Benutzer- und Referenzhandbuch
Dieser Abschnitt beschreibt die Beziehung zwischen räumlichen
Bezugssystemen und Koordinatensystemen. Außerdem wird in diesem
Abschnitt erläutert, wie ein räumliches Bezugssystem von der Steuerzentrale
aus erstellt wird.
Dieser Abschnitt setzt die im Abschnitt Das Wesen der räumlichen Daten begonnene Beschreibung von Koordinatensystemen fort.
Anschließend wird die Definition räumlicher Bezugssysteme aus Abschnitt Ein GIS-Projekt entwickeln und implementieren erweitert. Der Abschnitt schließt mit Richtlinien für
die Festlegung, welche Werte den Parametern eines räumlichen Bezugssystems
zugeordnet werden sollen.
Sie können sich ein Koordinatensystem wie ein imaginäres Gitter vorstellen,
das einen bestimmten geografischen Bereich abdeckt. Beispiele hierfür
sind ein Gitter über die gesamte Erde, über einen Staat oder über eine Region
eines Landes. Jedes geografische Merkmal in diesem Bereich liegt im
Schnittbereich einer Ost-West-Gitterlinie und einer
Nord-Süd-Gitterlinie. Ein Wert, die
X-Koordinate, gibt an, wo der Standort auf der Ost-West-Gitterlinie
liegt. Ein anderer Wert, eine
Y-Koordinate, gibt an, wo der Standort auf der Nord-Süd-Gitterlinie
liegt. Beide Werte stellen eine Beziehung des Standorts zum Mittelpunkt
des Gitters, dem Ursprung, her.
Die X- und Y-Koordinaten sind am Ursprung beide Null. Vom Ursprung
aus nach Osten sind die X-Koordinaten positiv, nach Westen hin sind sie
negativ. Ebenso sind die Y-Koordinaten in nördlicher Richtung vom
Ursprung aus positiv, in südlicher Richtung dagegen negativ. Eine
Illustration dieser Verteilung bietet das folgende allgemeine Beispiel:
Koordinatensystem A enthält ein Gitter, das ein großes Stadtgebiet
abdeckt. Eine X-Koordinate von 7 kennzeichnet beispielsweise eine
Position, die sieben Einheiten östlich vom Ursprung dieses Gitters
liegt. Eine X-Koordinate -9.5 kennzeichnet zum Beispiel eine
Position, die neun und eine halbe Einheit westlich vom Ursprung dieses Gitters
liegt.
Jedes Datenelement in einer räumlichen Spalte enthält entweder (1) eine
X-Koordinate und eine Y-Koordinate, die den Standort eines geografischen
Merkmals definieren, oder (2) mehrere X- und Y-Koordinaten, die die Standorte
von Teilen eines Merkmals definieren oder das von einem Merkmal abgedeckte
Gebiet. Zwei weitere Arten von Werten -- eine
Z-Koordinate und ein Maß -- können ebenfalls
angegeben werden. Im Gegensatz zu X- und Y-Koordinaten werden
Z-Koordinaten und Maß in Spatial Extender nicht zur Definition von Standorten
oder Gebieten verwendet. Statt dessen enthalten sie Informationen, die
von einer GIS-Anwendung benötigt werden. Eine Z-Koordinate gibt
normalerweise die Höhe oder Tiefe eines geografischen Merkmals an.
Z-Koordinaten über dem Ursprung sind positiv, darunter sind sie
negativ. Ein Maß ist numerisch; es kann beliebige Arten von
Informationen enthalten. Angenommen, Sie stellen in Ihrem GIS Ölquellen
dar. Wenn Ihre Anwendungen Werte verarbeiten sollen, die
Bohrstellen-IDs für seismische Daten kennzeichnen, können diese Daten als Maß
gespeichert werden.
Wie in Koordinatensysteme, Koordinaten und Maße beschrieben, können Koordinaten negativ sein und werden als
Dezimalzahlen ausgedrückt. Dasselbe gilt für Maße. Zur
Reduzierung des Speicheraufwands speichert Spatial Extender jede Koordinate
und jedes Maß als nicht negative ganze Zahl (also als positive ganze Zahl oder
als Null). Tatsächliche negative und dezimale Koordinaten und Maße
müssen daher in nicht negative ganze Zahlen umgewandelt werden, damit der
Spatial Extender sie speichern kann. Darüber hinaus müssen Sie Spatial
Extender mitteilen, wie die Umwandlung erfolgen soll. Hierzu legen Sie
bestimmte Parameter fest. Die zur Umwandlung von Koordinaten und Maßen
innerhalb eines bestimmten geografischen Bereichs erforderlichen
Parametereinstellungen werden zusammen als räumliches Bezugssystem
bezeichnet.
Sie können ein räumliches Bezugssystem wie folgt erstellen:
- Ermitteln Sie zunächst die niedrigsten negativen Koordinaten und Maße für
die dargestellten Merkmale. (Je weiter ein negativer Wert von Null
entfernt ist, desto niedriger ist er. Eine X-Koordinate von -10
ist niedriger als eine X-Koordinate von -5; ein Maß von -100
ist niedriger als ein Maß von -50.)
- Geben Sie dann Abstandsfaktoren (kurz:
Abstände) an: Werte, die bei Subtraktion von negativen
Koordinaten und Maßen nicht negative Zahlen ergeben.
-
Geben Sie anschließend Maßstabsfaktoren an: Werte, die bei
Multiplikation mit dezimalen Koordinaten und Maßen ganze Zahlen ergeben, deren
Genauigkeit mindestens der Genauigkeit der Koordinaten oder Maße
entspricht. Betrachten Sie beispielsweise eine Koordinate mit der
Genauigkeit vier: 92.77. Sie können diese Koordinate mit
dem Maßstabsfaktor 100 multiplizieren, um eine ganze Zahl mit der Genauigkeit
vier zu erhalten: 9277. Beachten Sie, dass bei der Erstellung
eines räumlichen Bezugssystems Abstandsfaktoren vor Maßstabsfaktoren angewandt
werden.
DB2 Spatial Extender kann Koordinaten und Maße speichern, wenn diese
positive ganze Zahlen sind, nicht aber, wenn sie negative Zahlen oder
Dezimalzahlen sind. Aus diesem Grund müssen negative Koordinaten und
Maße in positive Zahlen, dezimale Koordinaten und Maße in ganze Zahlen
umgewandelt werden. Zur Durchführung dieser Umwandlung definieren Sie
eine Gruppe von Parametern, die bei Anwendung auf negative oder dezimale
Koordinaten und Maße positive ganze Zahlen ergeben. Diese Gruppe von
Parametern wird als räumliches Bezugssystem bezeichnet. Die
Parameter zur Umwandlung negativer Werte werden als
Abstandsfaktoren, die Parameter zur Umwandlung von Dezimalwerten
als Maßstabsfaktoren bezeichnet.
Wenn Sie eine räumliche Funktion aufrufen, die eine dezimale Koordinate,
ein dezimales Maß und die Kennung eines räumlichen Bezugssystems als Eingabe
akzeptiert, multipliziert die Funktion die dezimale Koordinate bzw. das
dezimale Maß mit einem Maßstabsfaktor innerhalb des Systems. Das
Ergebnis ist eine ganze Zahl, die von DB2 Spatial Extender gespeichert
wird. Der Maßstabsfaktor muss so groß gewählt werden, dass die
Genauigkeit dieser ganzen Zahl mit der Genauigkeit der dezimalen Koordinate
übereinstimmt.
Gehen Sie z. B. davon aus, dass eine Eingabe für die
Funktion ST_Point die X-Koordinate 10.01, die Y-Koordinate 20.03
und die Kennung eines räumlichen Bezugssystems umfasst. Wenn die
Funktion ST_Point aufgerufen wird, multipliziert sie den Wert 10.01 und
den Wert 20.03 mit dem Maßstabsfaktor des räumlichen Bezugssystems für
X- und Y-Koordinaten. Wenn dieser Maßstabsfaktor 10 ist, lauten die
resultierenden ganzen Zahlen, die DB2 Spatial Extender speichert, 100
bzw. 200.
Da die Genauigkeit dieser ganzen Zahlen (3) niedriger ist als die der
Koordinaten (4), kann DB2 Spatial Extender diese ganzen Zahlen nicht wieder in
die ursprünglichen Koordinaten umwandeln und keine Werte von ihnen ableiten,
die mit dem Koordinatensystem konsistent sind, zu dem diese Koordinaten
gehören. Ist der Maßstabsfaktor jedoch 100, speichert DB2 Spatial
Extender die ganzen Zahlen 1001 und 2003 -- Werte, die wieder in die
ursprünglichen Koordinaten umgewandelt und von denen kompatible Koordinaten
abgeleitet werden können.
Bevor Sie die Parameter für ein räumliches Bezugssystem festlegen, müssen
Sie die niedrigste negative X-, Y- und Z-Koordinate sowie das Maß in dem
geografischen Bereich, der die entsprechenden Merkmale enthält,
ermitteln. Sie können diese Werte durch Beantworten der folgenden
Fragen ermitteln:
- Liegen irgendwelche der dargestellten Merkmale westlich vom Ursprung des
verwendeten Koordinatensystems? Falls ja, welche X-Koordinaten geben die
Position des westlichen Rands des westlichsten Merkmals an? (Die Antwort gibt
die niedrigste negative X-Koordinate an, die Sie hier behandeln.) Wenn
Sie beispielsweise Ölquellen darstellen und einige dieser Quellen westlich des
Ursprungs liegen, welche X-Koordinate gibt die Position der westlichsten
Ölquelle an?
- Liegen irgendwelche der Merkmale südlich des Ursprungs? Falls ja, welche
Y-Koordinaten geben die Position des südlichsten Rands des südlichsten
Merkmals an? (Die Antwort gibt die niedrigste negative Y-Koordinate an, die
Sie hier behandeln.) Wenn Sie beispielsweise Ölquellen darstellen und
einige dieser Quellen südlich des Ursprungs liegen, welche X-Koordinate gibt
die Position der südlichsten Ölquelle an?
- Wenn Sie die Tiefe mit Z-Koordinaten definieren wollen, welches Merkmal
ist das tiefste, und welche Z-Koordinate kennzeichnet den tiefsten Punkt
dieses Merkmals? (Die Antwort gibt die niedrigste negative Z-Koordinate an,
die Sie hier behandeln.)
- Wenn Sie Maße in Ihre räumlichen Daten einbeziehen wollen, können dabei
auch negative Maße vorkommen? Falls ja, welches ist der niedrigste Wert für
ein negatives Maß?
Nachdem Sie die niedrigsten negativen Koordinaten bestätigt haben, addieren
Sie dazu einen Wert von fünf bis zehn Prozent. Wenn die niedrigste
negative X-Koordinate beispielsweise -100 ist, könnten Sie -5
addieren. Die so erhaltene Zahl wird in diesem Handbuch als
erweiterter Wert bezeichnet.
- Anmerkung:
- Die Kennung des räumlichen Standardbezugssystems von DB2 Spatial Extender ist
0 (null). DB2 Spatial Extender umfasst ein räumliches Bezugssystem zur
Verwendung mit dem Standard-Geocodierer. Die Kennung dieses Systems ist
1.
Geben Sie als nächstes an, welche Abstandsfaktoren der Spatial Extender zur
Umwandlung negativer Koordinaten und Maße in nicht negative Zahlen verwenden
soll:
-
Nachdem Sie festgelegt haben, was Ihr erweiterter X-Wert sein soll, geben Sie
einen Abstand an, der nach Subtraktion von diesem Wert Null ergibt. Der
Spatial Extender subtrahiert diese Zahl von allen negativen X-Koordinaten, um
einen positiven Wert zu erhalten. Der Spatial Extender subtrahiert
diese Zahl auch von allen anderen X-Koordinaten.
Wenn der erweiterte X-Wert beispielsweise -105 lautet, müssen Sie
-105 davon subtrahieren, um Null zu erhalten. Der Spatial
Extender subtrahiert dann -105 von allen X-Koordinaten, die den
dargestellten Merkmalen zugeordnet sind. Da keine dieser Koordinaten
größer als -100 ist, sind alle durch diese Subtraktion erhaltenen Werte
positiv.
- Geben Sie in der gleichen Weise Abstandswerte an, die nach der Subtraktion
von dem erweiterten Y-Wert, dem erweiterten Z-Wert oder dem erweiterten Maß
Null ergeben.
Der von den X-Koordinaten subtrahierte Abstand wird als falsches
X bezeichnet. Die von den Y-Koordinaten, den Z-Koordinaten und
dem Maß zu subtrahierenden Abstände werden entsprechend als falsches
Y, falsches Z und falsches M bezeichnet.
Anweisungen zum Angeben dieser Parameter über die Steuerzentrale finden Sie im
Abschnitt Über die Steuerzentrale ein räumliches Bezugssystem erstellen.
Geben Sie als nächstes an, welche Maßstabsfaktoren der Spatial Extender zur
Umwandlung dezimaler Koordinaten und Maße in ganze Zahlen verwenden
soll:
- Geben Sie einen Maßstabsfaktor an, der bei Multiplikation mit einer
dezimalen X-Koordinate oder einer dezimalen Y-Koordinate eine ganze
32-Bit-Zahl ergibt. Es empfiehlt sich, für diesen Maßstabsfaktor eine
Potenz von zehn zu verwenden: 10 hoch eins (10), 10 hoch zwei (100), 10
hoch drei (1000) oder ggf. eine höhere Zehnerpotenz. Legen Sie
die Zehnerpotenz wie folgt fest:
- Ermitteln Sie, welche X- und Y-Koordinaten Dezimalzahlen sind bzw.
sein werden. Angenommen, Sie stellen fest, dass drei der verschiedenen
X- und Y-Koordinaten, mit denen Sie arbeiten, Dezimalzahlen sind:
1.23, 5.1235 und 6.789.
- Verwenden Sie die Dezimalkoordinate mit der längsten
Dezimalgenauigkeit. Stellen Sie anschließend fest, mit welcher
Zehnerpotenz diese Koordinate multipliziert werden kann, um eine ganze Zahl
mit entsprechender Genauigkeit zu erhalten. In unserem Beispiel hat
5.1235 von den drei Dezimalkoordinaten die längste
Dezimalgenauigkeit. Durch eine Multiplikation mit zehn hoch vier
(10000) ergibt sich die Dezimalzahl 51235.
- Stellen Sie fest, ob die durch die Multiplikation erhaltene ganze Zahl zu
lang ist, um in sie in einem 32-Bit-Datenelement zu speichern. 51235
ist nicht zu lang. Aber nehmen Sie an, neben 1.23,
5.11235 und 6.789 umfasst der Bereich Ihrer X- und Y-Koordinaten
noch einen vierten Dezimalwert 10006.789876. Die
Dezimalgenauigkeit dieser Koordinate ist länger als die der anderen drei
Dezimalkoordinaten; Sie multiplizieren daher diese Koordinate
-- nicht 5.1235 -- mit dem Faktor 10. Zur Umwandlung
in eine ganze Zahl könnten Sie sie mit zehn hoch sechs (1000000)
multiplizieren. Der dadurch erhaltene Wert 10006789876 ist jedoch zu
lang, um ihn in einem 32-Bit-Datenelement speichern zu können. Wenn der
Spatial Extender versucht, diesen Wert zu speichern, sind die Ergebnisse nicht
vorhersehbar.
Vermeiden Sie dieses Problem, indem Sie eine Potenz von zehn wählen, die
bei der Multiplikation mit der ursprünglichen Koordinate eine Dezimalzahl
ergibt, die der Spatial Extender so abschneiden kann, dass sich bei minimalem
Genauigkeitsverlust eine ganze Zahl ergibt, die gespeichert werden
kann. In diesem Fall können Sie zehn hoch vier (10000) wählen.
Die Multiplikation von 10000 mit 10006.789876 ergibt
100067898.76. Der Spatial Extender schneidet diese Nummer auf
100067898 ab und reduziert damit ihre Genauigkeit um eine praktisch
unbedeutende Größe.
- Wenn die dargestellten Merkmale dezimale Z-Koordinaten enthalten,
ermitteln Sie anhand der vorangegangenen Prozedur einen geeigneten
Maßstabsfaktor für diese Koordinaten. Wenn die Merkmale dezimalen Maßen
zugeordnet sind, verwenden Sie diese Prozedur auch zum Ermitteln eines
Maßstabsfaktors für diese Maße.
Der Maßstabsfaktor für X- und Y-Koordinaten wird als XY-Einheit
bezeichnet. Die Skalierungsfaktoren für Z-Koordinaten und Maße werden
als Z-Einheiten bzw. M-Einheiten
bezeichnet. Anweisungen zum Angeben dieser Parameter über die
Steuerzentrale finden Sie im Abschnitt Über die Steuerzentrale ein räumliches Bezugssystem erstellen.
Dieser Abschnitt enthält eine Übersicht über die erforderlichen
Schritte zum Erstellen eines räumlichen Bezugssystems über die
Steuerzentrale. Im An- schluss an diese Übersicht finden Sie Details
zur Durchführung der einzelnen Schritte.
Zur Ausführung dieser Schritte ist keine spezielle Berechtigung
erforderlich.
Übersicht über die erforderlichen Schritte zum Erstellen eines
räumlichen Bezugssystems über die Steuerzentrale:
- Öffnen Sie das Fenster Create Spatial Reference.
- Geben Sie an, welches Koordinatensystem verwendet werden soll.
- Geben Sie die Kennungen für das zu erstellende räumliche Bezugssystem
an.
- Stellen Sie fest, welche Bereiche von Koordinaten und Maßen für die
geografischen Merkmale gelten, zu denen Sie Informationen erhalten
wollen.
- Geben Sie Werte an für die Umwandlung negativer oder dezimaler Koordinaten
und Maße in Datenelemente, die der Spatial Extender speichern kann.
- Weisen Sie den Spatial Extender an, das gewünschte räumliche Bezugssystem
zu erstellen.
Ausführliche Schritte zum Erstellen eines räumlichen Bezugssystems
über die Steuerzentrale:
- Öffnen Sie das Fenster Create Spatial Reference.
- Heben Sie im Fenster Control Center die Komprimierung des
Objektbaums auf, bis Sie den Ordner Databases unter dem Server
finden, auf dem der Spatial Extender ausgeführt werden soll.
- Klicken Sie den Ordner Databases an. Die Datenbanken
werden im Inhalts-Teilfenster auf der rechten Seite des Fensters
angezeigt.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste die Datenbank an, die Sie für die
räumlichen Daten aktiviert haben. Klicken Sie anschließend Spatial
Extender --> Spatial References im Kontextmenü
an. Das Fenster "Spatial References" wird geöffnet.
- Klicken Sie im Fenster Spatial References den Befehl
Create an. Das Fenster Create Spatial Reference
wird geöffnet.
- Geben Sie im Fenster Create Spatial Reference im Feld
Coordinate system an, welches Koordinatensystem verwendet werden
soll.
- Geben Sie die Kennungen für das zu erstellende räumliche Bezugssystem
an.
- Geben Sie im Feld Name einen Namen aus 1 - 64 Zeichen für das
System ein.
- Einschränkung:
- Geben Sie nicht den Namen eines anderen räumlichen Bezugssystems
an. Zwei räumliche Bezugssysteme in der Datenbank können nicht den
gleichen Namen haben.
- Geben Sie im ID-Feld eine numerische Kennung an. Diese Kennung muss
eine ganze Zahl sein.
- Einschränkung:
- Geben Sie nicht die ID eines anderen räumlichen Bezugssystems an. Zwei
räumliche Bezugssysteme in der Datenbank können nicht die gleiche ID
haben.
- Ermitteln Sie mit einem Medium außerhalb der Steuerzentrale --
beispielsweise auf Papier oder einer weißen Tafel -- die niedrigsten
negativen Koordinaten und Maße für die dargestellten geografischen
Merkmale. Anweisungen hierzu finden Sie im Abschnitt Die niedrigsten negativen Koordinaten und Maße ermitteln.
- Geben Sie im Fenster Create Spatial
Reference Werte an für die Umwandlung negativer oder dezimaler
Koordinaten und Maße in Datenelemente, die vom Spatial Extender unterstützt
werden -- also nicht negative ganze 32-Bit-Zahlen.
- Geben Sie Werte an für die Umwandlung negativer oder dezimaler
X-Koordinaten in nicht-negative ganze Zahlen:
-
Geben Sie ein "falsches Y" ein, das dem Spatial Extender die Umwandlung
negativer Y-Koordinaten in positive Werte ermöglicht. Geben Sie diesen
Wert in der Spalte Offset in dem Feld neben Y ein:
- Wenn irgendwelche Werte im Bereich der in Schritt 4 angegebenen Y-Koordinaten negativ sind, geben Sie ein
"falsches Y" ein, das bei der Subtraktion von der niedrigsten negativen
Koordinate eine positive Zahl ergibt. Anweisungen hierzu finden Sie im
Abschnitt Abstandsfaktoren angeben.
- Wenn alle Y-Koordinaten positiv sind, geben Sie ein "falsches Y" von 0
ein.
- Wenn Sie Z-Koordinaten in Ihre räumlichen Daten einbeziehen wollen, geben
Sie Werte an zur Umwandlung negativer oder dezimaler Z-Koordinaten in
nicht-negative ganze Zahlen.
-
Geben Sie in der Spalte Offset in dem Feld neben Z ein
"falsches Z" ein:
- Wenn irgendwelche Werte im Bereich der in Schritt 4 angegebenen Z-Koordinaten negativ sind, geben Sie ein
"falsches Z" ein, das bei der Subtraktion von der niedrigsten negativen
Koordinate eine positive Zahl ergibt. Anweisungen hierzu finden Sie im
Abschnitt Abstandsfaktoren angeben.
- Wenn keine der Z-Koordinaten negativ ist, geben Sie ein falsches Z von 0
ein.
-
Geben Sie in der Spalte Scale factor eine Z-Einheit in dem Feld
ganz rechts von Z ein. Diese Z-Einheit sollte bei
Multiplikation mit einer beliebigen dezimalen Z-Koordinate eine ganze Zahl
ergeben, die mit minimalem Genauigkeitsverlust als 32-Bit-Datenelement
gespeichert werden kann. Anweisungen hierzu finden Sie im Abschnitt Maßstabsfaktoren angeben.
- Wenn Sie Maße in Ihre räumlichen Daten einbeziehen wollen, geben Sie Werte
an zur Umwandlung negativer oder dezimaler Maße in nicht-negative ganze
Zahlen.
-
Geben Sie in der Spalte Offset in dem Feld neben Linear
ein "falsches M" ein:
- Wenn irgendwelche Werte im Bereich der in Schritt 4 angegebenen Maße negativ sind, geben Sie ein "falsches M"
ein, das bei der Subtraktion von dem niedrigsten negativen Maß eine positive
Zahl ergibt. Anweisungen hierzu finden Sie im Abschnitt Abstandsfaktoren angeben.
- Wenn alle Maße positiv sind, geben Sie ein "falsches M" von 0 ein.
-
Geben Sie in der Spalte Scale factor eine M-Einheit in dem Feld
ganz rechts von der Bezeichnung Linear ein. Diese M-Einheit
sollte bei Multiplikation mit einem beliebigen Maß eine ganze Zahl ergeben,
die mit minimalem Genauigkeitsverlust als 32-Bit-Datenelement gespeichert
werden kann. Anweisungen hierzu finden Sie im Abschnitt Maßstabsfaktoren angeben.
- Klicken Sie OK an, um das gewünschte räumliche Bezugssystem zu
erstellen.
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