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27. September 2023

Einsatz der QGIS-Verarbeitungsmodellierung zur Erzeugung von Thiessen Polygonen

Nastja Strasheim
27. September 2023
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Einsatz der QGIS-Verarbeitungsmodellierung zur Erzeugung von Thiessen Polygonen

Kleine Warnung im Vorfeld: Der nachfolgende Blogbeitrag befasst sich mit einer sehr speziellen, komplexen Thematik im Geomarketing und ist für einige damit vielleicht zu technisch geprägt. Allen anderen sei das Lesen aber herzlichst empfohlen.
Autor
Nastja Strasheim
Datum
27. September 2023
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Einsatz der QGIS-Verarbeitungsmodellierung zur Erzeugung von Thiessen Polygonen

Kleine Warnung im Vorfeld: Der nachfolgende Blogbeitrag befasst sich mit einer sehr speziellen, komplexen Thematik im Geomarketing und ist für einige damit vielleicht zu technisch geprägt. Allen anderen sei das Lesen aber herzlichst empfohlen.
Eine der größ­ten Stär­ken von Arc­GIS ist der ver­gleichs­wei­se ein­fach zu bedie­nen­de, aber den­noch mäch­ti­ge Model­Buil­der. Die­ser erlaubt die (ite­ra­ti­ve) Aus­füh­rung kom­ple­xer, zum Teil inein­an­der ver­schach­tel­ter Geo­ver­ar­bei­tungs­mo­del­le, wel­che aus den zahl­rei­chen Geo­ver­ar­bei­tungs­werk­zeu­gen zusam­men­ge­stellt wer­den kön­nen. Eini­ge typi­sche Geo­ver­ar­bei­tungs­ope­ra­tio­nen wie die Erzeu­gung von Thies­sen-Poly­go­nen, die syn­onym auch mit dem Begriff Voronoi bezeich­net wer­den kann, sind jedoch nur in der Arc­GIS Advan­ced-Ver­si­on ver­füg­bar. Hier lohnt sich des­halb der Blick auf kos­ten­freie Alter­na­ti­ven. Dabei ist jedoch nicht nur die Ver­füg­bar­keit und Umset­zung der benö­tig­ten Ope­ra­tio­nen wich­tig, son­dern vor allem auch deren Nutz­bar­keit in umfang­rei­chen Model­len, die Kom­ple­xi­tät der Modell­er­stel­lung, die Modell­hand­hab­bar­keit und Fehlerprotokollierung.
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QGIS ALS OPENSOURCE-GIS ALTERNATIVE

Als star­ke Open­so­ur­ce-Alter­na­ti­ve zu Arc­GIS bie­tet sich das stän­dig wei­ter­ent­wi­ckel­te, mitt­ler­wei­le sehr umfang­rei­che QGIS an (bei Erstel­lung des Blog­bei­trags in der Ver­si­on 3.8.1). Dort ste­hen bei der OSGeo4W-Instal­la­ti­on nicht nur die QGIS eige­nen Geo­ver­ar­bei­tungs­werk­zeu­ge zur Ver­fü­gung, son­dern unter ande­rem auch die von GRASS und SAGA GIS. Je nach Bedarf erlaubt dies den fle­xi­blen Ein­satz des für bestimm­te Teil­auf­ga­ben jeweils am bes­ten geeig­ne­ten Werk­zeugs. Das QGIS Pen­dant zum Arc­GIS Model­Buil­der ist die Ver­ar­bei­tungs­mo­del­lie­rung. Sie erlaubt das Erstel­len kom­ple­xer Geo­ver­ar­bei­tungs­mo­del­le, wobei im Gegen­satz zum Model­Buil­der eine gewünsch­te Ite­ra­ti­on erst unmit­tel­bar vor Modell­start bei der Lay­er­aus­wahl akti­viert wer­den kann.

ERZEUGUNG VON THIESSEN-POLYGONEN AUF BASIS GEOKODIERTER ORTSTEILE

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Zum Aus­lo­ten der Ver­ar­bei­tungs­mo­del­lie­rungs­mög­lich­kei­ten wird nach­fol­gend bei­spiel­haft die Nut­zung des SAGA GIS Geo­ver­ar­bei­tungs­tools „Thies­sen poly­gons“ inner­halb eines Modells, wel­ches der Erzeu­gung von Thies­sen Poly­go­nen bei geo­ko­dier­ten Orts­teil­punk­ten inner­halb von PLZ in Deutsch­land dient, gezeigt. Dazu wird ein Fea­ture-Lay­er mit geo­ko­dier­ten Orts­tei­len sowie ein voll­stän­di­ger PLZ-Fea­ture-Lay­er benö­tigt. Ein neu­es Modell lässt sich über den But­ton Model­le im Bedien­feld Ver­ar­bei­tungs­werk­zeu­ge gene­rie­ren. Im nach­fol­gend bei­spiel­haft beschrie­be­nen und abge­bil­de­ten Modell wer­den für die­se bei­den zuvor genann­ten Fea­ture-Lay­er als Platz­hal­ter die Modell­ein­gangs­grö­ßen PLZ und Orts­tei­le ver­wen­det. Das Modell besteht neben den Ein­gangs­grö­ßen aus den vier auf­ein­an­der auf­bau­en­den Arbeits­schrit­ten „Nach Posi­ti­on extra­hie­ren“, SAGA GIS „Thies­sen poly­gons“, „Zuschnei­den“ und „Apend fea­tures to lay­er“. Dabei wer­den zunächst alle in einer PLZ lie­gen­den Orts­tei­le selek­tiert, für die­se dann die kor­re­spon­die­ren­den Thies­sen-Poly­go­ne erzeugt, die­se wie­der­um in den Rand­be­rei­chen auf den selek­tier­ten PLZ-Umriss zuge­schnit­ten und das Ergeb­nis des Zuschnitts an eine vor Modell­start aus­wähl­ba­re Fea­ture-Klas­se ange­hängt. Zur Nut­zung des letz­ten Schritts muss die QGIS-Exten­si­on „Apend fea­tures to lay­er“ aus dem QGIS-Erwei­te­rungs­re­po­si­to­ri­um instal­liert sein. Nach Erstel­lung des Modells kann durch Druck auf den „Modell aus­füh­ren“ der Lay­er­aus­wahl­dia­log vor Modell­start geöff­net wer­den. Hier wer­den den ver­wen­de­ten Platz­hal­tern die gewünsch­ten ver­füg­ba­ren Lay­er des ent­spre­chen­den Typs zuge­ord­net und die Ite­ra­ti­on über den PLZ-Lay­er durch Akti­vie­rung des Kreis­pfeil­sym­bols neben dem PLZ-Lay­er akti­viert, ohne die das Modell nicht lauf­fä­hig ist. Der Zustand vor und nach der Modell­aus­füh­rung sind unter der Modell­ab­bil­dung für die PLZ 97688 bei­spiel­haft dargestellt.
Im direk­ten Ver­gleich mit dem Arc­GIS Model­Buil­der fal­len eini­ge Unter­schie­de auf. Die Modell­er­stel­lung in der QGIS Ver­ar­bei­tungs­mo­del­lie­rung funk­tio­niert weni­ger intui­tiv als im Model­Buil­der. So fehlt zum Bei­spiel die Mög­lich­keit ver­wen­de­te Ein­gangs­grö­ßen sowie Ver­ar­bei­tungs­werk­zeu­ge kom­for­ta­bel mit­ein­an­der zu ver­knüp­fen oder die unter­schied­lich far­bi­ge Dar­stel­lung der ver­schie­de­nen Modell­be­stand­tei­len. Außer­dem ist die Doku­men­ta­ti­on der Funk­tio­nen, Para­me­ter und Limi­ta­tio­nen von Modell­werk­zeu­gen per Online-Suche schwie­ri­ger zu fin­den und teil­wei­se unvoll­stän­dig. Dies wird jedoch durch die Mög­lich­keit die Imple­men­tie­run­gen ver­schie­de­ner Open­So­ur­ce-GIS nut­zen zu kön­nen wie­der­um etwas auf­ge­wo­gen. Die Ein­stel­lung der Ite­ra­ti­on erst bei der Lay­er­aus­wahl ist gewöh­nungs­be­dürf­tig und erlaubt kei­ne Model­le mit eben­falls ite­ra­ti­ven Sub­mo­del­len. Hier­für kann auf die Nut­zung von python Scrip­ting zurück­ge­grif­fen wer­den, was jedoch wei­ter­ge­hen­de Kennt­nis­se vor­aus­setzt. Die Pro­to­kol­lie­rung der Model­aus­füh­rung funk­tio­niert in QGIS ziem­lich gut, aller­dings sind die Feh­ler­mel­dun­gen in Fol­ge von Model­la­b­rü­chen nicht leicht ver­ständ­lich, so dass sich die Feh­ler­su­che und ‑kor­rek­tur nicht immer ganz ein­fach gestaltet.

Abschlie­ßend kann man fest­hal­ten, dass QGIS mit der Ver­ar­bei­tungs­mo­del­lie­rung ein Modell­er­stel­lungs­werk­zeug besitzt, dass zwar noch nicht ganz den Umfang und die Bedien­bar­keit des Model­Buil­ders erreicht, dafür aber bei der Nut­zung zahl­rei­cher in Arc­GIS nicht in allen Ver­sio­nen frei ver­füg­ba­ren und stän­dig wei­ter­ent­wi­ckel­ten Ver­ar­bei­tungs­werk­zeu­gen sowie der Mög­lich­keit ver­schie­de­ne Imple­men­tie­run­gen nut­zen zu kön­nen punk­ten kann und sich dadurch in zuneh­men­den Maße zu einer ech­ten Alter­na­ti­ve ent­wi­ckelt hat.

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