Modellieren von Feature-Classes

Im Folgenden finden Sie einige nützliche Entwurfstipps für die Modellierung von Feature-Classes für Geodatabases:

Task 1: Entwerfen von Simple-Feature-Classes

Geodatabase enthalten fast ausnahmslos Feature-Classes. Möglicherweise benötigen Sie nur einen einfachen Geodatabase-Entwurf, der lediglich eine Sammlung von Feature-Classes umfasst. Die meisten Benutzer müssen jedoch umfassendere Datenmodelle entwickeln, mit denen erweiterte Geodatabase-Elemente hinzugefügt werden. Die Entscheidung, einen Entwurf mit Simple-Feature-Classes zu erweitern, sollte auf der Grundlage Ihrer Systemanforderungen und Ziele erfolgen. Eine Erweiterung dient dazu, wesentliche GIS-Funktionen und Verhaltensweisen zu unterstützen. In diesem Abschnitt werden viele dieser Feature-Class-Funktionen eingeführt. Zudem werden Sie auf Hilfethemen verwiesen, in denen Sie zu den einzelnen Optionen weitere Informationen erhalten.

Beginnen Sie, indem Sie die gemeinsamen Eigenschaften von Simple-Feature-Classes definieren. Diese können bei Bedarf später ergänzt werden. Konzentrieren Sie sich zunächst darauf, die Grundzüge des Entwurfs zu definieren.

Eine Feature-Class ist eine Sammlung von geographischen Features mit demselben Geometrietyp (z. B. Punkt, Linie, Polygon), einem gemeinsamen Satz von Attributspalten und dem gleichen Koordinatensystem.

Beispiel-Feature-Classes in ArcGIS

Beispiele über in ArcGIS verwendete Feature-Classes

Feature-Class	Räumliche Darstellung	Hinweise
Straßenmittellinien	Linie	Straßenabschnitte an jeder Kreuzung geteilt; enthalten meist Adressbereiche und Netzwerkeigenschaften
Brunnen	Punkt
Bodenarten	Polygon	Weisen meist zahlreiche beschreibende Attribute in verbundenen Tabellen auf
Flurstücke^*	Polygon	Topologisch integriert mit Flurstücksgrenzen und -ecken
Flurstücksgrenzen^*	Linie	Weisen Koordinatengeometrie und Bemaßungsattribute auf; Beteiligung an einer Topologie mit Flurstücken und Flurstücksecken
Flurstücksecken^*	Punkt	Vermessene Ecken von Flurstücken; Beteiligung an einer Topologie mit Flurstücks-Polygonen und -grenzen
Flurstücks-Annotation	Annotation	Bieten Textbeschriftungen für Parzellenbemaßungen, Besteuerung und Beschreibungen aus dem Bestandsverzeichnis des Grundbuchs
Gebäudegrundrisse	Polygon	Enthält Umrisse von Gebäuden und Bauwerken

* Das Parcel-Fabric-Dataset stellt Flurstücksverhalten und spezielle flurstücksbasierte Topologie für diese Feature-Classes bereit.

Wenn Sie die Vorschlagsliste von Feature-Classes erstellt haben, legen Sie für jede Feature-Class Folgendes fest:

• Wählen Sie einen Geometrietyp aus (auch als Feature-Class-Typ bezeichnet), z. B. Punkt, Linie, Polygon oder Annotation. Sie müssen für alle Features in jeder Feature-Class einen gemeinsamen Geometrietyp verwenden. Siehe Grundlagen zu Feature-Classes.
• Bestimmen Sie die Attributfelder und Spaltentypen. Siehe Datentypen von Geodatabase-Feldern.
• Bestimmen Sie die Geometrieeigenschaften. Sollen Z-Koordinaten verwendet werden? M-Koordinaten? Welche Art der Koordinatenauflösung soll angewendet werden? Welche Arten von Liniensegmenten sollen für Linien und Polygon-Feature-Classes verwendet werden? In den meisten Fällen benötigen Benutzer nur die Standardeinstellung, d. h. einfache, gerade Liniensegmente. Gelegentlich benötigen Sie jedoch möglicherweise geschwungene Segmente, beispielsweise zum Darstellen von Sackgassen und Straßen. Siehe Grundlagen zu Feature-Classes.
• Definieren Sie das Koordinatensystem für jede Feature-Class. Siehe Überblick über Kartenprojektionen.
• Benötigen Sie dieses Dataset für mehrere Maßstäbe? Wie ändern sich die Darstellungen mit wechselndem Kartenmaßstab? Möglicherweise müssen Sie für andere Maßstabsbereiche alternative Feature-Class-Repräsentationen verwenden. In solchen Fällen können Sie für die Darstellung desselben Datenthemas für jeden Maßstabsbereich zusätzliche Feature-Classes erwägen.

Bisweilen laden Sie Feature-Daten unverändert in das GIS. In diesem Fall müssen Sie die folgenden zusätzlichen Entwurf-Tasks möglicherweise nicht ausführen. Wägen Sie jedoch unbedingt die Vorteile ab, die sich beim Hinzufügen weiterer GIS-Funktionen zu den Features in der Geodatabase ergeben. Diese zusätzlichen Funktionen können die Datenverwendung und die Datenverwaltung langfristig erheblich erleichtern. Mit diesen Funktionen können Sie die Integrität der räumlichen Information leichter beibehalten und die Verwendbarkeit von Daten erhöhen. Vor allem aber erhalten Sie ein Bild von der Vertrauenswürdigkeit der Daten in Bezug auf Ihre Anforderungen.

Nachfolgend finden Sie einige häufige Gründe für die Erweiterung des Datenmodells mit einfachen Features:

• Sie müssen ein Dataset validieren, bevor Sie es in Ihr System importieren und dort verwenden (z. B. um sicherzustellen, dass das Dataset eine Reihe von Regeln der räumlichen Integrität erfüllt).
• Sie müssen die Daten bearbeiten und deren räumliche Integrität beibehalten.
• Sie möchten die Feature-Class für erweiterte GIS-Arbeiten verwenden, z. B. für die Modellierung und Analysen.

Task 2: Anordnen in Beziehung stehender Feature-Classes in Feature-Datasets

Verwenden Sie Feature-Datasets, um in räumlichem Bezug stehende Feature-Classes in einem gemeinsamen Dataset anzuordnen. Feature-Datasets sind erforderlich, wenn Sie Folgendes ausführen möchten:

• Hinzufügen einer Topologie
• Hinzufügen einer Parcel-Fabric
• Hinzufügen eines Netzwerk-Datasets
• Hinzufügen eines geometrischen Netzwerks
• Hinzufügen eines Terrain-Datasets

Ein Feature-Dataset ist eine Sammlung von Feature-Classes, die räumlich oder thematisch zueinander in Beziehung stehen und die ein gemeinsames Koordinatensystem aufweisen. Feature-Datasets werden für Feature-Classes verwendet, die an einer gemeinsamen Topologie, einem Netzwerk-Dataset, einem geometrischen Netzwerk oder einem Terrain beteiligt sind.

Feature-Classes mit einem gemeinsamen Thema können in einem einzelnen Feature-Dataset zusammengefasst werden. Benutzer können z. B. über ein Feature-Dataset für Wasser verfügen, das hydrologische Punkte (Dämme, Brücken, Zuläufe usw.), hydrologische Linien (Bäche, Kanäle und Flüsse) und hydrologische Polygone (Seen, Einzugsgebiete usw.) enthält.

In einigen Situationen können Benutzer Feature-Datasets als Ordner verwenden, in denen sie Sammlungen von Simple-Feature-Classes speichern. Dieses Verfahren dient hauptsächlich der Freigabe von Datasets für andere Benutzer. Für die Bearbeitung ist diese Datenstruktur nicht geeignet.

Sie müssen die Tasks 3 und 4 ausführen, um sich für einen endgültigen Entwurf zu entscheiden und so die Feature-Classes festzulegen, die in den einzelnen Feature-Datasets angeordnet werden sollen.

Feature-Datasets spielen eine zentrale Rolle beim Festlegen der Berechtigungen für die Datenbearbeitung. Alle Feature-Classes in einem Feature-Dataset weisen die gleichen Berechtigungen auf. Dies bedeutet, dass Benutzer Berechtigungen für Feature-Datasets festlegen können, um zu bestimmen, welche Organisation oder Gruppe welche Inhalte verwaltet. Wenn für alle Feature-Classes unterschiedliche Berechtigungen festgelegt werden müssen, sollten die Feature-Classes in voneinander getrennten Feature-Datasets (oder Feature-Classes) mit jeweils eigenen Berechtigungseinstellungen angeordnet werden. In solchen Fällen können mit ETL-Vorgängen (Extrahieren, Transformieren, Laden) oder Import- und Exportvorgängen Datenaktualisierungen zwischen den einzelnen Datasets (d. h., zwischen den einzelnen Teams) verschoben werden.

Verwendungszwecke von Feature-Datasets

Mithilfe von Feature-Datasets werden in Beziehung stehende Feature-Classes räumlich oder thematisch integriert. Sie werden vorrangig zusammen mit bestimmten erweiterten Geodatabase-Datasets verwendet.

Sie müssen Feature-Datasets verwenden, um die Feature-Classes aufzunehmen, die an einer der folgenden Geodatabase-Funktionen beteiligt sind.

• Topologie
• Netzwerk-Dataset
• Terrain
• Geometrisches Netzwerk
• Parcel-Fabric

Task 3: Hinzufügen von Geodatabase-Elementen, um die Datenbearbeitung zu erleichtern und die Datenintegrität aufrechtzuerhalten

Die Geodatabase enthält einige optionale Datenmodellierungsfunktionen, mit denen dem GIS Integritätsregeln und Bearbeitungsverhalten hinzugefügt werden. Diese Funktionen erleichtern die Automatisierung eines Teils der Datenverwaltung und der Integritätsprüfungen.

• Möchten Sie die Integrität von Attributwerten verwalten? Sie können Domänen verwenden, das heißt Regeln, mit denen gültige Werte in einem Attributfeld zugewiesen werden.

  

• Möchten Sie Subtypes verwenden, um Subsets von Features in einer Feature-Class zu verwalten? Mit Subtypes können Sie für jede Subclass ein bestimmtes Verhalten einrichten. Sie ermöglichen das Festlegen von Standardregeln für die Verwaltung von Feature-Subsets. Sie können Subtypes verwenden, um beim Hinzufügen neuer Features während der Bearbeitung automatisch Standardattributwerte zuzuweisen, um Regeln für die räumliche Integrität bei der Verbindung neuer Features mit anderen festzulegen und um weiteres Feature-Verhalten hinzuzufügen.

  

• Ermitteln Sie, ob in Beziehung stehende Tabellen vorhanden sind und ob Sie Beziehungsklassen benötigen. Mit Beziehungsklassen können Sie mit Features in einer einzelnen Tabelle arbeiten, indem Sie Features in in Beziehung stehenden Tabellen auswählen – eine sehr häufig verwendete Funktion von relationalen Datenbanken.

  

• Ermitteln Sie, ob räumliche Beziehungen zwischen Features in dieser Feature-Class oder aber mit anderen Feature-Classes bestehen, die modelliert werden müssen. Dazu zählen beispielsweise die folgenden Fragen: Liegen Flurstücke mit gemeinsamen Grenzen vor? Weisen sie die gleiche Geometrie wie eine Feature-Class von Flurstücksgrenzen und eine andere Feature-Class von Flurstücksecken auf? Möchten Sie sicherstellen, dass die Straßenabschnitte miteinander verbunden sind oder dass sich Elektroleitungen an Knoten und Verteilern schneiden? Liegen Landkreisgrenzen vor, die innerhalb von Bundesländern geschachtelt sind und sich nicht überlappen? Sind Vegetationsklassen vorhanden, die Grenzen mit anderen umweltbezogenen Layern teilen, z. B. mit Neigungs-, Ausrichtungs- und Bodenart-Polygonen? In solchen Fällen ist eine Topologie nicht nur sehr nützlich, sondern unerlässlich.

  Die Feature-Classes, die an einer beliebigen Topologie teilnehmen, müssen in demselben Feature-Dataset angeordnet sein. Unter Topologien finden Sie weitere Informationen zu deren Verwendung in Feature-Datasets, um die Integrität topologischer Beziehungen während der Bearbeitung und Aktualisierung zu organisieren und zu verwalten.

  

Task 4: Hinzufügen von Funktionen für die erweiterte Datenverwendung, Analysemodelle (z. B. Netzwerkanalyse und Geokodierung) sowie erweiterte Kartografie

Mit jedem Dataset können Sie zusätzliche Geodatabase-Funktionen hinzufügen, die die bessere Nutzung des Datasets ermöglichen. Eine Anzahl von Alternativoptionen steht zur Verfügung, die Sie anwenden können, um der Geodatabase Funktionen hinzuzufügen.

• Möchten Sie topologische Beziehungen modellieren und verwenden, um in den Knoten, Kanten und Flächen einer Topologie zu navigieren? Kann eine gemeinsame Feature-Geometrie eine realistischere Modellierung der Features ermöglichen? Beispielsweise sind die Polygon- und Liniengrenzen zahlreicher Terraindaten-Layer, etwa von Feature-Classes für Vegetation, Neigung, Ausrichtung, Bodenarten, Geologie, Gewässer, Einzugsgebiete, Ökozonen und andere umweltbezogene Layer, ineinander geschachtelt. Durch Integration der gemeinsamen Grenzen mithilfe der Topologie können Sie wesentlich stabilere und einheitlichere Attributkombinationen erstellen. Diese wirken sich wesentlich auf die Eignungs- und Prozessfähigkeitsmodelle sowie auf die Möglichkeiten aus, wirkliche Einsichten in ein Problem zu erlangen. Topologien können auch die Integration von Flurstückssystemen, Zähleinheiten, Verwaltungsgrenzen und vielen anderen Informationssätzen erleichtern. Benutzer von GIS bezeichnen dies bisweilen als "vertikale Integration" der GIS-Daten-Layer.
• Möchten Sie ein Verkehrsnetzwerk modellieren? Zum Modellieren solcher Situationen wird von der Geodatabase ein Netzwerk-Dataset verwendet. Ein Netzwerk-Dataset ist eine Sammlung von Kanten, Kantenübergängen und Knoten, mit deren Hilfe Sie die Navigation und den Fluss von Gütern und Ressourcen modellieren können. Jedes Netzwerk weist eine Reihe von Navigationseigenschaften auf. Dazu zählen die "Kosten" für Fahrten entlang der einzelnen Kanten und für die Übertragung auf eine andere Kante, die Möglichkeit, Einschränkungen z. B. der Richtung oder des Abbiegens nach links zu modellieren, sowie Mehrzwecknetzwerke zu modellieren (in denen Bewegungsarten kombiniert werden, etwa Auto, Bus, zu Fuß usw.).

  In einem Netzwerk-Dataset werden Feature-Classes als Datenquellen für Kanten, Knoten und Kantenübergänge verwendet. Sie geben die Rolle jeder Feature-Class im Netzwerk zusammen mit deren Navigationseigenschaften an. Die Feature-Classes, die an einem Netzwerk teilnehmen, müssen in demselben Feature-Dataset angeordnet sein.

  

• Möchten Sie Versorgungsnetzwerke modellieren? Stromversorgungsanlagen sowie Wasser-, Regenwasserablauf- und Abwassersysteme werden mit einem geometrischen Netzwerk in der Geodatabase modelliert. Ein geometrisches Netzwerk besteht aus einer Reihe miteinander verbundener Kanten- und Knoten-Features für die Modellierung des Flusses von Elektrizität, Wasser, Gas, ablaufendem Regenwasser usw. Jeder Feature-Class ist eine Rolle im geometrischen Netzwerk als Sammlung von Kanten bzw. Knoten zugewiesen. Die Konnektivität des Netzwerks wird durch Feature-Eigenschaften und geometrische Übereinstimmung definiert. Zum Beispiel sind Ventile (die als Point-Feature-Class gespeichert werden) mit den Endpunkten von Röhrenabschnitten (die als Linien-Features gespeichert werden) verbunden. Wenn das Ventil geöffnet ist, kann Wasser in der angegebenen Richtung hindurchfließen.

  

• Möchten Sie die Geokodierung verwenden? Für die Adressen-Geokodierung können Sie der Geodatabase einen Adressen-Locator hinzufügen. Ein Locator stellt eine Kombination aus einer oder mehreren Feature-Classes mit adressierbaren Features (z. B. Adressbereichsinformationen anhand von Straßenmittellinien) und einer Reihe von Adressen-Styles und Abgleichsregeln dar. Jedes Locator-Dataset wird als Quelle für den Abgleich einer einzelnen Adresse oder einer umfangreichen Adressendatei verwendet, um Orte von Adressen zu finden.

  

  Sie können unabhängig von der Geodatabase Locators erstellen und von diesen anschließend Kopien speichern. Auf diese Weise können Sie Ihre Locators für viele verschiedene Benutzer freigeben, sodass diese sie für die eigene Geokodierung verwenden können.
• Möchten Sie lineare Referenzierung verwenden, um Ereignisse oder Einrichtungen entlang der Verkehrslinien zu suchen? Stützpunkte von linearen Features können auch M-Werte enthalten. In manchen GIS-Anwendungen wird ein lineares Maßsystem zum Interpolieren von Entfernungen entlang linearer Features eingesetzt, z. B. Straßen, Wasserläufe und Pipelines. Sie können jedem Stützpunkt in einem Feature einen M-Wert zuweisen. Ein häufiges Beispiel bilden Maßsysteme für Entfernungsmarkierungen auf Autobahnen, die von Verkehrsbehörden für die Erfassung von Fahrbahnzuständen, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Unfallstellen und sonstigen Vorkommnissen auf Autobahnen eingerichtet werden. Zwei häufig verwendete Messeinheiten sind die Entfernung von einem festgelegten Ort wie einer Landkreisgrenze und die Entfernung von einer Referenzmarkierung.

  

  Als Stützpunkte für Messungen können (XYM) oder (XYZM) verwendet werden. Die Unterstützung für diese Datentypen wird häufig als lineare Referenzierung bezeichnet. Der Vorgang der Geolokalisierung von Ereignissen entlang dieser Maßsysteme wird als dynamische Segmentierung bezeichnet. Gemessene Koordinaten bilden die Bausteine für diese Systeme. Bei der Implementierung der linearen Referenzierung in ArcGIS bezieht sich der Begriff "Route" auf ein beliebiges lineares Feature, z. B. eine Straße, eine Autobahn, einen Fluss oder eine Rohrleitung, das eine eindeutige Kennung und ein gemeinsames Maßsystem aufweist. Eine Sammlung von Routen mit einem gemeinsamen Maßsystem kann wie folgt anhand einer Line-Feature-Class erstellt werden:

  

• Möchten Sie die Höhe mithilfe von TINs (Triangulated Irregular Network) modellieren? Oder müssen Sie LIDAR- oder bathymetrische Punktsammlungen verwalten? Die Geodatabase weist ein Terrain-Dataset auf, mit dem Oberflächen unter Verwendung von TINs (Triangulated Irregular Networks) modelliert und umfangreiche Multipoint-Sammlungen wie LIDAR- und bathymetrische Daten verwaltet werden können. Terrains werden verwendet, um sehr große 3D-Punktsammlungen (z. B. LIDAR-Sammlungen mit Milliarden von Punkten) sowie weitere 3D-Features zu verwalten und aus diesen Sammlungen TINs mit mehreren Auflösungen zu erstellen.

  

• Möchten Sie Flurstücke in einer kontinuierlichen Oberfläche miteinander verbundener Flurstücke verwalten? Eine Parcel-Fabric ist ein Dataset aus miteinander verbundenen Flurstücken. Flurstücke werden durch Flurstück-Linien-Features, Flurstück-Punkt-Features und Flurstück-Polygon-Features dargestellt.
• Möchten Sie kartografische Repräsentationen und Regeln in die Feature-Classes einbeziehen? Eine Repräsentation kann einer Feature-Class hinzugefügt werden, um Zeichenregeln oder eine alternative grafische Repräsentation für die Kartenanzeige von Features aufzunehmen. In GIS automatisieren die meisten Benutzer die Kartenerstellung durch Definition eines Satzes von Karten-Layern. Ein Karten-Layer besteht aus einem Satz von Regeln für die Symbolisierung und Beschriftung von Features auf den einzelnen Karten. In manchen Fällen sind Layer für die sachgemäße Vermittlung der Informationen nicht ausreichend. Es können z. B. Straßenmittellinien vorliegen, die an Kreuzungen miteinander verbunden sind. Wenn Sie jedoch Brücken, Überführungen, Tunnel usw. zeigen möchten, ist dies auf der Karte nicht so leicht möglich.

  Mit einer kartografischen Repräsentation können Benutzer spezielle Overrides, Regeln und Grafiken anwenden, um die Darstellung auf der Karte verständlicher zu gestalten. Beispielsweise wird in einer Kartenanzeige die Größe der Straßen durch die Kartensymbole übertrieben dargestellt. Dadurch können Konflikte mit anderen Features wie Wasserläufen und Gebäuden entstehen. Bei kartografischen Repräsentationen können Sie einige Feature-Symbole verschieben, um die Konflikte aufzuheben, ohne dass Sie dabei die zugrunde liegende geographische Position der Features ändern müssen. Sie können die Straßen-Repräsentation von den Flüssen und Gebäude von Straßensymbolen abrücken.

  

  Mit herkömmlicher Symbolisierung dargestellte Wege, Straßen und Flüsse

  

  Mit Repräsentationssymbolisierung dargestellte Wege, Straßen und Flüsse

  Mit Repräsentationen kann zudem die Anzeige einzelner Features in einer Feature-Class angepasst werden. Einzelne Feature-Anpassungen werden als Überschreibungen bezeichnet. Beispielsweise können Linien-Features mit einer Regel für eine Repräsentation als gestrichelte Linie symbolisiert werden. Dann können Eigenschaften dieser Regel wie die Strichstärke oder -farbe für einzelne Features überschrieben werden, ohne die Struktur dieser Regel zu ändern.

  

  Mit einer Regel für eine Repräsentation als gestrichelte Linie symbolisierte Linien-Features

  

  Überschriebene Strichstärke und -farbe zur Hervorhebung unterschiedlicher Typen von Wegen