diplomová práca

Tvorba ArcGIS Notebookov pre spracovanie dát európskych miest a štátov

autor: Bc. Adam Tóth

vedúca práce: doc. Ing. Zdena Dobešová, Ph.D.

Katedra geoinformatiky PřF UP

Olomouc 2024

Kľúčové zdroje pre vypracovanie tejto diplomovej práce:

Dáta

použité dáta

Sentinel-2 je misia programu Copernicus, ktorej súčasťou sú dva satelity obiehajúce okolo Zeme, ktoré vyhotovujú satelitné snímky. Snímky z tejto misie stiahnuté v júlových termínoch v rokoch 2018-2023 pre oblasť ľadovca Aletschgletscher vo švajčiarskych Alpách sú vstupnými dátami pre notebook Rozloha ľadovca.

Urban Atlas Land Use/Land Cover (LULC) 2018 je zdrojom dát o využití územia a krajinnom pokryve pre 788 európskych mestských oblastí. Vrstva pre konurbáciu Katowice je vstupom pre notebook Kolokačná analýza.

OpenStreetMap (OSM) sú otvorené geografické dáta vytvárané komunitou prispievateľov. Pre notebook Hustota dopravnej siete je z OSM stiahnutá železničná sieť v meste Liverpool.

Eurostat je štatistickým úradom EÚ, ktorý poskytuje dáta o jej členských krajinách. Dataset Human resources in science and technology (HRST) by NUTS 2 regions je zdrojovým datasetom pre notebook Eurostat.

GEOSTAT 2018 1km2 populačný grid z Eurostatu je zdrojom dát o počte obyvateľov v osídlených územiach Európy. Údaje o populácii v meste Liverpool vstupujú do notebooku Hustota dopravnej siete.

GISCO je skratka pre Geographic Information System of the COmmission a okrem iného poskytuje polygónové vrstvy európskych regiónov NUTS 0-3. Regióny NUTS 0 a 2 sú vstupom pre notebooky Mapovacie knižnice a Eurostat.

ArcČR 500 verzia 3.3 je digitálna vektorová geografická databáza Českej republiky spracovaná na úrovni podrobnosti 1 : 500 000. Vrstvy s názvami Lesy, ObceBody, ObcePolygony, SidlaPlochy, Silnice_2016 a VodniToky z tejto dátovej sady sú vstupnými dátami v notebooku ArcPy cvičenia.

Software

ArcGIS Notebook je implementáciou Jupyter Notebooku v prostredí ArcGIS. Jupyter Notebook je dokument kombinujúci programový kód so sprievodným textom a s vizualizáciami vo forme tabuliek, máp a grafov. Základnou charakteristikou je bunková štruktúra, kde sa striedajú bunky kódu s markdown bunkami.

Notebooky boli vytvorené a spúšťané v programe Visual Studio Code (VS Code) verzia 1.88. a v ArcGIS Pro verzia 3.0.2.

Programovacím jazykom bol Python a kernelom, ktorý spúšťal kód notebookov, bolo naklonované ArcGIS Python 3.9.18 prostredie. Do tohto prostredia boli nainštalované nasledujúce knižnice:

Knižnica verzia
Cartopy 0.22.0
Eurostat 1.1.0
Folium 0.14.0
GeoPandas 0.14.3
ipyleaflet 0.18.2
ipywidgets 7.6.5
Matplotlib 3.8.4
matplotlib-scalebar 0.8.1
NumPy 1.26.3
OSMnx 1.9.1
Pandas 2.2.1
Plotly 5.19.0
Rasterio 1.3.9
Requests 2.31.0
Shapely 2.0.3
Xarray 2022.11.0

Vývoj notebookov

Pri programovaní kódu v notebookoch boli využívané dokumentácie príslušných Python knižníc, odkazy na ne sú uvedené v tabuľke vyššie. Dokumentácia je zdrojom, podľa ktorého sa kontroluje syntax, obsahuje význam parametrov funkcií a často je aj zdrojom inšpirácie konkrétnych riešení.

Testovanie vo výuke

Nasadenie notebookov vo výuke prebiehalo na prednáškach a cvičeniach predmetov KGI/PROPY (Programování v geoinformatice) v rokoch 2023, 2024 a KGI/PRODA (Programové zpracování dat) v roku 2024. Použité boli tieto noteboooky: Základy Jupyter Notebooku, Python cvičenia, ArcPy cvičenia a Hustota dopravnej siete.

Diagram postupu práce

vývojový diagram