Geometa Lab OST - Benutzerbeiträge [de-ch]

Team 03 2018

2018-12-21T17:20:25Z

Lboegli: /* Aufgabenstellung */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

Uns ist bewusst, dass es per Definition noch weitere internationale Flughäfen in der Schweiz gibt. Wir haben jedoch bewusst einen pragmatischen Ansatz gewählt. Der Flughafen von Basel ist ausserdem nicht auf Schweizer Boden, dennoch ist er für die "Ferienfliegerei" der Schweizer Bevölkerung von Bedeutung.

Bei dieser Arbeit stehen die Analysemöglichkeiten mit einem GIS und nicht die "verkehrspolitische" Aussage der Karte im Vordergrund. Die Verfasser sind der Meinung, dass bei der Anreise an einen Flughafen zwecks Urlaub aus vielerlei Gründen eigentlich der Öffentliche Verkehr im Vordergrund stehen sollte. Die Erreichbarkeit mit dem Auto bietet technisch betrachtet jedoch die besseren "Trainingsmöglichkeiten" mit dem GIS an.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete.

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|ohne|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

Aus den zwei vorangehenden Grafiken wird ersichtlich, dass die Unterscheidung "innerorts/ausserorts" nur bei den Objektklassen "4, 8, 9, 10, 20" von Relevanz ist, um die entsprechende Geschwindigkeit zuordnen zu können. Bei den anderen Objektklassen ist die Geschwindigkeit durch die Objektklasse selbst bestimmt.

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Datenstruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: Visualisieren ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Zusammenfassung: Pocket Guide ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt stellte aus unserer Sicht dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Methoden der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie geeigneten Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch ein spannender Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine weitere Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

Auf der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Umweg. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf können die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM: TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung ARE: Bauzonen Schweiz 2017 (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-21T17:17:29Z

Lboegli: /* Quellen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

Uns ist bewusst, dass es per Definition noch weitere internationale Flughäfen in der Schweiz gibt. Wir haben jedoch bewusst einen pragmatischen Ansatz gewählt. Der Flughafen von Basel ist ausserdem nicht auf Schweizer Boden, dennoch ist er für die "Ferienfliegerei" der Schweizer Bevölkerung von Bedeutung.

Bei dieser Arbeit stehen die Analysemöglichkeiten mit einem GIS und nicht die "verkehrspolitische" Aussage der Karte im Vordergrund. Die Verfasser sind der Meinung, dass bei der Anreise an einen Flughafen zwecks Urlaub aus vielerlei Gründen eigentlich der Öffentliche Verkehr im Vordergrund stehen sollte. Die Erreichbarkeit mit dem Auto bietet technisch betrachtet jedoch die besseren "Trainingsmöglichkeiten" mit dem GIS an.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|ohne|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
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Aus den zwei vorangehenden Grafiken wird ersichtlich, dass die Unterscheidung "innerorts/ausserorts" nur bei den Objektklassen "4, 8, 9, 10, 20" von Relevanz ist, um die entsprechende Geschwindigkeit zuordnen zu können. Bei den anderen Objektklassen ist die Geschwindigkeit durch die Objektklasse selbst bestimmt.

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Datenstruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: Visualisieren ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Zusammenfassung: Pocket Guide ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt stellte aus unserer Sicht dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Methoden der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie geeigneten Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch ein spannender Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine weitere Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

Auf der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Umweg. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf können die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM: TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung ARE: Bauzonen Schweiz 2017 (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-21T17:16:30Z

Lboegli: /* Quellen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

Uns ist bewusst, dass es per Definition noch weitere internationale Flughäfen in der Schweiz gibt. Wir haben jedoch bewusst einen pragmatischen Ansatz gewählt. Der Flughafen von Basel ist ausserdem nicht auf Schweizer Boden, dennoch ist er für die "Ferienfliegerei" der Schweizer Bevölkerung von Bedeutung.

Bei dieser Arbeit stehen die Analysemöglichkeiten mit einem GIS und nicht die "verkehrspolitische" Aussage der Karte im Vordergrund. Die Verfasser sind der Meinung, dass bei der Anreise an einen Flughafen zwecks Urlaub aus vielerlei Gründen eigentlich der Öffentliche Verkehr im Vordergrund stehen sollte. Die Erreichbarkeit mit dem Auto bietet technisch betrachtet jedoch die besseren "Trainingsmöglichkeiten" mit dem GIS an.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|ohne|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

Aus den zwei vorangehenden Grafiken wird ersichtlich, dass die Unterscheidung "innerorts/ausserorts" nur bei den Objektklassen "4, 8, 9, 10, 20" von Relevanz ist, um die entsprechende Geschwindigkeit zuordnen zu können. Bei den anderen Objektklassen ist die Geschwindigkeit durch die Objektklasse selbst bestimmt.

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Datenstruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: Visualisieren ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Zusammenfassung: Pocket Guide ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt stellte aus unserer Sicht dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Methoden der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie geeigneten Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch ein spannender Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine weitere Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

Auf der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Umweg. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf können die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM: TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-21T17:15:23Z

Lboegli: /* Pocket Guide: Vorgehen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

Uns ist bewusst, dass es per Definition noch weitere internationale Flughäfen in der Schweiz gibt. Wir haben jedoch bewusst einen pragmatischen Ansatz gewählt. Der Flughafen von Basel ist ausserdem nicht auf Schweizer Boden, dennoch ist er für die "Ferienfliegerei" der Schweizer Bevölkerung von Bedeutung.

Bei dieser Arbeit stehen die Analysemöglichkeiten mit einem GIS und nicht die "verkehrspolitische" Aussage der Karte im Vordergrund. Die Verfasser sind der Meinung, dass bei der Anreise an einen Flughafen zwecks Urlaub aus vielerlei Gründen eigentlich der Öffentliche Verkehr im Vordergrund stehen sollte. Die Erreichbarkeit mit dem Auto bietet technisch betrachtet jedoch die besseren "Trainingsmöglichkeiten" mit dem GIS an.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|ohne|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

Aus den zwei vorangehenden Grafiken wird ersichtlich, dass die Unterscheidung "innerorts/ausserorts" nur bei den Objektklassen "4, 8, 9, 10, 20" von Relevanz ist, um die entsprechende Geschwindigkeit zuordnen zu können. Bei den anderen Objektklassen ist die Geschwindigkeit durch die Objektklasse selbst bestimmt.

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Datenstruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: Visualisieren ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Zusammenfassung: Pocket Guide ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt stellte aus unserer Sicht dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Methoden der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie geeigneten Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch ein spannender Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine weitere Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

Auf der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Umweg. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf können die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-21T17:14:40Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

Uns ist bewusst, dass es per Definition noch weitere internationale Flughäfen in der Schweiz gibt. Wir haben jedoch bewusst einen pragmatischen Ansatz gewählt. Der Flughafen von Basel ist ausserdem nicht auf Schweizer Boden, dennoch ist er für die "Ferienfliegerei" der Schweizer Bevölkerung von Bedeutung.

Bei dieser Arbeit stehen die Analysemöglichkeiten mit einem GIS und nicht die "verkehrspolitische" Aussage der Karte im Vordergrund. Die Verfasser sind der Meinung, dass bei der Anreise an einen Flughafen zwecks Urlaub aus vielerlei Gründen eigentlich der Öffentliche Verkehr im Vordergrund stehen sollte. Die Erreichbarkeit mit dem Auto bietet technisch betrachtet jedoch die besseren "Trainingsmöglichkeiten" mit dem GIS an.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
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[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|ohne|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

Aus den zwei vorangehenden Grafiken wird ersichtlich, dass die Unterscheidung "innerorts/ausserorts" nur bei den Objektklassen "4, 8, 9, 10, 20" von Relevanz ist, um die entsprechende Geschwindigkeit zuordnen zu können. Bei den anderen Objektklassen ist die Geschwindigkeit durch die Objektklasse selbst bestimmt.

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Datenstruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: Visualisieren ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt stellte aus unserer Sicht dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Methoden der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie geeigneten Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch ein spannender Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine weitere Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

Auf der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Umweg. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf können die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-21T17:13:26Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

Uns ist bewusst, dass es per Definition noch weitere internationale Flughäfen in der Schweiz gibt. Wir haben jedoch bewusst einen pragmatischen Ansatz gewählt. Der Flughafen von Basel ist ausserdem nicht auf Schweizer Boden, dennoch ist er für die "Ferienfliegerei" der Schweizer Bevölkerung von Bedeutung.

Bei dieser Arbeit stehen die Analysemöglichkeiten mit einem GIS und nicht die "verkehrspolitische" Aussage der Karte im Vordergrund. Die Verfasser sind der Meinung, dass bei der Anreise an einen Flughafen zwecks Urlaub aus vielerlei Gründen eigentlich der Öffentliche Verkehr im Vordergrund stehen sollte. Die Erreichbarkeit mit dem Auto bietet technisch betrachtet jedoch die besseren "Trainingsmöglichkeiten" mit dem GIS an.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|ohne|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

Aus den zwei vorangehenden Grafiken wird ersichtlich, dass die Unterscheidung "innerorts/ausserorts" nur bei den Objektklassen "4, 8, 9, 10, 20" von Relevanz ist, um die entsprechende Geschwindigkeit zuordnen zu können. Bei den anderen Objektklassen ist die Geschwindigkeit durch die Objektklasse selbst bestimmt.

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Datenstruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt stellte aus unserer Sicht dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Methoden der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie geeigneten Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch ein spannender Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine weitere Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

Auf der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Umweg. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf können die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-20T12:31:40Z

Lboegli: /* Aufgabenstellung */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

Uns ist bewusst, dass es per Definition noch weitere internationale Flughäfen in der Schweiz gibt. Wir haben jedoch bewusst einen pragmatischen Ansatz gewählt. Der Flughafen von Basel ist ausserdem nicht auf Schweizer Boden, dennoch ist er für die "Ferienfliegerei" der Schweizer Bevölkerung von Bedeutung.

Bei dieser Arbeit stehen die Analysemöglichkeiten mit einem GIS und nicht die "verkehrspolitische" Aussage der Karte im Vordergrund. Die Verfasser sind der Meinung, dass bei der Anreise an einen Flughafen zwecks Urlaub aus vielerlei Gründen eigentlich der Öffentliche Verkehr im Vordergrund stehen sollte. Die Erreichbarkeit mit dem Auto bietet technisch betrachtet jedoch die besseren "Trainingsmöglichkeiten" mit dem GIS an.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
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[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
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=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|ohne|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
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Aus den zwei vorangehenden Grafiken wird ersichtlich, dass die Unterscheidung "innerorts/ausserorts" nur bei den Objektklassen "4, 8, 9, 10, 20" von Relevanz ist, um die entsprechende Geschwindigkeit zuordnen zu können. Bei den anderen Objektklassen ist die Geschwindigkeit durch die Objektklasse selbst bestimmt.

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt stellte aus unserer Sicht dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Methoden der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie geeigneten Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch ein spannender Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine weitere Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

Auf der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Umweg. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf können die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-20T12:22:58Z

Lboegli: /* Aufgabenstellung */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

Uns ist bewusst, dass es per Definition noch weitere internationale Flughäfen in der Schweiz gibt. Wir haben jedoch bewusst einen pragmatischen Ansatz gewählt. Der Flughafen von Basel ist nicht auf Schweizer Boden, dennoch ist er für die "Ferienfliegerei" der Schweizer Bevölkerung von Interesse.

Bei dieser Arbeit stehen die Analysemöglichkeiten mit einem GIS und nicht die "verkehrspolitische" Aussage der Karte im Vordergrund. Die Verfasser sind der Meinung, dass bei der Anreise an einen Flughafen zwecks Urlaub aus vielerlei Gründen eigentlich der Öffentliche Verkehr im Vordergrund stehen sollte. Die Erreichbarkeit mit dem Auto bietet technisch betrachtet jedoch die besseren "Trainingsmöglichkeiten" mit dem GIS an.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|ohne|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

Aus den zwei vorangehenden Grafiken wird ersichtlich, dass die Unterscheidung "innerorts/ausserorts" nur bei den Objektklassen "4, 8, 9, 10, 20" von Relevanz ist, um die entsprechende Geschwindigkeit zuordnen zu können. Bei den anderen Objektklassen ist die Geschwindigkeit durch die Objektklasse selbst bestimmt.

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt stellte aus unserer Sicht dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Methoden der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie geeigneten Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch ein spannender Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine weitere Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

Auf der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Umweg. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf können die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-20T12:22:27Z

Lboegli: /* Aufgabenstellung */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

Uns ist bewusst, dass es per Definition noch weitere internationale Flughäfen in der Schweiz gibt. Wir haben jedoch bewusst einen pragmatischen Ansatz gewählt. Der Flughafen von Basel ist nicht auf Schweizer Boden, dennoch ist er für die "Ferienfliegerei" der Schweizer Bevölkerung von Interesse.

Bei dieser Arbeit stehen die Analysemöglichkeiten mit einem GIS und nicht die "verkehrspolitische" Aussage der Karte im Vordergrund. Die Verfasser sind der Meinung, dass bei der Anreise an einen Flughafen zwecks Urlaub aus vielerlei Gründen eigentlich der Öffentliche Verkehr im Vordergrund stehen sollte. Die Erreichbarkeit mit dem Auto bietet technisch betrachtet jedoch die besseren "Trainingsmöglichkeiten" mit dem GIS.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
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[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|ohne|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
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Aus den zwei vorangehenden Grafiken wird ersichtlich, dass die Unterscheidung "innerorts/ausserorts" nur bei den Objektklassen "4, 8, 9, 10, 20" von Relevanz ist, um die entsprechende Geschwindigkeit zuordnen zu können. Bei den anderen Objektklassen ist die Geschwindigkeit durch die Objektklasse selbst bestimmt.

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
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[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt stellte aus unserer Sicht dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Methoden der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie geeigneten Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch ein spannender Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine weitere Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

Auf der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Umweg. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf können die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-19T19:04:25Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|ohne|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

Aus den zwei vorangehenden Grafiken wird ersichtlich, dass die Unterscheidung "innerorts/ausserorts" nur bei den Objektklassen "4, 8, 9, 10, 20" von Relevanz ist, um die entsprechende Geschwindigkeit zuordnen zu können. Bei den anderen Objektklassen ist die Geschwindigkeit durch die Objektklasse selbst bestimmt.

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt stellte aus unserer Sicht dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Methoden der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie geeigneten Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch ein spannender Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine weitere Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

Auf der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Umweg. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf können die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-19T19:02:39Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|ohne|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

Aus den zwei vorangehenden Grafiken wird ersichtlich, dass die Unterscheidung "innerorts/ausserorts" nur bei den Objektklassen "" von Relevanz ist, um die entsprechende Geschwindigkeit zuordnen zu können.

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt stellte aus unserer Sicht dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Methoden der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie geeigneten Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch ein spannender Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine weitere Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

Auf der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Umweg. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf können die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-19T18:59:22Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt stellte aus unserer Sicht dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Methoden der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie geeigneten Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch ein spannender Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine weitere Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

Auf der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Umweg. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf können die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-19T16:50:08Z

Lboegli: /* Fazit */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
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[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt stellte aus unserer Sicht dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Methoden der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie geeigneten Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch ein spannender Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine weitere Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

Auf der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Umweg. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf können die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-19T16:44:07Z

Lboegli: /* Quellen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
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[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
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=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
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[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
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=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
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<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
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[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
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=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
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PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer, TLM Siedlungsgebiet
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-19T16:08:17Z

Lboegli: /* Quellen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]
* [https://gis.stackexchange.com/questions/81817/basic-if-then-in-python-parser-of-arcgis-field-calculator Stack Exchange: Frage in Forum "Basic If/Then in Python Parser of ArcGIS Field Calculator?"]

Team 03 2018

2018-12-19T16:03:53Z

Lboegli: /* Fazit */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit Recherchieren und zeitintensivem Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]

Team 03 2018

2018-12-19T15:54:55Z

Lboegli: /* Fazit */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.
Grundsätzlich hatte die Arbeit viel mit zeitintensivem Recherchieren und Ausprobieren zu tun. So ist der Lernfaktor jedoch auch am grössten.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]

Team 03 2018

2018-12-19T15:48:00Z

Lboegli: /* Quellen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ gis.claudiostadt.ch: Anleitung Network Analyst Teil 2]

Team 03 2018

2018-12-19T15:46:16Z

Lboegli: /* Quellen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
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[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
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=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/ Network Analyst Teil 2]

Team 03 2018

2018-12-19T15:45:56Z

Lboegli: /* Quellen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ Network Analyst Teil 1]
* [http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/ Network Analyst Teil 2]

Team 03 2018

2018-12-19T15:44:55Z

Lboegli: /* Quellen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
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[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://www.gis.claudiostadt.ch Network Analyst]

Team 03 2018

2018-12-19T15:43:46Z

Lboegli: /* Quellen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
* [http://www.gis.claudiostadt.ch]

Team 03 2018

2018-12-19T15:43:03Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:42:22Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
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=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
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[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Das Vorgehen erfolgt sinngemäss nach der Dokumentation auf der Website "gis.claudiostadt.ch":

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 7: "Visualisieren" ===

Zum Schluss können die Resultate nach persönlichen Präferenzen visualisiert werden.

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:40:17Z

Lboegli: /* Pocket Guide: Vorgehen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Vorgehen analog zu:

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:40:05Z

Lboegli: /* Pocket Guide: Vorgehen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Vorgehen analog zu:

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF: [[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:39:39Z

Lboegli: /* Pocket Guide: Vorgehen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Vorgehen analog zu:

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF:[[Datei: Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:39:14Z

Lboegli: /* Pocket Guide: Vorgehen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Vorgehen analog zu:

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
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=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
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PDF:[[Datei:Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:38:49Z

Lboegli: /* Pocket Guide: Vorgehen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
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[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
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=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Vorgehen analog zu:

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

PDF: [[Datei:Übersicht_neu.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Datei:Broken/\xdcbersicht neu\x2epdf

2018-12-19T15:38:15Z

Lboegli: Pocket Guide: Vorgehen

Pocket Guide: Vorgehen

Team 03 2018

2018-12-19T15:37:49Z

Lboegli: /* Pocket Guide: Vorgehen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Vorgehen analog zu:

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

Download PDF: [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:36:56Z

Lboegli: /* Checkliste Vorgehen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Vorgehen analog zu:

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Pocket Guide: Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Pocket Guide: Vorgehen]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:36:02Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Vorgehen analog zu:

<b>Schritt 6.1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 6.2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:35:03Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Vorgehen analog zu:

<b>Schritt 1</b>

Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 2</b>

Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:34:27Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Vorgehen analog zu:

<b>Schritt 1: Netzwerk vorbereiten und erstellen:</b>

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

<b>Schritt 2: Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:</b>

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:34:02Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

Schritt 2: Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:32:50Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 6: Network Analyst */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: "Network Analyst" ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des "Network Analyst" Tool einen gewünschtes Einzugsgebiet abhängig von der Fahrzeit aus. Dabei muss das Attribut "Fahrzeit" als Kosten definiert werden.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: Netzwerk vorbereiten und erstellen:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

Schritt 2: Ausgangspunkte definieren, massgebendes Attribut wählen, Einzugsgebiete definieren und dessen Darstellung einstellen, Berechnung starten:

http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:28:04Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken zufügen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
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[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken hinzufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

Das Attribut "Geschwindigkeit" wurde bei den vorangehenden Schritten berechnet und das Attribut "Shape_Length" (Länge des Objekts in Meter) wird vom Programm standardmässig berechnet und als Attribut aufgeführt.

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: Network Analyst ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des Network Analyst-Tool einen gewünschten Radius nach Zeit aus.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

Schritt 2: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:23:22Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen (Fläche ausserorts) benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken zufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: Network Analyst ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des Network Analyst-Tool einen gewünschten Radius nach Zeit aus.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

Schritt 2: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:22:20Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer von 20 Meter zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. "Dissolve Type: ALL" ist zu wählen, um aus den überlappenden Objekten ein Objekt zu erstellen.

Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken zufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: Network Analyst ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des Network Analyst-Tool einen gewünschten Radius nach Zeit aus.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

Schritt 2: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:19:51Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt (Datentyp «Float»). Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Feature-Classes "Strassen innerorts" und "Strassen ausserorts" zusammengefügt werden (Funktion "Merge").

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken zufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: Network Analyst ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des Network Analyst-Tool einen gewünschten Radius nach Zeit aus.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

Schritt 2: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:18:02Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt. Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

Am Schluss können die Datensätze "Strassen

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken zufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: Network Analyst ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des Network Analyst-Tool einen gewünschten Radius nach Zeit aus.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

Schritt 2: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:16:32Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken zufügen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt. Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken zufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenteilstück zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: Network Analyst ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des Network Analyst-Tool einen gewünschten Radius nach Zeit aus.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

Schritt 2: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:15:19Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen zufügen */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen hinzufügen ===

In der Attributtabelle des Datenmodelles "TLM Strassen" werden die zwei neuen Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt. Mit einem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für die Strassen ausser- und innerorts erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Höchstgeschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken zufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die benötigte Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenabschnitt zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: Network Analyst ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des Network Analyst-Tool einen gewünschten Radius nach Zeit aus.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

Schritt 2: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:13:14Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Siedlungsfläche" und "Fläche ausserorts" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen zufügen ===

In der Attribut Table des Datenmodelles "TLM Strassen" wird die zwei neue Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt. Mit dem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für Ausser- und Innerortsgeschwindigkeiten erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Geschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken zufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die benötigte Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenabschnitt zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: Network Analyst ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des Network Analyst-Tool einen gewünschten Radius nach Zeit aus.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

Schritt 2: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:11:40Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem nächsten Schritt werden den selektierten Bauzonen ein Buffer zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. Für die weitere Bearbeitung wird noch eine Negativfläche der Bauzonen benötigt. Dazu wird im Editiermodus eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Bauzonen" und "Negativ Bauzonen" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt. Die Strassentypen Autobahn und Autostrasse werden von der Verschneidung ausgeschlossen, da deren Temporegime nicht auf Inner- und Ausserorts basiert.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen zufügen ===

In der Attribut Table des Datenmodelles "TLM Strassen" wird die zwei neue Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt. Mit dem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für Ausser- und Innerortsgeschwindigkeiten erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Geschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken zufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die benötigte Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenabschnitt zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: Network Analyst ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des Network Analyst-Tool einen gewünschten Radius nach Zeit aus.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

Schritt 2: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:05:33Z

Lboegli: /* Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einer "Definition Query" nach folgenden Strassentypen gefiltert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einer "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem weiteren Schritt wird den selektierten Bauzonen ein Buffer zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. Für die weitere Bearbeitung wird noch ein Negativ der Bauzonen benötigt. Dazu wird mit dem Editor eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Bauzonen" und "Negativ Bauzonen" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt. Die Strassentypen Autobahn und Autostrasse werden von der Verschneidung ausgeschlossen, da deren Temporegime nicht auf Inner- und Ausserorts basiert.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen zufügen ===

In der Attribut Table des Datenmodelles "TLM Strassen" wird die zwei neue Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt. Mit dem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für Ausser- und Innerortsgeschwindigkeiten erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Geschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken zufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die benötigte Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenabschnitt zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: Network Analyst ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des Network Analyst-Tool einen gewünschten Radius nach Zeit aus.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

Schritt 2: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:03:39Z

Lboegli: /* Aufgabenstellung */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

'''Methodik''' <br />
Die Arbeit wird im Programm "ArcMap" durchgeführt. Die Zusatzfunktion "Network Analyst" ist Voraussetzung für die Berechnung und Darstellung der Einzugsgebiete,

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einem "Definition Query" nach folgenden Strassentypen selektiert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einem "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem weiteren Schritt wird den selektierten Bauzonen ein Buffer zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. Für die weitere Bearbeitung wird noch ein Negativ der Bauzonen benötigt. Dazu wird mit dem Editor eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Bauzonen" und "Negativ Bauzonen" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt. Die Strassentypen Autobahn und Autostrasse werden von der Verschneidung ausgeschlossen, da deren Temporegime nicht auf Inner- und Ausserorts basiert.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen zufügen ===

In der Attribut Table des Datenmodelles "TLM Strassen" wird die zwei neue Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt. Mit dem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für Ausser- und Innerortsgeschwindigkeiten erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Geschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken zufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die benötigte Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenabschnitt zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: Network Analyst ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des Network Analyst-Tool einen gewünschten Radius nach Zeit aus.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

Schritt 2: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
<div style="clear:left"></div>

== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Team 03 2018

2018-12-19T15:00:35Z

Lboegli: /* Aufgabenstellung */

[[Kategorie: Workshop RAG 2018]]

== Impressum ==

'''Hochschule für Technik Rapperswil (HSR)''' <br />
<br />
'''Modul:''' RAG <br />
'''Thema:''' Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto <br />
'''Studierende:''' Samuel Ammann, Joel Bernet, Lukas Bögli, Florian Weibel <br />
'''Dozent:''' Claudio Büchel <br />
'''Datum:''' 19.12.2018

== Aufgabenstellung ==

Im Rahmen des Moduls "Visuelle Kommunikation 3" soll eine eigenständige raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden. <br />

'''Perimeter''' <br />
Der Bearbeitungsperimeter umfasst die ganze Schweiz. <br />

'''Thema''' <br />
Das Ziel der Arbeit war es, eine Karte mit eigens erstellten Flughafengüteklassen für den Motorisierten Individualverkehr zu erstellen. Berücksichtigt werden die Flughäfen Zürich, Basel und Genf. Dabei soll das Schweizerische Strassennetz in die verschiedenen Geschwindigkeitsabschnitte Autobahn, Ausserorts und Innerorts unterteilt werden, um ein möglichst genaues Resultat zu erhalten.

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

== Arbeitsschritte ==

=== Arbeitsschritt 1: Grundlagen aufbereiten und verarbeiten ===

In einem ersten Schritt werden die Daten des Schweizer Strassennetzes benötigt. Dafür wurde das Datenmodell "TLM Strassen" verwendet. Die riesige Datenmenge wurde mit einem "Definition Query" nach folgenden Strassentypen selektiert:

{| class="wikitable"
|-
!GBD Code!!Strassentyp!!Definition
|-
|0||Ausfahrt||Ausfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|1||Einfahrt||Einfahrt ab Autobahnen und Autostrassen.
|-
|2||Autobahn||-
|-
|4||Verbindung||Dient als virtuelles Verbindungsstück zwischen Achsen, die sich nicht schneiden,
damit ein geschlossenes Strassennetz dargestellt werden kann.
|-
|5||Zufahrt||Nichtrichtungsgetrennter Strassenabschnitt zwischen Ein- oder Ausfahrt.
|-
|8||10m Strasse||Strassenbreite > 10.20m
|-
|9||6m Strasse||Strassenbreite: 6.21 - 8.20m
|-
|10||4m Strasse||Strassenbreite: 4.21 - 6.20m
|-
|12||Platz||Achsen innerhalb von Verkehrsflächen, öffentlichen Parkplatzarealen und privaten
Parkplatzarealen, die bezüglich Breite und Lage nicht genau definiert werden können.
|-
|20||8m Strasse||Strassenbreite: 8.21 m - 10.20m
|-
|21||Autostrasse||-
|}

Für die spätere Unterteilung in Inner- und Ausserortsstrassen werden die Bauzonen benötigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Strassen, welche durch die selektierten Bauzonen verlaufen, auch innerorts liegen. Die Bauzonen werden ebenfalls mit einem "Definition Query" auf folgende Bauzonen reduziert:
* Arbeitszonen
* Mischzonen
* Wohnzonen
* Zentrumzonen
* Zone für öffentliche Bauten
* Verkehrszonen innerhalb der Bauzonen

=== Arbeitsschritt 2: Raum Schweiz unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

In einem weiteren Schritt wird den selektierten Bauzonen ein Buffer zugewiesen, um die räumlichen Lücken, entstehend durch zwischenliegenden Strassen, zu schliessen. Für die weitere Bearbeitung wird noch ein Negativ der Bauzonen benötigt. Dazu wird mit dem Editor eine Fläche über die Schweiz gelegt und die Bauzonen darin ausgestanzt (Funktion "Erase").

[[Datei:Funktion Buffer.PNG |links|mini|Funktion "Buffer"]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Errechnete Siedlungsfläche (Ausschnitt Zürich)]]
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=== Arbeitsschritt 3: Strassen unterteilen in "Ausserorts" und "Innerorts" ===

Das Datenmodell "TLM Strassen" kann jetzt mit den beiden Flächen "Bauzonen" und "Negativ Bauzonen" verschnitten werden (Funktion "Intersect"). Dadurch werden die Strassen in "ausserorts" und "innerorts" unterteilt. Die Strassentypen Autobahn und Autostrasse werden von der Verschneidung ausgeschlossen, da deren Temporegime nicht auf Inner- und Ausserorts basiert.

[[Datei:Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich).PNG |links|mini|Berücksichtigtes Strassennetz (Ausschnitt Zürich)]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 4: Gefahrene Geschwindigkeit den Strassen zufügen ===

In der Attribut Table des Datenmodelles "TLM Strassen" wird die zwei neue Spalten "Geschwindigkeit" und "Fahrzeit" hinzugefügt. Mit dem "VB Script" können danach allen Strassen die entsprechenden Geschwindigkeiten hinterlegt werden. Dazu müssen zwei "VB Scripts" für Ausser- und Innerortsgeschwindigkeiten erstellt werden. Um möglichst realistische Resultate zu erhalten, werden jeweils 10 km/h von der erlaubten Geschwindigkeit abgezogen (40km/h innerorts, 70km/h ausserorts).

[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck ausserorts.PNG|links|mini|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck ausserorts)]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit Ausdruck innerorts.PNG|mini|ohne|Zuordnung Geschwindigkeit (Ausdruck innerorts)]]</div>
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[[Datei:Zuordnung Geschwindigkeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 5: Benötigte Zeit den Strassenteilstücken zufügen ===

Mit dem "Field Calculator" kann in der Tabellenspalte "Fahrzeit" die benötigte Zeit errechnet werden, die benötigt wird, um das jeweilige Strassenabschnitt zu befahren. Dazu wird folgende Formel hinterlegt:
<br>
<br>
<b>Formel Fahrzeit pro Teilstück</b>

t = (s / (v/3.6)) / 60

t: Minuten

s: Meter

v: km/h

[[Datei:Berechnung Fahrzeit.PNG |links|mini|Eingabefenster ArcMap]]
<div style="clear:left"></div>

=== Arbeitsschritt 6: Network Analyst ===

Die Flughäfen Zürich, Genf und Basel werden als Ausgangspunkte auf der Karte markiert. Von diesen Ausgangspunkten rechnet des Network Analyst-Tool einen gewünschten Radius nach Zeit aus.

Vorgehen analog zu:

Schritt 1: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-1-netzwerk-vorbereiten/

Schritt 2: http://gis.claudiostadt.ch/wordpress/2016/01/26/network-analyst-2-service-area/

[[Datei:Dateistruktur Netzwerk.PNG |links|mini|Dateistruktur]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Netzwerk einrichten Attribute.PNG |links|mini|Netzwerk einrichten]]
<div style="clear:left"></div>

[[Datei:Network Analyst Einstellungen Analyse.PNG|links|mini|Network Analyst: Einstellungen Analyse]]
<div class="tleft" style="clear:none">[[Datei:Network Analyst Einstellungen Darstellung.PNG |mini|ohne|Network Analyst: Einstellungen Darstellung]]</div>
<div style="clear:left"></div>

=== Checkliste Vorgehen ===

[[Datei:Übersicht neu.jpg|links|mini|Übersicht]]
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== Ergebnis ==

=== Karte ===

[[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.jpg|links|mini|Erreichbarkeit der Landesflughäfen der Schweiz mit dem Auto]]
<div style="clear:left"></div>

PDF-Datei (600dpi): [[Datei:Amman_Bernet_Bögli_Weibel_Abgabe.pdf]]

=== Interpretation der Ergebnisse ===

Die Karte zeigt klar, dass der Flughafen Zürich in der Schweiz das grösste Einzugsgebiet abdeckt. Durch seine zentrale Lage und ausgeprägte Erschliessung ist er für den Kanton Zürich und Teile der Kantone Aargau, Thurgau und Schwyz in weniger als 30 Minuten erreichbar. Durch die peripheren Lagen der Flughäfen Genf und Basel ist deren Einzugsgebiete in der Schweiz nur knapp halb so gross. Das Mittelland liegt fast ausschliesslich in der Güteklasse C. Die Alpenregionen sind oft sehr schlecht angeschlossen, einzig die Täler entlang der Autobahnen liegen noch in der Güteklasse D. Erstaunlich ist zu sehen, wie gross der Einfluss von Autobahnen auf die Flughafenerschliessung ist. Während beispielsweise Biasca im Tessin über 100km Luftlinie vom Flughafen Zürich entfernt ist, ist Biasca trotzdem noch besser erschlossen als Teile der Westschweiz, die weniger als 50 km vom Flughafen Genf entfernt sind.

== Fazit ==

Die Arbeit bot uns die Chance, unsere GIS-Kenntnisse projektspezifisch zu vertiefen. Dabei konnten wir die Funktion «Network Analyst» verwenden, welche wir bis anhin nicht kannten und welche uns neuartige, interessante Analysenmöglichkeiten ermöglichte. Ausserdem konnten wir bereits bekannte Funktionen geschickt miteinander kombinieren. Der spannendste Schritt aus unserer Sicht stellte dar, die selbst formulierte Aufgabenstellung «in die Sprache der Geoinformationssysteme zu übersetzen». Dabei zerlegten wir die Aufgabe in Teilschritte und ordneten sie Funktionen zu. Diese «Übersetzung» war in Anbetracht der Fülle an Funktionen nicht ganz einfach, jedoch der spannendste Aspekt der Arbeit.

Eine Herausforderung stellte die Tatsache dar, dass für unsere schweizweite Analyse nur sehr detaillierte Daten an der HSR kostenlos zur Verfügung standen. Die Datenmenge musste zuerst einmal reduziert werden, indem unbedeutende Wege und Strassen rausgefiltert wurden, um ein besser handhabbares Datenmodell zu erhalten. Auch wenn das Datenmodell «swissTLM Regio» aufgrund des höheren Generalisierungsgrades prädestiniert für unsere Arbeit gewesen wäre, konnte dieser aufgrund der Gebühr nicht verwendet werden. Stattdessen verkleinerten wir das komplette Datenmodell «swissTLM» selbst im GIS.

In der virtuellen Desktopinfrastruktur (VDI) der Schule hatten wir lange Zeit mit technischen Problemen zu kämpfen. Bei einem nächsten Projekt empfiehlt sich, von Anfang an lokal auf dem Laptop zu arbeiten, um viel Zeit zu sparen.

Falls die Funktion «Intersect» Probleme mit der grossen Datenmenge hat, gibt es ausserdem auch einen Tipp. Die feingliedrige Siedlungsfläche, generiert mit den Bauzonen, kann mit der Funktion «Polygon to Raster» vereinfacht werden. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann eine andere Rastergrösse eingestellt werden. Anschliessend kann das Raster in eine massiv vereinfachte Fläche verwandelt werden (Funktion «Raster to Polygon»). Nun kann die Fläche mit einem beliebigen Datensatz verschnitten werden und die Rechendauer ist wesentlich kürzer.

Um die Plausibilität unserer Arbeit zu beurteilen, stellten wir Vergleiche mit dem Routenplaner von Google Maps bei sehr verkehrsarmer Lage (Uhrzeit in der Nacht) an. Unsere Ergebnisse lagen relativ nahe an dem Wert von Google Maps. Bei Bedarf könnten die Werte mit einem Korrekturfaktor sehr einfach optimiert werden, was wir schliesslich auch taten.

Insgesamt bot uns die Arbeit mit der Erreichbarkeit der Flughäfen interessante Einblicke in die Welt der Geoinformationssysteme.

== Quellen ==

* Bundesamt für Landestopografie swisstopo: swissTLM:TLM Strassen, TLM Landesgebiet, TLM Stehendes Gewässer
* Bundesamt für Raumentwicklung: Bauzonen Schweiz (harmonisiert)

Kategorie:Workshop RAG 2018

2018-12-19T14:57:19Z

Lboegli: /* Ausgangslage */

=== Ausgangslage ===

Standortevaluationen im Raum Schwyz, im Kanton Graubünden oder für die gesamte Schweiz.

*[[Team_01_2018]] Der ideale Wohnstandort
*[[Team_02_2018]] Öffentliche Freiräume
*[[Team_03_2018]] Erreichbarkeit Flughäfen
*[[Team_04_2018]] Steinböcke
*[[Team_05_2018]] Carsharing
*[[Team_06_2018]] Skigebiete

*[[Team_07_2018]] Politologie
*[[Team_08_2018]] Bahnnachfrage
*[[Team_09_2018]] Deponiestandorte
*[[Team_10_2018]] Trampolin
*[[Team_11_2018]] Trüffel
*[[Team_12_2018]] Partnersuche

=== Hilfreiche Links===

* [http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.2/index.cfm?TopicName=An_overview_of_commonly_used_tools Uebersicht Tools]
* [https://de.wikipedia.org/wiki/Hilfe:Wikisyntax Hilfe-Seite für Formatierung von Text, Bild und Tabellen in Wiki]