Erstellen von Puffern
Die Pufferroutine durchläuft alle Stützpunkte des Eingabe-Features und bestimmt jeweils den Versatz der Puffer. Aus diesem Versatz werden Ausgabe-Puffer-Features erstellt.
Erstellen von Versatz um eine Linie herum
Eingabe-Linien-Feature
Versatz um das Eingabe-Linien-Feature herum
Aus dem Versatz abgeleiteter Puffer
Beschreibung des Pufferabstands
Der Pufferabstandsparameter kann als fester Wert oder als Feld mit Zahlenwerten eingegeben werden.
Beispiel 1: Fester Abstand
Die folgende Abbildung zeigt den Puffer einer Line-Feature-Class mit einem Abstand von 20, dem Endtyp FLAT, dem Seitentyp FULL und dem Dissolve-Typ ALL.
Da der Pufferabstand eine Konstante ist, werden alle Features mit derselben Breite gepuffert.
Beispiel 2: Abstand vom Feld
In diesem Beispiel ist der Puffer einer Line-Feature-Class dargestellt, für den ein Zahlenfeld mit den Werten 10, 20 und 30 für den Abstand, der Endtyp FLAT, der Seitentyp FULL und der Dissolve-Typ ALL verwendet werden.
Da die Pufferabstände durch die Feldwerte vorgegeben werden, können im selben Vorgang verschiedene Pufferbreiten verwendet werden.
Euklidisches und geodätisches Puffern
Der Parameter Methode, anhand dessen festgelegt wird, wie Puffer erstellt werden, ist eine wichtige Funktion des Werkzeugs Puffer. Es gibt zwei grundlegende Methoden für die Erstellung von Puffern: euklidisch und geodätisch.
- Euklidische Puffer messen den Abstand in einer zweidimensionalen kartesischen Ebene, wo geradlinige oder euklidische Abstände zwischen zwei Punkten auf der flachen Oberfläche (kartesische Ebene) berechnet werden. Euklidische Puffer stellen den gängigeren Puffertyp dar. Sie eignen sich zum Analysieren von Abständen um Features in einem projizierten Koordinatensystem, die in einem relativ kleinen Bereich (z. B. einer UTM-Zone) konzentriert sind.
In einem projizierten Koordinatensystem gibt es Bereiche in der Projektion, in denen Abstände, Flächen und Formen von Features verzerrt werden. Dies ist ein Umstand, der bei der Verwendung projizierter Koordinatensysteme auftreten kann. Bei Verwendung eines projizierten Koordinatensystems wie State Plane oder UTM sind Features in der Nähe des Ursprungs der Projektion (der Mittelpunkt des Staates oder der UTM-Zone) genauer. Sobald sie sich aber vom Ursprung weg bewegen, werden sie stärker verzerrt. Entsprechend ist bei Verwendung eines projizierten Welt-Koordinatensystems die Verzerrung in einem Bereich oft minimal, während sie in einem anderen Bereich sehr ausgeprägt ist. (Für die Mercator-Welt-Projektion ist die Verzerrung in der Nähe des Äquators minimal, aber in der Nähe der Pole sehr ausgeprägt.) Für ein Dataset, das Features in Bereichen mit niedriger und mit hoher Verzerrung aufweist, sind euklidische Puffer in den Bereichen mit niedriger Verzerrung genauer und in den Bereichen mit hoher Verzerrung weniger genau.
- Geodätische Puffer berücksichtigen die tatsächliche Form der Erde (ein Ellipsoid, oder genauer ein Geoid). Abstände werden zwischen zwei Punkten auf einer geschwungenen Oberfläche (Geoid) im Gegensatz zu zwei Punkten auf einer flachen Oberfläche (kartesische Ebene) berechnet. In folgenden Fällen sollten geodätische Puffer immer erstellt werden:
- Ihre Eingabe-Features sind verteilt (über mehrere UTM-Zonen, große Regionen oder sogar über den gesamten Globus ) oder
- der Raumbezug (Kartenprojektion) Ihrer Eingabe-Features verzerrt Abstände, um andere Eigenschaften wie Fläche beizubehalten.
Mit dem Parameter Methode wird festgelegt, wie Puffer erstellt werden.
- Die Standardoption ist Eben. Mit dieser Option wird automatisch bestimmt, welche Methode basierend auf dem Koordinatensystem der Eingabe-Features verwendet werden soll.
- Wenn die Eingabe-Features über ein projiziertes Koordinatensystem verfügen, werden euklidische Puffer erstellt.
- Wenn die Eingabe-Features über ein geographisches Koordinatensystem verfügen und Sie einen Pufferabstand in linearen Einheiten (Meter, Fuß usw. im Gegensatz zu Winkeleinheiten wie Grad) angeben, werden geodätische Puffer erstellt.
- Diese Option führt zum selben Ergebnis wie das Werkzeug "Puffer" vor ArcGIS 10.3.
- Geodätisch erstellt unabhängig vom Eingabe-Koordinatensystem einen geodätischen Puffer, der die Form beibehält. Der geodätische Puffer, der die Form beibehält, setzt nicht voraus, dass die Verbindungslinien von Stützpunkten geodätische Kurven sind. Stattdessen werden die Features im Raumbezug der Eingabe-Feature-Class gepuffert, um Puffer zu erstellen, die der Form der Eingabe-Features eher entsprechen. Falls Sie sich über die Form Ihrer Puffer bzw. darüber Sorgen machen, wie sehr ihre Form mit den ursprünglichen Eingabe-Features übereinstimmt, wird empfohlen, dies insbesondere dann mit dieser Option zu überprüfen, wenn Ihre Eingabedaten sich in einem geographischen Koordinatensystem befinden. In einigen Fällen kann dies mehr Zeit in Anspruch nehmen als die Erstellung des geodätischen Puffers mit der Option Eben, das Ergebnis ist jedoch ein Puffer, der exakter mit der Form des Eingabe-Features übereinstimmt.
Geodätische Pufferung – Beispiel
Ziel dieses Beispiels ist es, geodätische und euklidische Puffer von 1.000 Kilometern einer Reihe von ausgewählten Weltstädten zu vergleichen. Geodätische Puffer wurden generiert, indem eine Point-Feature-Class mit einem geographischen Koordinatensystem gepuffert wurde, und euklidische Puffer wurden generiert, indem eine Point-Feature-Class mit einem projizierten Koordinatensystem gepuffert wurde (im projizierten und im nicht projizierten Dataset stellen die Punkte die gleichen Orte dar).
Wenn Sie mit einem Dataset in einem der gängigen projizierten Koordinatensysteme für die ganze Welt arbeiten (z. B. Mercator), ist die Projektionsverzerrung möglicherweise in der Nähe des Äquators minimal, aber in der Nähe der Pole sehr ausgeprägt. Dies bedeutet, dass für ein Dataset in der Mercator-Projektion Abstandsmesswerte und Pufferversätze in der Nähe des Äquators ziemlich genau und weiter weg vom Äquator weniger genau sein sollten.
Die Grafik auf der linken Seite zeigt die Eingabepunktpositionen an. Der Äquator und der Nullmeridian werden zur Referenz angezeigt. Beide Grafiken werden in der Mercator-Welt-Projektion angezeigt.
In der Grafik rechts haben die Punkte in der Nähe des Äquators geodätische und euklidische Puffer, die lagegleich sind. Für Punkte in der Nähe des Äquators ist die Mercator-Projektion gut geeignet, um genaue Abstandsmesswerte zu erzeugen. Die Puffer von Punkten, die weit entfernt vom Äquator liegen, weisen jedoch eine deutlich höhere Abstandsverzerrung auf, da ihre euklidischen Puffer viel kleiner als die geodätischen Puffer sind; dies tritt bei der Mercator-Projektion auf, weil die Flächen an den Polen gestreckt werden (Landmassen in der Nähe der Pole, z. B. Grönland und Antarktis, haben enorme Flächen im Vergleich zu den Landmassen in der Nähe vom Äquator). Alle euklidischen Puffer von 1.000 Kilometern haben die gleiche Größe, da die euklidische Pufferroutine davon ausgeht, dass Kartenabstände überall in der Projektion gleich sind (1.000 Kilometer in Brasilien sind genauso lang wie 1.000 Kilometer in Zentralrussland); dies ist nicht richtig, da die Abstände der Projektion weiter weg vom Äquator immer mehr verzerrt werden. Bei jeder Art von Abstandsanalyse in einem globalen Maßstab sollten geodätische Puffer verwendet werden, da sie in allen Bereichen genau sind. Euklidische Puffer sind hingegen in Bereichen mit hoher Verzerrung nicht genau.
Hinweis:
Das Anzeigen von geodätischen und euklidischen Puffern auf einem Globus zeigt, dass die geodätischen Puffer wirklich genauer sind.
Dies sind die gleichen euklidischen und geodätischen Puffer von 1.000 Kilometern, die für das Beispiel oben erstellt wurden. Auf einem Globus angezeigt hat jeder der euklidischen Puffer eine andere Größe, obwohl der gleiche Pufferabstand für jeden verwendet wurde. (Beachten Sie, dass der Puffer in Alaska deutlich kleiner als der Puffer in Brasilien angezeigt wird.) Dies liegt daran, dass die Puffer mit der falschen Annahme erstellt werden, dass alle Kartenabstände von einer Position zur anderen gleich sind. Dagegen haben alle geodätischen Puffer eine richtige einheitliche Größe, wenn sie auf dem Globus angezeigt werden; diese geodätischen Puffer sind korrekt, da sie nicht von der Verzerrung durch ein projiziertes Koordinatensystem beeinflusst wurden.
Weitere Informationen zu geodätischer Pufferung
Von den Stützpunkten von Eingabe-Polylinien- und Polygon-Features wird angenommen, dass sie mit geodätischen Linien verbunden sind. (Eine geodätische Linie ist der kürzeste Pfad zwischen zwei Punkten auf einem Ellipsoid.) Wenn der gewünschte Pfad zwischen Stützpunkten keiner geodätischen Linie folgen soll, müssen Sie zuerst die Eingaben explizit verdichten. Geometrien können mit dem Werkzeug Verdichten verdichtet werden. Sie können auch die Methode GEODESIC zum Abrufen von Puffern verwenden, die der Form der Eingabe-Features eher entsprechen (siehe unten).
Formgetreue geodätische Puffer
Beim Puffern von Linien oder Polygonen werden mit der Methode Geodätisch geodätische Puffer erstellt, indem das Feature im Raumbezug der Eingabe-Feature-Class gepuffert wird, um sicherzustellen, dass die Puffer der beabsichtigten geodätischen Form der Eingabe-Features folgen.
Wenn Sie die Methode Geodätisch verwendet haben, können sich die Ausgabe-Puffer leicht unterscheiden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Methode für formgetreue geodätische Puffer am deutlichsten in Fällen verwendet wird, in denen die Eingabe-Features keine geeignete Stützpunktdichte für die Erstellung von Puffern aufweisen, um deren Form beizubehalten (in der Regel sehr grobe, ungenaue Features). Daher ist es sehr wichtig, die Eingabedaten zu kennen, bevor man sich für die Methode Geodätisch entscheidet.
Nachfolgend finden Sie beispielsweise ein sehr grobes Feature mit sehr wenigen Stützpunkten (Stützpunkte befinden sich lediglich an den Biegungen der Linie), die einen großen Teil des Globus abdecken:
Wenn für diese Linie ein Puffer von 500 km mit der Methode Ebene erstellt wird, ergibt sich folgendes Ausgabe-Puffer-Feature (rosa):
Dies wurde möglicherweise nicht erwartet, wie jedoch zuvor erwähnt, wird bei der Methode Ebene (beim Erstellen geodätischer Puffer) davon ausgegangen, dass die Stützpunkte des Eingabe-Polylinien-Features mit geodätischen Linien verbunden sind, wie unten in Rosa dargestellt:
Sieht man sich die Eingabe-Features (blau) an, dann sind die resultierenden geodätischen Linien (violett) und der geodätische Puffer (rosa) in diesem Fall sinnvoll:
Dies ist möglicherweise nicht wünschenswert.
Die Methode Geodätisch setzt nicht voraus, dass die Verbindungslinien von Stützpunkten durch geodätische Kurven verbunden sind. Der unter Verwendung der Methode Geodätisch resultierende Puffer wird nachstehend grün dargestellt:
Sie verfügen nun über einen geodätischen Puffer, der sich enger an der Form des Eingabe-Features orientiert.
Das Feld BUFF_DIST
Die Werte im Feld BUFF_DIST der Ausgabe-Feature-Class sind in der linearen Einheit des Koordinatensystems der Eingabe-Features angegeben. Wenn z. B. ein Pufferabstand von 50 Metern im Werkzeug angegeben wird, aber das Eingabe-Dataset ein Koordinatensystem hat, das Fuß als lineare Einheit verwendet, werden 50 Meter im Ausgabefeld BUFF_DIST in Fuß umgerechnet. Es gibt zwei Ausnahmen:
- Wenn die Eingabe-Features ein geographisches Koordinatensystem verwenden und der Pufferabstand in einer linearen Einheit, z. B. Kilometer oder Meilen, angegeben wird, sind die Werte im Feld BUFF_DIST in Metern.
- Wenn der Raumbezug der Eingabe-Features "Unbekannt" ist, erfolgt keine Umrechnung, deshalb entspricht der Wert im Feld BUFF_DIST genau dem eingegebenen Wert.
In der folgenden Tabelle sind Szenarien zusammengefasst, bei denen die BUFF_DIST-Einheitenumrechnung ausgeführt wird bzw. nicht ausgeführt wird.
| Koordinatensystem der Eingabe-Features | Pufferabstandseinheiten | Einheitenumrechnung |
|---|---|---|
Geografisch | Winkel oder linear | Umgerechnet in Meter |
Projiziert | Winkel | Umgerechnet in Einheiten des Eingabe-Koordinatensystems |
Projiziert | Linear | Umgerechnet in Einheiten des Eingabe-Koordinatensystems |
Geographisch oder projiziert | Unbekannt | Annahme der Eingabe-Koordinatensystemeinheit |
Unbekannt | Winkel oder linear | Keine Konvertierung |
| Koordinatensystem der Eingabe-Features | Pufferabstandseinheiten | Einheitenumrechnung |
|---|---|---|
Geografisch | Winkel oder linear | Umgerechnet in Meter |
Projiziert | Winkel | Umgerechnet in Meter |
Projiziert | Linear | Umgerechnet in Meter |
Geographisch oder projiziert | Unbekannt | Annahme der Eingabe-Koordinatensystemeinheit |
Unbekannt | Winkel oder linear | Keine Konvertierung |
Hinweis:
Die Einheit des Wertes BUFF_DIST entspricht beim Festlegen immer der Ausgabe-Koordinatensystem-Umgebung.