ArcObjects-Programmierung zur Realisierung einer zeitbezogenen Erforschung der Hagelabwehr in Rosenheim mit ArcView und der Extension Tracking Analyst
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Margit Meisinger
- Abgabedatum: April 2004
- Umfang: 117 Seiten
- Dateigröße: 2,7 MB
- Note: 1,0
- Institution / Hochschule: Hochschule für angewandte Wissenschaften - Fachhochschule München Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-8966-3
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-8966-3 P - ISBN (CD) :978-3-8324-8966-3 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Meisinger, Margit April 2004: ArcObjects-Programmierung zur Realisierung einer zeitbezogenen Erforschung der Hagelabwehr in Rosenheim mit ArcView und der Extension Tracking Analyst, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: geografisch, GIS, Wetterdaten, Radarbild, GPS
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Diplomarbeit von Margit Meisinger
Einleitung:
Die Forderung nach digitaler Datenhaltung und den damit verbundenen Auswertungsmöglichkeiten führte in den letzten 30 Jahren zur Entwicklung digitaler Informationssysteme. Betrachtet man heutige digitale Datenbestände so fällt auf, dass sich für einen großen Teil der Daten nicht nur Raumbezug herstellen lässt, sondern auch eine zeitliche Einordnung möglich ist. Während sich raumbezogene Daten aufgrund ihrer Geometrieattribute an einer bestimmten Position innerhalb eines festgelegten Bezugssystems einordnen lassen, können räumlich-zeitliche Daten zusätzlich einem bestimmten Punkt auf der Zeitachse zugeordnet werden. Grundsätzlich lassen sich alle digitalen Daten wenigstens entsprechend der Systemzeit, ähnlich der Ordnung in einer chronologisch geführten Bibliothek einsortieren und damit im Zeitbezug darstellen.
Da dieser Zusammenhang jedoch nicht für jeden GIS-Anwendungsbereich zwingend erforderlich ist, um dessen Daten erfolgreich auszuwerten, stellt die Erweiterung der GIS-Funktionen durch eine Zusatzapplikation einen realisierbaren Ansatz dar. Neben den klassischen Charakteristika erhält das GIS dadurch bei Bedarf zusätzliche Funktionen in den Bereichen Eingabe, Darstellung, Analyse und Auswertung.
Wichtige Schlüsselbegriffe aus dem Bereich der Softwarehandhabung und Programmierung sind in englischer Sprache definiert und werden in dieser Diplomarbeit nicht übersetzt, um eine eindeutige Benennungsstruktur beizubehalten. Fehlende deutschsprachige Begriffserklärungen sind, am Schluss der Arbeit im Glossar aufgeführt.
Zusammenfassung:
In dieser Diplomarbeit wird die Verbindung der Dimensionen Raum und Zeit innerhalb eines Geographischen Informationssystems im Bereich der Hagelforschung erprobt. Zum Einen soll ein Anstoß an weitere Entwicklungen in dieser Richtung gegeben werden, zum Anderen ein Ansatz für eine wissenschaftliche Auswertung der Daten der Hagelabwehr Rosenheim entwickelt werden. Durch den Einsatz eines GIS kann die Arbeit der Hagelpiloten erfasst und in einem einheitlichen System verwaltet werden.
Im ersten Teil werden zunächst Grundlagen zum Themenbereich der Hagelforschung behandelt. Dieser Teil befasst sich mit den wichtigsten meteorologischen und technischen Grundbegriffen im Zusammenhang mit der Hagelbekämpfung. Weiterhin soll ein Einblick in den Tätigkeitsbereich der Hagelabwehr im Landkreis Rosenheim gegeben werden. Zum Verständnis der nachfolgenden Kapitel werden zunächst die bisherige Form der Datenhaltung, sowie die für die Einbindung bestimmten Informationen beschrieben und anschließend die Grundlagen des Softwarepaketes ArcView mit der Extension Tracking Analyst vorgestellt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Besonderheiten im Zusammenhang mit der Datenübernahme und Verarbeitung.
Der nachfolgende Abschnitt behandelt die Anpassung der GIS-Oberfläche und Erweiterung mit Hilfe der Arc-Objekts-Programmierung. Zur Übernahme und Verarbeitung der zur Verfügung stehenden Informationen werden Zusatzmodule entwickelt, welche die Anpassungsfähigkeit des Systems darstellen. Die erstellten Module sind zum jetzigen Zeitpunkt speziell an die vorhandenen Daten angepasst, sie können jedoch beliebig ergänzt werden.
Das letzte Kapitel befasst sich mit den Möglichkeiten der Datenauswertung und Informationsaufbereitung. Anhand der vorhandenen Beispieldaten werden die unterschiedlichen Präsentationsmöglichkeiten untersucht. Neben dem Test der entwickelten Erweiterungen liegt ein besonderes Augenmerk auf den Funktionen der speziell auf die Darstellung temporaler Daten abgestimmten ArcView-Extension Tracking Analyst.
Der Schluss dieser Arbeit zeigt Verbesserungsvorschläge und verweist auf alternative Lösungsansätze.
Inhaltsverzeichnis:
| 1. | Einleitung | 1 |
| 2. | Das Anwendungsgebiet | 2 |
| 2.1 | Hagel und sein Ursprung | 2 |
| 2.2 | Die Hagelabwehr Rosenheim | 3 |
| 2.3 | Technik der Wolkenimpfung | 5 |
| 3. | Vorhandene Datenaufzeichnungen | 6 |
| 3.1 | Dokumentation des Flugweges | 6 |
| 3.2 | Berichte der Piloten | 7 |
| 3.3 | Radarbilder des DWD | 8 |
| 4. | Das Geographische Informationssystem | 11 |
| 4.1 | ArcView 8.3 | 12 |
| 4.2 | Der Tracking Analyst | 12 |
| 5. | Datenstrukturen in ArcMap | 15 |
| 5.1 | Allgemeine Datentypen | 15 |
| 5.1.1 | Vektordaten | 15 |
| 5.1.2 | Rasterdaten | 15 |
| 5.1.3 | Sachdaten | 16 |
| 5.2 | ArcMap Layerstruktur | 16 |
| 5.2.1 | Einbindung von Vektordaten | 18 |
| 5.2.2 | Einbindung von thematischen Bilddateien als Rasterlayer | 19 |
| 5.2.2.1 | Georeferenzierung von Bilddateien mit ArcMap-Georeferencing | 20 |
| 5.2.3 | Bildung von GroupLayern | 21 |
| 5.3 | ArcMap Tabellenstruktur | 22 |
| 6. | Anpassungen der ArcMap Oberfläche | 24 |
| 6.1 | Dokumentenvorlagen – in ArcMap | 24 |
| 6.2 | Anpassung der ArcMap Fenster | 25 |
| 6.2.1 | Anpassung im DataView | 25 |
| 6.3 | Werkzeugleisten und Menüoptionen anpassen | 28 |
| 6.3.1 | permanente Anpassung | 28 |
| 6.3.2 | Verwendung von UIControls zur permanenten Anpassung mit VBA | 30 |
| 6.3.3 | Programmierte Anpassung | 30 |
| 7. | ArcMap Programmierung mit VBA | 32 |
| 7.1 | ArcObjects und COM | 33 |
| 7.2 | Klassenmodule unter VBA | 34 |
| 8. | Das HagelAnalyst Template als Datenbasis und Dokumentvorlage | 35 |
| 8.1 | Erstellen des Templateprojektes | 35 |
| 8.2 | Bildung der Datenbasis | 35 |
| 8.2.1 | Abgrenzung der Darstellungsregionen | 36 |
| 8.2.2 | Zoombereich Wetterbeobachtung – MapWindow | 36 |
| 8.2.3 | Zoombereich Einsatzgebiet – MapInsert-Window | 39 |
| 8.3 | Anpassung der Menü- und Werkzeugoptionen | 45 |
| 8.4 | Verknüpfung der UIControlls mit VBA-Programmteilen | 46 |
| 9. | Übernahme der Hagelabwehrdaten | 48 |
| 9.1 | Darstellung des GPS-Flugweges | 48 |
| 9.1.1 | Import des Flugweges mit VBA | 49 |
| 9.2 | Einbindung der Piloten-Berichte | 55 |
| 9.2.1 | Importieren der Meldungen als Standalone-Tabellen | 56 |
| 9.2.2 | Importieren der Informationen zum Flugverlaufes als Layer | 58 |
| 9.2.3 | Nachteil der Programmgestützten Tabellenteilung | 63 |
| 9.3 | Einfügen der Radarbilder | 64 |
| 9.3.1 | Georeferenzierung der Composit-Radarbilder | 65 |
| 9.3.2 | Einpassung der lokalen Radarbilder | 66 |
| 9.3.3 | Klassifizierung mit VBA | 67 |
| 10. | Auswertungsmöglichkeiten | 72 |
| 10.1 | Darstellung als Karte | 72 |
| 10.2 | Erzeugen von Diagrammen | 74 |
| 10.2.1 | Erforschung der Effektivität der Wolkenimpfungen | 76 |
| 10.3 | Darstellung der Zeitserie | 78 |
| 10.3.1 | Darstellung der Radarbilder als Bildfolge | 79 |
| 10.4 | Verwendung des Tracking Analyst | 81 |
| 10.4.1 | Definition temporaler Layer am Beispiel der Hagelabwehr Rosenheim | 86 |
| 10.4.1.1 | Der Flugweg als temporaler Layer | 86 |
| 10.4.1.2 | Temporale Umsetzung der Informationen zum Flugverlauf | 89 |
| 10.4.1.3 | Einbindung der Radarbilder als temporale Layer | 91 |
| 10.4.2 | Darstellung des Zeitablaufes | 93 |
| 10.4.3 | Exportieren des Zeitablaufes als Videodatei | 96 |
| 10.5 | Abfragen und Selektion | 97 |
| 10.5.1 | Visualisierung der Abfragen | 98 |
| 11. | Schlussbetrachtung und Ausblick | 100 |
| Glossar | 102 | |
| Anlagen | 104 | |
| Anlage 1 | Objektmodelle des Hagel Analyst | 104 |
| Anlage 2 | Übersichtskarte vom 21.Juli 2003 | 105 |
| Literaturverzeichnis | 106 |
Im Hauptprogramm werden Instanzen der Klassenmodule myTextTable und myHagelLayer erzeugt. Dadurch können deren Methoden und Eigenschaften ähnlich Unterprogrammen verwendet werden. Die Prozeduren sind an die Aufgabenstellung angepasst und somit auf die Verarbeitung der Ausgangsformates der Textdatei spezialisiert. Nach der Auswahl des Flugweges im Textformat wird zunächst vom Programm überprüft ob die Datei bereits als eine durch Tabulatorzeichen getrennte Datei vorliegt. Dies geschieht durch das Suchen des Tabulatorzeichens in der ersten Zeile. Ist dies der Fall, wird die Konvertierungsprozedur übersprungen. Die einzelnen Daten werden in der Konvertierung nach einem vorgegebenen Muster aus der Textdatei ausgelesen und die Werte werden Variablen übergeben. Ändert sich die Struktur der Textdatei muss die Methode CreateTabDelemitedText() des Klassenmoduls myTextTable entsprechend angepasst werden. Um die Ausgangsdatei während des Programmablaufes nicht zu überschrieben wird eine neue Textdatei mit dem Dateinamenszusatz „Map.txt“ im gleichen Verzeichnis erstellt. In diese Datei werden anschließend die konvertierten Koordinatenwerte und alle Attribute tabulatorgetrennt eingefügt. Sie kann nun auch über die ArcMap AddData-Funktion als eigenständige Tabelle zu einem MapDokument hinzugefügt werden. Im weiteren Programmablaufes erscheint ein Eingabefenster in dem Parameter für die Erzeugung des neuen Kartenlayer definiert werden. Im Shapefile-Parameter-Fenster müssen für die anschließende Labererzeugung wichtige Angaben zum Bezugssystem, den Koordinatenspalten, der Verarbeitung der Zeit und der Höhe sowie der Art und Geometrie des Ziellayers eingegeben werden. Durch die Initialisierung vor dem Aufruf werden Standardwerte [...]
9.1. Darstellung des GPS-Flugweges Die vom GPS-Gerät registrierten Positionen sollen im Zusammenhang mit dem Kartenhintergrund als zusätzlicher Kartenlayer dargestellt werden. Dabei sollten alle in der Textdatei gespeicherten Informationen übernommen werden um anhand dieser Attribute später Analysen durchführen zu können. Dies ist vor allem für den Einsatz der ArcView Extension TrackingAnlayst wichtig, da für die Rekonstruktion des zeitlichen Ablaufes Zeitattribute vorhanden sein müssen. In ArcMap können Dateien im Textformat als eigenständige Tabellen integriert werden. Sind Koordinatenangaben vorhanden, kann ein XY-Event-Layer definiert werden, dessen Geometrie durch die Zuordnung der Quellspalten erzeugt wird. Der Import einer Textdatei setzt jedoch eine festgelegte interne Dateistruktur voraus. Wichtig ist, dass alle Informationen durch ein Tabulatorzeichen getrennt sind. Der ersten Zeile der Datei wird die Bezeichnung und Anzahl der Spalten entnommen. In den folgenden Zeilen wird der Inhalt der Spalten geschrieben, wobei Leerzeilen auch als Datensatz interpretiert werden. Aus dem ersten Datensatz wird der Datentyp der Spalten entnommen, beispielsweise String für Text oder Long für eine Ganzzahl. Das Format Date wird nur dann erkannt, wenn der Datumswert mit den vordefinierten Trennzeichen vorliegt: 02/12/69 für Datum und 10:00:02 für Zeitangaben. [...]
9. Übernahme der Hagelabwehrdaten Die Übernahme der Daten soll möglichst einfach und übersichtlich gestaltet werden. Um die einzelnen Datengrundlagen optimal in das Geographische Informationssystem einbetten zu können müssen allerdings jeweils datenformatspezifische Anpassungen vorgenommen werden. Diese Vorarbeiten sind pro Datensatzart gleich und werden deshalb von einem VBA-Programm übernommen. Dem Benutzer steht hierfür unterstützend die bereits erstellte Werkzeugsammlung zur Verfügung. In Folgendem Abschnitt wird die Vorgehensweise der Datenübernahme dargestellt. Dabei soll der Vorteil der sich durch die Zuhilfenahme der Programmerweiterungen ergibt hervorgehoben werden. Die programmierten Module stellen jedoch mit Sicherheit keine Endlösung dar, da sich die Anforderungen an die Auswertung bis zur endgültigen GIS-Einführung ändern werden und auch die Datenquellen möglicherweise wechseln. Eine fortführende Anpassung ist jederzeit möglich und so können diese Module als Anstoß für weitere selbstprogrammierte Anwendungen in der Zukunft gesehen werden. [...]
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Link zur Arbeit:
http://www.diplom.de/ean/9783832489663
Arbeit zitieren:
Meisinger, Margit April 2004: ArcObjects-Programmierung zur Realisierung einer zeitbezogenen Erforschung der Hagelabwehr in Rosenheim mit ArcView und der Extension Tracking Analyst, Hamburg: Diplomica Verlag
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