VŠB

Cvičení č. 2. – Základy práce v ArcGIS

Cíle cvičení:

Seznámit se s grafickým rozhraním aplikace ArcGIS, zejména částí ArcMap.
Seznámit se se základy konfigurace prostředí ArcMap.

Seznámit se s nastaveními a základními vlastnostmi Data frame (datového rámce) a Table of Content (tabulky obsahu).
Projít si správu panelů nástrojů a extenzí.

Vyzkoušet si načítání a práci s vektorovými a rastrovými daty.

Soubory a prostředky pro cvičení

Archiv Cviceni02.zip obsahuje vektorová a rastrová data pro areál VŠB-TUO. Obsah je uspořádán v adresářích.

Úvod do práce v GIS:

Většina dnes používaných desktopových aplikací pro GIS zahrnuje grafické uživatelské rozhraní (GUI), které zpřístupňuje běžnému uživateli funkce a nástroje aplikace, aniž by uživatel musel znát a zapisovat příkazy. Grafické rozhraní aplikací samozřejmě není tím jediným rozhraním, které většina GIS aplikaci nabízí a určitě není vždy nejlepším řešením, ale pro první seznámení s některými principy fungování aplikace GIS je plně dostačující.

Jak se jako uživatelé budete časem seznamovat s různými GIS aplikacemi, tak zjistíte, že uspořádání uživatelského rozhrání různých GIS aplikací si je více podobné, než se na první pohled zdá. Samozřejmě i zde existují výjimky potvrzující pravidlo.

Základní grafické rozhraní GIS aplikace by se dalo popsat například takto: Grafické rozhraní obsahuje jeden nebo několik panelů s nástroji a s různými menu. Občas s tolika funkcemi, že i zkušený uživatel aplikace je jimi překvapen. Aplikace dále obsahuje nějakého správce zobrazovaných dat. Můžete si ho představit jako okno se seznamem dat, která jsou aktuálně v aplikací načtená, popřípadě i zobrazená. Nepostradatelnou části takovéto aplikace musí být samozřejmě něco, co můžeme nazvat třeba mapovým oknem. V něm se zobrazují na požádání uživatele vybraná prostorová data. Taková průměrná GIS aplikace pravděpodobně nebude tvořená jediným modulem, ale bude se skládat z jádra, které poskytuje uživateli základní funkcionalitu a dále z různých rozšíření. Rozšíření zajišťují dodatečné funkce aplikace takzvané extenze.

Výše uvedený popis je trochu zjednodušující, přesto tvoří společný základ téměř všech GIS aplikací. Hlavním problémem je, že výše uvedené prvky mívají v různých aplikacích různé názvy a bývají také různě uspořádány.

V dnešním cvičení se seznámíte se základním ovládáním desktopové aplikace ArcMap, která je součástí programu ArcGIS 10.X Desktop. Seznámíte se s jeho grafickým rozhraním a s některými jeho funkcemi.

Během následujících cvičení budete pracovat většinou s ArcGIS 10.X Desktop. ArcGIS je zde v roli nástroje, který by vám měl usnadnit pochopení základních principů, na kterých stojí geoinformační technologie.

Pokud pochopíte základní principy, na kterých geoinformatika stojí, je zcela jedno, zda pracujete v prostředí ArcGIS, IDRISI, GRASS, ERDAS, Geomedia, AutoCAD Map, JUMP, Quantum GIS nebo v prostředí jiných GIS aplikací, protože principy geoinformatiky zůstávají stále stejné!

Základy práce v prostředí ArcGIS můžete samostatně nastudovat z několika videotutoriálů, které zpracoval kolega Dr. Ivan. Výuková videa pokrývají několik oblastí zahrnující:

Základní operace v prostředí ArcGIS (respektive části v aplikaci s názvem ArcMap)
Napojení dat do GIS

Tvorba tématické mapy

Tvorbu kartogramu a kartodiagramu

Základní analytické úlohy

Praktická část cvičení základy práce v prostředí ArcMap:

Základní prvky grafického rozhraní ArcMap, vlastnosti projektu

Po otevření ArcGIS byste měli nejdříve zahájit konfiguraci projektu a konfiguraci některých parametrů projektu. Správně nakonfigurované prostředí vám nejenom usnadní prácí, ale také pomůže od některých chyb a nepříjemností.

Při nastavování prostředí byste měli postupovat zhruba v těchto krocích:

pojmenovat projekt,
volitelně vyplnit některé základní informace o projektu,
nastavit zapisování cest k datům v projektu pomocí relativních cest,

Pokud máte při základní konfiguraci projektu možnost výběru mezi relativním zápisem cest a absolutním zápisem cest k prostorovým datům, vyberte si relativní způsob zápisu.

Rada: Z počátku si ukládejte projekt do adresáře, ve kterém máte prostorová data, na která se daný projekt odkazuje. Je to prevence proti tomu, aby se vám nestávalo, že zapomenete při přenášení vaší práce mezi více počítači přenést s projektem i data, na která jsou v projektu odkazy.

Práce s extenzemi a panely nástrojů

Pro toto cvičení budete potřebovat jenom tyto nástroje:

Main Menu
Draw
Standard
Tools

Pokud budete mít po otevření projektu otevřeno více nástrojů, než nástroje uvedené výše, tak je vypněte (pravé tlačítko myši v oblasti s lištami a vypnutí volby určitého nástroje). Uvedené panely nástrojů tvoří základ, který je v ArcGIS vždy. Pokud budete chtít v budoucnu použít nějaké nástroje, které nejsou standardní součásti jádra systému, bude třeba aktivovat příslušnou extenzi.

Datový rámec (Data Frame) jeho vlastnosti

Současně se založením nového projektu se vám v tabulce obsahu zobrazí prázdný datový rámec s názvem Layer. Předtím, než si do tohoto rámce začnete načítat různá data, proveďte nastavení jeho základních vlastností. K těmto vlastnostem patří:

Název datového rámce (volitený).
Jednotky datového rámce Map Units.
Jednotky, které budou uživateli zobrazovány při práci v datovém rámci Display Units.
Souřadnicový systém datového rámce (Coordinate system) .

Poslední, druhé a třetí nastavení je nutné definovat vždy, pokud se mají správně zobrazovat načítaná prostorová data a pokud se mají provádět analýzy, které jsou závislé na znalosti délkových jednotek.

Pokud mají prostorová data, která načítáte do datového rámce, definovaný souřadnicový systém , pak se poslední tři uvedené parametry datového rámce nastaví automaticky podle v pořadí první načtené datové vrstvy.

Pokud má datový rámec správně nadefinovaný souřadnicový systém, je ArcMap schopen správně zobrazit v daném datovém rámci téměř jakákoliv data s definovaným souřadnicovým systémem. Definice souřadnicového systému je nezbytná například v případě používaní WMS služeb!

V případě, že data nemají nadefinovaný souřadnicový systém, musíte souřadnicový systém definovat ručně. Přinejmenším musíte zjistit, v jakých jednotkách jsou souřadnice, které jsou v souborech používané.

Více se problematice souřadnicových systémů můžete dozvědět v cvičení zde: cvičení 05 (ZGI) – přímé vyjádření polohy (souřadnicové systémy a jejich transformace) .

Načítání vektorových a rastrových dat a tabulka obsahu

Do datového rámce můžete načítat různé typy dat. Základem jsou vektorová data, rastrová data a 3D data v nepravidelné síti TIN, dále je možné například pracovat s tabulkami, sešity *.xsl (MS Excel) a CSV (textovými) soubory. Datový rámec v tabulce obsahu (Table of Content) je propojen s vlastním mapovým oknem, ve kterém se zobrazuje geometrická složka prostorových dat načtených v aktivním datovém rámci.

Data můžete přidat do datového rámce přes menu File/Add Data. Automaticky vám budou zobrazeny všechny typy souboru, se kterými umí ArcMap pracovat.

Z hlediska práce slouží tabulka obsahu jako správce toho, co se bude v mapovém poli ArcMap zobrazovat a jak. Prostřednictvím tabulky obsahu je možné nastavit různé vlastnosti jednotlivých datových souborů a datových rámců v projektu.

Data načtená v tabulce obsahu se vykreslují podle pravidla, „co je v tabulce obsahu níže, to se vykresluje dříve“. To vede k překreslování vrstev jinými vrstvami . Proto by nejníže měla být rastrová data, popřípadě TINy a nad těmito daty pak vektorová data s polygonovými geoprvky, liniovými geoprvky a nejvýše s bodovými geoprvky.

Poznámka: Všimněte si, že pokud provedete opakované načtení stejných dat, pokaždé je zvoleno náhodně barevné schéma symbolů geoprvků. To je dáno skutečností, že prostorová data, tak jak se s nimi pracuje v GIS, nenesou primárně informaci o způsobu, jak mají být vykreslena! O způsobu vykreslení symbolu musí rozhodnout uživatel. Pokud však provedete uložení projektu a ten si opětovně nahrajete, bude u dat zachováno poslední barevné schéma a nadefinované symboly.

Manipulace s obsahem mapového okna a nástroj Tools

Základním a nejpoužívanějším nástrojem se vztahem k mapovému poli je nástroj pojmenovaný Tools [česky: nástroje], který umožňuje provádět tyto operace:

Zoom In/Out - uživatelem definované přiblížení a vzdálení.
Fixed Zoom In/Out - přiblížení a vzdálení s konstantní změnou měřítka.
Pan - posun výřezu mapového okna.
Full Extent - nastavení měřítka mapového okna tak, aby bylo možné zobrazit na display všechna data v aktivním datovém rámci.
Go Back to Previous Extent / Go to Next Extent - nástroj zpět a dopředu pro poslední změny výřezů.
Select - kurzor pro výběr geoprvků myší.
Clear Selected Feature - vymazání aktuálního výběru.
Select Element - ukazovátko pro grafické prvky.
Identify - Identifikuje geoprvky po kliknutí myší.
Find - vyhledávání.
Go to X,Y - přesun výřezu na definované souřadnice.
Measure - měření vzdálenosti a ploch.

Nejprve se seznámíte s nástroji Zoom In/Out, Fixed Zoom In/Out, Pan, Full Extent a Go Back to Previous Extent / Go to Next Extent.

Základní vlastnosti tematických vrstev v datovém rámci

Tematické vrstvy, které jsou zobrazeny v tabulce obsahu a zobrazeny v mapovém okně, mají celou řadu různých vlastností. S některými z nich možná nebudete nikdy pracovat a naopak, některé budete měnit pokaždé, když prostorová data přidáte do nového projektu.

V prostředí ArcMap máte k dispozici tyto skupiny vlastností:

General – obecné vlastnosti aktivního souboru (název používaný v projektu, rozsahy měřítek pro zobrazení vrstvy).
Source – vlastnosti aktivního datového souboru
Selection – definice způsobů označování výběrů.
Display – skupinu vlastností upřesňujících vykreslování dat na display (liší se obsahově pro rastrová a vektorová data)
Symbology – vlastnosti symbolů a různé metody vykreslování symbolů v závislosti na typu dat (liší se obsahově pro rastrová a vektorová data).
Fields – seznam atributů, které mají geoprvky v aktivním souboru. Obsahuje základní přehled názvů, přezdívek, datových typů a rozsahu hodnot, deaktivaci zobrazování některých atributů v projektu (jen vektor).
Definition Query – definiční dotaz pro vytvoření podmnožiny geoprvků ze všech geoprvků ve vrstvě, které budou dále zobrazovány (jen vektor).
Labels – definice popisků, včetně pravidel na jejich vykreslování (jen vektor).
Joins & Relates – spojení a relace, které má aktivní tematická vrstva na jiné vrstvy nebo tabulky.

Pro procvičení si nastavení barev (symbologie) a pojmenování vrstev nastavte názvy a barvy vašich vrstev, tak jak je na obrázku 1.

Obrázek 1: Předloha pro nastavení symbolů a názvů.

Výběr kurzorem a grafickou vrstvou

Načtěte si projekt s názvem projekt01_sablona.mxd z rozbaleného adresáře Cviceni02.

Většinu nastavení a operací týkajících se výběrů naleznete v menu Selection nástroje Main Menu.

Aby bylo množné upřesnit, nad čím má výběr kurzorem nebo grafickým prvkem fungovat, můžeme nastavit, které z vrstev v datovém rámci mají reagovat na výběr a které ne. Pro účely cvičení si nechte jako aktivně reagující vrstvy strom, ker a budova VŠB-TU Ostrava. Nastavení v menu Selection/Set Selectable Layer.

Výběr kurzorem je jeden z nejčastěji prováděných výběrů a jako jediný se nevolá z menu Selection. V ArcMap máte možnost vybírat prvky individuálně nebo pomocí obdélníkového boxu, který vykreslíte v mapovém prostoru. Výběr se aktivuje nástrojem Select Feature. Pro zrušení výběrů použijte nástroj Clear Selected Feature. Základní princip výběrů je analogický, například s výběrem souborů v operačním systému.

Výsledky výběru kurzorem si prohlédněte v atributové tabulce. Tabulku vyvoláte kliknutím pravého tlačítka na vrstvu budova VŠB-TU Ostrava a výběrem volby Open Attribute Table z plovoucí nabídky. Zjistíte, že kromě grafického označení jednotlivých geoprvků v mapě, jsou označeny i v atributové tabulce. To je důkazem toho, že v prostředí GIS je grafická složka svázána se složkou atributovou.

Vyzkoušejte si také výběr budovy (geoprvku) kurzorovým výběrem záznamu v jeho atributové tabulce. Pro označování více prvků držte klávesu CTRL a vybírejte jednotlivé prvky.

Nejjednodušší možností, jak provést výběr, je „nakreslit“ libovolný tvar objektu v mapě při současném držení levého tlačítka myši. Všechny objekty, které jsou protnuty tímto tvarem, jsou pak označeny. Dále můžete zvolit pro výběr i další objekty (kruh, čtverec, trojúhelník a další).

Úkoly:

Založte projekt s definovaným jménem a proveďte jeho základní konfiguraci.
Proveďte konfiguraci datového rámce.
Do datového rámce načtěte prostorová data z archivu Cviceni02.zip, upravte názvy jednotlivých tematických vrstev a upravte jejich symboly tak, aby odpovídaly předloze na obrázku.
V projektu projekt01_sablona.mxd proveďte kurzorový výběr všech budov ve vrstvě budova VŠB-TU Ostrava, které patří ke kolejím Porubského areálu VŠB-TUO.
Proveďte výběr grafickou vrstvou pro všechny budovy z vrstvy budova VŠB-TU Ostrava, které splňují podmínku uvedenou v textu cvičení.