Использование инструментов геообработки

Инструменты геообработки необходимы для пространственного анализа, хотя их также можно использовать для других целей. Пространственный анализ включает такие задачи, как сравнение местоположений, определение связи между ними, поиск наилучших местоположений и путей, определение закономерностей и предсказание развития событий. Большинство инструментов геообработки работают с входным набором данных для создания выходного набора данных. Некоторые инструменты изменяют атрибуты или геометрию входного набора данных. Несколько инструментов работают иначе, например, создавая выборки для слоев или сообщения и отчеты.

Обзор

Use geoprocessing tools overview video

• Продолжительность видео: 7:25.
• Это видео было создано с помощью ArcGIS Pro 2.8.

В этом учебном руководстве пространственные проблемы решаются с помощью инструментов геообработки.

• Предполагаемое время: 45 минут
• Требования к программному обеспечению: ArcGIS Pro

Открытие проекта

Nassella tussock - это инвазивный сорняк, случайно завезенный в Новую Зеландию в конце 1800-х гг. Сейчас он широко распространен в районах Мальборо и Кентербери на о. Южный. Оно быстро распространяется, вытесняет другие виды трав и искореняется с большим трудом. Непригоден для крупного скота, что делает его угрозой для фермеров. Семена Nassella tussock разносятся в основном ветром, но также могут разноситься животными, людьми и транспортом.

Инвазивный сорняк Nassella tussock. Фотография Harry Rose, South West Rocks, Australia. Загружена из Wikimedia Commons и использована с лицензией Creative Commons 2.0.

В данном упражнении вы будете искать Nassella tussock, произрастающий рядом с коммерческими палаточными лагерями (кемпингами для домов на колесах). Туристы, контактирующие с сорняком во время пеших походов, могут случайно зацепить семена одеждой или туристическим снаряжением и способствовать их распространению. Если ваш анализ покажет, что Nassella tussock растет около коммерческих кемпингов, должностные лица из департамента сельского хозяйства смогут предоставить информацию, которая поможет туристам опознать этот сорняк и избежать контакта с ним.

Анализ состоит из трех частей. Сначала вы создадите буферы или зоны близости вокруг коммерческих кемпингов. Далее, вы определите, какой из этих буферов содержит Nassella tussock. И наконец, вы рассчитаете количество Nassella tussock внутри этих буферов.

1. Запустите ArcGIS Pro и выполните вход, если необходимо.
2. На начальной странице под разделом с недавними проектами щелкните Открыть другой проект.

   Примечание:

   Если у вас в приложении есть открытый проект, щелкните вкладку Проект на ленте. В списке элементов меню слева щелкните Открыть. На странице Открыть щелкните Портал и выберите Открыть другой проект внизу страницы.

3. В диалоговом окне Открыть проект в разделе Портал нажмите ArcGIS Online .

   Примечание:

   Если вместо этого вы видите ArcGIS Enterprise , необходимо добавить подключение к порталу или задать активный портал как ArcGIS Online. Или можно загрузить учебные данные через браузер.

4. Вверху диалогового окна в поле Поиск наберите Use geoprocessing tools tutorial и нажмите клавишу Enter.
5. В списке результатов поиска щелкните Use geoprocessing tools, чтобы выбрать пакет проекта.

   Примечание:

   Если под этим именем есть несколько пакетов проекта, посмотрите на столбец Владелец. Выберите элемент с именем владельца ArcGISProTutorials. Если вы не получаете никаких результатов, см. Нет результатов поиска.

6. Нажмите OK.

   Откроется проект, отображающий район Мальборо в Новой Зеландии. Коммерческие кемпинги отображены вместе данными о распространении сорняка Nassella tussock на настоящий момент.

   Слой Nassella Tussock Range не отображает плотность растения в интересующем нас местоположении. Означенная территория может быть сильно заражена или иметь только несколько отдельных растений.

   

Откройте панель Геообработка

Чтобы выполнить анализ, вы будете запускать инструменты с панели Геообработка. Сначала вы увидите, как эти инструменты собраны в ArcGIS Pro.

1. Щелкните вкладку Вид на ленте. В группе Окна нажмите Сбросить панели и нажмите Сбросить панели для геообработки.

   Это гарантирует, что панели Содержание, Каталог и Геообработка открыты, тогда как остальные панели закрыты. На панели Геообработка, на вкладке Избранное вам будут доступны некоторые часто используемые инструменты геообработки, включая Буфер.

   Подсказка:

   Также можно открыть панель Геообработка не сбрасывая другие панели. Для этого, на вкладке Анализ на ленте, в группе Геообработка щелкните Инструменты .

2. На панели Геообработка, щелкните вкладку Наборы инструментов.

   Вы увидите список наборов инструментов, организованных по категориям.

3. Найдите в Инструментах анализа > Близость.

   

   Набор инструментов может содержать встроенные инструменты , инструменты-скрипты или инструменты-модели . Он также может содержать группы инструментов , которые являются небольшими контейнерами инструментов. Более подробно о типах инструментов можно узнать в Словаре геообработки.

   В группе Близость содержатся инструменты для анализа расстояния вокруг объектов и между ними.

4. В группе инструментов Близость щелкните Буфер.

   На панели Геообработка откроется инструмент Буфер.. Некоторые параметры пустые, для других указаны значения по умолчанию. Некоторые параметры помечены красными звездочками.

5. Задержите курсор над кнопкой Справка .

   Подсказка описывает и иллюстрирует инструмент. Инструмент Буфер создает зоны с определенным расстоянием вокруг объектов. Буферы обычно используются для поиска объектов в одном слое, находящихся рядом с объектами в другом слое. В данном случае вы ищете Nassella tussock рядом с платными кемпингами.

Построение буфера вокруг кемпингов

Теперь вы установите параметры и запустите инструмент.

1. В инструменте Буфер щелкните список Входные объекты и выберите Commercial Campgrounds.

   Примечание:

   Если у вас лицензия ArcGIS ProArcGIS Pro Advanced, вы можете обратить внимание, что параметры Тип стороны и Тип окончания удаляются, когда вы задаете входные объекты. Эти параметры не используются при построении буферов точечных объектов. Если у вас лицензия ArcGIS Pro Basic или Standard, эти параметры недоступны, и вы их не увидите. См. уровни лицензий ArcGIS Desktop для получения общей информации об отличиях различных уровней лицензий.

2. Измените имя параметра Выходной класс объектов, заданное по умолчанию, на Campground_Buffers.

   Если вы задержите курсор мыши над параметром Выходной класс объектов, то будет показан полный путь к базе геоданных проекта. Вы можете либо выделить и удалить имя набора данных в конце строки пути, либо удалить весь путь и ввести новое имя для класса объектов. Полный путь будет восстановлен автоматически при запуске инструмента.

   Подсказка:

   Имена классов объектов не должны содержать пробелы. Используйте символ подчеркивания, чтобы разделить слова.

3. Введите в поле Расстояние [значение или поле] значение 1,5.
4. Нажмите ниспадающий список единиц расстояния рядом и выберите Километры.

   Инструмент создаст класс объектов, содержащий 14 полигональных буферов - по одному вокруг каждого кемпинга. Буферные объекты будут кругами 1,5-километрового радиуса, центры которых находятся в кемпингах. Вы предполагаете, что туристы, скорее всего, будут контактировать с Nassella tussock во время пеших прогулок, поездок на велосипеде и т.п.

5. Задержите курсор над любым параметром инструмента, например, Метод или Тип слияния.

   Рядом с параметром появится информационный значок .

   

   При наведении указателя мыши на значок информации появляется экранная подсказка, описывающая параметр и его настройки. Вы подтвердите значения по умолчанию для параметров Метод и Тип слияния.

6. В нижней части панели Геообработка щёлкните Запустить .

   По завершении работы инструмента в нижней части панели Геообработки появится сообщение об успешном выполнении.

   Подсказка:

   В сообщении о выполнении щелкните или наведите курсор на строку Просмотреть подробности, чтобы увидеть информацию о выполнении процесса.

   В базе геоданных проекта будет создан класс Campground_Buffers, а на карту добавится слой. При текущем масштабе карты буферы, скорее всего, скрыты символами кемпинга.

   Примечание:

   На панели Геообработка появится предупреждение рядом с параметром Выходной класс объектов. Это означает, что название этого класса объектов уже используется. Если вы запустите этот инструмент снова, не изменив имя класса, вы перезапишете существующие данные.

7. На панели Ресурсы отключите слой Commercial Campgrounds.
8. Щелкните правой кнопкой мыши слой Campground_Buffers и щелкните Приблизить к слою .

   Символ по умолчанию частично прозрачный, но вы измените его на рамку, чтобы лучше видеть Nassella tussock в пределах буфера.

9. На панели Содержание щелкните символ для слоя Campground_Buffers.

   

   Откроется панель Символы с опциями форматирования полигональных символов.

10. Вверху панели Символы щелкните вкладку Галерея если необходимо.
11. В поле поиска введите outline и нажмите Enter.

    В стиле ArcGIS 2D найдены символы автобусных остановок. Вы можете получить больше сведений, если наведете на эти символы указатель мыши.

12. Щелкните символ Black Outline (1pt), чтобы выделить его.

    

    Символы на карте будут обновлены.

13. На панели Содержание щелкните правой кнопкой мыши слой Campground_Buffers и выберите Таблица атрибутов .

    В таблице Campground_Buffers атрибуты названия и адреса скопированы из слоя Commercial Campgrounds - входного слоя для инструмента Буфер. Поле BUFF_DIST показывает буферное расстояние, выраженное в метрах.

14. Закройте таблицу атрибутов.
15. На ленте щелкните вкладку Карта. Приблизьтесь и изучите некоторые буферы, чтобы увидеть, содержат ли они Nassella tussock.
16. Когда закончите, в группе Навигация щелкните Закладки и выберите Campgrounds.

    

17. На панели Инструменты быстрого доступа щелкните Сохранить , чтобы сохранить проект.

Выбор буферов, содержащих Nassella tussock

Визуальная инспекция является полезной, но анализ - лучши1 способ определения буферов, содержащих Nassella tussock. Два основных метода поиска интересующих вас объектов - это Выбрать по атрибуту , который анализирует таблицу атрибутов, и Выбрать по местоположению , который анализирует пространственные отношения. В этом случае вы хотите найти объекты в одном слое (Campground_Buffers), у которых есть общие области в другом слое (Nassella Tussock Range), поэтому следует использовать Выбрать по местоположению.

1. На панели Содержание щелкните слой Campground_Buffers, чтобы выделить его, если необходимо.
2. На ленте, на вкладке Карта в группе Выборка щелкните Выбрать по местоположению .

   Откроется окно Выбрать по расположению.

   Примечание:

   Для удобства некоторые инструменты геообработки открываются в плавающем окне. Эти инструменты также можно открыть на панели Геообработка.

   Ключевой параметр этого инструмента - используемое пространственное отношение. В зависимости от ситуации вы можете узнать, какие объекты пересекают, содержат, касаются или лежат в пределах определенного расстояния от других.

   В этом случае содержание может показаться правильным отношением, так как вы хотите найти полигоны буферов лагерного лагеря, которые содержат Nassella tussock. Однако этот выбор является слишком ограниченным. Представьте себе ситуацию,что какой-то полигон Nassella tussock лежит частично внутри, а частично вне полигона буфера. Этот полигон важен для вас, но буферная зона его не содержит; только пересекает буфер. С другой стороны, если участок находится полностью внутри буфера, то буфер будет одновременно и содержать, и пересекать его. Поэтому вам необходимо использовать отношение Пересечение.

   

   Этот буфер содержит только один из двух объектов, но пересекает оба этих объекта. Пересечение включает частичное и полное наложение.

   Подсказка:

   Можно щелкнуть кнопку Посмотреть справку , чтобы открыть справку к инструменту. В разделе справки, подразделы Краткая информация и Применение предоставляют общую информацию об инструменте. В разделе Синтаксис описываются параметры. См. раздел Анатомия справочной страницы инструмента, чтобы узнать о структуре разделов справки к инструментам геообработки. См. раздел Выбрать по местоположению. Графические примеры, чтобы узнать об определении пространственных отношений объектов различных типов (точек, линий и полигонов).

3. В инструменте Выбрать по местоположению убедитесь, что параметр Входные объекты имеет значение Campground_Buffers, а для параметра Отношение задано Пересечение.
4. Щелкните ниспадающий список Вспомогательные объекты выборки и выберите Nassella Tussock Range.

   

   Будут выбраны только объекты из входного слоя объектов. Вы хотите увидеть буферы кемпингов, пересекаемые растительностью, а не объекты растительности, пересекаемые буферами кемпингов.

   Параметр выходного класса объектов отсутствует, так как инструмент Выбрать по местоположению не создает новый набор данных – он только выбирает объекты во входном слое.

5. Нажмите OK.

   

   На карте выбраны 4 буферных полигона. Число также указано в сообщении в нижней части вида карты.

   Два выбранных буфера лежат в областях, где превалирует Nassella tussock, а другие два - нет. Возникает вопрос, имеют ли эти четыре выбранных буфера какое-либо географическое отношение, которое выделяет их из всех остальных.

6. На панели Содержание включите Roads и раскройте его.

   Четыре выбранных буфера связаны основными автомагистралями. Это подтверждает предположение о том, что дорожная сеть способствует распространению Nassella tussock. С другой стороны многие буферные зоны, которые не были выбраны, тоже связаны автомагистралями.

   Интересно узнать, какие кемпинги наиболее популярны, и посещают ли туристы сразу несколько кемпингов, но эти вопросы в данном упражнении рассматриваться не будут.

7. Отключите слой Roads и включите слой Populated Places.

   Три из четырех выбранных буферов пересекают населенные пункты. При этом, многие из населенных мест не имеют очагов Nassella tussock рядом. Хотя это поверхностное исследование и не дало убедительных результатов, пространственные выборки могут выявить значимые закономерности в ваших данных и предлагают идеи для дальнейшего анализа.

8. Отключите слой Populated Places.
9. На панели инструментов быстрого доступа щелкните Сохранить .

Количественная оценка Nassella tussock внутри буферов

Наконец, вы будете определять количество Nassella tussock, находящихся внутри выбранных буферов. Этой информацией можно поделиться с кемпингами: она может помочь определить приоритетные для лечения области. Для исследователей количественное измерение является базовой отметкой для дальнейшего годового сравнения.

Инструмент, который вы будете использовать, называется Суммировать в пределах. Вы откроете этот инструмент в галерее Анализ. Галерея Анализ облегчает доступ к часто использующимся инструментам анализа.

1. Щелкните вкладку Анализ на ленте.
2. В группе Инструменты разверните галерею Анализ.

   

   Примечание:

   В зависимости от размера окна ArcGIS Pro галерея Анализ может отображаться в виде кнопки на ленте.

3. Наведите курсор на инструмент Суммировать в пределах в верхней части галереи и прочитайте его описание.

   Одна из функций этого инструмента - вычисление площадей полигонов, попадающих в пределы полигонов другого слоя. Это именно то, что вы хотите сделать.

   Подсказка:

   Можно настроить галерею Анализ.

4. Щелкните в галерее Анализ Суммировать в пределах, чтобы открыть инструмент на панели Геообработка.
5. В раскрывающемся списке Входные полигоны щелкните на Campground_Buffers.

   Если во входном слое есть выборка, инструменты геообработки работают только с выбранными объектами. В данном случае только четыре выбранных буфера кемпингов будут обработаны и записаны в выходной класс объектов

6. Щелкните ниспадающий список Входные суммируемые объекты и выберите Nassella Tussock Range.
7. Измените имя Выходного класса объектов на Tussock_Within_Buffers.

   Подобно инструменту Буфер, инструмент Суммировать в пределах создает новый класс объектов. Выходные объекты будут иметь ту же форму, что и входные объекты. Единственная разница будет заключаться в таблице атрибутов.

8. В раскрывающемся списке Единицы измерения объекта выберите Гектары.

   

   Гектар - это метрическая единица площади, равная 10 000 квадратным метрам или (приблизительно) двум с половиной акрам.

9. Щелкните Запустить .

   По окончании выполнения инструмента в базе геоданных вашего проекта будет создан класс Tussock_Within_Buffers, а на карту добавлен слой.

10. На ленте щелкните вкладку Карта. В группе Выборка щелкните Очистить .
11. На панели Содержание отключите слой Campground_Buffers.

    Слой Tussock_Within_Buffers содержит четыре объекта, соответствующие четырем выбранным буферам кемпингов.

12. На панели Содержание щёлкните правой кнопкой слой Tussock_Within_Buffers и выберите Таблица атрибутов .
13. В таблице щелкните правой кнопкой имя поля BUFF_DIST и выберите Скрыть поле . Также скройте поля ORIG_FID, Count of Polygons, Shape_Length и Shape_Area.

    

    В поле Summarized area in HECTARES отображаются результаты анализа. Учтите, что слой Nassella Tussock Radeon представляет области, где растение было обнаружено, но не реальную плотность распространения.

    Подсказка:

    Чтобы показать скрытые поля, щелкните кнопку Меню в виде таблицы и нажмите Показать все поля.

14. Закройте таблицу.

Визуализация результатов анализа

В этом исследовании у вас есть небольшое число примеров, поэтому их легко сравнить в таблице атрибутов. Однако, если будет больше элементов, диаграммы будут лучшим инструментом для сравнения. Вы создадите столбчатую диаграмму результатов анализа.

1. На панели Содержание щелкните правой кнопкой мыши слой Tussock_Within_Buffers. Нажмите Создать диаграмму и щелкните Столбчатая диаграмма .

   Появится панель Свойства диаграммы. Также откроется вид диаграммы. Этот вид будет пустым, пока вы не настроите параметры на панели Свойства диаграммы.

2. Выше панели Свойства диаграммы щелкните при необходимости вкладку Данные. Откройте ниспадающий список Категория или Дата и выберите Имя.

   В виде диаграммы рядом с осью X появится имя кемпинга. В данный момент на диаграмме отображается число названий ля каждого кемпинга (то есть 1). Необходимо выбрать числовое поле для диаграммы и изменить настройки агрегации.

3. На панели Свойства диаграммы в разделе Числовые поля щелкните Выбрать и отметьте опцию Суммировать данные по гектарам. Щелкните Применить.
4. В разделе Агрегация щелкните раскрывающийся список и выберите <none>.

   

   Примечание:

   Агрегация необходима только когда значения в категории для диаграммы представлены несколькими записями в атрибутивной таблице слоя. В данном случае, имя каждого кемпинга является одной записью в таблице. Более подробно об агрегации значений категорий.

   Ось Y и столбцы данных обновлены и показывают область распространения Nassella tussock вокруг каждого лагеря.

5. В верхней части панели Свойства диаграммы щелкните вкладку Общие. (Если вы ее не видите, щелкните Дополнительно и затем Общие в ниспадающем списке.)
6. В окне Заголовок диаграммы замените текущий заголовок на Nassella Tussock Near Commercial Campgrounds и нажмите Enter.

   Заголовок диаграммы будет обновлен.

7. В строке Заголовок по оси X замените текущий заголовок на Имя кемпинга и нажмите Enter.
8. В окне Заголовок по оси Y замените текущий заголовок на Ассортимент растений в гектаре и нажмите Enter.
9. При необходимости увеличьте до максимума окно ArcGIS Pro, либо открепите вид диаграммы и измените ее размер, чтобы лучше ее рассмотреть.

   

   По умолчанию, маркеры данных соответствуют символам слоя Tussock_Within_Buffers. Символ рамки удобен на карте, но не подходит для диаграммы.

10. На панели Свойства диаграммы перейдите на вкладку Серии. В таблице полей, в столбце Символ, щелкните символ, чтобы открыть палитру цветов. В палитре выберите подходящий цвет.

    Цвет маркеров данных в диаграмме изменится на выбранный. Обратите внимание, что названия кемпингов обрезаны. Это происходит потому, что надписи по оси x ограничены 11 символами.

11. На панели Свойства диаграммы перейдите на вкладку Оси. В разделе Ось X измените настройку Ограничение символов надписи на 30 и нажмите Enter.

    Теперь отображается полное название каждого кемпинга.

12. На панели Свойства диаграммы перейдите на вкладку Данные. В нижней части панели, под Подписями данных отметьте опцию Подписать столбцы.

    Столбцы подписаны точными значениями, но вам не требуется столько знаков после запятой.

13. В верхней части панели щелкните вкладку Оси. В Числовом формате щелкните Задать форматирование отображения для типов числовых полей .
14. В открывшемся окне щелкните Категория и выберите Числовой. В разделе Округление измените число десятичных знаков на 2.

    

15. Щелкните Применить.
16. Измените размер диаграммы, если необходимо.

    

17. Закройте вид диаграммы.

    Подсказка:

    Чтобы позже работать с диаграммой, разверните на панели Содержание слой Tussock_Within_Buffers. В разделе Диаграммы щелкните диаграмму правой кнопкой мыши и выберите Открыть .

18. На панели инструментов быстрого доступа щелкните Сохранить .

Просмотр истории геообработки

ArcGIS Pro сохраняет запись всех инструментов геообработки, которые использовались в проекте. Эта история геообработки показывает порядок, в котором запускались инструменты, и сохраняет настройки параметров инструментов. История геообработки поможет вам запомнить выполненные действия, а также запустить инструменты с другими настройками для получения других результатов и изменения рабочего процесса. Можно также использовать историю для создания модели геообработки или пакета инструментов геообработки, чтобы совместно использовать их с другими.

1. Щелкните вкладку Анализ на ленте. В группе Геообработка щелкните История .

   

   Откроется панель История. На вкладке Геообработка в Истории инструментов появится список инструментов геообработки, которые вы использовали. Зеленая отметка подтверждает, что инструмент был успешно выполнен.

   В этом анализе вы использовали только инструменты геообработки. Если вы запускали функции растра, вы можете увидеть эти элементы истории на вкладке Функции растра.

2. На панели История щелкните правой кнопкой инструмент Буфер и выберите Просмотреть детали.

   

   В окне отображены настройки параметров, параметры среды, а также другая информация. Если с инструментом связаны сообщения об ошибках или предупреждения, они также будут отображаться здесь. (Ту же информацию можно увидеть в сообщении об успешном выполнении инструмента в панели Геообработка.)

3. Закрывает окно сообщения.

   Также можно щелкнуть инструмент правой кнопкой мыши, чтобы открыть его, запустить или сохранить как скрипт Python.

Иногда для получения таких же результатов можно использовать другие инструменты анализа. В этом случае необязательно использовать инструмент Выбрать по расположению. Вы можете запустить инструмент Суммировать в пределах непосредственно для слоя буферных полигонов кемпингов. (В выходном классе объектов будет 14 записей, вместо 4. Десять записей имели бы значения 0 в поле Summarized area in HECTARES.) Одним из преимуществ инструмента Выбрать по расположению является то, что он обеспечивает визуальную обратную связь, которая может выявить пространственные закономерности и предложить новые направления для анализа.

Чтобы пойти дальше, можно было бы заменить инструменты Буфер и Суммировать в пределах инструментом Суммировать близлежащие, в котором объединена функциональность этих двух инструментов. По большому счету это означает, что вы могли получить результаты анализа с помощью одного инструмента вместо трех. Однако у вас могло быть менее четкое понимание этапов анализа.

Чтобы увидеть, как рабочий процесс анализа, описанный в этом руководстве, может быть представлен в виде модели и запущен в качестве инструмента геообработки, попробуйте руководство Создание модели геообработки.