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ArcObjects-Programmierung zur Realisierung einer zeitbezogenen Erforschung der Hagelabwehr in Rosenheim mit ArcView und der Extension Tracking Analyst

ArcObjects-Programmierung zur Realisierung einer zeitbezogenen Erforschung der Hagelabwehr in Rosenheim mit ArcView und der Extension Tracking Analyst
Über dieses Buch
  • 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

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

Automatisiert erstellter Textauszug:

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. [...]

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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