Klimaregionen mithilfe von Python klassifizieren

Der Winkler-Index klassifiziert sechs Klimaregionen nach ihrer Eignung für den Anbau unterschiedlicher Weinsorten und -qualitätsstufen. In diesem Lernprogramm verwenden Sie ein bereitgestelltes Python-Notebook und führen es in ArcGIS Pro aus, um eine Analyse anhand des Winkler-Index durchzuführen. Zunächst greifen Sie auf multidimensionale Daten zu. Anschließend analysieren Sie die Daten, um eine Karte von Napa County, Kalifornien, gemäß dem Winkler-Index zu erstellen. Schließlich erstellen Sie ein Diagramm, um festzustellen, wie sich die Winkler-Klimaregionen in Napa County zwischen den Jahren 2000 und 2020 verändert haben.

Das für dieses Lernprogramm bereitgestellte Notebook kann später angepasst werden, um Karten für weitere Regionen, Zeitspannen und Variablen zu erstellen.

Die in diesem Lernprogramm verwendeten multidimensionalen Daten stammen von Daymet. Daymet ist ein von der National Aeronautics and Space Administration (NASA) veröffentlichtes Wetter-Dataset. Es bietet Karten auf Grundlage von Wetter- und Klimaschätzungen für Nordamerika, einschließlich der täglichen Mindest- und Höchsttemperatur, des Niederschlags, des Dampfdrucks, der Tageslänge und weiterer Variablen. Die Daymet-Daten sind multidimensional, mit einer Auflösung von 1 km, und sind für alle Datumsangaben seit 1980 verfügbar. Weitere Informationen zu diesem Dataset finden Sie auf der Webseite mit der Beschreibung von Daymet.

Dieses Lernprogramm wurde zuletzt am 12. März 2024 mit ArcGIS Pro 3.2 getestet. Wenn Sie eine andere Version von ArcGIS Pro verwenden, sind die Funktionalitäten und Ergebnisse möglicherweise unterschiedlich.

Anforderungen

• ArcGIS Pro (siehe die Optionen für den Zugriff auf die Software)
• Erweiterung "ArcGIS Image Analyst"

Klimaregionen mithilfe von Python klassifizieren

Ein Earthdata-Konto registrieren

Vor dem Ausführen des Python-Notebooks müssen Sie einige vorbereitende Aufgaben durchführen.

Die Daymet-Daten können von allen verwendet werden. Für den Zugriff auf die Daten müssen Sie jedoch ein Earthdata-Konto erstellen. Earthdata-Konten sind kostenfrei und bieten Ihnen Zugriff auf alle Daten im Earth Observing System Data and Information System (EOSDIS) der NASA.

Hinweis:

Wenn Sie bereits über ein Earthdata-Konto verfügen, fahren Sie mit dem nächsten Abschnitt fort.

1. Öffnen Sie die Webseite Register for an Earthdata Login Profile.
2. Füllen Sie das Formular auf dieser Seite aus. Im Abschnitt Affiliations werden die folgenden Antworten vorgeschlagen:
   • Wählen Sie für Affiliation den Eintrag Education aus.
   • Wählen Sie für User Type den Benutzertyp Public User aus.
   • Wählen Sie für Study Area den Eintrag Land Processes aus.
3. Aktivieren Sie das Kontrollkästchen I'm not a robot.
4. Klicken Sie auf Register for Earthdata Login.
5. Schließen Sie die Earthdata-Webseite.

Eine Python-Umgebung erstellen

Sie erstellen einen Klon der Standardumgebung "arcgispro-py3" und fügen der geklonten Umgebung das Paket "Pydap" hinzu. Pydap ist eine Python-Bibliothek, die das OPeNDAP-Protokoll implementiert. OPeNDAP bietet Zugriff auf Hunderte wissenschaftlicher Datasets, einschließlich Daymet.

Verwenden Sie zum Erstellen der neuen Umgebung den ArcGIS Pro Paketmanager und fügen Sie das neue Paket hinzu.

1. Öffnen Sie ArcGIS Pro und klicken Sie auf der Startseite auf Einstellungen.

   

   Klonen Sie die Standardumgebung "arcgispro-py3" und geben Sie der neuen Umgebung den Namen arcpydap.

2. Klicken Sie im Bereich Einstellungen auf Paketmanager.

   

3. Klicken Sie im Bereich Paketmanager unter Aktive Umgebung auf die Schaltfläche "Einstellungen".

   

4. Klicken Sie im Fenster Umgebungsmanager in der Zeile arcgispro-py3 (Default) auf Umgebung klonen.

   

   Das Fenster Umgebung klonen wird geöffnet.

   

5. Bearbeiten Sie im Fenster Umgebung im Feld Ziel das Ende des Umgebungspfades, um den Namen der geklonten Umgebung von arcgispro-py3-clone in arcpydap zu ändern.

   

6. Klicken Sie auf OK.

   Im Umgebungsmanager wird neben der Zeile arcgispro-py3 (Default) ein Indikator angezeigt, der darauf hinweist, dass die Umgebung geklont wird.

   

   Der Klonprozess dauert etwa 2 Minuten.

   Wenn der Prozess abgeschlossen ist, wird dem Umgebungsmanager für die Umgebung arcpydap eine neue Zeile hinzugefügt.

   

7. Zeigen Sie im Umgebungsmanager auf das Ende der Zeile arcpydap und klicken Sie auf die Schaltfläche Weitere Optionen und anschließend auf Aktivieren.

   

   Die neue Umgebung wird aktiviert. Dieser Vorgang dauert einige Sekunden.

8. Klicken Sie im Umgebungsmanager auf OK.
9. Schließen Sie ArcGIS Pro und starten Sie ArcGIS Pro neu.

   Dadurch wird sichergestellt, dass die neue Umgebung in der neuen ArcGIS Pro-Sitzung aktiv ist.

10. Klicken Sie auf der Startseite auf Einstellungen und im Bereich Einstellungen auf Paketmanager.

    Im Bereich Paketmanager sollte die Aktive Umgebung arcpydap lauten.

    

11. Klicken Sie im Bereich Paketmanager auf Pakete hinzufügen.

    

12. Geben Sie in das Feld Suche pydap ein.

    

13. Klicken Sie in den Ergebnissen für Pydap auf Installieren.

    

14. Aktivieren Sie das Kontrollkästchen, um den Nutzungsbedingungen zuzustimmen, und klicken Sie auf Installieren.

    

    Der Installationsprozess dauert eine Minute. Wenn er abgeschlossen ist, wird neben ihm im Abschnitt Tasks ein grünes Häkchen angezeigt.

    

15. Schließen Sie ArcGIS Pro.

Arbeiten in ArcGIS Pro

Als Nächstes öffnen Sie das bereitgestellte ArcGIS Pro-Projekt. Sie fahren im Lernprogramm mit dem im Projekt bereitgestellten Notebook fort.

1. Laden Sie die Datei Napa_Daymet.zip herunter.
2. Navigieren Sie zu der heruntergeladenen Datei, und entpacken Sie sie auf dem Laufwerk C, sodass der Ordnerpfad wie folgt lautet: C:\Napa_Daymet.

   Vorsicht:

   Einige Datenverbindungen sind ungültig, wenn Sie die Datei in einem anderen Verzeichnis als dem Laufwerk C entpacken.

   

3. Öffnen Sie den nicht entpackten Ordner Napa_Daymet, und doppelklicken Sie auf Napa_Daymet.aprx (oder Napa_Daymet), um die Datei in ArcGIS Pro zu öffnen.

   

4. Wenn Sie dazu aufgefordert werden, melden Sie sich mit Ihrem ArcGIS-Konto an.

   Wenn Sie über keinen Zugriff auf ArcGIS Pro oder über kein ArcGIS-Organisationskonto verfügen, informieren Sie sich über die Optionen für den Zugriff auf die Software.

   ArcGIS Pro wird geöffnet, und es werden eine kleine Karte mit dem Umriss von Napa County, Kalifornien, und ein Notebook angezeigt. Bei diesem Notebook handelt es sich um die Datei Daymet.ipynb im Ordner Napa_Daymet.

5. Klicken Sie auf die Notebook-Registerkarte Daymet.

   Dieses Notebook enthält alle erforderlichen Anweisungen.

6. Lesen Sie jede Zelle im Notebook, und führen Sie sie aus.

   

Hinweis:

Weitere Informationen zum Ausführen von Notebooks in ArcGIS Pro finden Sie im Lernprogramm Erste Schritte mit Notebooks in ArcGIS Pro.

Beiträge anderer Softwarehersteller

• Daymet data: Thornton, M.M., R. Shrestha, Y. Wei, P.E. Thornton, S-C. Kao, and B.E. Wilson. 2022. Daymet: Daily Surface Weather Data on a 1-km Grid for North America, Version 4 R1. ORNL DAAC, Oak Ridge, Tennessee, USA. https://doi.org/10.3334/ORNLDAAC/2129
• Napa_County: abgeleitet von USA Census Counties, U.S. Census Bureau, Esri.
• Grundkarte "Dunkelgrauer Hintergrund" – Quellen: Esri, HERE, Garmin, FAO, NOAA, USGS, OpenStreetMap-Mitwirkende und die GIS-Anwender-Community
• Boone, Virginie, "Climate Change Forces California Winemakers to Reconsider What Grapes Grow Where," Beverage Industry Enthusiast, August 4, 2021. Zugriff: Februar 2023.
• Amerine M., A. Winkler. "Composition and Quality of Musts and Wines of California Grapes," 15(6):493-675, February 1944. DOI:10.3733/hilg.v15n06p493. Zugriff: Februar 2023.