GIS Applicationssite.iugaza.edu.ps/mhissy/files/2015/03/Lecture02.pdfMidterm: 25% Final: 50%...

GIS Applications قسم الجغرافيا-اآلدابكلية

نظم المعلومات الجغرافية

Eng. Mohammed Alhessi

M.Sc Geomatics Engineering

Monday, March 02, 2015

Eng. Mohammed Alhessi 1

GIS Applications



Grades Policy

Midterm: 25%

Final: 50%

Assignments: 15%

Attendance: 10%

Monday, March 02, 2015Eng. Mohammed Alhessi 2



GIS Analysis Project

The steps in a GIS project:

Step 1: Identify your objectives

Step 2: Create a project database

Step 3: Analyze the data

Step 4: Present the results




Step01: Identify your objectives

%

.

Page 2




Identify your objectives

Shapefile

Shapefile

Excel

Google Earth + Shapefile

Raster

DEM

AutoCAD

Shapefile

Shapefile

AutoCAD + Shapefile

Personal Geodatabase

) (

) (

Remotely Sensed

Image

Formats

Page

1

GPS




Step 02: Create GIS Database ح ء جغ

GIS Database = GeoDatabase = Spatial Database

Container for spatial and Attribute Data حاويةالجغرافيةالبياناتقاعدة

والوصفيةالمكانيةللبياناتومستودع


Data البيانات

Spatial مكانية

Geometrical

هندسية

يعبر عنها باإلحداثيات

Topological

طبولوجية

عالقات الجوار واالتصال

Attribute وصفية



ن

ص

ArcGIS

Data Stores in

ArcGIS

Geodatabase

(GDB)Shapefile

File Geodatabase Personal

Geodatabase SDE Geodatabase

Storage: Binary

filesAccess

DBMS: Oracle, Sql

Server, ...

Storage: Files

.shp

.dbf

.shx

.prj

Size: 2GB for each

file

Capabilities: not

Comparable with

File Geodatabase

Used: for data

exchange with

other vendors

products.

Non-Topological

Size: 256 TB per

Table

2 GB for whole

GDBDepends on DBMS

Performance:

better than

personal

Performance:

good for small

data

Very Good

Storage Efficiency:

it needs 1/3 space

required by

Personal GDB or

Shapefile

Storage Efficiency:

Not good

Storage Efficiency:

Depends on DBMS




Fundamental datasets in the geodatabase




Location




Coordinates


(10,8)(7.5,15)



Coordinate Systems


Coordinate Systems

Geographic Coordinate

Systems

Projected Coordinate

Systems

Local Coordinate Systems

Global Coordinate Systems



Geographic Coordinate System

A geographic coordinate system (GCS) uses a three-

dimensional spherical surface to define locations on the

earth

المواقعليحدداألبعادثالثيالكرويالسطحيستخدمالجغرافياإلحداثياتنظام

.األرضعلى




Geographic Coordinate System


A GCS is often incorrectly called a datum, but a datum is onlyone part of a GCS

هذاولكن(Datum)المرجعيالسطحهوبأنهالجغرافياإلحداثينظامإلىيشارأحيانا.يالجغرافاإلحداثياتنظاممنورئيسيواحدمكونفقطهوالمرجعيالسطح.خاطئ

.األسفلفيموضحةاألخرىالمكونات

A GCS includes

an angular unit of measure, (الدرجات:مثال)الزاويةالقياسوحدة

a prime meridian, and (جرينتش:مثال)المرجعيالطولخط

a datum (based on a spheroid). وحجمهوشكلهاإلليبسويد)المرجعيالسطح(واتجاههوموضعه



Longitudes and Latitudes

A point is referenced by its longitude and latitude values.

)الطولخطبزاويةتحددالنقطة Longitude )العرضدائرةوزاوية( Latitude ).

Longitude and latitude are angles measured from the earth's center to a

point on the earth's surface.

.األرضسطحعلىمانقطةإلىاألرضمركزمنتقاسزواياهيالعرضودوائرالطولخطزوايا

The angles often are measured in degrees (or in grads).

.بالدرجاتتقاسالزوايا

)زواياعنعبارةللنقطةالجغرافيةاإلحداثياتأنبماسبقممايتبين Longitudes and

Latitudes .سابقاتحدثناكماالجغرافياإلحداثياتلنظامالزاويةالقياسوحدةتحديديلزملذلك(




Longitudes and Latitudes




Parallels and Meridians In the spherical system, horizontal lines, or east–west lines, are lines of equal latitude, or parallels.

)العرضدوائرتسمىالغربإلىالشرقمنتتجهالتياألفقيةالخطوطالكروي،النظامفي Parallels واحدةعرضدائرةعلىتقعالتيالنقاط.(

)الزاويةنفسلهايكون Latitude ).

Vertical lines, or north–south lines, are lines of equal longitude, or meridians.

)الطولخطوطتسمىالجنوبإلىالشمالمنتتجهالتيالخطوط Meridians الزاويةنفسلهايكونواحدطولخطعلىتقعالتيالنقاط.(

(Longitude ).

These lines encompass the globe and form a gridded network called a graticule.

الجغرافيةاإلحداثياتشبكةتسمىالعرضودوائرالطولخطوطمنتتكونالتيالشبكة Graticule.




Units

Latitude and longitude values are traditionally measured either in decimal

degrees or in degrees, minutes, and seconds (DMS)

والدقائقالدرجاتبنظامأوبالدرجاتالطولوخطوطالعرضدوائرزواياأيالجغرافيةاإلحداثياتتقاس

.والثواني

Latitudes range from -90° at the South Pole to +90° at the North Pole.

.الشماليالقطبعند90+إلىالجنوبيالقطبعند90-منالعرضدوائرزواياقيمتتراوح

Longitudes range from -180° when traveling west to 180° when traveling east.

السفرعند180+أوغرباالسفرعند180-إلى(جرينتشخط)صفرمنالطولخطوطزواياقيمتتراوح

.شرقا




Units




Spheroids and spheres

The shape and size of a geographic coordinate system's surface is defined by a sphere or

spheroid.

)الكرويبالشكلتحديدهيمكن(الجغرافيةاإلحداثياتنظامفيالمستخدم)المرجعيالسطحوحجمشكل Sphere بالشكلأو(

)اإلهليلجي Spheroid, Ellipsoid ).

Although the earth is best represented by a spheroid, it is sometimes treated as a sphere

to make mathematical calculations easier.

األرضسطحتمثيلمعينةظروفعنديمكنالحساباتلتسهيلولكن،اإلهليلجيبالشكلمايكونبأفضلاألرضتمثيليمكن

.الكرويبالشكل

a Sphere is possible for small-scale maps (smaller than 1:5,000,000)

1:5000000منأصغررسمبمقياسخرائطإنتاجحالفيالكرويالتمثيلنعتمد

a Spheroid is for larger-scale maps (scales of 1:1,000,000 or larger)

1:1000000منأكبررسمبمقياسخرائطإنتاجحالفياإلهليلجيالتمثيلنعتمد




Spheroids and spheres




The shape of an ellipse is defined by two

radii.

.قطرينبأنصافيعرفالبيضاويالشكل

The longer radius is called the semimajor

axis, and the shorter radius is called the

semiminor axis.

األكبرالمحورنصفيسمىاألطولالقطرنصف

(Semimajor axis ).

األصغرالمحورنصفيسمىاألقصرالقطرنصف

(Semiminor axis ).




Spheroid Rotating the ellipse around the semiminor axis creates a spheroid.

)اإلهليلجيبـالشكليعرفماينتجاألصغر،محورهنصفحولالبيضاويالشكلبتدوير Spheroid or Ellipsoid)

A spheroid is defined by either the semimajor axis, a, and the semiminor axis, b, or by a and the

flattening f.

األكبرالمحورنصف(1):طريقعنإماتعريفهيمكناإلهليلجيالشكل a األصغرالمحورونصف b األكبرالمحورنصف(2)وإما، a معاملو

)التفلطح flattening )f.


f = (a - b) / a



WGS84




Local system

a spheroid is chosen to fit one country or a particular area.

.غيرهامنأكثرمامنطقةليالئماالهليلجيالسطحاختياريمكن

A spheroid that best fits one region is not necessarily the same one that fits

another region.

.أخرىمنطقةيناسبالذيالسطحنفسهوبالضرورةليسمامنطقةيناسبالذياإلهليلجيالسطح

Until recently, North American datum used a spheroid determined by Clarke in

1866. The semimajor axis of the Clarke 1866 spheroid is 6,378,206.4 meters,

and the semiminor axis is 6,356,583.8 meters.

الشماليةألمريكااإلحداثياتنظام NAD يبلغ.1866سنةكالركالعالمعرفهالذيالمرجعيالسطحيستخدم

.م6356583.8األصغرالمحورونصفم6378206.4األكبرالمحورنصف




Because of gravitational and surface feature variations, the earth is

neither a perfect sphere nor a perfect spheroid. Satellite technology

has revealed several elliptical deviations; for example, the South

Pole is closer to the equator than the North Pole. Satellite-

determined spheroids are replacing the older ground-measured

spheroids. For example, the new standard spheroid for North

America is the Geodetic Reference System of 1980 (GRS 1980),

whose radii are 6,378,137.0 and 6,356,752.31414 meters. The GRS

1980 spheroid parameters were set by the International Union for

Geodesy and Geophysics in 1979.




فإنأخرى،إلىنقطةمناألرضجاذبيةمجالوكذلكاألرضسطحعلىالمعالماختالفبسبب

.اإلهليلجيحتىوالالكرويالشكليأخذوالمنتظمغيرالحقيقياألرضسطحشكل

الجنوبيالقطبأناألرضسطحتدرسالتيالصناعيةلألقمارالحديثةالعلميةاألبحاثبينت

.الشماليالقطبمناالستواءدائرةإلىأقرب

حجمهتحديدسيتماإلهليلجيوهوالشكلاألرضسطحيمثلالذياألفضلالشكلأنإلىأدىهذا

كانتالتيالتقليديةالطرقبعكسالصناعية،األقمارمسحعلىبناءواتجاههوموضعهوشكله

.المرجعيالسطحوحجمشكللتحديداألرضيةالجيوديسيةالمساحةتستخدم

العالمياإلحداثياتنظام GRS80 بناءلهالمرجعيالسطحتعريفتمإحداثياتلنظاممثالهو

.الصناعيةاألقمارمسحعلى




Datums While a spheroid approximates the shape of the earth, a datum defines the position of the spheroid relative to the center of

the earth.

)المرجعيالسطحعنهويجيبيحددهماهوهذااألرض؟لمركزبالنسبةواتجاههالشكلهذاموضعتحديديمكنكيفولكناألرض،شكليمثلاإلهليلجيالشكل Datum ).

)المرجعيالسطحلذلك Datum .األرضلمركزبالنسبةموضعهأيضاولكناالهليلجيالشكلوشكلحجمفقطيحددال(

A datum provides a frame of reference for measuring locations on the surface of the earth.

.األرضسطحعلىالمواقعلقياسمرجعيإطارالمرجعيالسطحيعتبر

It defines the origin and orientation of latitude and longitude lines.

.العرضودوائرالطولخطوطواتجاهاألصلنقطةهيأينيحددالمرجعيالسطح

Geocentric datums uses the earth's center of mass as the origin. The most recently developed and widely used datum is

WGS 1984.

)المركزيالمرجعيالسطح Geocentric Datum العالمياإلحداثياتبنظامالخاصالمرجعيالسطحذلكعلىمثال.األصلكنقطةاألرضكتلةمركزيستخدم(

(WGS84 ).

Local datums aligns its spheroid to closely fit the earth's surface in a particular area.

.األرضمركزهياألصلنقطةتكونأنالضروريمنليسولذلك.غيرهامنأكثرمامنطقةليناسباالهليلجيالشكليوجهأنيحاولالمحليالمرجعيالسطح




Map Projections

A projected coordinate system is defined on a flat, two-dimensional surface.

الورقية،الخريطةالمستويالسطحعلىأمثلة.المواقعلتحديداألبعادثنائيالمستويالسطحيستخدمالذيالنظامذلكهوالمسقطاإلحداثياتنظام

.الكمبيوترشاشة

Unlike a geographic coordinate system, a projected coordinate system has constant lengths, angles, and

areas across the two dimensions.

10نقطيتينبينالفرقكانتلوأنهذلكيعني.المسقطاإلحداثياتنظامفيثابتةوالمساحاتوالزوايااألطوالفإنالجغرافي،اإلحداثياتنظامبخالف

بينالفرقأنلوالجغرافياإلحداثياتنظامفيولكن.تكونأينماثايتةم10المسافةأنيعنيمتساويتين،المسافتينفإنم،10أخريتينونقطتينم

متساويتين،غيرالمسافتينفإن،60عرضدائرةعندأيضاواحدةدرجةبينهماالفرقأخريتينونقطتيناالستواءخطعندواحدةدرجةنقطيتين

.ثباتيوجدالوبالتالي

A projected coordinate system is always based on a geographic coordinate system that is based on a

sphere or spheroid.

السطحبتحديدإالجغرافيإحداثياتنظامتعريفيمكنكوال.الجغرافياإلحداثياتنظامعلىباالعتمادإالمسقطإحداثياتنظامإنشاءيمكنكال

.أوالالمناسبالمرجعي




In a projected coordinate system, locations are identified by x,y

coordinates on a grid, with the origin at the center of the grid.

)باإلحداثياتتعرفالنقاطالمسقط،النظامفي x,y ).

Each position has two values that reference it to that central location.

One specifies its horizontal position and the other its vertical position.

The two values are called the x-coordinate and y-coordinate. Using this

notation, the coordinates at the origin are x = 0 and y = 0.

)األفقيةباإلحداثياتيعرفموقعكل x )الرأسيةواإلحداثيات( y اإلحداثياتلهااألصلنقطة.(

(x=0,y=0 ).




A map projection uses mathematical formulas to relate spherical coordinates on

the globe to flat, planar coordinates.

.المستويةاإلحداثياتإلىالكرويةاإلحداثياتلتحويلرياضيةمعادالتتستخدمالخرائطإسقاطعملية




Distortions

Different projections cause different types of distortions. Some projections are designed to

minimize the distortion of one or two of the data's characteristics. A projection could

maintain the area of a feature but alter its shape.

هدفلذلك.الهندسيةالخصائصمنغيرهاأوالمساحاتأوالمسافاتأوالشكلفيهندسية،تشوهاتيصاحبهااإلسقاطعمليةإن

.اإلمكانقدراألخرىالخصائصفيالتشوهاتتقليلمعالخصائصتلكمنأكثرأوواحدةخاصيةعلىالحفاظهومسقطأي




Conformal projections الشكلعلىيحافظإسقاط

Equal area projections المساحاتعلىيحافظإسقاط

Equidistant projections مواقععندالمسافاتعلىيحافظإسقاط

معينة

True-direction projections االتجاهاتعلىيحافظإسقاط




Many common map projections are classified according

to the projection surface used: conic, cylindrical, or

planar.

:إلىاإلسقاطفييستخدمالذيالسطححسبتصنيفهايمكناإلسقاطات

مخروطي

إسطواني

مستوي




Conic




Cylinderical




Planar




Transverse Mercator Projection method: Cylindrical projection with central meridian placed in a particular region.

Lines of contact: Any single meridian for the tangent projection. For the secant projection, two almost parallel lines

equidistant from the central meridian. For UTM, the lines are about 180 km from the central meridian.

Linear graticules: The equator and the central meridian.

Properties

Shape

Conformal. Small shapes are maintained. Larger shapes are increasingly distorted away from the central meridian.

Area

Distortion increases with distance from the central meridian.

Direction

Local angles are accurate everywhere.

Distance

Accurate scale along the central meridian if the scale factor is 1.0. If it is less than 1.0, there are two straight lines with

accurate scale equidistant from and on each side of the central meridian.




Coordinate Systems in ArcGIS

Each dataset (shapefile, Feature Class, or Raster) is

associated with a coordinate system (projected or geographic)




UKBA

A: NPB: PUK: Big Problem

NP-TNPA

B: NPA: PUK: Big Problem

NPNP-TB


Layer

Map

A: Any Coordinate System with name A

B: Any Coordinate System with name B

UK: Unknown Coordinate System

NP: No Problem تطابقيحدث

NP-T: No Problem after

Transformation

اإلحداثياتتحويلبعدولكنتطابقيحدث

P: Problem تطابقيحدثال



Start

Set Coordinate System of Dataset

A

Get Coordinate System of Dataset

B or UK

B or UK?

Coordinate Systems Transformation is

performed

And No Problem (NP-T)

Do you know its coordinate

system?

Define it using the tool :

Define Projection

ArcGIS Does not know!

You Does not know!

You are stucked!!

!

!

Do you want Permanent

Transformation?

Transform it using the tool :Project for

vector and Project Raster for Raster

B UK

Yes No

Yes

No

END

END





Project Raster

Define Projection

and Project Tools

GIS Applicationssite.iugaza.edu.ps/mhissy/files/2015/03/Lecture02.pdfMidterm: 25% Final: 50%...

Documents

Transcript of GIS Applicationssite.iugaza.edu.ps/mhissy/files/2015/03/Lecture02.pdfMidterm: 25% Final: 50%...