Kartographische Aufbereitung räumlicher Daten

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

http://www.srf.tuwien.ac.at/lva/eav/eav.html seite 2

INHALT

1. ZIEL DER ÜBUNGSEINHEIT / DATEN .................................................................................... 3

2. GRUNDLAGEN DER DIAGRAMM- UND KARTENGESTALTUNG......................................... 3

2.1. Skalenniveau von Daten..................................................................................................... 3

2.2. Darstellungsarten ............................................................................................................... 5

2.3. Zusammenhang zwischen Skalenniveau und Darstellungsform ........................................ 6

3. 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

4. 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



1. 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 ArcView-Kenntnisse 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.



(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.



Schema zur Skalenbestimmung:

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.

nein ja

nein ja

ja nein

nein ja

Haben die Werte einen natürlichen Nullpunkt?

Gibt es natürliche Zählintervalle?

Nominalskala

Ordinalskala

Intervallskala

Verhältnisskala Absolutskala

Gibt es eine Aussage über die Wertigkeit oder Rangfolge der Werte?

Stehen die Werte nur in einer Rang-beziehung zueinander?

Können die Werte nur im Sinne von „ist größer als“ geordnet werden und

es gibt keine Aussage über die Quantität des Abstandes?



(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



3. 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



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 Befehlssymbole Werkzeugsymbole



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 Shape-File „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



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.



4. 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



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.



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 das Werkzeugsymbol (die Quelltabelle wird dabei automatisch geschlossen)

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.



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



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.

VIEW / ADD THEME (oder über das Befehlssymbol ): „stationen_bez1“

Bennennen des Themas über THEME / PROPERTIES (z.B. „ÖV-Stationen“)



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: U-Bahn / 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:



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.

VIEW / ADD THEME (oder über das Befehlssymbol ): „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 deren Linienstärke (in der „Pen Palette“ ) und Farbe (in der „Color Palette“ ) festlegen



Bei Aktivierung der Themen „Bevölkerungsdichte“ und „Straßennetz“ sollte die View etwa folgendes Aussehen haben:



5. 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.



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:

100 0 100 200 300 400 500 Meters

Wohnbevölkerung 1997 im 1.Bezirk

Bevölkerungsdichte

unter 30 EW / ha30 - 60 EW / ha60 - 90 EW / ha90 - 120 EW / haüber 120 EW / ha

Bevölkerung nach Altersklassen

bis 15 Jahre15 bis 60 Jahreüber 60 Jahre

Legende

Die Kreisgrößen stellen die absolute Einwohnerzahl der Zählgebiete dar.

Räumliche Einheiten: ZählgebieteQuelle: Bevölkerungsevidenz 1997

Bearbeiter: DI Hans KramarOktober 2002



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.



6. 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!

Documents

Kartographische Aufbereitung räumlicher Daten