Funktionen der Toolbox "Spatial Analyst"

Mit Spatial Analyst-Lizenz verfügbar.

Die Funktionalität der Erweiterung "Spatial Analyst" in ArcGIS ist über viele Geoverarbeitungswerkzeuge verfügbar. Sie können diese Werkzeuge einzeln nutzen, um spezifische, detaillierte Aufgaben auszuführen. Wenn Sie dieselbe Operation mit mehreren Eingaben ausführen oder eine Sequenz von Operationen ausführen müssen, um komplexe räumliche Beziehungen zu modellieren und zu analysieren, können Sie Ihren Workflow automatisieren, indem Sie Geoverarbeitungswerkzeuge in einem Modell oder einer Skriptumgebung wie Python ausführen.

• Was ist Geoverarbeitung?

In Spatial Analyst ist eine breite Palette analytischer Funktionen verfügbar. Diese Funktionen können in Gruppen mit verwandter Funktionalität kategorisiert werden und sind daher in entsprechenden Geoverarbeitungs-Toolsets organisiert. In der folgenden Tabelle sind diese Toolsets aufgeführt und mit einer kurzen Beschreibung der jeweils enthaltenen Funktionen versehen. Sie können auch eine vollständige Liste aller Spatial Analyst Tools ansehen, um alle verfügbaren Werkzeuge an einem Ort anzuzeigen.

Spatial Analyst-Toolsets

Toolset	Beschreibung
Bedingungsfunktionen	Die Werkzeuge im Toolset "Bedingungsfunktionen" ermöglichen die Steuerung der Ausgabewerte anhand der für die Eingabewerte geltenden Bedingungen. Die Bedingungen, die angewendet werden können, sind entweder Attributabfragen oder beruhen auf der Position der bedingten Anweisung in einer Liste. Eine einfache Attributabfrage wäre z. B.: Wenn ein Zellenwert eine negative Zahl ist, wird ihm 0 zugewiesen; ansonsten wird der ursprüngliche Wert für die Position beibehalten.
Dichte	Durch die Berechnung der Dichte verteilen Sie die Eingabewerte über eine Oberfläche. Die Magnitude an jeder Beispielposition (Linie oder Punkt) wird über die gesamte Landschaft verteilt, und für jede Zelle im Ausgabe-Raster wird ein Dichtewert berechnet. Zum Beispiel kann die Dichteanalyse die Bevölkerungszahlen nehmen, die den Stadtzentren zugewiesen sind, und die Menschen realistischer über die Landschaft verteilen.
Entfernung	Mit den Entfernungswerkzeugen können Sie eine Analyse durchführen, die geradlinige Entfernungen oder gewichtete Entfernungen berücksichtigt. Die Entfernung kann mit einer einfachen Kostenoberfläche (Reibung) oder auf eine Weise gewichtet werden, bei der vertikale und horizontale Bewegungseinschränkungen berücksichtigt werden. Sobald die Entfernungs- und Richtungs-Raster erstellt wurden, können diese Ergebnisse verwendet werden, um optimale Pfade zwischen Quellen und Zielen zu bestimmen. Ein Beispiel für die Anwendung von Entfernungswerkzeugen ist die Feststellung, dass es zwar kürzer sein mag, den Berg auf einem direkten Weg zum Ziel zu überwinden, aber dass es tatsächlich leichter und somit schneller ist, ihn zu umgehen.
Extraktion	Mithilfe der Extraktionswerkzeuge können Sie eine Teilmenge von Zellen extrahieren (ausschneiden), entweder anhand ihrer räumlichen Position oder anhand ihrer Attribute. Die Position kann durch eine bestimmte Form identifiziert werden, wie zum Beispiel ein Kreis oder Polygon. Eine logische Abfrage der Attributwerte kann verwendet werden, um die zu extrahierenden Zellen zu definieren. Ein Beispiel ist das Extrahieren von Zellen mit einem Höhenwert von mehr als 100 Metern aus einem Oberflächen-Raster.
Generalisierung	Manchmal enthalten Raster-Datasets Daten, die fehlerhaft, für die bevorstehende Analyse irrelevant oder einfach zu detailliert sind. Die Werkzeuge für die Generalisierung unterstützen Sie beim Identifizieren solcher Flächen sowie beim Automatisieren der Operation, mit der den Zellen in diesen Flächen verlässlichere Werte zugewiesen werden. Wenn beispielsweise ein Raster-Dataset aus der Klassifizierung eines Satellitenbildes abgeleitet wurde, kann es viele kleine, isolierte Flächen enthalten, die falsch klassifiziert sind. Mithilfe der Generalisierungswerkzeuge können Sie die Daten bereinigen.
Grundwasser	Mit den Werkzeugen zur Grundwasseranalyse kann eine grundlegende Advektions-Dispersions-Modellierung der Grundwasserbestandteile durchgeführt werden. Eine typische Anwendung dieser Werkzeuge ist die Feststellung, ob Trinkwasserbrunnen durch einen Chemieunfall möglicherweise kontaminiert sein könnten.
Hydrologie	Hydrologiewerkzeuge simulieren den Wasserlauf über eine Höhenoberfläche. Damit können Sie Wasserlaufnetze erstellen, Einzugsgebiete bestimmen und Hochwasserereignisse modellieren.
Interpolation	Mit den Werkzeugen für die Interpolation von Oberflächen wird aus Referenzpunktwerten eine kontinuierliche (oder vorhergesagte) Oberfläche gebildet. Während die kontinuierliche Oberflächendarstellung eines Raster-Datasets typischerweise für die Höhe verwendet wird, kann sie auch andere Phänomene wie den pH-Wert des Bodens, eine Verschmutzungskonzentration oder Rauschen darstellen.
Lokal	Bei dem Werkzeug "Lokal" ist der Wert an jeder Position im Ausgabe-Raster eine Funktion der Eingabewerte an dieser Zellenposition aus mehreren Eingabe-Rastern. Eine Statistik, die aus den Eingaben berechnet wird, kann als Ausgabewert ausgegeben werden, oder es werden die eindeutigen Kombinationen von Eingabewerten identifiziert. Zum Beispiel könnten Sie mit einer Reihe jährlicher Niederschlags-Raster die durchschnittliche Niederschlagsmenge für einen Zeitraum von 10 Jahren bestimmen oder die Anzahl der Jahre, in denen der Niederschlag über 650 mm lag.
Map Algebra	Map Algebra-Ausdrücke können in das Werkzeug Raster berechnen eingegeben werden, um räumliche Analysen durchzuführen.
Mathematik	Auf Raster kann eine umfangreiche Palette mathematischer Operationen angewendet werden. Diese ermöglichen die arithmetische Bearbeitung oder logische Bewertung von Werten in Eingabe-Rastern.
Multidimensionale Analyse	Mit den Werkzeugen von "Multidimensionale Analyse" können Sie Analysen wissenschaftlicher Daten für mehrere Variablen und Dimensionen durchführen.
Multivariate	Mit der multivariaten statistischen Analyse lassen sich die Beziehungen zwischen unterschiedlichsten Attributtypen untersuchen. Zwei Haupttypen multivariater Analysen stehen zur Verfügung: Klassifikation (sowohl überwacht als auch unüberwacht) Hauptkomponentenanalyse (PCA) Zu diesen Analysen gibt es eine Reihe von Werkzeugen zum Evaluieren der einzelnen Schritte des Analyseprozesses. Die Klassifikation wird typischerweise verwendet, um Multiband-Bilddaten zu einem einzigen klassifizierten Raster zu verarbeiten, wie zum Beispiel ein Layer mit Landbedeckung. Die PCA kann beispielsweise verwendet werden, um die Biomasse (die abhängige Variable) an jeder Position anhand der Niederschlagsmengen, der Bodenart, der Ausrichtung und der Temperatur (der unabhängigen Variablen) vorherzusagen.
Nachbarschaft	Mit den Nachbarschaftswerkzeugen lassen sich die Ausgabewerte einer jeden Zellenposition anhand des Positionswertes und der in einer bestimmten Nachbarschaft ermittelten Werte erzeugen. Die Nachbarschaft kann durch das Eingabe-Raster bewegt werden und berechnet dabei den Ausgabewert für alle Positionen, bevor zur nächsten Nachbarschaft übergegangen wird. Es gibt zwei Arten von Nachbarschaften: überlappend oder nicht überlappend. Bei Operationen des überlappenden Nachbarschaftstyps, die auch als Fokal-, Faltungs- oder Roving-Window-Operationen bezeichnet werden, wird durch alle Zellen der Eingabe iteriert. Der jeweilige Zellenwert und die Werte der Zellen innerhalb der angegebenen Nachbarschaft um die Zelle herum werden verwendet, um den Ausgabewert zu berechnen. Dies wird für jede Zelle der Eingabe wiederholt. Bei Operationen des nicht überlappenden Typs bildet die Nachbarschaft einen Block von Zellen, für den die Berechnung durchgeführt wird. Sobald der Wert berechnet ist, wird er auf alle Zellen in diesem Block im Ausgabe-Raster geschrieben. Dies wird für den nächsten benachbarten und nicht überlappenden Block wiederholt, bis alle Eingaben verarbeitet wurden. Zum Beispiel können Sie mit dem Werkkzeug Focal Statistics den Mittelwert (Durchschnitt) oder Maximalwert in einer 3 x 3-Nachbarschaft um jede Zelle im Eingaberaster ermitteln.
Nachbarschaftsanalyse	Mit dem Werkzeug Voronoi-Diagramm mit gewichteten Punkten generieren können Sie Raum in getrennte Einflusszonen aufteilen, indem Sie die Nähe mit Feature-spezifischen Gewichtungen ausgleichen.
Raster-Erstellung	Mit den Werkzeugen zur Raster-Erstellung werden neue Raster erstellt, in denen die Ausgabewerte entweder auf einem konstanten Wert oder einer statistischen Verteilung beruhen. Es gibt zwei Arten der Verteilung: zufällig oder normalverteilt (Gauß).
Reklassifizieren	Das Reklassifizieren der Daten bedeutet einfach, dass Eingabezellenwerte durch neue Ausgabezellenwerte ersetzt werden. Sie können Ihre Daten nach individuellen Werten, Bereichen, Intervallen oder Flächen reklassifizieren. Sie können die Daten auch mit einem alternativen Wert reklassifizieren. Daten werden oft aus den folgenden Gründen reklassifiziert: Ersetzen einzelner Werte aufgrund von neuen Informationen Gruppieren von bestimmten Werten Reklassifizieren von Werten auf einen einheitlichen Maßstab Zuweisen von "NoData" zu bestimmten Zellenwerten Festlegen eines Wertes für NoData-Zellen
Segmentierung und Klassifizierung	Mit den Werkzeugen für Segmentierung und Klassifizierung können Sie segmentierte Raster für die spätere Erstellung von klassifizierten Raster-Datasets vorbereiten.
Sonneneinstrahlung	Mit den Werkzeugen für Sonneneinstrahlung können Sie die eingehende Sonneneinstrahlung (globale, direkte und diffuse Strahlung) über einen geographischen Bereich oder für bestimmte Punktpositionen berechnen. Mit einem Eingabe-Oberflächen-DEM können Sie die Menge der Strahlungsenergie bestimmen, die von der Sonne auf einer Landschaft in einem bestimmten Zeitraum empfangen wird.
Oberfläche	Mit diesen Werkzeugen können Sie neue Informationen über ein Oberflächen-Dataset gewinnen. Für jede Position können Sie den Winkel der Oberfläche (Steigung), die steilste Neigungsrichtung (Ausrichtung) oder die zweite Ableitung der Oberfläche (Krümmung) bestimmen. Sie können auch ein Linien-Dataset erstellen, das Positionen mit gleichem Wert (Konturlinien) verbindet, ein geschummertes Relief erstellen, die Volumenänderungen zwischen zwei Oberflächen berechnen und die Sichtbarkeit von Positionen bestimmen.
Zonal	Eine Zone wird durch alle Eingabezellen definiert, die den gleichen Wert aufweisen. Es können verschiedene Statistiken für die Zellen in den einzelnen Zonen berechnet werden, und es kann auch ein festgelegtes geometrisches Maß der Zone bestimmt werden. Zonen können verwendet werden, um die Flächen oder Verteilungen von Werten in einem anderen Dataset zu bestimmen. Mit den Werkzeugen des Toolsets "Zonal" können Sie beispielsweise die Länge des Umfangs jeder Zone in einem Raster bestimmen oder die Anzahl der gefährdeten Arten (eingegebener Wert) in jedem Flurstück (eingegebene Zone) bestimmen.

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