Úvod do práce v prostředí ArcGIS, prostorová data, datové zdroje, atributová tabulka

Cíl bloku

Seznámení s ArcGIS Pro, základní orientace v prostředí programu
Přidávání dat do mapy a ovládání mapy
Jak získat data pro práci v GIS
Význam atributové tabulky v GIS

Software pro výuku

Během většiny výuky bude používán program ArcGIS Pro – pokročilý desktopový geografický informační systém (GIS) vyvinutý společností Esri. Umožňuje uživatelům vytvářet, editovat, analyzovat a vizualizovat geoprostorová data v různých vrstvách, včetně rastrových a vektorových map, ortofot, digitálního výškového modelu a dalších datasetů.
Uživatelé mohou vytvářet a upravovat atributy a geometrii prvků, provádět pokročilé analýzy, vytvářet a publikovat mapové vrstvy a vytvářet interaktivní mapové aplikace. Program obsahuje také nástroje pro vizualizaci dat, tvorbu mapových výstupů a sdílení výsledků s ostatními uživateli.

Pozn.

Vzhledem k vysokým pořizovacím nákladům se systém ArcGIS využívá především ve velkých firmách a orgánech státní správy. V menších podnicích je rozšířenější jeho open source alternativa QGIS (tomu bude věnována pozornost v závěru předmětu).

Geoprostorová (GIS) data (vektorová)

Geografický informační systém (GIS) využívá obecně jakákoliv data obsahující prostorovou (polohovou) informaci. Poloha může být reprezentována nejen kombinací souřadnic (X + Y, šířka + délka aj.), ale také např. adresou (o libovolné podrobnosti). Doplňkem k polohové informaci obvykle bývá připojena jakákoliv další informace formou atributů v atributové tabulce.

CELÁ MAPABodyLiniePolygony

Schematická ukázka geoprostorových dat a k nim přiřazených atributových tabulek

Ukládání geoprostorových dat: Data lze ukládat mnoha různými způsoby. Datových formátů existuje mnoho, pro začátek uvedeme některé základní.

Shapefile: formát od spol. Esri s převážně otevřenou specifikací, obsahuje geometrii a vlastnosti (atributy) prostorových prvků, v současnosti asi nejpoužívanější, přestože má mnoho nevýhod a z dnešního pohledu je poněkud zastaralý, jedna z charakteristik formátu je povinné rozdělení do více souborů (.shp, .shx a .dbf, příp. další nepovinné), což přináší obtíže při přesouvání, kopírování apod.
Geodatabáze (GDB): nativní datová struktura systému ArcGIS – primární datový formát pro správu a editaci dat, obsahuje kolekci datasetů různých typů (vektor, rastr i jiné), zároveň dokáže uchovávat údaje o datové integritě (domény, subtypy apod.) nebo topologii

Spuštění a základní orientace v programu

Při spuštění probíhá ověření licence přes účet organizace (prijmeni.jmeno_gspsd).

Uživatelské protředí programu se skládá ze tří základních prvků:


RIBBON	nabídka funkcí programu (prvek shodný s jinými programy, např. Microsoft Word), nabídka se kontextově mění podle akcí uživatele
PANE VLEVO	zpravidla panel Obsah mapy (Contents)
PANE VPRAVO	panely a vlastnosti funkcí, mnoho funkcí spouští svůj panel, přes který se daná funkce ovládá, např. Symbologie, Editace, Tools
VIEW	okno s mapou (2D) nebo scénou (3D)

Všechny VIEWs a PANEs jsou dokovatelné – je možné je libovolně přemisťovat po obrazovce a přichytávat k ostatním prvkům

Working with Panes in ArcGIS Pro

Další zdroje:

pro.arcgis.com
Introduction to ArcGIS Pro pro.arcgis.com
Introducing ArcGIS Pro

Přidání dat do mapy

Vytvoření mapy: na kartě Insert New Map

Create a map or scene

Přidání dat do mapy (lokálně uložených): Map → Add Data → Data → vybrat soubor...

Pokud se soubor ve struktuře neobjevuje, lze dialog obnovit klávesou F5

Add data from the Add Data dialog box Video

Aby pro procházení dat nebylo nutné pokaždé procházet adresářovou strukturu, hodí se adresáře s daty připojit do projektu.

Připojení adresáře do projektu: V Catalog Pane ( View → Catalog Pane ) přes pravé tl. myši na "Folders" vybrat Add Folder Connection → vložit nebo zvolit cestu... → data ve složce přetáhnout (Drag&Drop) do prostoru mapy

Cesta ke zvolenému adresáři zůstane v nabídce mezi položkami "Folders". Adresář nemusí být lokální, lze takto připojit i např. fakultní disk H:\.

Connect to a folder The Project Pane Video

...totéž lze udělat s geodatabází. V geodatabázi jsou data uložena efektivněji, nelze do ní však vložit cokoli.

Připojení geodatabáze do projektu: V Catalog Pane ( View → Catalog Pane ) přes pravé tl. myši na "Databases" vybrat Add Database → vložit nebo zvolit cestu ke geodatabázi... → data ve složce přetáhnout (Drag&Drop) do prostoru mapy

Cesta ke zvolené geodatabázi zůstane v nabídce mezi položkami "Databases". Cesta opět nemusí být pouze lokální.

Connect to a database Video

Každopádně vždy lze procházet i celou strukturu složek a souborů na počítači přes sekci Computer.

Pořadí vrstev: V obsahu mapy (Contents Pane) se zobrazují všechny vrstvy obsažené v mapě. Zaškrtávacím políčkem vlevo lze jednotlivým vrstvám zapínat a vypínat viditelnost. Změnou pořadí vrstev v obsahu se změní jejich pořadí vykreslování v mapě.

Contents Pane a změna pořadí a přepínání viditelnosti vrstev

Video

Nastavení vlastností mapy: V Contents Pane (Obsah) přes pravé tl. myši na název mapy vybrat Properties

Pro začátek jsou zajímavé tyto položky:

Karta General
- Name (Název mapy)
- Reference scale (Referenční měřítko): Zafixuje velikost mapové symboliky pro zadané měřítko (hodí se při vytváření výstupů tištěných na papír v určitém měřítku)
  Map reference scales
- Rotation: Úhel natočení mapy
Záložka Coordinate systems
- Informace o souřadnicovém systému zobrazení mapy (zvlášť pro polohu a pro výšku).
- Pozor na různé souřadnicové systémy
  
  Pokud se souř. systém vložených dat liší od systému mapy, jsou data dočasně převedena do souř. systému mapy. Jedná se však o tzv. on-the-fly transformaci, která je pro kombinaci některých souř. systémů zjednodušená a data na sebe nemusí správně navazovat. Tato situace se nedoporučuje, neboť může přinést nepřesné výsledky mapové vizualizace i datových analýz. Podrobnější informace zde.

Video

Jak data získat

Ruční tvorba (pomocí kreslicích a editačních nástrojů ArcGIS Pro) součástí budoucích bloků

Externě získaná data (např. zaslaná přes Teams)

Data online ke stažení: stažení z libovolného zdroje na lokální disk ve formě souborů, dále shodný přístup jako s lokálně uloženými soubory (viz výše) – například:

ArcČR Geoportal Praha Geoportal data.Brno otevřená data AOPK geoportál ČSÚ

Ve výše zmíněných případech se jedná o lokálně uložená data (na disku počítače), přístup k nim je standardně přes systémovou cestu, např.:

C:\Pracovni\Geodatabase.gdb\Trida1 T:\ArcGIS\data\Ulice.shp

Připojení streamovaných dat později

připojení datových služeb přes URL adresu, nevyžaduje ruční lokální ukládání, existuje více standardů pro poskytování těchto služeb

Video

Ovládání mapy

Explore Tool: Pohyb v mapě a vyvolávání pop-upů (vyskakovacích oken), funkce tlačítek myši viz obr.

Pop-up (Vyskakovací okno): Je jedním ze základních prvků grafického prostředí GIS aplikací. Jeho (nejčastějším) účelem je poskytnout rychlý náhled informací o daném prvku po kliknutí na jeho geometrii. Podoba okna je ale konfigurovatelná a nástroje pro úpravu velice variabilní. Ve výchozím stavu pop-up zobrazuje výpis atributů ve formě tabulky (obr.). Pop-ups
Měřítko mapy: Udává poměr zmenšení mapy vzhledem ke skutečnosti. V rohu mapového okna (obr.) lze vybrat z nabízených měřítek nebo i nastavit libovolnou vlastní hodnotu. Map scales and scale properties

Navigation Navigate maps and scenes Video

Select Tool: Pohyb v mapě a interaktivní vybírání prvků kurzorem. Zrušení výběru viz obr.

Přidání prvků do výběru: Shift + klik
Odebrání prvků z výběru: Ctrl + klik

Select features interactively Select features for editing Video

Measure Tool: Interaktivní měření vzdáleností, úhlů apod.

Measure Video

Atributová tabulka

Atributová tabulka je doplňkem ke geoprostorovým datům – obohacuje každý prvek (geometrii) o další informace (tzv. atributy). Tyto informace jsou pro práci v GIS klíčové, protože geometrie sama o sobě (bez atributů) nám mnoho informací nepřinese. Atributová tabulka je proto součástí každé (vektorové) vrstvy.

Tabulka obsahuje sloupce – tzv. atributy (fields), a řádky – tzv. záznamy (records, rows). Každý prvek tak obsahuje hodnoty všech atributů – příklad viz obr. níže.

Atributová tabulka v ArcGIS Pro

Otevření atributové tabulky: V Contents Pane ( View → Contents ) přes pravé tl. myši na vrstvu vybrat Attribute Table.

Výběr záznamů: Klikem levého tl. myši na číslo řádku vlevo od tabulky Select records in a table interactively

Výběr vytvořený tímto způsobem se neliší od interaktivního výběru v mapovém okně (viz výše). Rozdílný je však kontext, ve kterém uživatel výběr tvoří. V atributové tabulce uživatel vybírá na základě atributů – nevidí, kde v mapě se prvek nachází (nemůže tak např. vybrat dva prvky, které spolu sousedí). V mapovém okně je oproti tomu kontext čistě prostorový (vybírá se na základě polohy).

Zrušení výběru: Tlačítkem Clear

Počet prvků / počet vybraných prvků: viz obrázek výše

Přidat pole / editovat pole / smazat pole: V pravém horním rohu atr. tabulky kliknout na hamburger menu a vybrat možnost Fields View

Kliknutím pod poslední řádek tabulky polí ("Click here to add a new field") se přidá pole
Dvojklikem do jednotlivých polí lze měnit text či jiné parametry
Přes pravé tl. myši na začátek řádku vlevo vybrat Delete a dané pole se smaže

Název pole (Field Name) má určitá omezení – např. nesmí začínat číslem, některé znaky nelze použít (–, +, %, znak mezery aj.) max. délka je 29 znaků (pozor, délka se může lišit pro různé formáty souboru), nesmí být shodný s názvem jiného pole, není doporučeno používat diakritiku Define fields in tables
Alias se používá jako zástupce pro název pole, má menší omezení a většinou slouží pro převedení názvu pole do "lidské řeči"
Datový typ (Data Type) určuje typ dat, který je možné do pole vkládat. Jiný typ je např. číslo, text nebo datum. Pozor, existuje více datových typů pro číslo, datum apod. Liší se primárně počtem bitů alokovaných pro jeden záznam, nejběžnějšími datovými typy jsou Text (String), Short (celé číslo, 16-bit), Float (číslo s des. čárkou, 32-bit) ArcGIS field data types

Poznámka

Některá pole není možné smazat ani editovat (např. OBJECTID, Shape, SHAPE_Length). Jde o tzv. systémová pole, mají v datové struktuře speciální význam a jejich hodnoty jsou automaticky generované programem. Pokud tato pole v tabulce překáží, lze je skrýt (pravé tl. na záhlaví atributové tabulky → Hide Field)

Datový typ existujícího pole nelze měnit! Existují však osvědčené metody řešení tohoto problému, viz zdroj: Change the data type of an existing field in ArcGIS Pro

Mohou samozřejmě existovat i data bez popisných atributů (tedy jen s geometriemi prvků). Každopádně budou však obsahovat tzv. systémové atributy, které se pro každý prvek každé vrstvy v geodatabázi generují automaticky a nelze je měnit.

Jedná se o atributy:

OBJECTID – identifikátor prvku, zpravidla nabývá číelných hodnot 0, 1, 2, ... a přiděluje se každému prvku automaticky;
SHAPE – 'atribut', obsahující samotnou geometrii prvků, nelze ho (v atributové tabulce) přímo editovat;
SHAPE_Length – atribut obsahující délku prvku (v případě linií) nebo obvod (plochy);
SHAPE_Area – atribut obsahující plochu prvku.

Jednotky atributů SHAPE_Length a SHAPE_Area se přebírají z jednotek souř. systému, tedy obvykle metry a metry čtvereční.
Bodové vrstvy samozřejmě žádný atribut s délkou ani plochou neobsahují.

Editace záznamů (prvků, řádků) tabulky: Dvojklikem přímo do hodnoty v tabulce je možné hodnotu změnit/přepsat, klávesou Enter potvrdit. Edit a value in a table cell

Uložení editací: na kartě Edit Save – tím dojde k zápisu úprav do databáze. Edit an active table

Poznámka

Uložení dat (editací) je v GIS odděleno od ukládání projektu. Do projektu se ukládá např. nastavení mapy, seznam vrstev v mapě a jejich symbologie, rozložení oken apod. Uložením projektu se tedy neuloží úpravy dat!

Interact with a table

Tabulky bez geometrie

Některá data mohou obsahovat pouze atributovou tabulku (tedy žádné geometrické prvky). I přesto se však může jednak o geoprostorová data. Prostorová složka může být nahrazena tabulkovými záznamy – např. bodovými souřadnicemi či adresou (slovní reprezentace polohy). Tyto údaje je totiž možné pomocí GIS analýzy převést na geometrii.

I kdyby však data prostorovou složku vůbec neměla, mohou v GIS dobře posloužit – přes tzv. Join je lze napojit na jiná data, která už polohové údaje mají (toto téma bude probíráno později).

Tabulková data lze do ArcGIS Pro načíst jak z geodatabáze, tak z externího souborů (např.) CSV, tabulky Excelu XLSX apod.

Tables Open tabular data

Doplňkové zdroje:

pro.arcgis.com
ArcGIS Pro keyboard shortcuts PDF
ArcGIS Pro shortcuts