geog 487 lesson 8: stepby-‐-‐step activity · 2016-02-24 · geog 487 lesson 8:...

22
GEOG 487 Lesson 8: StepbyStep Activity; Authors: Rachel Kornak, GISP, K. Corradini & J. Bishop. Updated 2/24/2016. Page 1 of 22 © 19992016 The Pennsylvania State University. GEOG 487 Lesson 8: StepbyStep Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document In Part I, we will review the starting datasets and organize the map document for analysis. 1. Unzip the Data for Use in ArcMap a. Unzip the Lesson 8 data in your L8 folder. Since all of the starting raster format layers are included in this zip file, you do not need to worry about how you unzip the data. b. Familiarize yourself with the contents of the data included with this zip file. Refer to the Lesson Data section for additional information. 2. Organize the Map Document and Familiarize Yourself with the Study Area Since all of the datasets used in this lesson have the same projection, we do not need to be concerned with the order that we load the data. a. Start ArcMap and make sure the Spatial Analyst extension is on. Create a new map, and save it in your L8 folder. b. Add the LakeRaystown, geology, soil, elev, and streams_buffer datasets from your L8Data folder. Select No if prompted, "Would you like to create pyramids?" c. Examine the metadata and attribute tables of all of the starting datasets. d. Change the symbology of the "LakeRaystown" and "streams_buffer" layers to hollow outlines, the geology layer to unique colors by "rock_type," and the soils layer to unique colors by "texture." e. Zoom to the extent of the Lake Raystown Watershed and look for spatial patterns in the geology and soil datasets. f. Add the Open Street Map basemap. Explore the study area. Do the all of the provided raster grids have the same cell size? Do all of the input datasets have the same extent? What are the units of the "VALUE" attribute in the elevation grid? How many different types of soil and rock types are in the study area? How wide of a buffer was used to create the streams data? Where is the Lake Raystown Watershed located in relation to the state of Pennsylvania?

Upload: others

Post on 19-May-2020

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  1  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity  

Part  I:  Review  the  Relevant  Data  Layers  and  Organize  the  Map  Document    

In  Part  I,  we  will  review  the  starting  datasets  and  organize  the  map  document  for  analysis.    1. Unzip  the  Data  for  Use  in  ArcMap  

a. Unzip  the  Lesson  8  data  in  your  L8  folder.    Since  all  of  the  starting  raster  format  layers  are  included  in  this  zip  file,  you  do  not  need  to  worry  about  how  you  unzip  the  data.  

b. Familiarize  yourself  with  the  contents  of  the  data  included  with  this  zip  file.    Refer  to  the  Lesson  Data  section  for  additional  information.  

 2. Organize  the  Map  Document  and  Familiarize  Yourself  with  the  Study  Area  

 Since  all  of  the  datasets  used  in  this  lesson  have  the  same  projection,  we  do  not  need  to  be  concerned  with  the  order  that  we  load  the  data.  

a. Start  ArcMap  and  make  sure  the  Spatial  Analyst  extension  is  on.    Create  a  new  map,  and  save  it  in  your  L8  folder.  

b. Add  the  LakeRaystown,  geology,  soil,  elev,  and  streams_buffer  datasets  from  your  L8Data  folder.    Select  No  if  prompted,  "Would  you  like  to  create  pyramids?"  

c. Examine  the  metadata  and  attribute  tables  of  all  of  the  starting  datasets.  d. Change  the  symbology  of  the  "LakeRaystown"  and  "streams_buffer"  layers  to  hollow  

outlines,  the  geology  layer  to  unique  colors  by  "rock_type,"  and  the  soils  layer  to  unique  colors  by  "texture."  

e. Zoom  to  the  extent  of  the  Lake  Raystown  Watershed  and  look  for  spatial  patterns  in  the  geology  and  soil  datasets.  

f. Add  the  Open  Street  Map  basemap.    Explore  the  study  area.  

 

 

Do  the  all  of  the  provided  raster  grids  have  the  same  cell  size?      

Do  all  of  the  input  datasets  have  the  same  extent?  

What  are  the  units  of  the  "VALUE"  attribute  in  the  elevation  grid?  

How  many  different  types  of  soil  and  rock  types  are  in  the  study  area?  

How  wide  of  a  buffer  was  used  to  create  the  streams  data?  

Where  is  the  Lake  Raystown  Watershed  located  in  relation  to  the  state  of  Pennsylvania?      

 

 

Page 2: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  2  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

3. Set  the  Spatial  Analyst  Option  Settings  a. Go  to  Geoprocessing  >  Environments…    

i. Set  your  workspace  and  scratch  space  to  your  Lesson  8  folder.      ii. Set  the  output  coordinates,  mask  and  extent  to  “Same  as  LakeRaystown.”  iii. Set  the  cell  size  to  30  meters.  iv. Choose  to  not  build  pyramids.  

b. Save  your  map  to  lock  in  the  options.      

Part  II:  Customize  the  Data  and  Produce  the  DRASTIC  Groundwater  Vulnerability  Layer  

In  Part  II,  we  will  create  a  series  of  grids  representing  the  DRASTIC  Ratings  for  each  parameter  (D  -­‐Depth  to  Water  Table,  R-­‐  Net  Recharge,  A  -­‐  Aquifer  Media,  S  -­‐  Soil  Media,  T  -­‐  Topography,  I  -­‐  Impact  of  Vadose  Zone,  and  C-­‐  Hydraulic  Conductivity).    The  dataset  we  will  use  to  create  each  grid  is  shown  in  the  graphic  below.    In  this  section,  we  will  introduce  two  new  spatial  analyst  concepts:    creating  slope  grids  from  elevation  and  reclassifying  ranges  of  values  as  opposed  to  unique  values.          

 

1. Add  DRASTIC  ratings  to  the  Soil  Layer    

a. Open  the  Soil  attribute  table  and  examine  the  data.    Pay  particular  attention  to  the  "TEXTURE"  field.    We  will  use  this  field  to  convert  the  vector  file  to  a  raster  grid.  

b. ArcToolbox  >  Conversion  Tools  >  To  Raster  >  Feature  to  Raster.  

   

Page 3: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  3  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

 

 

Make  sure  you  have  the  correct  answer  before  moving  on  to  the  next  step.  

The  "soilgrid"  attribute  table  should  have  all  of  the  attributes  shown  below.    If  your  data  does  not  match  this,  go  back  and  redo  the  previous  step.    (Be  sure  to  expanding  the  table  columns  to  view  all  COUNT  totals.)  

 

c. Compare  the  "soilgrid"  map  and  attribute  table  to  that  of  the  "soil"  shapefile.      d. Now  that  the  soil  data  is  in  grid  format,  we  can  reclassify  the  grid  to  assign  DRASTIC  

Ratings  to  each  soil  type.      e. Use  the  values  in  the  table  below  to  reclassify  "soilgrid"  based  on  the  "TEXTURE"  field.    

Name  the  output  file  "S."  (This  is  the  letter  used  in  the  DRASTIC  acronym  to  represent  the  Soil  Media).      

           Table  1:  DRASTIC  Ratings  for  Soil  Textures  (S)  

Texture  DRASTIC  Rating  

Silty  Clay  Loam   3  Loam   5  

Loamy  Sand   6    

 

   

Page 4: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  4  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

 

 

 

Make  sure  you  have  the  correct  answer  before  moving  on  to  the  next  step.  

The  "S"  attribute  table  should  match  the  example  below.    If  your  data  does  not  match  this,  go  back  and  redo  the  previous  step.  

 

2. Add  DRASTIC  ratings  to  the  Geology  Layer    Three  of  the  seven  DRASTIC  factors  (A  -­‐  Aquifer  media,  I  -­‐  Impact  of  the  vadose  zone,  and  C  -­‐  Hydraulic  Conductivity)  can  be  defined  on  the  basis  of  geology.    We  will  use  Reclassify  Tool  again  to  assign  DRASTIC  ratings  corresponding  to  these  three  factors  for  the  appropriate  surface  geology  units  contained  in  the  geology  layer.    

a. Open  the  Geology  attribute  table  and  examine  the  data.    Pay  particular  attention  to  the  "ROCK_TYPE"  field.    We  will  use  this  field  to  convert  the  vector  file  to  a  raster  grid.  

b. Convert  the  Geology  shapefile  to  a  grid.    Use  "ROCK_TYPE"  as  the  "Field."    Name  the  grid  "geologygrid."  

 

 

 

Make  sure  you  have  the  correct  answer  before  moving  on  to  the  next  step.  

The  "geologygrid"  attribute  table  should  have  all  of  the  attributes  shown  below.    If  your  data  does  not  match  this,  go  back  and  redo  the  previous  step.  

 

Page 5: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  5  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

c. Tables  2,  3  and  4  show  the  DRASTIC  ratings  for  Aquifer  Media,  Vadose  Zone,  and  Hydraulic  Conductivity,  respectively.    Create  three  new  grids  from  the  "geology  grid"  raster  using  the  reclassify  tool  and  "ROCK_TYPE"  field.    Name  the  new  grids  "a,"  "i,"  and  "c".    

Table  2:  DRASTIC  Ratings  for  Aquifer  Media  (a)  

Rock  Type   DRASTIC  Rating  Interbedded  Sedimentary   6  

Sandstone   6  Shale   2  

Carbonate   10      

Table  3:  DRASTIC  Ratings  for  Impact  of  Vadose  Zone  (i)  

Rock  Type   DRASTIC  Rating  Interbedded  Sedimentary     6  

Sandstone   6  Shale   3  

Carbonate   10      

Table  4:  DRASTIC  Ratings  for  Hydraulic  Conductivity  (c)  

Rock  Type   DRASTIC  Rating  Interbedded  Sedimentary     2  

Sandstone   1  Shale   1  

Carbonate   10    

   

Page 6: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  6  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

 

 

Make  sure  you  have  the  correct  answer  before  moving  on  to  the  next  step.  

The  "a,"  "i,"  and  "c"  attribute  tables  should  have  all  of  the  attributes  shown  below.    If  your  data  does  not  match  this,  go  back  and  redo  the  previous  step.    Again,  be  sure  to  expand  the  COUNT  field  to  see  all  the  complete  values.  

 

 

   

 

3. Create  a  Slope  Map  from  the  Digital  Elevation  Model  and  add  DRASTIC  ratings    When  you  have  data  that  represents  elevation,  you  can  create  several  different  types  of  raster  layers,  one  is  a  slope  grid.    Slope  represents  steepness,  incline,  or  grade  of  a  line  or  area.    A  higher  slope  value  indicates  a  steeper  incline.    With  Spatial  Analyst,  it  is  easy  to  create  a  slope  layer  from  elevation  data.    

Page 7: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  7  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

 a. Select  ArcToolbox  >  Spatial  Analyst  Tools  >  Surface  >  Slope.      b. Choose  "elev"  as  the  "Input  raster",  select  "PERCENT  RISE"  for  the  "Output  

measurement."    Leave  the  "Z  factor"  at  1  and  name  the  output  raster  "pctslope."      The  resulting  layer  depicts  steep  slopes  with  high  values  and  gentle  slopes  with  low  values.        

 

 

 

Degree  vs.  Percent  Slope:  

Be  careful  when  choosing  the  slope  output  measurement.    There  are  two  ways  to  express  slope  values,  either  as  a  percent  or  as  a  degree.    "45  degrees"  slope  and  "45  %"  slope  are  NOT  equivalent  values.      

Degree  slope  (θ):    angle  created  by  a  right  triangle  with  sides  of  length  "rise"  and  "run"  

Percent  slope:  length  of  "rise"/length  of  "run"  *  100  

   c. Examine  the  "pctslope"  grid.    Notice  how  the  attribute  table  is  greyed  out.    Remember  

from  Lesson  5  that  raster  attribute  tables  are  not  created  if  the  values  contain  decimals.  d. We  want  to  reclassify  the  "pctslope"  grid  using  the  DRASTIC  Ratings  in  Table  6.      

 

Page 8: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  8  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

 Table  6:  Ranges  and  Ratings  for  Topography  

Topography  Range   DRASTIC  Rating  0  –  2   10  2  –  6   9  6  –  12   5  12  –  18   3  >  18   1  

 e. Open  the  Reclassify  tool  and  select  the  "pctslope"  grid.    Notice  the  default  number  of  

classes  and  break  values  listed  in  the  "Old  values"  column.    These  are  not  particularly  useful  to  us,  since  we  want  to  use  5  break  values  (2,  6,  12,  18,  and  the  largest  number  in  the  dataset).      

f. The  quickest  way  to  change  these  settings  is  to  click  on  the  "Classify…"  button.    Select  "Natural  Breaks  (Jenks)  as  the  Classification  Method.    Change  the  number  of  classes  to  "5."    Manually  type  in  the  break  values  on  the  right  hand  side.    Notice  that  once  you  alter  the  values,  the  classification  method  automatically  changes  to  "Manual."    Click  "OK."  2  

 

Page 9: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  9  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

 You  should  see  the  "Old  values"  update  like  the  example  below.        

 g. Modify  the  "New  Values"  in  the  reclassify  window  based  on  the  values  in  Table  6.    

Name  the  resulting  grid  "t."  Make  sure  you  check  the  box  "Change  missing  values  to  NoData."  

 

 Make  sure  you  have  the  correct  answer  before  moving  on  to  the  next  step.  

The  "t"  attribute  table  should  have  all  of  the  attributes  shown  below.    If  your  data  does  not  match  this,  go  back  and  redo  the  previous  step.  

 

     

Page 10: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  10  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

 

 

 

Reclassifying  Ranges  of  Numbers  vs.  Unique  Values  

Sometimes  you  will  need  to  reclassify  data  based  on  ranges  of  values  instead  of  unique  values.    For  example,  notice  above  that  the  old  value  of  "2"  is  specified  as  the  upper  bound  in  the  range  "0-­‐2"  and  the  lower  bound  in  the  range  "2-­‐6."    What  new  value,  either  "1"  or  "2,"  will  be  assigned  to  old  values  of  "2"  in  the  output  grid?  

In  this  case,  ArcGIS  will  assign  the  old  value  "2"  to  a  new  value  of  "1,"  and  the  old  value  of  "2.0001"  to  a  new  value  "2"  in  the  output  grid.    The  general  rule  is  that  ArcGIS  will  include  the  break  values  themselves  in  the  group  that  it  forms  the  upper  range  boundary.    Notice  that  you  will  encounter  this  same  issue  for  all  break  values  (e.g.,  "6",  "12"  and  "18"  in  the  example  above).  

This  is  particularly  important  when  the  break  values  themselves  are  meaningful  in  your  analysis.    The  most  common  example  of  this  situation  is  when  you  encounter  specifications  of  "less  than  x"  vs.  "less  than  or  equal  to  x"  in  your  requirements.    If  you  want  to  reclassify  values  "less  than  5"  to  a  new  value,  you  would  need  to  specify  a  break  value  of  "4.99999999,"  so  the  value  of  "5"  is  not  included  in  your  new  category.    The  particular  number  of  decimals  you  need  to  specify  will  depend  on  the  number  of  decimals  in  your  input  data.    For  example,  if  your  data  layer  has  five  decimal  places,  then  you  would  set  the  reclassification  thresholds  as  follows:  a.aaaaa  -­‐  b.bbbbb,  b.bbbbb  -­‐  c.ccccc,  and  so  forth.  

See  the  ArcGIS  Desktop  Help  for  further  information  regarding  reclassification.        

     

4. Explore  the  DRASTIC  Rating  Output  Grids    

a. Add  the  "r"  and  "d"  grids  from  your  L8  folder  and  open  the  attribute  tables.  The  numbers  in  the  "VALUE"  fields  correspond  with  DRASTIC  ratings  based  on  each  cell’s  recharge  rate  and  depth  to  groundwater,  respectively.    These  are  the  final  input  datasets  required  to  calculate  DRASTIC  groundwater  vulnerability  ratings  for  the  watershed.      

b. Change  the  symbology  of  the  d,  r,  a,  s,  t,  i,  and  c  grids  so  that  low  vulnerability  ratings  (1-­‐3)  are  green,  medium  ratings  (4-­‐7)  are  yellow,  and  high  ratings  (8-­‐10)  are  red.    You  can  group  similar  values  together  using  "Unique  Values"  on  the  Properties  >  Symbology  tab  >  Press  the  Ctrl  key  to  select  values  to  group  >  Right  Click  >  Group  Values.  

   

Page 11: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  11  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

c. Update  the  label  column  as  shown  below  so  the  results  are  easier  to  interpret.

 

 

 

Compare  the  "d"  grid  to  the  "streams_buffer"  shapefile.    Do  areas  near  streams  have  high  or  low  vulnerability?  

Which  input  datasets  (d,  r,  a,  s,  t,  i,  c)  have  the  highest  DRASTIC  rating  values?  

Do  you  see  any  spatial  patterns  in  the  individual  drastic  grids?  

 

 d. Remove  all  of  the  datasets  other  than  the  drastic  grids,  the  steam  buffers  and  the  

watershed  boundary  so  your  map  is  easier  to  work  with.    Save  your  map.    

5. Calculate  the  DRASTIC  Groundwater  Vulnerability  Index  Now  that  you  have  the  required  data  layers,  you  can  create  a  DRASTIC  groundwater  vulnerability  grid  based  upon  the  DRASTIC  index  equation.    This  will  involve  use  of  the  Raster  Calculator  to  combine  several  grids  in  a  weighted  overlay.    The  graphic  below  shows  an  example  of  how  cell  values  are  updated  during  the  calculation.    

 

Page 12: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  12  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

 

 

Combining  raster  layers  is  a  simple,  yet  very  important  process  with  Spatial  Analyst.    You  will  often  find  that  it  is  necessary  to  create  a  single  layer  that  is  comprised  of  several  data  sets.    The  idea  is  similar  to  that  of  performing  an  overlay  with  vector  layers,  in  that  you  are  making  one  out  of  many,  with  the  major  exception  that  the  cell  values  change  based  on  the  expression  used.  

The  addition  (+)  and  multiplication  (*)  signs  are  the  most  common  arithmetic  operators  used  to  combine  raster  layers.    The  plus  (+)  sign  performs  an  addition  with  each  cell,  so  the  value  in  a  given  cell  of  one  grid  will  be  added  to  the  value  of  the  same  cell  in  the  next  grid,  and  so  on.    The  multiplication  (*)  sign,  as  expected,  performs  a  multiplication  based  on  the  values  in  each  cell.      

Either  of  these  can  be  used  when  the  purpose  is  to  simply  combine  grids,  although  you  should  use  the  same  operator  for  all  grids.    However,  when  forming  an  expression  that  includes  additional  operations  on  individual  grids,  as  in  the  case  above,  it  is  important  to  understand  the  precedence  that  the  operators  will  be  performed.    In  mathematical  order  of  operation  rules,  multiplication  always  takes  precedence  over  addition.    Hence,  in  the  expression  above,  the  values  in  the  "D"  grid  will  be  multiplied  by  5  before  they  are  added  to  the  values  in  the  "R"  grid.    If  an  expression  should  occur  that  is  out  of  precedence,  enclose  that  expression  with  parentheses,  as  you  would  when  using  a  calculator.        

 a. Open  the  Raster  Calculator  (ArcToolbox  >  Spatial  Analyst  Tools  >  Map  Algebra  >  Raster  

Calculator)  and  enter  the  expression  below  and  name  the  grid  "drastic_index".    Be  careful  when  choosing  your  input  files.    Also,  the  syntax  for  the  raster  calculator  must  be  absolutely  correct,  or  you  will  get  a  "syntax  error."        

"d"  *  5  +  "r"  *  4  +  "a"  *  3  +  "s"  *  2  +  "t"  *  1  +  "i"  *  5  +  "c"  *  3    

 b. Change  the  color  ramp  so  that  high  values  are  shades  of  red  and  low  values  are  shades  

of  green  like  the  example  below.          

Page 13: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  13  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

 

 

Make  sure  you  have  the  correct  answer  before  moving  on  to  the  next  step.  

The"  drastic_index"  grid  should  have  the  following  information.  The  statistics  from  the  "COUNT"  field  are  also  provided.  If  your  data  does  not  match  this,  go  back  and  redo  the  previous  step.  

 

 

 

 

What  do  the  numbers  in  the  "VALUE"  field  of  the  "drastic_index"  mean  in  the  real  world?    For  example,  do  high  values  represent  areas  with  high  or  low  vulnerability  to  groundwater  pollution?      

Which  parts  of  the  watershed  are  most  vulnerable  to  groundwater  pollution?      

Do  any  of  the  parameters  have  a  greater  influence  on  the  final  results?  

 

   

Page 14: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  14  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

Part  III:  Identify  the  Potential  Suitable  Sites  for  Sludge  Disposal  

Now  that  the  groundwater  vulnerability  layer  has  been  produced,  we  can  use  this  data  to  help  find  the  areas  in  the  watershed  most  suitable  for  sludge  disposal.    Along  with  this  dataset,  we  also  need  to  incorporate  the  stream  buffer  dataset.    Remember  from  previous  lessons  that  it  is  possible  to  reclassify  grid  cells  to  values  of  "NoData"  to  exclude  them  from  your  analysis.      We  will  use  this  technique  to  remove  portions  of  each  dataset  that  do  not  meet  the  relevant  criteria.    For  example,  we  will  reclassify  suitable  areas  within  each  dataset  as  "1"  and  unsuitable  areas  as  "NoData."    

You  can  also  do  the  opposite  of  this  by  assigning  existing  values  of  "NoData"  to  more  meaningful  values.      We  will  use  this  technique  to  create  a  grid  of  areas  that  are  outside  of  steam  buffers.    Then,  we  will  use  the  Raster  Calculator  to  combine  the  individual  suitability  results  into  one  grid.    We  will  then  use  the  "RegionGroup”  command  to  create  regions  from  adjacent  cells  with  the  same  results.    This  process  is  illustrated  in  the  graphic  below.  

 

 

Sludge  Disposal  Site  Selection  Criteria  For  the  purposes  of  this  lesson,  we  assume  that  state  regulations  require  the  following  for  a  site  to  be  considered  for  sludge  disposal:    1. Areas  that  are  very  vulnerable  to  groundwater  contamination  must  

be  avoided.    Therefore  we  will  only  consider  areas  with  DRASTIC  Index  values  less  than  150.  

2. Sites  must  be  at  least  300  meters  from  surface  water.      3. Sites  must  have  a  contiguous  area  of  at  least  0.5  square  km.  

 

Page 15: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  15  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

1. Explore  the  DRASTIC  Rating  Output  Grids    

a. In  Part  II  Step  3,  we  talked  about  the  potential  pitfalls  of  using  the  reclassify  tool  when  break  values  are  important  in  your  results.    One  way  to  avoid  this  issue  is  to  use  the  Raster  Calculator,  which  allows  us  to  use  mathematical  sign  of  less  than  or  greater  than.    Enter  the  expression  shown  below  and  name  your  grid  "di150."      

 

 

The  calculation  performed  in  the  previous  step  combines  the  results  of  two  Boolean  operations  that  are  either  evaluated  as:  

TRUE  (indicated  by  a  value  of  1)  or    FALSE  (indicated  by  a  value  of  0)  

We  are  only  interested  in  cells  that  meet  the  criteria  (values  of  1).  

 

 b. Reclassify  the  "di150"  grid  using  the  settings  below.    Name  the  output  grid  

"OK_DRASTIC."      

Page 16: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  16  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

 

 Make  sure  you  have  the  correct  answer  before  moving  on  to  the  next  step.  

The  "OK_DRASTIC"  attribute  table  should  have  all  of  the  attributes  shown  below.    If  your  data  does  not  match  this,  go  back  and  redo  the  previous  step.  

 

 

   

Page 17: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  17  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

2. Create  Grid  of  Suitable  Surface  Water    

a. Convert  the  "steams_buffer"  shapefile  to  a  raster  using  the  "Id"  field.    Name  the  output  "streambuffgrd"  and  save  it  in  your  L8  folder.    Note:  This  may  take  a  while  to  run.  

b. Reclassify  "streambuffgrd"  as  shown  below.    Name  the  output  "OK_Streams."  Note:  This  may  take  a  while  to  run.  

 Note:  As  we  experienced  in  Lesson  7,  if  values  “1”  occur  outside  your  study  area  “LakeRaystown”  you  will  need  to  run  an  additional  step  with  the  Raster  Calculator  to  turn  these  values  to  NoData.    Name  the  output  “OK_Streams2.”                            

Page 18: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  18  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

 

 

Make  sure  you  have  the  correct  answer  before  moving  on  to  the  next  step.  

The  "OK_Streams2"  attribute  table  should  have  all  of  the  attributes  shown  below.    If  your  data  does  not  match  this,  go  back  and  redo  the  previous  step.  

c. Compare  the  "OK_Streams2"  grid  to  the  "steambuffgrd."    Notice  how  we  have  

essentially  flipped  the  areas  of  NoData.    It  is  important  that  you  choose  appropriate  mask  and  extent  settings  when  using  this  technique.    

3. Combine  the  Suitability  Grids  Using  the  Raster  Calculator    

a. Use  the  raster  calculator  to  multiply  the  "OK_DRASTIC"  and  "OK_Streams2"  rasters  together.    Cells  that  meet  both  of  the  criteria  will  be  assigned  a  value  of  "1"  in  the  output  raster.    Cells  that  do  not  meet  either  one  or  both  of  the  criteria  will  be  assigned  a  value  of  "NoData"  in  the  output  raster.    Name  the  new  grid  "OK2criteria."    

                   

 

Page 19: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  19  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

 

Make  sure  you  have  the  correct  answer  before  moving  on  to  the  next  step.  

The  "OK2criteria"  attribute  table  should  have  all  of  the  attributes  shown  below.    If  your  data  does  not  match  this,  go  back  and  redo  the  previous  step.  

 

 b. Examine  the  attribute  table.    Notice  there  is  only  1  row.    We  need  a  way  to  lump  

together  cells  that  make  up  contiguous  units.    To  accomplish  this,  we  will  use  the  Region  Group  tool  like  we  did  in  Lesson  7.      

c. Go  to  ArcToolbox  >  Spatial  Analyst  Tools  >  Generalization  >  Region  Group,  select  "  OK2criteria  "  as  the  input  raster,  name  the  output  raster  "  OK_Regions  ",  leave  the  number  of  neighbors  to  use  as  "FOUR",  the  zone  grouping  method  as  "WITHIN",  uncheck  the  "Add  link  field  to  output",  leave  the  excluded  value  setting  ,  and  click  OK.      

 

 

Make  sure  you  have  the  correct  answer  before  moving  on  to  the  next  step.  

The  "OK_Regions"  statistics  for  the  "COUNT"  field  should  match  the  example  below.    If  your  data  does  not  match  this,  go  back  and  redo  the  previous  step.  

 

Page 20: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  20  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

4. Create  Grid  of  Suitable  Regions  Greater  than  0.5  sq  km    

a. The  last  criteria  we  need  to  incorporate  is  -­‐  Area  (sites  greater  than  0.5  sq  km).    We  learned  in  Lesson  5  that  you  can  calculate  the  area  of  a  raster  by  multiplying  the  number  of  cells  by  the  area  of  each  cell.    To  calculate  the  area  of  regions  within  a  raster,  we  can  use  this  same  method.  

b. Add  a  new  float  field  to  the  "OK_Regions"  attribute  table  named  "AREA_SQM."    Use  the  field  calculator  to  populate  the  field.  

 

 

 

Why  did  we  use  the  number  "30"  to  calculate  the  area?  

 c. We  will  use  Extract  by  Attributes  to  perform  a  query  on  sites  >  0.5  sq  km.    Extract  by  

Attributes  is  similar  to  the  Raster  Calculator,  except  that  it  makes  entering  specific  field  expressions  much  easier.      

d. Go  to  ArcToolbox  >  Spatial  Analyst  Tools  >  Extraction  >  ExtractByAttributes.    Select  "OK_Regions"  as  the  input  raster  and  name  the  output  raster  "OK_Area".    To  populate  the  "Where  clause"  with  the  expression  given  below,  click  the  "Query  Builder"  button.    The  "Query  Builder"  dialog  will  appear.    Click  on  "AREA_SQM",  and  then  on  ">=",  and  type  500000  at  the  end  of  the  expression  (0.5  sq  km  =  500,000  sq  m).    Click  OK  to  automatically  input  the  expression  into  the  "Where  clause."  

 

     

Page 21: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  21  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

 

 

 

Make  sure  you  have  the  correct  answer  before  moving  on  to  the  next  step.  

The  "OK_Area"  statistics  for  the  "COUNT"  field  should  match  the  example  below.    If  your  data  does  not  match  this,  go  back  and  redo  the  previous  step.  

 

e. Reclassify  "OK_Area"  like  the  example  below.    Hint:  Change  the  number  of  classes  to  "1,"  since  all  of  the  old  values  match  all  of  the  site  selection  criteria.    Name  the  grid  "FinalSites."  These  are  your  potential  sludge  disposal  sites.

 

Page 22: GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity · 2016-02-24 · GEOG 487 Lesson 8: Stepby-‐-‐Step Activity Part I: Review the Relevant Data Layers and Organize the Map Document

GEOG  487  Lesson  8:  Step-­‐by-­‐Step  Activity;  Authors:  Rachel  Kornak,  GISP,  K.  Corradini  &  J.  Bishop.    Updated  2/24/2016.  Page  22  of  22  ©  1999-­‐2016  The  Pennsylvania  State  University.    

That  is  all  for  the  required  portion  of  the  Lesson  8  Step-­‐by-­‐Step  Activity.    Please  consult  the  Lesson  Checklist  for  instructions  on  what  to  do  next.  

 

 

Try  one  or  more  of  the  optional  activities  listed  below.          

• Redo  Part  III  of  the  lesson  using  the  value  of  "0"  to  denote  unsuitable  areas  instead  of  "NoData."    Compare  your  results  with  the  "FinalSites"  grid.  

• Redo  Part  III  of  the  lesson,  except  add  the  suitable  grids  together  instead  of  multiplying  them.    How  do  you  need  to  alter  the  reclassification  values  to  find  suitable  sites  using  this  methodology?  

Note:  Try  This  Activities  are  voluntary  and  are  not  graded,  though  I  encourage  you  to  complete  the  activity  and  share  comments  about  your  experience  on  Piazza  in  the  “lessno8”  folder  with  the  tag  “TryThis.”