
wird. Dabei ist darauf zu achten, dass zu kleine Signaturen schwer zu lesen sind, während bei zu
großen die Gefahr besteht, dass sie die Farbflächen des anderen Karteninhalts
(Bevölkerungsdichte) gänzlich überdecken. Die Größe der Kreissignaturen ändert sich bei
Änderung des Maßstabes nicht und ist daher auf den jeweiligen Kartenausschnitt abzustimmen.
 Unter „Properties“ die Gesamtbevölkerung („Ew97“) als „Size Field“ wählen
 Dimensionierung der Größenpunkte durch „Minimum Size“ und „Maximum Size“
festlegen
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Zusätzlich sollen die Größenpunkte nach der altersmäßigen Zusammensetzung der Bevölkerung
in verschiedenfarbige Sektoren unterteilt werden. Dabei können die Farben der einzelnen
Kreissektoren in der „Color Palette“ individuell gewählt werden. Damit die dadurch festgelegten
Tortendiagramme über die zuvor angefertigte Farbflächenkarte gelegt werden können, ist der
Hintergrund dieses Themas transparent zu gestalten.
 Die drei Altersklassen der Wohnbevölkerung („ew_0_15“, „ew_15_60“, „ew_60_“)
anklicken und durch ADD in das rechte Fenster übertragen
 Durch Doppelklicken der Farbkästchen die Farben der einzelnen Kreissektoren in der
„Color Palette“ auswählen
 Durch Doppelklicken auf das „Background Symbol“, den Hintergrund transparent
machen ( und Outline: None in der „Fill Palette“ auswählen)
Danach kann durch „apply“ die derart gewählte Legende in die View übernommen werden. Um die
Größenpunkte über die Farbflächenkarte zu legen, ist das Thema „Wohnbevölkerung nach
Altersklassen“ in der linken Spalte der View vor (=über) das Thema „Bevölkerungsdichte“ zu
verschieben. Die thematische Karte mit den Inhalten „Bevölkerungsdichte“ (als Farbflächen) und
„Wohnbevölkerung nach Altersklassen“ (als Größenpunkte) sollte nun etwa folgendes Aussehen
haben:
4.3. Darstellung der ÖV-Haltestellen als Punktsignaturen
Für diesen Karteninhalt ist ein neues Thema zu importieren. Im Gegensatz zu den beiden ersten
Karteninhalten handelt es sich dabei jedoch um keine flächenbezogenen, sondern um
punktbezogene Informationen und damit um ein Punkte-Shape-File. Dieses wird in die bestehende
View importiert und sichtbar gemacht.
): „stationen_bez1“
 Bennennen des Themas über THEME / PROPERTIES (z.B. „ÖV-Stationen“)
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 Theme in der Legende (linke Spalte in der View) durch Aktivierung des Quadrats links
vom Themennamen sichtbar machen
In dieser Darstellung sind alle Stationen gleich. Öffnet man jedoch die dazu gehörige Tabelle, sieht
man, dass den Stationen nicht nur ein Name, sondern auch ein Typ zugewiesen ist. Typ „1“
kennzeichnet eine U-Bahn-, Typ „2“ eine Straßenbahn- und Typ „3“ eine Busstation. Diese ordinal
skalierte Variable lässt sich durch unterschiedlich große und verschiedenfarbige Punktsignaturen
darstellen. Bei metrisch skalierten punktbezogenen Daten müssen Klassen mit (dem Mittelwert)
entsprechenden Punktgrößen festgelegt werden. Die Gestaltung dieses zusätzlichen Karteninhalts
erfolgt in analoger Weise zu den beiden vorherigen Themen.
 Öffnen des „Legend Editors“ durch Doppelklicken auf ein Thema
 Unter „legend type“ „unique value“ auswählen
 Im „values field“ die Variable „Typ“ auswählen
 Durch Doppelklicken auf die Punktsignaturen das „Symbol Window“ öffnen und dort
deren Größe (in der „Marker Palette“
) und Farbe (in der „Color Palette“ ) festlegen
 Zuweisen von allgemein verständlichen (quantitativen oder qualitativen) „labels“ (hier: UBahn / Straßenbahn / Bus)
Da zu viele sichtbare Themen in einer View für den Betrachter verwirrend sind, wird das Thema
„Bevölkerung nach Altersklassen“ durch das Ausschalten des Anhakens unsichtbar gemacht. Die
View mit den Themen „Bevölkerungsdichte“ und „ÖV-Stationen“ sollte etwa folgendes Aussehen
haben:
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kramar / suitner
4.4. Darstellung des Straßennetzes durch Liniensignaturen
Für diesen Karteninhalt ist ein Linien-Shape-File („strassen_bez1“) als neues Thema in die
bestehende View zu importieren.
): „strassen_bez1.shp“
 Bennennen des Themas über THEME / PROPERTIES (z.B. „straßennetz“)
 Theme in der Legende (linke Spalte in der View) durch Aktivierung des Quadrats links
vom Themennamen sichtbar machen
In der dazugehörigen Tabelle sieht man, dass dieses Shape-File zwar die Namen der Straßen,
aber nicht deren Typ (z.B. Einbahn, Fußgängerzone, Durchzugsstraße,…) kennt. Dadurch kann
das Straßennetz nicht differenziert, sondern nur in einer Farbe dargestellt werden.
 Öffnen des „Legend Editors“ durch Doppelklicken auf das Thema
 Unter „Legend Type“ „Single Symbol“ auswählen
 Durch Doppelklicken auf die Punktsignaturen das „Symbol Window“ öffnen und dort
) und Farbe (in der „Color Palette“
)
deren Linienstärke (in der „Pen Palette“
festlegen
Bei Aktivierung der Themen „Bevölkerungsdichte“ und „Straßennetz“ sollte die View etwa
folgendes Aussehen haben:
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5.
kramar / suitner
ERSTELLEN EINES DRUCKREIFEN KARTENLAYOUTS
Die Karte, die in der View „Bevölkerung Wien 1“ erstellt worden ist, enthält zwar alle wichtigen
Informationen, doch ist sie aufgrund ihrer Form her kaum zur Veröffentlichung geeignet.
„Druckreife“ Karten müssen neben der räumlichen Darstellung auch Inhalte wie Titel, Nordpfeil,
Legende, Maßstab oder andere Gestaltungselemente enthalten. Um eine solche Karte in ArcView
erstellen zu können, ist ein „Layout“ anzufertigen. Im „Template Manager“ werden verschiedene
Layout-Vorlagen angeboten. Existiert noch keine selbst erstellte Vorlage, ist eines der
vorgegebenen „Templates“ auszuwählen.
 Öffnen des „Template Managers“ über VIEW / LAYOUT
 Auswahl eines vorgegebenen „Templates“ (z.B. „Landscape“)
Wählt man eines dieser „Templates“, wird ein Layoutvorschlag erstellt, der nun beliebig bearbeitet
werden kann. Zunächst sollte das Layout benannt werden
 Benennen des Layouts über LAYOUT / PROPERTIES
Dort kann durch (De-) Aktivierung von „Snap to grid“ auch festgelegt werden, ob die einzelnen
Kartenelemente am vorgegebenen Raster ausgerichtet werden oder ob sie frei verschiebbar sind.
Zur Gestaltung des Layouts stehen folgende Instrumente in der Werkzeugleiste zur Verfügung:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
Die wichtigsten der vielen Anwendungsmöglichkeiten dieser Werkzeuge, die für die Gestaltung von
Karten relevant sind, sollen hier kurz vorgestellt werden:
 Wenn der „Pointer“ (1) aktiviert ist, können sämtliche Elemente angewählt und aktiviert
werden. Die einzelnen Gestaltungselemente können dann ähnlich wie in CORELDRAW
gruppiert, dupliziert, vergrößert, verkleinert, verschoben oder im Symbolfenster (Einblenden
durch WINDOW / SHOW SYMBOL WINDOW) bearbeitet werden (Größe, Farbe,
Schriftart,...).
 Wird das Werkzeug (6) aktiviert, können beliebige Texte, wie Titel, Quellenangaben oder
Erläuterungen in die Karte geschrieben werden.
 Der Button (7) bietet Punkte, Linien, Rechtecke oder Polygone in einem pull-down-Menü als
Gestaltungselemente.
 Mit dem Werkzeugsymbol ganz rechts (8) kann ein pull-down-Menü geöffnet werden, das die
Möglichkeit bietet, interaktiv bestimmte Kartenelemente einzufügen. So können Kästchen für
Karteninhalte aus einer View, Legenden, Maßstabsleisten (dafür müssen unter VIEW /
PROPERTIES Map-Units definiert worden sein – siehe Kap.3) oder Nordpfeile definiert
werden. Auf diese Art können in einem Layout auch mehrere Karten (z.B. Übersichtskarten)
nebeneinander abgebildet werden.
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kramar / suitner
 Die Karteninhalte, die aus anderen Dokumenttypen (in diesem Fall Views) übernommen
werden, sind interaktiv mit diesen verbunden. Das bedeutet, dass etwa eine Änderung der
Legende in der View auch im LAYOUT wirksam ist. Diese interaktive Verbindung kann in
„View Frame Properties“ (durch Doppelklicken des betreffenden Karteninhalts oder über
GRAPHICS / PROPERTIES) durch Deaktivierung des „live link“ unterbrochen werden, was
in der Bearbeitung jedoch zu Problemen führen kann.
 Um die Legende ändern zu können, muss sie aktiviert und mit GRAPHICS / SIMPLIFY in
einzelne Textbausteine zerlegt werden, die sich dann wie jeder andere Text bearbeiten
lassen (Doppelklicken – „Text properties“). Danach besteht allerdings keine Verbindung
mehr zur Legende in der zugeordneten View, weshalb Veränderungen der Klassifizierung
oder der Farbgebung nicht automatisch übernommen werden.
Bei der Gestaltung eines Layouts muss beachtet werden, dass eine „druckreife“ Karte neben der
graphischen Information auch folgende Inhalte haben sollte:
 Titel
 Legende
 Räumliche Bezugsebene (Bezirke, Gemeinden,...)
 Maßstab
 Nordpfeil
 Quellenangabe
 Datum
 Verfasser
Ein derart gestaltetes Layout könnte folgendes Aussehen haben:
Wohnbevölkerung 1997 im 1.Bezirk
Legende
Bevölkerung nach Altersklassen
bis 15 Jahre
15 bis 60 Jahre
über 60 Jahre
Die Kreisgrößen stellen die absolute
Einwohnerzahl der Zählgebiete dar.
Bevölkerungsdichte
unter 30 EW / ha
30 - 60 EW / ha
60 - 90 EW / ha
90 - 120 EW / ha
über 120 EW / ha
Räumliche Einheiten: Zählgebiete
Quelle: Bevölkerungsevidenz 1997
Bearbeiter: DI Hans Kramar
Oktober 2002
100
0
100 200 300 400 500 Meters
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Ein solches Layout kann nun ausgedruckt oder als Bitmap bzw. als WMF-File exportiert und
danach in andere Programme (z.B. WORD, PHOTOSHOP,...) eingelesen und weiterverarbeitet
werden.
 Ausdrucken des Layouts über FILE / PRINT
 Ausdrucken des Layouts als ps-File über FILE / PRINT (im Print-Setup „Adobe PDF“ als
Printer auswählen): Weiterverarbeitung mit Ilustrator oder Indesign
 Exportieren des Layouts als Bitmap, WMF-File oder eps-File (höchste
Auflösung/Druckqualität! Weiterverarbeitung mit Ilustrator, Indesign oder Word 2007)
über FILE / EXPORT
Das Design einer Karte kann zudem als Layoutvorlage gespeichert und so als Grundlage für die
Erstellung einer anderen Karte verwendet werden. Dies ist vor allem dann sinnvoll, wenn eine
Serie von Karten ein einheitliches Layout (Gleiche Schriftgrößen,...) aufweisen soll.
 Speichern eines Layouts als Layoutvorlage über LAYOUT / STORE AS TEMPLATE
Eine andere Möglichkeit ähnliche Layouts herzustellen besteht darin, alle Elemente eines Layouts
mit dem „Pointer“ (1) zu markieren, diese in ein neues Layout zu kopieren und dort zu verändern.
 Kopieren eines Layouts mit EDIT / COPY
 Erzeugen eines neuen Layouts über „LAYOUTS“ und „NEW“ im Projektfenster (über
WINDOW / Name des Projektes erreichbar)
 Einfügen des Layouts mit EDIT / PASTE
Um unterschiedliche Layouts zu erzeugen, muss dabei jedoch der „live link“ zur View unterbrochen
werden, wodurch Änderungen in der View im Layout nicht mehr wirksam sind.
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6.
kramar / suitner
AUFGABENSTELLUNG
Anhand der in diesem Beispiel vorgestellten Methoden und Elemente der PC-Software ArcView
3.2 sollen nun die wichtigsten Ergebnisse der Erreichbarkeitsanalyse aus dem ersten Übungsteil in
druckreifen (d.h. für eine Publikation geeigneten!) Karten dargestellt werden. Die dafür
notwendigen
Shape-Files
(ÖV-Stationen
als
Point-Shapes
sowie
Baublock- und
Zählgebietspolygone als Polygon-Shapes) sind für jeden Bezirk in einem eigenen Verzeichnis
unter \\ RASEVEN \ ANGABE_STUDENTEN \ E280 \ E266 \ EAV \ DATEN \ ARCVIEW zu finden.
Die Daten, die in den Karten dargestellt werden sollen (in unserem Fall die Ergebnisse der
Erreichbarkeitsanalyse) müssen zuvor in SPSS als dBase IV-Dateien abgespeichert worden sein.
Auf Grundlage der gegebenen Shape-Files sind für den gewählten Bezirk die folgenden Inhalte
aus der Erreichbarkeitsanalyse kartographisch darzustellen:
(1) Für alle ÖV-Stationen (in einer definierten Umgebung des Bezirkes)
 „Wertigkeit“ (Summe der gewichteten Linientypen)
 „Einzugsbereich“ (Zahl der Einwohner innerhalb einer zu definierenden Zugangszeit)
(2) Für alle Baublöcke
 Gehzeit zur nächsten ÖV-Station
 Gehzeit zur nächsten „hochrangigen“ Station
 Anzahl der Stationen innerhalb einer definierten Umgebung (z.B. 5 oder 10 Gehminuten)
 „Erschließungsqualität“ (Summe der „Wertigkeiten“ aller Stationen innerhalb einer definierten
Umgebung, z.B. 5 oder 10 Gehminuten)
(3) Für alle Zählgebiete
 Anzahl der Stationen innerhalb einer definierten Umgebung (z.B. 5 oder 10 Gehminuten) in
Kreisdiagrammen differenziert nach „hochrangigen“ und „nicht-hochrangigen“ Stationen
Dabei soll nicht jeder Inhalt in einer eigenen Karte dargestellt werden! Wenn es sinnvoll erscheint,
sind zwei (oder mehrere) Inhalte in einer Karte zu kombinieren. Dies gilt vor allem für die
Kombination von flächenhaften Darstellungen (etwa der Baublöcke) und punktartigen Signaturen
(etwa der Stationen). Dazu ist zunächst zu entscheiden, wie der darzustellende Inhalt
kartographisch (Farbflächen? Größenpunkte? Punktsignatur? ...) umgesetzt werden kann. Das
Geschick bei der Auswahl kombinierter Karteninhalte ist ein wesentlicher Teil der Beurteilung!
seite 21

Kartographische Aufbereitung räumlicher Daten

Transcription

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