Ausarbeitung eines geografischen Informationssystems für das

Ausarbeitung eines geografischen
Informationssystems
für das
Institut für durch Zecken übertragbare Krankheiten
Bachelorarbeit
zur Erlangung des Grades Bachelor of Science (B.Sc.)
an der Fakultät Informatik der
Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus
Betreuender Hochschullehrer: Prof. Dr. Gerd Wagner
Matthias Dreißig
Matrikelnr. 9917115
Cottbus, 14.03.2005
Inhaltsverzeichnis
1
2
3
EINLEITUNG .............................................................................................. 7
1.1
ZUSAMMENFASSUNG ............................................................................... 7
1.2
BESCHREIBUNG DER AUFGABEN .............................................................. 8
1.3
DAS INSTITUT FÜR DURCH ZECKEN ÜBERTRAGBARE KRANKHEITEN ............. 8
1.4
WAS IST EIN GEOGRAFISCHES INFORMATIONSSYSTEM?............................. 9
DATENERFASSUNG UND –VERWALTUNG MIT EPI-INFO™............... 10
2.1
BORRELIOSE MELDEBOGEN DES GESUNDHEITSAMTS .............................. 10
2.2
FORMULARE BZW. FRAGEBÖGEN IN EPI-INFO™ ...................................... 11
2.3
STRUKTUR DER DATEN ......................................................................... 13
2.4
VERWALTUNG DER DATEN ..................................................................... 14
2.5
OPTIMIERUNG DER DATENERFASSUNG ................................................... 15
VERARBEITUNG UND ANALYSE DER DATEN..................................... 17
3.1
EPI-INFO™ .......................................................................................... 17
3.1.1 GEOGRAFISCHE ANALYSE MIT EPI MAP ............................................... 17
3.1.2 EPIDEMIOLOGISCHE ANALYSE MIT EPI-INFO™ ANALYSIS ...................... 19
3.1.3 AUTOMATISIERUNG DER DATENANALYSE ............................................. 21
3.2
ARCVIEW ............................................................................................. 22
3.2.1 SCHNITTSTELLE ZWISCHEN EPI-INFO™ UND ARCVIEW ......................... 23
3.2.2 GEOGRAFISCHE ANALYSE .................................................................. 24
3.2.3 ERSTELLUNG VON SHAPES ................................................................ 27
4
DATENAUSGABE UND PRÄSENTATION DER DATEN ........................ 28
4.1
ERSTELLUNG EINES REPORTS UNTER EPI-INFO™ ................................... 28
4.2
PRÄSENTATION MIT HILFE DES LAYOUTS IN ARCVIEW .............................. 29
4.3
EXPORT DER KARTEN ........................................................................... 30
2
5
6
7
8
ERFAHRUNGSBERICHT ......................................................................... 32
5.1
IMPORTIERUNG UND ANPASSUNG DER DATEN ......................................... 32
5.2
ERSTELLUNG DES PROGRAMM-CODES ................................................... 33
5.3
PUNKTKARTENERSTELLUNG IN ARCVIEW ANHAND DER HÄUFIGKEIT .......... 34
KOORDINATENSYSTEME UND GEOREFERENZIERUNG.................... 35
6.1
PROBLEM DER KOORDINATENSYSTEME .................................................. 35
6.2
TRANSFORMATION DER KOORDINATEN ................................................... 35
6.3
GEOREFERENZIERUNG DER KARTEN ...................................................... 36
SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK ......................................... 38
7.1
VERSCHIEDENE DATENFORMATE IN EINEM IS.......................................... 38
7.2
BENUTZERFREUNDLICHKEIT EINES IS ..................................................... 39
7.3
KOMPLEXITÄT DER ANWENDUNGEN ........................................................ 39
7.4
AUSBLICK ............................................................................................ 40
QUELLENANGABEN ............................................................................... 41
3
Abbildungsübersicht
Abbildung 1
Institut für durch Zecken übertragbare Krankheiten
8
Abbildung 2
Abbildung der Realen Welt auf ein Model (Layer)
9
Abbildung 3
Formular vor Optimierung in Epi-Info™ Make View
12
Abbildung 4
UML-Klassen-Diagramm der Daten
13
Abbildung 5
bearbeitetes View in Epi-Info™ Make View
15
Abbildung 6
Epi-Info™ Map mit erstellter Choroplethen Karte
18
Abbildung 7
bearbeitete Daten in Epi-Info™ Analysis
20
Abbildung 8
Programm Editor mit generiertem Code
22
Abbildung 9
SQL-Verbindung zur Datenbank
24
Abbildung 10
Ereignisthemen erstellen
25
Abbildung 11
Editor für die Legende der Gemeinden
26
Abbildung 12
Epi-Info™ Report mit Report für das IZK
28
Abbildung 13
Layout in ArcView
30
Abbildung 14
TRANSDAT 9.11 Koordinatentransformation
36
Abbildung 15
Startbildschirm von Epi-Info™
47
Abbildung 16
geöffnete Sicht in ArcView
51
Tabellenübersicht
Tabelle 1
Tabelle der berechneten Dateigrößen
13
4
Abkürzungsübersicht
CDC
Center for Disease Control and Prevention
ESRI
Environmental Systems Research Institute
ETRS89
European Terrestrial Reference System 1989
GIS
Geografisches Informationssystem
IS
Informationssystem
IZK
Institut für durch Zecken übertragbare Krankheiten
MS
Microsoft
ODBC
Open DataBase Connectivity
SQL
Structured Query Language
UTM
Universal Transverse Mercator
WYSIWYG What You See Is What You Get (Was du siehst, ist was du
bekommst)
Dateiendungen
BMP
Windows Bitmap
CGM
Computer Graphics Metafile
DBF
dBase Datenbank
EPS
Encapsulated PostScript
5
HTML
Hyper Text Markup Language
JPEG
Joint Photographic Experts Group
MAP
Kartenformat
TFW
Worlddatei eines TIFF-Bildes
WMF
Windows Metafile
XML
extended Markup Language
6
1 Einleitung
1.1 Zusammenfassung
Diese Arbeit befasst sich mit der Ausarbeitung und Optimierung
eines Geografischen Informationssystems für das Institut für durch
Zecken übertragbare Krankheiten (IZK), bestehend aus den
Programmen Epi-Info™ und ArcView. Sie beschreibt den
Informationsfluss der Daten von der Datenerfassung über die
Analyse und Auswertung bis hin zur Ausgabe bzw. Präsentation
der Ergebnisse.
Im zweiten Kapitel geht es darum, die bestehende Datenerfassung
zu vereinfachen und mögliche Fehleingaben zu minimieren. Dies
wurde durch den Einsatz von Auswahlmenüs erreicht. Da dieser
Teil der Aufgabe parallel zur laufenden Datenerfassung absolviert
wurde, mussten im Nachhinein eine Vielzahl von Fehleingaben
korrigiert werden. Auch die Installation wurde dadurch erschwert,
da im Nachhinein alle Daten angepasst und in die neue
Datenbank übertragen werden mussten.
Das dritte Kapitel befasst sich unter anderem damit, die
epidemiologische Auswertung der Daten so zu vereinfachen und
zu automatisieren, dass es auch für ungeschulte Personen
möglich ist diese durchzuführen. Das Programm Epi-Info™
ermöglichte dies durch eine Art Makrorekorder. Das bedeutet,
dass alle Aktionen die der Benutzer tätigt aufgezeichnet werden.
So sollte es möglich sein, dass sich die Amtsärzte Brandenburgs
die Datenbank herunterladen und für ihr Amt auswerten können.
Des Weiteren wurde an der der Ausgabe beziehungsweise
Präsentation der ausgewerteten Daten und erstellten Karten
gearbeitet.
Das sechste Kapitel beschäftigt sich unter anderem mit dem
Problem der Überführung der Koordinaten von einem
Koordinatensystem in ein anderes. Dies wurde nötig, da die Daten
auf ein anderes Koordinatensystem beruhten als die Karten.
Im letzten Abschnitt werden einige Probleme abschließend
betrachtet und es wird versucht mögliche Lösungen aufzuzeigen.
7
1.2 Beschreibung der Aufgaben
Ziel war es, für das IZK das bestehende Informationssystem (IS)
auszubauen und zu optimieren. Ein Teil meiner Aufgabe bestand
aus der Vereinfachung des Eingabeprozesses der Daten. Zum
einen sollte das Arbeiten mit großen Listen der Gemeinden und
der Ärzte abgeschafft werden. Aus diesen wurden Schlüssel- und
Koordinateninformationen übertragen. Auch das Eingeben der
anderen Daten sollte vereinfacht werden. Bis dahin wurden
Indexzahlen anhand von Listen sehr benutzerunfreundlich erfasst.
Weiterhin
sollte
eine
einfache
und
automatisierbare
Auswertungsroutine für die Analyse der Daten erarbeitet werden.
Es sollte zudem eine Vorgehensweise ausgearbeitet werden, um
geografische Daten und Karten, aus ArcView, in einem Internet
tauglichem Format zu speichern.
Da das Koordinatensystem der Karten und die Koordinaten der
Daten nicht miteinander vereinbar waren, bestand eine Aufgabe in
der Anpassung der Daten oder der Karten.
1.3 Das Institut für durch Zecken übertragbare Krankheiten
Das IZK ist ein gemeinnütziger Verein und hat seinen Sitz in
Brieskow-Finkenheerd, nicht weit von Frankfurt an der Oder. Das
Institut beschäftigt sich, wie der Name schon sagt, mit den
Krankheiten die durch Zecken übertragen werden können.
Außerdem betreibt es Epidemiologische Forschung und
untersucht Ursachen, Risiken und Ausbreitungen, sowohl in der
Veterinär-, als auch in der Humanmedizin. Unter Epidemiologie
versteht man die Lehre von der Häufigkeit und der geografischen
Verteilung von Krankheiten.
Abbildung 1
Institut für durch Zecken übertragbare Krankheiten
8
Das Ziel des Vereins ist es, Ursachen für die Zunahme der
Zeckenstiche zu finden und die Entdeckung neuer Erreger zu
erkennen. Es geht zudem um die Vorbeugung der Ausbreitung im
weitesten Sinne und darum, Schlussfolgerungen aus den
Ursachen zu ziehen.
1.4 Was ist ein Geografisches Informationssystem?
Ein Geografisches Informationssystem (GIS) ist ein Informationssystem, das es ermöglicht räumlich bezogene Daten zu erfassen,
zu speichern, zu bearbeiten, zu analysieren und darzustellen. Es
besteht aus einer Datenbank, die einen räumlichen Bezug hat und
einer entsprechenden Software, welche auf diese Anforderungen
abgestimmt ist.
Unter einem GIS werden mehrere Ausprägungen zusammengefasst. Zum Beispiel Kommunale Informationssysteme,
Landinformationssyteme oder Netzinformationssyteme. Ein GIS
versucht die reale Welt, mit all ihren Informationen und Karten, in
einem Modell abzubilden.
Abbildung 2
Abbildung der Realen Welt auf ein Model (Layer)
Ein GIS kann auf folgendes 4-Komponentenmodell abgebildet
werden.
•
•
•
•
Datenerfassung
Datenmanagement
Datenverarbeitung/-auswertung
Datenausgabe
9
2 Datenerfassung und –verwaltung mit Epi-Info™
Die Datenerfassung erfolgt in diesem Projekt ausschließlich über
Epi-Info™. Es wäre zwar auch denkbar, die Daten über ArcView
einzugeben, aber dies geschieht dabei direkt in die Tabelle und ist
für eine große Anzahl an Daten sehr umständlich. Zudem ist es
nur möglich, Daten zu ändern oder zu erfassen, wenn die Tabellen
nicht über die ODBC Schnittstelle importiert worden sind. Das
heißt, man muss die Tabellen entweder in ArcView erstellen oder
als dBase-Datei importieren. Für Arbeiten dieser Art ist in der
ESRI Produktreihe das Programm ArcInfo vorgesehen. Deshalb
wird nur die Erfassung und Verwaltung der Daten mit Hilfe von
Epi-Info™ betrachtet.
2.1 Borreliose Meldebogen des Gesundheitsamts
Die Daten werden an Hand von Borreliosemeldebögen, die das
Institut von Gesundheitsämtern erhält, eingegeben. Die
Meldebögen liegen in A4 Größe vor und sind in 5 Abschnitte
unterteilt.
Der erste Abschnitt behandelt allgemeine Daten der betroffenen
Person. Es werden Daten, wie zum Beispiel Geschlecht,
Risikogruppe oder Erkrankungsort, erfasst.
Der zweite Block enthält die jeweiligen Symptome des Patienten.
Dabei können bis zu 4 Symptome erfasst werden, die als „aktuell“,
„früher“ oder „unbekannt“ klassifiziert werden. Dazu kommt die
Lokalisation der Symptome.
Der nächste Block beschäftigt sich mit der Antibiotikatherapie und
der Körperregion des Zeckenstichs. Außerdem können noch
Daten wie das Datum der Diagnose, das Auftreten erster
Symptome oder ein eventueller Krankenhausaufenthalt erfasst
werden.
Der vierte Block befasst sich mit den Serologischen Daten. Diese
Daten werden in „positiv“, „negativ“, „grenzwertig“ oder
„unbekannt“ eingeteilt.
10
Der letzte Abschnitt beinhaltet nur noch die Registriernummer, die
das Institut vergibt, und den Arzt, der den Meldebogen ausgefüllt
hat.
2.2 Formulare bzw. Fragebögen in Epi-Info™
Zur Erfassung der Daten werden zwei Komponenten von EpiInfo™ benötigt. Dies ist zum einen Epi-Info™ „Make/Edit View“ für
die Erstellung der Formulare und zum anderen das Programm
Epi-Info™ „Enter“ für die Eingabe der Daten.
Bei Programmen zur Erfassung von großen Datenmengen ist es
von sehr großer Wichtigkeit auf standardisierte und
plattformunabhängige Datenformate zurückzugreifen. Denn nur so
kann sichergestellt werden, dass auch mit anderen Programmen
auf die erfassten Daten zugegriffen werden kann. Es wäre mit
sehr großem Aufwand verbunden, wenn man, aus welchen
Gründen auch immer, das Programm zur Sammlung, Analyse
oder Bearbeitung der Daten wechselt und sämtliche Daten neu
erfassen müsste. Der Vorteil von Standards ist, dass es häufig
Programme zur Konvertierung in andere Standardformate gibt.
Oder
es
werden
von
Programmen
Import
und
Exportfunktionalitäten zur Verfügung gestellt.
Als Grundlage für die Speicherung der Daten eines ganzen
Projektes wird eine Microsoft Access Datenbank genutzt. Daraus
ergibt sich die Möglichkeit, die Projekte auch mit MS Access
selber zu bearbeiten oder zu ergänzen. In dieser Datei werden
sowohl die Daten, als auch der Aufbau bzw. das Layout der Views
in separaten Tabellen gespeichert. Angelegte Auswahl-Menüs und
Einschränkungen werden ebenfalls in der MS Access Datenbank
abgelegt. Dieses, von Microsoft entwickelte Datenformat,
speichert eine Datenbank in einer Datei ab. Access unterstützt das
Relationale Datenbankmodel, hat aber den Nachteil, dass es nur
unter MS Windows funktioniert. MS Access stellt eine Vielzahl an
Exportformaten zur Verfügung, unter anderem XML, ODBCDatenbanken und dBase. XML ist ein relativ neues und
standardisiertes Dateiformat, das es erlaubt, Daten strukturiert
abzulegen. Aus diesem Grund wird es häufig als Dokumentenund Datenaustauschformat genutzt. ODBC ist eine standardisierte
Schnittstelle, die betriebssystem- und programmunabhängig ist.
Diese Schnittstelle ist dabei auch unabhängig vom Typ der
Datenbank und unterstützt zum Beispiel MySQL, MS SQL oder
Oracle.
Startet man Make/Edit View kann man entweder ein bestehendes
View editieren oder ein neues Projekt erstellen. Erstellt man ein
11
neues Projekt, muss man als erstes einen Namen für dieses
festlegen und im Anschluss den Namen für das erste View. Es ist
nämlich möglich, mehrere Fragebögen zu einem Projekt zu
gestalten.
Hat man ein Projekt und das erste View erstellt, sieht man eine
graue Fläche vor sich. Nun kann man mit der rechten Maustaste
auf die Fläche klicken und es öffnet sich ein Fenster, in dem man
das Feld definieren kann. Es stehen nun verschiedene
Einstellmöglichkeiten zur Verfügung. Unter anderem die
Beschriftung, der Typ des Feldes und die Möglichkeit von
Auswahl-Menüs. Als Typen stehen abgeleitete MS Access
Datentypen, wie beispielsweise Text, Number, Phonenumber,
Date, Time und so weiter zur Verfügung. So angelegte Felder
können im Nachhinein in ihrer Position oder ihrer Einstellungen
geändert werden.
Mit Epi-Info™ „Make/Edit View“ kann man zudem das View mit
wenigen Handgriffen schnell gestalten, zum Beispiel das Format
oder Farben anpassen, Felder zwecks der Übersicht gruppieren
oder über mehrere Seiten verteilen. Auch die Eingabereihenfolge
(engl. Taborder) kann später noch geändert werden.
Ein weiteres wichtiges Merkmal ist der so genannte „CheckCode“
der sich hinter dem Button „Program“ verbirgt. Dieser erlaubt es
dem Benutzer Felder nach oder vor ihrer Eingabe zu bearbeiten,
zu berechnen, aus anderen Feldern zuzuweisen oder überprüfen
zu lassen. Dieser „CheckCode“ wird ebenfalls in der Tabelle des
Views, in einem extra Feld, abgespeichert.
Abbildung 3
Formular vor Optimierung in Epi-Info™ Make View
12
2.3 Struktur der Daten
Das ganze Projekt besteht aus drei Datenbanken, in denen
separat die Daten der Gemeinden Brandenburgs, der Ärzte und
der Borreliosefälle verwaltet und analysiert werden können. Dabei
wurden die beiden Tabellen mit den Gemeinden und den Ärzten
mit der Tabelle der Krankheitsfälle verknüpft. Dadurch ist es
möglich Auswertungen über alle drei Tabellen durchzuführen.
Die Struktur der Daten ist in folgendem UML-Klassen-Diagramm
dargestellt:
Abbildung 4
UML-Klassen-Diagramm der Daten
Da Indexzahlen, die für die Datenerfassung genutzt werden, für
die Präsentation wenig aussagekräftig sind, kam die Idee auf,
neben diesen Zahlen auch die Bedeutung abzuspeichern. Das
heißt, nach der Eingabe der Indexzahl wird über einen
Programmcode, in einem zusätzlichen Feld, auch die Bedeutung
der Zahl abgespeichert. Dies hätte aber zwangsläufig eine
Aufblähung der ganzen Datenbank und Redundanzen zur Folge,
wie folgende Tabelle zeigt.
Anz. Datensätze
Gegebene Tabelle*
Stringwerte
Zahlen-& Stringwerte
5000
1260 KByte
791 KByte
1357 KByte
10000
2519 KByte
1582 KByte
2715 KByte
20000
5039 KByte
3164 KByte
5430 KByte
Tabelle 1
Tabelle der berechneten Dateigrößen
*Tabelle vor der Vereinfachung bzw. Optimierung
13
Es gibt jedoch auch eine andere Möglichkeit diese schlecht
lesbare Tabelle anzupassen. Für jedes Auswahlmenü wird durch
Epi-Info™ in der Accessdatenbank eine neue Tabelle angelegt, in
welcher alle Auswahlmöglichkeiten gespeichert werden. Hängt
man nun an diese Tabelle noch zwei Felder mit dem Index und
der Beschreibung des Indexes an, kann man später darauf
zugreifen. In Epi-Info™ oder ArcView kann man nun über ein Join
der Tabellen diese Informationen übertragen. Ein Join ist ein
Konstrukt mit dessen Hilfe Abfragen über mehrere Tabellen,
anhand von Fremdschlüsseln, getätigt werden können. Ein
Fremdschlüssel verweist dabei auf einen eindeutigen Bezeichner,
Primärschlüssel, einer anderen Tabelle. Somit können zwei
Tabellen anhand eines Attributes verknüpft werden.
2.4 Verwaltung der Daten
Für das Management der Daten steht zum einen das Programm
„VisData“ zur Verfügung. Die Daten des Projektes werden hier als
Baum dargestellt, der die drei Knoten Properties, Tables und
Queries enthält. Unter Tables findet man nun sämtliche Tabellen
des Projektes und kann diese einsehen, ändern und auch löschen.
Änderungen an der Struktur der Tabellen lassen sich nur bedingt
durchführen. In solchen Fällen muss man dann auf Microsoft
Access zurückgreifen.
In VisData ist es zudem möglich, eigene SQL Anfragen zu
erstellen und diese auch für die spätere Verwendung
abzuspeichern. Auch komplexere Abfragen, wie zum Beispiel
Joins über mehrere Tabellen, sind realisierbar. SQL heißt auf
Deutsch strukturierte Abfragesprache und wird von den
gebräuchlichsten Datenbanktypen unterstützt. Sie hat eine
einfache, an die englische Sprache angelehnte, Syntax zur
Manipulation von Datensätzen.
Eine weitere Methode des Datenmanagements mit Hilfe von EpiInfo™ ist das Programm „Analysis“. Hier wird die zu bearbeitende
Tabelle über Read(Import) geladen. Danach steht eine Reihe von
Bearbeitungsmethoden zur Verfügung. Es können Daten selektiert
oder sortiert werden und über Write(Export) in eine andere oder
neue Tabelle geschrieben werden. Es können auch zwei Tabellen
miteinander verglichen und aktualisiert werden. Die Tabelle kann
auch in ein anderes Datenformat exportiert werden. Es stehen
dabei Access, dBase, Excel, Paradox und Text zur Auswahl.
Paradox ist ein altes Datenbankformat der Firma Borland. Im
Gegensatz zu MS Access wird hier eine Datenbank als
Verzeichnis und eine Tabelle als Datei abgespeichert. Es konnte
sich aber nie gegen MS Access und xBase durchsetzen.
14
2.5 Optimierung der Datenerfassung
Um die Eingabe der oft umfangreichen Datenmengen zu
vereinfachen ist es sinnvoll, die Eingabemasken so einfach und
intuitiv wie möglich zu gestallten. Zu den benutzerfreundlichsten
Möglichkeiten gehören die Auswahllisten, Checkboxen oder
Radiobuttons. In Epi-Info™ sind all diese Auswahlmöglichkeiten
verfügbar. Eine Bedingung dieser Menüs ist leider, dass die Felder
vom Typ Text sind. Es gibt drei verschiedene Typen für
Auswahllisten. Als erstes eine einfache Auswahl (Legal Values),
dann eine kommentierte Auswahl (Comment Legal) und dann
verknüpfte Auswahlfelder (Codes). Das heißt, man hat ein
Auswahlfeld, dessen Wert man über ein Dropdown Menü auswählt
und anhand dessen werden weitere Felder ausgefüllt. Bei den
kommentierten Legal Values kann man, wie der Name schon sagt,
die Werte kommentieren damit sie lesbarer werden. Bei den drei
Auswahlmenüs hat man zudem noch die Wahl, ob man die Werte
selber erstellt oder sie aus einer Tabelle einlesen lassen möchte.
Abbildung 5
bearbeitetes View in Epi-Info™ Make View
Für die Auswahl der behandelnden Ärzte und des
Erkrankungsortes eigneten sich die verknüpften Auswahllisten am
besten. Es kann so ein Arzt eindeutig mit seiner
Identifikationsnummer, die anhand seines Namens und der
Postleitzahl ausgewählt wird, in den aktuellen Datensatz
aufgenommen werden. Ähnlich gestaltet sich auch die Erfassung
des Erkrankungsortes. Hierbei war es, wie Anfangs durchgeführt,
15
nicht mehr notwendig auch die Koordinaten des Ortes zu
speichern. Denn über die erfasste ID der Gemeinde konnte man
im Anschluss die Koordinaten über eine Verknüpfung der Tabellen
integrieren.
Das Ersetzen der Eingabe der Indexzahlen durch die
Auswahllisten hatte mehrere Vorteile. Zum einen war nun die
Erfassung der Daten auch für nicht eingearbeitete Personen
möglich, da man nicht mehr mit den Indextabellen arbeiten
musste. So konnte auch die Eingabe der Daten selber um ein
Vielfaches
beschleunigt werden. Denn das Suchen der
Koordinaten und ID’ s in den Indextabellen entfiel nun. Und zum
anderen konnten so die Fehleingaben minimiert werden, die
vorher durch nachträgliche Überprüfung der Daten korrigiert
werden mussten. Zu dem wurden noch Wertebereiche für die
Variablen, wie Alter und Dauer der Antibiotikatherapie, eingeführt.
Durch diese Verbesserungen wurde die Arbeit vereinfacht und
eine genauere und aussagekräftigere Analyse der Daten
gewährleistet.
16
3 Verarbeitung und Analyse der Daten
3.1 Epi-Info™
In Epi-Info™ stehen zwei Möglichkeiten für die Verarbeitung der
erfassten Daten zur Verfügung. Zum einen ist dies das Programm
Epi-Info™ „Analysis“ zur epidemiologischen Analyse und zum
anderen „Epi Map“ zur geografischen Auswertung.
3.1.1 Geografische Analyse mit Epi Map
„Epi Map“ ist eine von ESRI angepasste Version von Map Objects
v.2.1. Die meiste Arbeit in EpiMap wird über den Map Manager
durchgeführt. Diese Programmkomponente erlaubt das Einfügen
und Bearbeiten von Layern beziehungsweise das Verknüpfen der
Daten mit den einzelnen Layern der Karte. Die so erstellten Karten
können dann gespeichert und als Template für die Analyse
genutzt werden. Ein Template ist hierbei eine Schablone, mit der
auch andere Daten in die Karte projiziert werden können. Das
heißt, man erstellt einmal eine Karte mit Daten und kann dann
diese Karte auch mit anderen Daten ersetzen.
Grundlage für die Erstellung der Karten sind Shape- oder
Bilddatenquellen, ohne die ein Arbeiten mit „EpiMap“ nicht möglich
ist. Ein Shape beinhaltet geometrische Objekte eines bestimmten
Typs, dazu zählen Polygone, Linien und Punkte. Diese Dateien
können unter dem Menüpunkt Shape/Boundary erstellt oder
bearbeitet werden. Für die Erstellung kann eine Landkarte als
Hintergrundbild geladen werden. Im Anschluss kann man dann
Grenzen, Straßen, Flüsse und bestimmte Punkte ein- bzw.
nachzeichnen. Dieser Vorgang wird oft als „digitalisieren einer
Karte“ bezeichnet. Beginnt man ein neues Shape, so werden beim
Erstellen des ersten Objekts Daten für die Georeferenzierung
abgefragt. Für den Fall, dass man keine Koordinaten und Daten
eingibt, ist das erstellte Shape nicht georeferenziert. Das heißt,
17
dass das erstellte Shape dann keinen räumlichen Bezug hat. Aber
dazu im Kapitel 6, Koordinatensysteme und Georeferenzierung,
mehr. Jedes Objekt erhält bei der Erstellung einen eindeutigen
Namen, mit dessen Hilfe später Daten ergänzt werden können.
Ein so verändertes oder abgezeichnetes Shapefile kann nun für
die Auswertung genutzt werden.
Es gibt mehrere Typen von Karten in EpiMap. Einerseits sind das
die Choroplethen Karten und anderseits die Punktkarten. Bei den
Choroplethen Karten handelt es sich um Karten, deren Flächen
oder Regionen an Hand von bestimmten Werten in verschiedene
Farbtöne eingefärbt werden können. Bei Punktkarten werden
Punkte in verschiedenen Größen an Hand eines Wertes
eingezeichnet. Bei den Punktkarten gibt es dann noch Fallbasierte
Karten, mit dessen Hilfe an Hand einer Klassifikation verschiedene
Symbole dargestellt werden können.
Abbildung 6
Epi-Info™ Map mit erstellter Choroplethen Karte
Möchte man nun eine Karte erstellen, muss als erstes eine
Shapedatei mit Hilfe des Map Manager geladen werden. Entweder
man wählt „Add Layer“ oder „Add Layer Partial“ aus. Wobei bei
der zweiten Variante aus einem geladenen Layer bestimmte Teile
ausgewählt werden können und nicht der ganze Layer angezeigt
werden muss. Die geladenen Shapes werden nun links in der
Spalte angezeigt und können mit einem Haken ein- bzw.
ausgeblendet werden. Hat man einen Layer ausgewählt kann man
nun entweder Daten dem entsprechenden Layer über „Add Data“
oder Punkte über „Add Points“ hinzufügen. Möchte man Punkte in
die Karte einzeichnen lassen so muss man eine X und eine Y
Koordinate aus der Datenbank angeben. Diese Punkte kann man
18
im Anschluss
in ihrem Aussehen beliebig verändern und
anpassen. Für jeden einzelnen Layer steht eine Vielzahl an
Einstellungsmöglichkeiten zur Verfügung. Dazu gehören neben
dem Namen und Farben, auch Einstellungen für die Punkte,
Beschriftungen oder Choroplethen Karten.
Über die Punktkarten kann man nun die Häufigkeiten an Hand der
verschieden großen Punkte und die räumliche Verteilung
einsehen. Nimmt man nun die Fallbasierten Karten kann man sich
leicht einen Überblick über verschiedene Typen von Krankheiten
oder ähnliches machen. Mit Hilfe der Choroplethen Karten ist es
möglich Areale mit Hilfe der verschieden Einfärbungen zu
vergleichen und Problemregionen zu lokalisieren.
3.1.2 Epidemiologische Analyse mit Epi-Info™ Analysis
Wie schon Anfangs erwähnt ist Epi-Info™ Analysis ein sehr
komplexes Programm, das auf die statistische Auswertung von
Daten ausgelegt ist. Es ist in drei Bereiche aufgeteilt. Es beinhaltet
eine
Übersicht
über
alle
Bearbeitungsmethoden,
ein
Ausgabefenster und einen Programm Editor.
Im Programm Editor werden alle ausgeführten Befehle aufgelistet
und es ist möglich diese Befehlsfolgen wie ein Makro zu
speichern. Die aufgeführten Befehle können auch editiert und
angepasst werden. Es muss dann nur noch das gespeicherte
Programm geladen und gestartet werden. Auch eine schrittweise
Ausführung des Programms ist möglich. Alle gespeicherten
Programme werden in der Projektdatenbank in der Tabelle
„Programs“ abgelegt.
Im Fenster für die Ausgabe werden alle Ergebnisse der
ausgeführten Operationen nacheinander angezeigt. Über drei
Navigationsbuttons ist es möglich, durch die Seite scrollen. Zu
dem kann man sich eine History über die ausgeführten Befehle
anzeigen lassen und auch sämtliche Ausgaben ausdrucken.
Der wichtigste Bestandteil ist das grob gegliederte Menü mit den
Operationen. Unter Data findet man die Buttons zum Importieren,
Exportieren, Verknüpfen und Mischen von Tabellen. Beim
Mischen ist es möglich zwei Tabellen, anhand eines oder mehrere
Schlüssel, abzugleichen. Gleichen sich zwei Schlüssel, so kann
ein Update ausgeführt werden. Gleichen sich die Schlüssel nicht,
so kann ein Append, also ein Anhängen, durchgeführt werden.
19
Unter dem Punkt Variables findet man Methoden um diese zu
erstellen, zu bearbeiten, zu löschen oder anzuzeigen. Das
Erstellen und Löschen von Variablen geschieht über
Auswahlmenüs in denen man unter anderem die Sichtbarkeit
(engl. Scope) einstellen kann. Standardvariablen verlieren ihren
Wert nach einem erneuten Importieren einer Tabelle. Die Globalen
Variablen
bleiben
dagegen
über
die
Dauer
der
Programmausführung erhalten. Die Permanenten Variablen
werden dauerhaft, in der EpiInfo.ini gespeichert und bleiben so
auch nach Beendigung des Programms erhalten. Recode
ermöglicht es numerische Variablen in zeichenbasierte Variablen
umzuwandeln oder auch anders herum. Oder man erstellt eine
neue Variable, welche dann auf existierenden Variablen beruhend
mit Daten gefüllt werden kann.
Abbildung 7
bearbeitete Daten in Epi-Info™ Analysis
Unter dem nächsten Menüpunkt befinden sich Operationen mit
denen man die Daten, die man vorher importiert hat, sortieren
oder anhand von ausgewählten Kriterien selektieren kann. Die
nachfolgende Auswertung der Daten findet solange auf den
selektierten Daten statt bis man diese Auswahl über „Cancel
Select“ oder „Cancel Sort“ aufgehoben hat. Auch lassen sich
Bedingungen mit „If-Then-Else“ erstellen.
Die statistische Auswertung der Daten ist in Statistiken und
erweiterte Statistiken aufgeteilt. Unter dem ersten Punkt findet
man einfache Analysemethoden. Bei der Auflistung aller
Datensätze kann man zwischen den Anzeigevarianten Web
20
(HTML) und Grid (als Tabelle) auswählen. Bei den restlichen
Operationen kann man den Output bzw. die Ausgaben auch in
eine neue Tabelle umleiten. Zu diesen einfachen Auswertungen
gehören die Berechnung von Häufigkeiten, Tabellen, Mittelwerten
bzw. Verhältnissen, das Zusammenfassen von Tabellen und auch
Diagramme. Bei den Diagrammen steht eine Vielzahl an
Auswahlmöglichkeiten zur Verfügung. Außerdem ist es möglich
Choroplethen Karten zu erstellen.
Unter den erweiterten Statistiken findet man komplexere
Analysemöglichkeiten, dessen Output wiederum in eine neue
Tabelle umgeleitet werden kann. Zu diesen spezifischen
Operationen gehören unter anderem die Lineare Regression,
Kaplan-Meier Überlebenszeitstatistik oder Cox-ProportionalHazards. Eine kurze Erklärung der Analysemethoden ist im
Glossar zu finden.
Unter dem nächsten Stichpunkt „Output“ findet man eine Vielzahl
von Möglichkeiten die Daten für die Ausgabe in einer XML oder
HTML Datei zu formatieren oder mit eigenen Hinweisen zu
versehen. Des Weiteren ist es möglich, den aktuellen Output oder
eine Outputdatei auszudrucken. Zudem
kann man die
analysierten Daten mit einem Report Template (dt. Schablone)
kombinieren und im Anschluss ausdrucken.
Zu guter Letzt gibt es noch die beiden Punkte „Benutzerdefinierte
Kommandos“ und „Benutzerinteraktion“. Ersteres erlaubt es dem
Benutzer mehrer Befehle zu einem zusammen zufassen oder
bestimmte Formeln für die spätere Auswertung zu erstellen. Mit
Hilfe von Dialogen kann man Informationsfenster oder
Fehleranzeigen erstellen und Variablen erfassen.
3.1.3 Automatisierung der Datenanalyse
Ziel einer Automatisierung ist es, Zeit zu sparen und die Arbeit zu
vereinfachen. Es gibt für die Auswertung von Daten eine Vielzahl
an komplexen Programmen. Diese ermöglichen oftmals
umfangreiche Analysen und sind dadurch in der Bedienung nicht
sehr einfach und intuitiv. Die meisten Nutzer haben auch nicht die
Zeit sich mit den Programmen zu beschäftigen oder die
Fähigkeiten sie zu bedienen. Das heißt, viele wollen ein sehr
einfach zu bedienendes Programm, das trotzdem eine hohe
Funktionalität zur Verfügung stellt. Um dieses Problem lösen zu
können müssen die Benutzer entweder geschult werden oder es
werden am Programm Änderungen vorgenommen.
21
In diesem Projekt war es nicht möglich alle Amtsärzte im Umgang
mit Epi-Info™ schulen zu lassen. Daraus ergab sich die Aufgabe,
die Auswertung der Daten, mit den vom Programm verfügbaren
Mitteln, zu vereinfachen. Somit sollte eine Art 1-Klick-Variante der
Analyse entwickelt werden. Das soll bedeuten, der Benutzer
startet Epi-Info™ und mit wenigen einfachen Eingaben soll eine
Analysesequenz ausgeführt werden und der Benutzer erhält eine
Ausgabe der Ergebnisse. Der Nachteil dieses Kompromisses ist
dann natürlich, dass der Benutzer keinen großen Einfluss auf die
Analyse
hat.
Deshalb
muss
im
Vorhinein
eine
Auswertungssequenz erarbeitet werden, die einen Großteil der
Ansprüche abdeckt. Für die Umsetzung der Automatisierung
kommt bei Epi-Info™ der „Program Editor“ zum Einsatz. Mit
diesem ist es möglich ausgeführte Befehle aufzuzeichnen und so
eine Auswertungssequenz zu generieren.
Abbildung 8
Programm Editor mit generiertem Code
In Zusammenarbeit mit den Mitarbeitern vom IZK wurden
Analysemethoden zusammengestellt, die den Ärzten zur
Verfügung gestellt werden sollten. Zum einen sollten die
Inzidenzen der ausgewählten Region berechnet und in einer
Choroplethen Karte dargestellt werden. Und zum anderen sollte
eine Übersicht der aktuellen Symptome erstellt werden. Dazu
wurden die aktuellen Symptome mit Hilfe der Funktion „LIKE“
herausgefiltert und mit dem Befehl „Frequencies“ darstellt. Auch
die Statistik über die verschiedenen Risikogruppen wurde
äquivalent dazu mit der Funktion „Frequencies“ (dt. Häufigkeiten)
erstellt. Zum Schluss wurde noch eine Altersübersicht in einem
Diagramm dargestellt. Den Programmcode findet man im Anhang
dieser Arbeit.
3.2 ArcView
In ArcView liegt das Hauptaugenmerk auf der geografischen
Analyse von Daten. Hier hat man viel mehr Möglichkeiten Karten
22
zu erstellen und zu bearbeiten als in EpiMap. ArcView wird in
diesem Projekt zur Ergänzung zu Epi-Info™ und für die
institutsinterne Analyse der Daten genutzt.
3.2.1 Schnittstelle zwischen Epi-Info™ und ArcView
Eine Schnittstelle dient in diesem Zusammenhang der
Übertragung von Daten zwischen zwei Programmen. Meist sind
Programme auf eine Aufgabe oder auf ein Aufgabengebiet
beschränkt, damit das Produkt nicht zu komplex oder zu teuer
wird. Das heißt, es gibt Programme, die auf die Erfassung,
Verarbeitung oder Ausgabe der Daten spezialisiert sind. In diesem
Beispiel wird Epi-Info™ für die Erfassung und epidemiologische
Analyse und ArcView für die geografische Analyse verwendet.
Wobei Epi-Info™ aus unab- hängigen Programmkomponenten
besteht. Epi-Info™ „Make/Enter View“ zur Sammlung, Epi-Info™
„Analysis“ zur Auswertung und „Epi Report“ zur Visualisierung der
Daten. Es ist also darauf zu achten, dass standardisierte
Schnittstellen oder Datenformate verwendet werden, um die
Vielfalt der geeigneten Programme nutzen zu können.
Um Daten in ein ArcView Projekt zu importieren gibt es mehrere
Möglichkeiten. Man kann Tabellen im dBase Format importieren
oder man erstellt eine SQL-Verbindung zu einer externen
Datenbank. Unter einer SQL-Verbindung ist eine Verknüpfung von
ArcView und der Datenbank, zur Importierung der Daten, zu
verstehen. Die Datenbank wird aus ArcView heraus geöffnet und
kann mit Hilfe von SQL Befehlen ausgelesen werden. Dies wird
durch ein Formular vereinfacht, was bedeutet, man braucht keine
besonderen Kenntnisse. Es ist aber auch möglich eine
Erweiterung zu laden und dann auf die ODBC-Schnittstelle
zuzugreifen. Diese funktioniert ähnlich zur SQL-Verbindung,
unterstützt aber mehr Datenbankformate. Als einfachste Variante
erwies sich die SQL Verbindung, mit der man auf MS Access
Datenbanken, Excel Dateien, dBase Dateien und Visual FoxPro
Datenbanken zugreifen kann. Das konvertieren der Accessdateien
in eine dBase-Datei stellte sich als zu umständlich heraus, da für
die Arbeit mit ArcView die Tabellen hätten umgewandelt werden
müssen.
23
Abbildung 9
SQL-Verbindung zur Datenbank
Hat man ein Projekt erstellt oder geöffnet kann man unter dem
Menüpunkt „Projekt“ eine Verbindung zur Datenbank herstellen.
Dazu wählt man als Verbindung „Microsoft Access-Datenbank“
aus und über den Button „verbinden“ gibt man im Anschluss die
Datei an. Nun kann man die Tabelle der Datenbank auswählen die
man importieren will. Es werden die Spalten ausgewählt, dann
folgen eventuelle Bedingungen in der „WHERE“ Zeile und zum
Schluss gibt man nur noch die Ausgabetabelle an und bestätigt
die Angaben mit Abfragen. Die importierten Tabellen erscheinen
dann im Projekt unter dem Punkt „Tabellen“.
Die Verbindung mit der Datenbank wird jetzt bei jedem Start des
Projektes ausgeführt. Deshalb ist es kein Problem falls die Daten
der originalen Tabelle einmal bearbeitet werden sollten. Das
Projekt bleibt immer auf dem neusten Stand. Falls die Access
Datenbanken nicht im gleichen Verzeichnis liegen wie die ArcView
Projektdatei, muss man leider bei jedem Start des Projektes die
Position der Datenbank angeben.
3.2.2 Geografische Analyse
Hat man Tabellen als Grundlage für die Analyse importiert oder
erstellt, werden diese unter der Rubrik „Tabellen“ aufgelistet.
Diese können nach dem öffnen sortiert oder abgefragt werden.
Wurde eine Tabelle über die SQL-Schnittstelle importiert kann
diese nicht bearbeitet werden. Dies bedeutet es können keine
24
Datensätze ergänzt oder gelöscht werden und es können auch
keine Spalten angefügt oder entfernt werden. Auf den Daten der
Tabellen können die verschiedensten Diagramme oder
Feldstatistiken erstellt werden. Feldstatistiken sind vergleichbar
mit der Funktion „Summarize“ von Epi-Info™. Sie ermöglichen es,
Auswertungen von verschiedenen Tabellenspalten, wie zum
Beispiel Maximum, Standardabweichung, Durchschnitt, Summe
und so weiter, in einer neuen Tabelle zu speichern.
Um eine geografische Analyse durchführen zu können muss ein
View erstellt werden in dem man die Daten visualisiert. Man kann
mehrere von den Views erstellen damit die Übersicht erhalten
bleibt und sie thematisch unterschieden werden können. Nachdem
ein View vorliegt kann man nun verschiedene Themen hinzufügen.
Man unterscheidet hier zwischen Objekt- und Bilddatenquellen.
Objektdatenquellen bestehen aus Punkt-, Linien- oder
Polygonobjekten, sie stellen Grenzen, Straßen, Grenzen oder
bestimmte Punkte dar. Wohingegen Bilddatenquellen meist
eingescannte Land- oder Satellitenkarten sind. Diese Themen
werden im Layerprinzip angezeigt. Das bedeutet, dass das View
aus mehreren Schichten, die übereinander liegen, besteht. Die
einzelnen Schichten lassen sich über die Legende am linken Rand
ein bzw. ausblenden und in der Reihenfolge ändern.
Wenn man sich eine Landkarte geladen hat, kann man sich nun
Punkte in der Karte anhand von Daten einzeichnen lassen. Dazu
wählt man unter View „ein Ereignisthema hinzufügen“ aus und gibt
die Tabelle mit den entsprechenden Koordinaten an.
Ein Ereignisthema ist ein Thema dem Daten aus einer Tabelle mit
Ereignissen hinzugefügt wurden. Bei Ereignissen handelt es sich
in diesem Zusammenhang um ein Punktobjekt, deren Ort in einer
Tabelle definiert ist, jeweils mit einem Objekt pro Datensatz. Ein
Ereignis wird entweder durch eine X-Y-Koordinate oder die
Position auf einer Route beschrieben.
Abbildung 10 Ereignisthemen erstellen
25
Im Anschluss wird in der Legende der Name der Tabelle
angezeigt und wenn man dieses Thema einblendet erscheinen die
Punkte in der Karte. Klickt man doppelt auf das erstellte Thema
kann man nun die Legende bearbeiten.
Mit Hilfe des Legendeneditors kann man nun eine Reihe von
Veränderungen vornehmen. Über den Typ kann man einstellen,
ob die Punkte in der Karte abgestufte Symbole oder Farben,
einfache Punkte oder Diagramme sein sollen. Anhand der
Klassifizierung wird die Punktgröße oder das Symbol eingestellt.
Abbildung 11 Editor für die Legende der Gemeinden
Aus den in der Karte angezeigten Objekten kann man nun zum
Beispiel die Häufigkeiten an Hand der Symbolgrößen oder die
geografische Verteilung ablesen. In dem erstellten Thema können
Entfernungen gemessen, bestimmte Punkte identifiziert und Puffer
eingezeichnet werden. Mit diesen Puffern kann man dann Cluster
erkennen und räumliche Beziehungen ablesen. Über den
Abfragemanager kann man die Auswahl eingrenzen, die dann
gleich in der Karte, andersfarbig, gekennzeichnet wird.
26
3.2.3 Erstellung von Shapes
Es gibt einige Gründe erstellte Ereignisthemen in Shapedateien
umzuwandeln. Zum einen kann man so eine Auswahl an Objekten
in eine Shapedatei umwandeln. Sind keine Objekte ausgewählt so
werden alle Objekte übernommen. Zum anderen können nur
Objekte eines Themas bearbeitet werden die auf Shapedateien
basieren. Auch für manche Erweiterungen von ArcView sind die
Shapedateien notwendig. Die Umwandlung wird möglicher Weise
auch nötig wenn man eine Tabelle über eine Schnittstelle
importiert hat. Denn hat man, zum Beispiel einen tragbaren
Computer, so kann man dann eventuell keine Verbindung zur
Datenbank erstellen.
Das Umwandeln eines Ereignisthemas in ein Shape ist in der
Regel unproblematisch. Man wählt nur das Thema in der Legende
aus und wählt dann „In Shapedatei umwandeln“ unter dem
Menüpunkt „Thema“ aus. Man sollte aber darauf achten, dass
man die Datei nicht wie vorgegeben in einem Temporären Ordner
speichert. Darauf ist bei allen Speichervorgängen zu achten, da
ArcView immer einen temporären Ordner als Standard angibt.
Möchte man ein Shape selber erstellen, kann man, wie in EpiMap,
entweder Punkt-, Linien- oder Polygonobjekte erstellen. Man lädt
sich wieder eine Bilddatenquelle, die man als Grundlage nutzen
will, und wählt dann einfach „neues Thema“ unter View aus. Nun
entscheidet man sich für einen der drei Objekttypen und gibt den
Namen des Shapes an. Dann kann man über die Werkzeugleiste
seine Werkzeuge auswählen und das Thema erstellen. Hierbei
stehen dem Nutzer mehr Werkzeuge zur Verfügung als bei
EpiMap.
27
4 Datenausgabe und Präsentation der Daten
4.1 Erstellung eines Reports unter Epi-Info™
Mit „Epi Report“ gibt es in Epi-Info™ eine extra
Programmkomponente für die Präsentation von Daten. Mit Hilfe
dieses Programms ist es möglich, auf einfachste Weise die Daten
der Analyse zu visualisieren und mit Bildern beziehungsweise
Texten zu ergänzen. „Epi Report“ ermöglicht es, Templates für die
analysierten Daten zu erstellen. Mit Schablonen kann man Daten
mit einem Layout kombinieren und erhält eine Präsentation der
Daten. Diese Schablonen haben den großen Vorteil, dass sie
einmal entworfen werden und dann für die Präsentation folgender
Daten zur Verfügung stehen. Hier hat man wieder das Prinzip der
Trennung von Daten und Layout.
Abbildung 12 Epi-Info™ Report mit Report für das IZK
Epi Report ist in zwei Bereiche aufgeteilt, auf der linken Seite
befindet sich ein Baum mit allen Bearbeitungsroutinen und rechts
28
befindet sich ein großes Bearbeitungsfenster. Der Baum ist
inhaltlich in vier Gruppen eingeteilt. Unter „Insert Report Objects“
findet man Elemente wie Tabellen, Bilder, Links oder
Beschriftungen. Linien oder Rechtecke kann man unter „Drawing
Tools“ erstellen und Variablen wie die aktuelle Zeit, das Datum
oder Permanente Variablen findet man unter „Insert Variable“. Um
nun die Daten aus der Datenbank oder aus den Auswertungen zu
erhalten stehen mehrere Möglichkeiten unter „Read Data and
Create“ zur Verfügung. Grundlage für die Erstellung eines Reports
ist eine vorangegangene Analyse mit Epi-Info™ Analysis. Dadurch
wird eine XML-Datei mit den Ergebnissen erstellt, aus der Epi
Report die Daten ausliest. Vorteil der Speicherung des Outputs
der Analyse im XML-Format ist, dass dieses ein
plattformunabhängiges und von vielen Softwareherstellern
anerkanntes Datenformat ist. Wie schon erwähnt, wird es gern
zum Datenaustausch verwendet. Dies bedeutet, die Ausgabe der
Ergebnisse muss nicht mit Epi Report dargestellt werden. Man
kann ein beliebiges Programm zur Weiterverarbeitung der Daten
benutzen und kann die Daten eventuell mit weiteren verknüpfen.
Hat man einen Report erstellt kann man ihn als Template
abspeichern oder man lässt ihn im Anschluss generieren. Eine so
erstellte Vorlage kann dann für die Präsentation der Auswertung in
der Analyse verwendet werden. Somit hat man die Möglichkeit
dieses erstellte Template auch für weitere Daten zu nutzen. Den
erstellten Report kann man entweder als HTML Datei abspeichern
oder ausdrucken.
4.2 Präsentation mit Hilfe des Layouts in ArcView
Zur Erstellung von hochwertigen Karten wird in ArcView das
Layout genutzt. Hierbei können alle Elemente frei positioniert und
skaliert werden. Man kann ein Layout direkt aus dem View
erstellen lassen. Dabei wird die Karte an Hand einer ausgewählten
Schablone erstellt. Diese kann man im Anschluss noch beliebig
bearbeiten und ergänzen. Erstellt man das Layout im
Projektfenster, so erhält man ein leeres Layout. Die
Seiteneigenschaften können über das Menü eingestellt werden.
Da das Layout direkt mit den Daten verknüpft ist, ist es dynamisch
und bleibt immer auf dem aktuellsten Stand. Das bedeutet, dass
sobald Daten im View oder in den Tabellen geändert werden auch
das Layout diese Änderungen übernimmt. Dieses Konzept der
hohen Aktualität ist ein wichtiger und vorteilhafter Aspekt in
ArcView.
29
Hat man ein neues Layout erstellt, steht eine Reihe von
Elementen zum Einfügen zur Verfügung. Dazu gehören neben
den erstellten Views, Tabellen und Diagrammen, der Nordpfeil,
der Maßstabsbalken, die Legende und Bilder. Zum Einfügen
spannt man einfach einen geeigneten Rahmen auf. Im Anschluss
gibt man nur noch das Element an und kann noch eventuell
Einstellungen tätigen. Mit Hilfe einer Vielzahl an Werkzeugen kann
das Layout noch gestaltet werden. Es können Rahmen erstellt,
geometrische Figuren gezeichnet, Beschriftungen eingefügt und
die Reihenfolge der Layer verändert werden.
Ein weiterer Vorteil von ArcView ist, dass man nicht nur
verschiedene Drucker sondern auch Plotter nach dem „What You
See Is What You Get-Prinzip“ ansteuern kann. So ist es möglich,
auch größere Karten in einem Durchgang auszudrucken.
Abbildung 13 Layout in ArcView
4.3 Export der Karten
In Epi-Info™ hat man lediglich die Möglichkeit erstellte Karten im
BMP Format oder im MAP Format zu speichern bzw. zu
exportieren. Der Nachteil von dem BMP Format ist, dass es sehr
viel Speicherplatz benötigt und daher für das Internet eher
ungeeignet ist. Das MAP Format wiederum ist ein nicht weit
verbreitetes Format und wird keinem Browser unterstützt. Daher
ist auch dieses Epi-Info™ Format nicht für die Präsentation im
30
Internet geeignet. Man kann aber zusätzlich über Edit die
komplette Karte in die Zwischenablage kopieren. Danach kann
man die Karte mit beliebigen Grafikprogrammen bearbeiten und in
andere Browserfähige Formate konvertieren.
In ArcView hat man mehrere Varianten zum exportieren der
Karten oder Layouts. Zur Auswahl stehen hier JPEG, BMP, WMF,
EPS, Adobe Illustrator und CGM.
JPEG ist das bevorzugte Format für Bilder im Internet, da es bei
geringem Speicherplatz noch eine sehr gute Qualität besitzt. Es
gehört neben dem BMP-Dateien zu den Rasterbildformaten. Das
WMF Format wird zur Speicherung von Vektordaten und Text
genutzt und hat dadurch den Vorteil, dass es verzerrungsfrei
skaliert werden kann. Außerdem benötigen sie noch weniger
Speicherplatz als Rasterbildformate, wie beispielsweise JPEG. Im
Gegensatz zu Rasterbildformaten sind sie aber weniger für die
Wiedergabe von Bildern in Fotoqualität geeignet. CGM hat
ähnliche Eigenschaften wie WMF und ist ein international
genormtes Format zur Ausgabe von Grafiken. Es wird daher von
einer Vielzahl von Programmen für den Import und Export genutzt.
EPS ist ein Format, das meist für die Speicherung von
auszudruckenden Vektorbildern und Texten genutzt wird. Da die
Anzeige dieses Formats auf einem Bildschirm nur selten
unterstützt wird, kann eine solche Datei Vorschaubilder mit
reduzierter Auflösung im TIFF oder WMF Format enthalten. Adobe
Illustrator Dateien werden in einem modifizierten Postscript Format
gespeichert und sind unter Windows und Macintosh verfügbar.
Zusätzlich kann man bei dem Export auch noch die DPI zwischen
72 und 144 einstellen. Zum Abspeichern als Bilddatei sollte jedoch
immer das Layout als Grundlage genommen werden. Exportiert
man nämlich eine Karte, hat man nur diese. Es fehlen ansonsten
die Legende, der Maßstab, der Nordpfeil und eventuelle
Erläuterungen.
31
5 Erfahrungsbericht
5.1 Importierung und Anpassung der Daten
Da die Gemeinden von ganz Brandenburg in einer Exceltabelle
vorlagen, musste ich sie erst einmal in ein Epi-Info™ Projekt
importieren. Vorher passte ich die Daten für eine bessere
Weiterverarbeitung an. Den Ost- und Nordkoordinaten wurde, aus
welchen Gründen auch immer, ein Punkt vorangestellt. Diesen
habe ich mit dem „ERSTEZE“ Befehl in MS Excel entfernt. Als die
Daten soweit angepasst waren, erstellte ich in Epi-Info™ ein
neues Projekt mit neuem, an die Exceldatei angepassten, View.
Danach kopierte ich einfach sämtliche Daten aus der Exceldatei,
über die Zwischenablage, in die Accessdatenbank.
Die Daten der Ärzte lagen schon als Epi-Info™ Projekt vor, aber
zum Beispiel die Postleitzahlen wurden in einem falschen Format
erfasst. Um diesen Umstand zu beheben, erstellte ich eine
Auswahlliste für die Gemeinden. Hat man nun einen Ort
ausgewählt so wurde der Name der Gemeinde, die Postleitzahl
und die Identifikationsnummer in das Formular übertragen, ähnlich
dem Formular der Borreliosefälle. Da ich die Tabellen auf diese
Weise verknüpft hatte konnte ich mit dem Programm Visualize
Date, von Epi Info, mit Hilfe einer einzelnen SQL-Anweisung die
Postleitzahlen aus der Gemeindetabelle übernehmen. Ein
Problem ergab sich noch bei der Auswahl der Ärzte im
Borrelioseformular. Dadurch, dass einige Ärzte mal mit und mal
ohne Titel eingegeben wurden, konnte es vorkommen, dass Ärzte
doppelt erfasst wurden. Um diese Fehler beheben zu können,
habe ich ein neues Feld zur Erfassung des Titels erstellt. Somit
konnte man nach einem Arzt Suchen und mit Hilfe des Namens
und der Adresse eindeutig feststellen ob er bereits existiert oder
nicht. Die Anpassung der Namens- und der Titelspalte führte ich
mit Hilfe von MS Excel und dessen „ERSETZE“ und Kopier
Befehlen durch. Im Anschluss musste ich dann noch die Tabelle
der Borreliosefälle aktualisieren und die Kennziffern der Ärzte die
ich gelöscht hatte ersetzen.
32
5.2 Erstellung des Programm-Codes
Am Anfang des Programms, welches die Analyse durchführt, habe
ich zwei Abfragen eingebaut. Die Erste fragt das zu betrachtende
Jahr ab und die zweite Abfrage erfasst das Amtsgebiet, das
ausgewählt werden soll. Dies habe ich durch einen Dialog
realisiert, in dem ich „List of Values“ und als Grundlage eine Liste
der Landkreise ausgewählt habe. Der so gewählte Landkreis wird
dann in eine Variable geschrieben und die Auswertung wird dann
nur auf diesem Landkreis beschränkt ausgeführt. Äquivalent dazu
werden auch die Krankheitsfälle, nach den Jahren spezifisch,
ausgewertet.
Die Generierung der Karten und die Berechnung der Inzidenzen
bestanden aus mehreren Arbeitsschritten. Erst einmal musste ich
zwei neue Tabellen erstellen. Aus allen Gemeinden ließ ich mit
Hilfe von „Summarize“ eine Tabelle erstellen, die alle Ämter mit
den Einwohnerzahlen beinhaltete. Dies geschah durch auswählen
der Gruppierungsvariable mit dem Namen des Amtes. Dann
wählte ich das erste Element von den Einwohnerzahlen aus und
gab zum Schluss noch den Namen der Outputtabelle an.
Um jetzt die zweite Tabelle zu erstellen waren mehr Arbeitsschritte
nötig. Ich musste über den Menüpunkt „Relate“ erst einmal die
Tabelle der Gemeinden mit der Tabelle der Borreliosefälle
verknüpfen. Dazu lädt man eine Tabelle über „Read“ ein und wählt
im Anschluss „Relate“ aus. In diesem Fenster muss man jetzt
einen Schlüssel erstellen, über den das Verknüpfen der Tabelle
stattfinden soll. Im nächsten Schritt muss man nun wieder die
Tabellen mit „Summarize“ zusammenfassen. Gruppiert wird nun
wieder nach dem Namen des Amtes. Dann habe ich noch den
Durchschnittswert vom Alter und die Anzahl der Fälle mit
hinzugenommen.
Nun habe ich die beiden Tabellen mit Hilfe des Namen des Amtes
verknüpft. Im Anschluss erstellte eine neue Spalte, in der ich mit
„Assign“ die Inzidenz des jeweiligen Amtes berechnete. Die
Inzidenz beschreibt die Krankheitsfälle einer bestimmten
Population, meist Erkrankungen auf 1000 oder 100.000
Menschen.
Mit diesen Daten kann man nun, mit Hilfe von dem Befehl „Map“,
die Karte erstellen. Als „Data Variable“ gibt man die Inzidenz an,
die dann entsprechend ihrem Wert die Ämter einfärbt. Als
Alternative könnte man sich auch anhand des Durchschnittsalters
die Karten einfärben lassen. Dann gibt man nur noch die
geografischen Variablen aus der Tabelle und dem Shapefile an
und die Choroplethen Karte wird erstellt.
33
5.3 Punktkartenerstellung in ArcView anhand der Häufigkeit
Um die Anzahl der Borreliosefälle an einem Erkrankungsort
darzustellen war eine Reihe Arbeitschritten nötig. Als erstes
musste ich die Tabelle der Borreliosefälle mit der Tabelle der
Gemeinden verbinden, damit ich die Koordinaten der Orte zur
Verfügung hatte. Dieser Join der Tabellen wird in ArcView nur
logisch getätigt. Das heißt, es werden nicht die originalen Tabellen
verändert. Die Verbindung wird bei jedem Aufruf des Projektes
neu getätigt. Möchte man zwei Tabellen auf diese Weise
verbinden, so muss man diese öffnen, jeweils die
Schlüsselattribute im Kopf der Tabelle auswählen und dann über
den Menüpunkt „Tabelle“ und „Verbinden“ die Aktion durchführen.
Da ich nun die Krankheitsfälle mit Koordinaten versehen hatte
konnte ich diese in die Karte einzeichnen. Um jedoch die Anzahl
der Fälle als Größe des Erkrankungsortes darstellen zu können,
musste ich noch diese Tabelle nach den Orten gruppieren und
zählen. Dies macht man, in dem man erst das zu gruppierende
Feld im Tabellenkopf und dann „Feldstatistik“ auswählt. Hier habe
ich nun das erste Element des Ostwertes, des Westwertes und
des Namen ausgewählt. Nach dem Bestätigen wird eine Tabelle
mit dem Ergebnis angelegt. In dieser findet man jetzt die Anzahl
der Borreliosefälle, die Koordinaten und den Name der Gemeinde.
Nun hatte ich ein neues Ereignisthema mit dieser Tabelle erstellt.
Über den Legendeneditor wählte ich das abgestufte Symbol als
Legendentyp aus und gab als Klassifizierungsfeld die Anzahl an.
Hatte man das Thema nun eingeblendet, wurden viele Punkte
eingezeichnet die eine unterschiedliche Größe hatten. Die Größe
richtete sich nach der Häufigkeit der Erkrankungen an diesem Ort.
34
6 Koordinatensysteme und Georeferenzierung
6.1 Problem der Koordinatensysteme
Der Hintergrund der verschiedenen Koordinatensysteme rührt aus
der Abbildung der dreidimensionalen, annähernd kugelförmigen,
Erdoberfläche auf eine zweidimensionale, ebene Karte. Dies soll
dabei noch so verzerrungsfrei wie möglich geschehen. Die Form
der Erde wird allgemein als Geoid bezeichnet. Dieser entspricht im
Wesentlichen der Form eines unregelmäßigen Ellipsoiden, ähnlich
einer Kartoffel. Für bestimmte Regionen oder Kontinente der Erde
gibt es entsprechende Ellipsoide, welche die Region am
genausten abbilden.
Ein großes Problem bei der Arbeit mit geografischen
Informationssystemen ist, dass die Geodaten in verschiedenen
Koordinatensystemen vorliegen können. Dies war auch das
Problem bei dieser Arbeit. Die Koordinaten für die Gemeinden
lagen im „ETRS 89 Bezugssystem“ vor und basierten auf UTM
Koordinaten. Aber die Karten, beziehungsweise die Shapes,
beruhten auf Gauß-Krüger Koordinaten. Hatte man versucht
Daten und Karten miteinander zu verknüpfen, so lagen die Punkte
außerhalb der Karten.
6.2 Transformation der Koordinaten
Die Firma Killetsoft hat sich auf Geosoftware und Geodaten
spezialisiert und unter anderem ein Programm zur Koordinatentransformation entwickelt. Mit Hilfe von „TRANSDAT 9.11“,
welches als eingeschränkte Testversion zum Download bereit
stand, war es nun möglich die Koordinaten in ein beliebiges
anderes Koordinatensystem umzurechnen.
35
Abbildung 14 TRANSDAT 9.11 Koordinatentransformation
Dazu musste man eine Eingabedatei erstellen in der man die
Ostkoordinate durch ein Leerzeichen getrennt von der
Nordkoordinate untereinander auflistet. In dem Programm gab
man dann die Datei an und stellte danach die Quell- und
Zielkoordinatensysteme und die Referenzsysteme ein. In diesem
Fall war das Quellkoordinatensystem UTM und das
Zielkoordinaten- system war das Gauß-Krüger-System. Nach der
Angabe einer Ausgabedatei wurden die Koordinaten umgerechnet
und gespeichert. Im Anschluss wurde die Datenbank mit den
neuen Koordinaten ergänzt und man konnte nun die Daten mit
den Karten verknüpfen.
6.3 Georeferenzierung der Karten
Um gescannte Karten und erstellte Shapes mit geografischen
Daten, die sich auf ein Koordinatensystem beziehen, verknüpfen
zu können, müssen diese erst einmal georeferenziert werden. Das
bedeutet, dass man die Georeferenzinformation, zum Beispiel in
einer „World Datei“, abspeichert, die zusätzlich zur Bilddatei
angelegt wird. Somit weiß das Programm genau wo es in der
Karte die Punkte einzeichnen muss. Die Bilddatei liegt meist im
TIFF-Format vor. Es gehört zu der Gruppe der Rasterbildformate
und ist sehr flexibel. Das heißt, es können zum Beispiel mehrere
36
Bilder bzw. Varianten eines Bildes in einer Datei gespeichert
werden.
In der „World Datei“ werden in 6 Zeilen folgende Informationen
gespeichert:
ƒ die Länge eines Pixels in X-Richtung
ƒ der Rotationswinkel für Zeilen und Spalten
ƒ die Länge eines Pixels in Y-Richtung
ƒ die X-Koordinate und Y-Koordinate des Zentrums des Pixels
der linkeren oberen Ecke des Bildes
Vor der Länge des Pixels in Y-Richtung ist dabei ein Minus
gesetzt.
In ArcView kann man die Georeferenzierung und Entzerrung der
Karten nur mit Hilfe von Extensions durchführen, da es dafür
eigentlich nicht vorgesehen ist. Andere Programme der Firma
„ESRI“, wie zum Beispiel „ArcInfo“, sind schon von vornherein
dafür ausgelegt.
37
7 Schlussfolgerungen und Ausblick
7.1 Verschiedene Datenformate in einem IS
Betrachtet man den Informationsfluss durch alle Komponenten
des GIS stellt sich heraus, dass ein großes Problem durch die
Vielfalt der Datenformate entsteht. Es werden für die
verschiedenen Phasen, von der Erfassung, der Analyse, bis hin
zur Ausgabe der Daten die verschiedensten Programme benutzt.
Dadurch kann es durch aus vorkommen, dass für die
Weiterverarbeitung der Daten eine Umwandlung der Datenformate
nötig wird. Dieser Umstand beschränkt sich dabei aber nicht nur
auf GIS sondern allgemein auf Informationssysteme.
Es ist also schon bei der Planung eines IS darauf zu achten, dass
die Programme entweder mit gleichen Datenformaten arbeiten
oder eine Umwandlung der Daten möglich ist. Viele Programme
unterstützen heut zu Tage eine Reihe von Exportiermöglichkeiten.
Auch ist die Benutzung von standardisierten Datenformaten eine
Variante dieses Problem zu umgehen. Am besten für den
Austausch solcher Daten eignen sich Datenformate wie zum
Beispiel XML. Ziel von XML ist es, Daten in strukturierter Form zu
speichern. Es ist denkbar, dass man dann ein und dieselben
Daten einmal für die Ausgabe als Report und für die Generierung
von XHTML-Seiten nutzen kann. XML ist für fast jede Anforderung
anpassbar und erweiterbar. Sehr viele Firmen stellen
Möglichkeiten zur Verfügung um auch XML-Dokumente mit ihrer
Software verarbeiten zu können.
Des Weiteren eignet sich für die Lösung dieses Problems auch die
Verwendung von Schnittstellen. Diese ermöglichen auch schon
beim Importieren der Daten eine Vorverarbeitung. Dazu gehören
unter anderem die Vorauswahl und Filterung bestimmter
Datensätze, wie im Beispiel von ArcView. Zudem ist es denkbar,
nur logisch und nicht physisch auf den Daten zu arbeiten. Das
bedeutet, das Programm greift nicht direkt auf die Daten zu
sondern arbeitet zum Beispiel mit einer Kopie. So ist es möglich,
dass man immer mit den aktuellsten Daten arbeitet, da diese bei
jedem Start des Programms neu geladen werden müssen.
38
7.2 Benutzerfreundlichkeit eines IS
Weitere Probleme ergeben sich bei der Benutzung eines IS. Dazu
gehören die Eingabe, Auswertung und Ausgabe der Daten. Diese
sollten so einfach, intuitiv und benutzerfreundlich wie möglich
gestaltet werden.
Die Sammlung der Daten ist ein wichtiger und grundlegender
Prozess. Er ist einerseits sehr Zeitaufwendig und andererseits
müssen Fehler auf ein Minimum reduziert werden, damit die Daten
auch effizient ausgewertet werden können. Dabei können zum
Beispiel Auswahlfelder oder Radio-Buttons helfen. So werden
Fehleingaben so gut wie unmöglich und auch eine schnelle
Erfassung der Daten wird ermöglicht. Unter „intuitiv“ versteht man
in diesem Zusammenhang, dass Eingabefelder, Bedienelemente
und Ausgaben so eindeutig wie möglich beschriftet werden. So
können Eingabeaufforderungen nicht falsch interpretiert werden
und auch unerfahrene Nutzer können das IS bedienen.
Benutzerfreundlichkeit ist auch ein wichtiger Aspekt. So sollte der
Benutzer nicht mit komplizierten Fehlermeldungen konfrontiert
werden. Diese sollten mit eigenen, verständlichen Dialogen oder
Hinweisen ergänzt werden.
Bei der Arbeit mit dem IZK hat sich genau in diesem Punkt ein
Problem dargestellt. Es wurde anfangs sehr wenig Wert auf die
Bedienbarkeit und die einfache Eingabe der Daten gelegt. Dies
geschah allerdings aus Unwissenheit und mangelndem
Programmverständnis. Es kam deshalb während der Erfassung
der Daten zu fehlerhaften Eingaben, die im Nachhinein mühsam
korrigiert werden mussten.
7.3 Komplexität der Anwendungen
Die Komplexität der Programme ist ein wichtiger Gesichtspunkt
im Zusammenhang mit der Benutzerfreundlichkeit. Die
Programme eines GIS beruhen, wie im Beispiel von ArcView und
Epi-Info™, oft auf einer Abfragesprache wie SQL. Dies kann für
viele Nutzer solcher Software ein Problem darstellen. Ziel sollte es
sein, dem Benutzer mit Hilfe von einfachen Bedienelementen die
Arbeit mit SQL soweit es geht zu vereinfachen. Trotzdem sollte
dabei die Funktionalität solcher Abfragesprachen erhalten bleiben.
39
In ArcView hat man versucht die SQL-Schnittstelle mit Hilfe von
Bedienelementen zu vereinfachen. Dies ist recht gut gelungen, so
kann man alle Felder per Doppelklick auswählen. Auf diese Weise
kann man sich einfach eine SQL-Abfrage zusammenstellen. Nur
bei den Filterbedingungen („Where“- Klausel) hätte man noch ein
paar Operationen hinzufügen können. Denn nur als erfahrener
Nutzer mit dem nötigen Wissen kann man die Filter einsetzen.
Auch der Abfragemanager für die erstellten oder importierten
Tabellen ist in ähnlicher Weise aufgebaut.
Bei Epi-Info™ hat man ebenfalls versucht die Bedienung in dieser
Hinsicht einfach zu gestallten. So ist es in Epi-Info™ „Analysis“
zum einen möglich Quellcode für die Operationen einzugeben.
Oder
Funktionen
mit
wenigen
Mausklicks
und
Auswahlmöglichkeiten zusammenzustellen. Dabei unterstützt den
Benutzer in jedem Fall eine ausführliche Hilfe, die in jedem
Dialogfeld zur Verfügung steht. So können auch komplexe
Operationen wie das gruppierte Zusammenfassen von Tabellen
auf einfachste Weise durchgeführt werden.
7.4 Ausblick
Weiterführend könnte man die Benutzerfreundlichkeit und
Benutzbarkeit von GIS oder allgemeiner von IS untersuchen.
Dabei könnten dann auch Möglichkeiten zur Verbesserung und
Optimierung
von
IS
erarbeitet
werden.
Da
die
Informationserfassung oft sehr viel Zeit beansprucht und die
Grundlage für die weitere Verarbeitung der Daten ist, könnte dies
eine lohnenswerte Arbeit darstellen.
Ein weiterer Aspekt wäre der Informationsaustausch oder –
transfer. Aufwendig erfasste Daten können sehr kostbar sein und
sollten daher flexibel und plattformunabhängig abgespeichert
werden. Dabei wäre zu untersuchen welche Möglichkeiten zur
Speicherung und zum Austausch zur Verfügung stehen und
welche Vor- und Nachteile jeweils bestehen.
40
8 Quellenangaben
CDC: Epi Info, http://www.cdc.gov/epiinfo/
ESRI: ArcView, http://www.esri.com/software/arcgis/arcview/index.html
CDC: Epi Info Tutorial,
http://www.cdc.gov/epiinfo/tutorials/Epi_Info_Exercises.pdf
Institut für durch Zecken übertragbare Krankheiten, http://www.izkbf.de
Uni Klagenfurt: Online-Tutorial ArcView GIS 3.2, Prof. Dr. U. Streit,
http://www.uni-klu.ac.at/geo/av_tutor_1.2/start.htm
Uni Mainz: GIS – ArcView-Tutorial - Einführungskurs in ArcView 3.2, Dr. J.P. Mund, http://www.uni-mainz.de/~mund/AV-Tutor/AV-Tutor.htm
Uni Würzburg: Einsatz und Entwicklung von computerunterstützten
Lernprogrammen in der med. Aus- & Weiterbildung, Sven Faulhaber,
http://ki.informatik.uni-wuerzburg.de/forschung/publikationen/
studienarbeiten/faulhaber/guided-tour.html
Wikipedia – Die freie Enzyklopädie, http://de.wikipedia.org/wiki/Hauptseite
41
Anhang
Anhang A : Glossar
Borreliose
Die Lyme-Borreliose ist eine durch das Bakterium Borrelia
burgdorferi hervorgerufene und durch Schildzecken der Gattung
Ixodes übertragene Infektionskrankheit. Die Krankheit betrifft
vornehmlich die Haut, das Nervensystem, das Herz und die
Gelenke. Ein deutlicher Hinweis auf die Infektion ist eine
Wanderrötung, meist rund um die Einstichstelle.
Choroplethen Karten (engl. Choropleth Maps)
Dies sind Karten, die anhand von natürlichen, politischen oder
inhaltlicher Grenzen in Gebiete aufgeteilt sind. Diese Gebiete
haben verschiedene Helligkeitswerte einer Farbe, die einem
numerischen Wert entsprechen. Das bedeutet zum Beispiel, dass
dunkle Flächen einer hohen Häufigkeit eines Ereignisses und helle
dagegen einer geringeren Häufigkeit entsprechen.
Cox-Proportional-Hazard
Cox–Proportional-Hazard ist eine Methode zur Analyse der
Überlebenszeit. Im speziellen wird mit diesem Modell das Hazard
Ratio berechnet. Hazard bezeichnet dabei die Wahrscheinlichkeit,
dass ein bestimmtes Ereignis eintritt. Ein Hazard Ratio erfasst das
Eintreten und das Ausbleiben eines Ereignisses als Effekt.
Epidemiologie
Die Epidemiologie ist ein Teilgebiet der Medizin. Sie ist die Lehre
von der Häufigkeit und der geografischen Verteilung von
Krankheiten. Die Epidemiologie betrachtet die Ursachen und
Risikofaktoren von Krankheiten in bestimmten Bevölkerungsgruppen im Vergleich zur Gesamtbevölkerung oder tierischen
Populationen. Sie spielt eine wesentliche Rolle bei der Planung
und Bewertung gesundheitspolitischer Maßnahmen.
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Ereignisthema
Ein Ereignisthema ist ein Thema, dem Daten aus einer Tabelle mit
Ereignissen hinzugefügt wurden. Bei Ereignissen handelt es sich
in diesem Zusammenhang um ein Punktobjekt, deren Ort in einer
Tabelle definiert ist. Ein Ereignis wird entweder durch eine X-YKoordinate oder durch die Position auf einer Route beschrieben.
Ein Ereignis kann zum Beispiel ein Krankheitsfall sein.
European Terrestrial Reference System (ETRS)
Das ETRS ist ein europäisches Referenzsystem dessen
Abbildung bzw. Projektion über UTM erfolgt und das auf dem
Referenzellipsoiden GRS80 beruht. Dieses System ist schon
einigen wenigen Bundesländern vertreten, unter anderem in
Brandenburg.
Georeferenzierung
Durch die Georeferenzierung wird eine Positions- oder
Ortsinformation mit einer Karte oder einem Bild in Verbindung
gebracht. Der Karte werden Werte wie Pixelgröße und
Koordinaten übergeben.
Geoid
Das Geoid ist ein physikalisches Modell zur Abbildung der Erde
und wurde von Gauß (1828) und Listing (1872) entwickelt. Die
Form entspricht im Wesentlichen der Form eines unregelmäßigen
Ellipsoiden.
Informationssystem (IS)
Ein Informationssystem dient der Erfassung, Speicherung,
Verarbeitung, Abfrage, Analyse und Anzeige von Informationen.
Es kann aus Hardware, Datenbanken, Software und den Daten
selber bestehen. Auch Bibliotheken können beispielsweise zu
Informationssystemen gezählt werden.
Kaplan-Maier-Überlebenszeitstatistik (engl. Kaplan-Maier-Survival)
Mit
Hilfe
der
Überlebenszeitanalyse
lässt
sich
die
Wahrscheinlichkeit berechnen, dass ein Ereignis bis zu einem
bestimmten Zeitpunkt eintritt. Dieses ist mit der Kaplan-Meier
Methode auch dann möglich, wenn nicht alle Patienten identische
Beobachtungszeiträume haben. Die Kaplan-Meier Kurve ist
hilfreich zum Ablesen spezifischer Überlebensraten oder
Überlebenszeiten.
43
Layerprinzip
Damit ist die Darstellung verschiedener Inhalte in unabhängigen
Schichten gemeint. Diese Schichten sind teilweise transparent.
Das heißt, wenn man mehrere Layer übereinander legt, kann man
die Einzelinformation auf einer Ebene zusammenfassen. Meist
kann man die Layer ein- bzw. ausblenden und in ihrer Reihenfolge
ändern.
Query (dt. Abfrage)
Als Query wird eine Ab- bzw. Anfrage an eine Datenbank
bezeichnet, welche meist ein Ergebnis zurückliefert.
Structured Query Language (SQL)
SQL heißt auf Deutsch „strukturierte Abfragesprache“ und wird
von den gebräuchlichsten Datenbanktypen unterstützt. Sie hat
eine einfache, an die englische Sprache angelehnte, Syntax zur
Manipulation von Datensätzen
Thema
Ein Thema ist eine Gruppe von geografischen Objekten in einem
View. Es stellte eine geografische Datenquelle dar und es
beinhaltet nur Objekte einer bestimmten Klasse, wie zum Beispiel
Polygone, Linien oder Punkte.
Universal Transverse Mercator (UTM)
UTM ermöglicht es jeden Punkt auf der Erde mit einer UTMKoordinate (Hoch- und Rechtswert) eindeutig zu benennen. Es
verdrängt im Rahmen der Internationalisierung immer mehr das
deutsche Gauß-Krüger-System.
44
Anhang B : Programmcode für die automatisierte Analyse
Dies ist der für das IZK verwendete Programm Code zur
automatisierten Auswertung der Datenbank.
-READ 'C:\Dokumente und
Einstellungen\Matze\Desktop\Bachelor\zahl\Christiene.MDB':v
iewMeldebogenBorrelioseBRB
//Einlesen der
Datenbank
-ROUTEOUT 'Analyse1' REPLACE //Outputdatei ersetzen
-DEFINE gJahr GLOBAL
//Jahr definieren
-DEFINE gLandkreis GLOBAL
//Landkreis definieren
-DIALOG "Bitte das Jahr auswählen!" gJahr DBVALUES Jahre
Jahr TITLETEXT="Jahr"
//Jahr durch Dialog
einlesen
-DIALOG "Bitte Landkreis auswählen!" gLandkreis DBVALUES
Gemeinden Landkreis
TITLETEXT="Landkreis"
//Landkreis erfassen
-SELECT YEAR(DatumDDiagnose)=TXTTONUM(gJahr)
//Selektierung anhand des Jahres
-SELECT TXTTONUM(Symptome)<>0 //Nur Fälle mit Symptomen
-RELATE codeSymptome Symptome :: Index ALL
//Verknüpfen der Tabellen damit Bedeutung darstellbar
-RELATE codeSymptome2 Symptome2 :: Index ALL
//Verknüpfen der Tabellen
-RELATE codeSymptome3 Symptome3 :: Index ALL
//Verknüpfen der Tabellen
-RELATE codeSymptome4 Symptome4 :: Index ALL
//Verknüpfen der Tabellen
-RELATE codeRisikogruppe Risikogruppe :: Index ALL
//Verknüpfen der Tabellen
-SELECT BedeutungSym1 LIKE ("*aktuell")
//Auswahl nur aktueller Symptome
-RELATE Gemeinden Erkrankungsortslnr :: Id
//Verknüpfen der Borreliosefälle mit den Erkrankungsorten
-SELECT Landkreis=gLandkreis
//Selektierung anhand des Landkreises
-FREQ BedeutungSym1 BedeutungSym2 BedeutungSym3
BedeutungSym4 (.)="(.)"
//Häufigkeiten der Symptome
-FREQ BedeutungRisiko //Häufigkeiten der Risikogruppen
-GRAPH Alter GRAPHTYPE="Spline" TITLETEXT="Altersübersicht"
DIALOG=(-)
//Diagramm über die Altersverteilung
-SUMMARIZE Avg_Alter :: Avg(Alter) Cnt :: Count() TO
Anz_Amt STRATAVAR=NameDesAmtes
//Zusammenfassung
Borreliosefälle
-READ 'C:\Dokumente und
Einstellungen\Matze\Desktop\Bachelor\zahl\Christiene.MDB':G
emeinden
//Einlesen der
Datenbank
-ROUTEOUT 'Analyse2' REPLACE //Outputdatei ersetzen
-SELECT Landkreis=gLandkreis
//Beschränkung des Landkreises
-SUMMARIZE Ewz_Amt :: First(EWAmt) Inzidenz :: First(Ewz)
TO Ewz_Amt STRATAVAR=NameDesAmtes //Zusammenfassung der
Ämter
-READ 'C:\Dokumente und
Einstellungen\Matze\Desktop\Bachelor\zahl\Christiene.MDB':E
wz_Amt
//Einlesen der
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Datenbank
-ROUTEOUT 'Analyse3' REPLACE //Outputdatei ersetzen
-RELATE Anz_Amt NameDesAmtes :: NameDesAmtes ALL
//Verknüpfen der Anzahl der Fälle und der Einwohnerzahlen
-IF Cnt= (.) THEN
//(.) entspricht
MISSING
ASSIGN Cnt=0
END
-ASSIGN Inzidenz=(100000*Cnt)/Ewz_Amt
//Berechnung
Inzidenz
-LIST *
//Auflistung der
Tabelle
-MAP SUM(Inzidenz) Landkreis ::
'C:\Zecken\karten\brandenburg_1.shp':NAME
// Erstellung der Choroplethen Karte
46
Anhang C : Programme des GIS
Über Epi-Info™ 3.3
Epi-Info™ ist ein Public Domain Softwarepaket, entwickelt von
„Centers for Disease Control and Prevention“ für Ärzte und
Wissenschaftler des öffentlichen Gesundheitswesens auf der
ganzen Welt. Es ermöglicht die einfache Erstellung von
Eingabemasken, Datenbanken, Analysen mit epidemiologischen
Statistiken, Karten und Diagrammen. Epi-Info™ arbeitet mit
Standards wie Microsoft Access 2000, Microsoft Excel, SQL,
HTML und XML.
Epi-Info™ ist ein, in den USA und anderen Ländern, weit
verbreitetes Programm zur Erfassung, Bearbeitung, Auswertung
und Darstellung von epidemiologischen Daten. Es ermöglicht also
den kompletten Informationsfluss von der Eingabe bis zur
ausgewerteten Ausgabe. Hier in Deutschland ist die Anwendung
dieses Programms leider noch nicht sehr verbreitet, was sicherlich
auf die nicht vorhandene deutsche Sprachunterstützung
zurückzuführen ist.
Abbildung 15 Startbildschirm von Epi-Info™
47
Funktionsübersicht
Die Hauptbestandteile von Epi-Info™ sind:
•
•
•
•
•
•
Make View
Enter Data
Analysis
EpiMap
Reports
Utilities
ermöglicht es Eingabemasken zu erstellen
Eingabe der Daten über eine Eingabemaske
Komplexe Analysemöglichkeiten der Daten
erstellen von Karten auf Grundlage der Daten
erlaubt es Analysedaten zu präsentieren
eine Vielzahl unterstützende Anwendungen
Auf die einzelnen Bestandteile wird im Folgenden näher
eingegangen.
Make/Edit View
Make View ist ein Teil des Softwarepaketes, das es ermöglicht
Eingabemasken zu erstellen, zu verändern und zu strukturieren.
Wobei View hier nicht mit dem View im Datenbankkontext zu
verwechseln, sondern als Formular oder Maske zu sehen ist.
Es können zusätzlich Bedingungen und Überprüfungen für die
einzugeben Felder eingeführt werden. Dies ermöglicht es zum
Beispiel nur bestimmte Wertebereiche zuzulassen oder gar
einzelne Felder zu berechnen oder aus anderen abzuleiten.
Epi Enter
Enter Data ist ein Programm zur Erfassung der Daten eines
Projektes. Mit Hilfe der erstellten Eingabemasken (Views) werden
die Daten eingegeben.
Zusätzlich hat man die Möglichkeit, die eingegebenen Daten zu
durchsuchen oder zu löschen. Bei der Suche kann man sich
bestimmte Felder wählen, auf welchen die Suche erfolgen soll.
Man kann auch ausgewählte Datensätze zum Löschen zu
markieren.
Epi-Info™ Analysis
Epi-Info™ Analysis ist eine der komplexesten Komponenten von
Epi-Info™. Es besteht die Möglichkeit, die einzelnen Tabellen
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eines Projektes zu importieren und dann darauf eine Vielzahl von
Auswertungen durchzuführen.
Es können Tabellen verknüpft oder zusammengefasst,
Diagramme oder Karten erstellt werden. Die ganzen Aktionen
werden in einem Programmeditor aufgezeichnet und können im
Anschluss gespeichert werden. Somit besteht die Möglichkeit
komplexe Verarbeitungs- und Auswertungsroutinen zu speichern.
EpiMap
In Epi Map ist eine Reihe von Funktionalitäten aus den
kommerziellen Programmen von ESRI zusammengefasst. Es ist
möglich, einfache Karten durch wenige Aktionen darzustellen und
auch zu bearbeiten.
Man kann aus dem Programm Epi-Info™ Analysis Karten auf
einfache Weise aus gerade erstellten Auswertungen generieren.
Die Dateien können aber nur als Bitmaps oder Mapdateien
abgespeichert werden.
Epi Report
Diese Komponente wird genutzt um einen Report zu erstellen, der
auf den Ausgabedaten von Analysis basiert. Es ist möglich
verschiedenste ausgewertete Daten einzubinden und diese mit
Texten, Tabellen und Diagrammen zu versehen.
So können Templates erstellt werden, die es dem Benutzer
ermöglichen, seine Rohdaten in einer geeigneten Weise als
Report zu präsentieren. Dieser erstellte Report kann dann
anschließend als HTML-File für die Webpräsentation gespeichert
werden.
Utilities
Unter Epi-Info™ gibt es eine Reihe von Utilities, welche die Arbeit
mit dem Softwarepaket vereinfachen und ergänzen.
Dazu gehört zum einen „Visualize Data“, dass es einem
ermöglicht, ein komplettes Projekt in seiner Struktur als Baum
anzuzeigen. Man kann SQL-Anfragen auf den Daten ausführen
und in dem Projekt abspeichern. Es ist weiterhin möglich, sich
49
komplette Tabellen anzeigen zulassen und diese auch zu
bearbeiten.
„Compact“ ist ein Tool mit dem man eine Datenbank nach dem
Eingeben von Daten um ein vielfaches komprimieren kann. Das
bedeutet nach dem Komprimieren braucht die Datenbank nicht
mehr soviel Speicherplatz. Dieses Tool ist auch direkt aus dem
Menü von Enter Data erreichbar.
„Epi Lock“ kann genutzt werden, um die erstellte Datenbank vor
dem Zugriff unautorisierter Personen zu schützen. Dadurch sind
auch sensible Daten vor dem Missbrauch Dritter geschützt.
Ein weiteres Programm, das man unter den Utilities finden kann ist
Table-To-View. Dieses ermöglicht dem Nutzer das Erstellen eines
Views auf Grundlage einer bestehenden Datenbank um diese auf
einfache Weise mit Daten zu versorgen.
Der „WordProcessor“ ist eine Verknüpfung mit dem „WordPad“
von Windows.
„Data Compare“ ist ein Tool mit dem es möglich ist, 2 Tabellen zu
vergleichen um so Unterschiede zu finden und Aktualisierungen
durchzuführen.
Über ArcView 3.3
ArcView ist ein kommerzielles Desktop-GIS der Firma ESRI. Mit
diesem eröffnet sich eine Vielzahl an Bearbeitungsmöglichkeiten.
Dazu gehören das Erstellen, Analysieren und Visualisieren von
geografischen Daten. Es lassen sich neue Zusammenhänge und
Schemata aus den Daten ableiten und darstellen.
ArcView ist ein weltweit verbreitetes Produkt und liegt zudem auch
in vielen Sprachen vor. Es hat einen großen Anwendungsbereich
und ist auch für den individuellen Anspruch konfigurierbar und
durch Extensionen erweiterbar.
Funktionsübersicht
ArcView ermöglicht ein interaktives Arbeiten mit Karten, das
Erstellen von Layouts für die Präsentation und die räumliche
Analyse auf den vorhandenen Daten.
Die Projektdatei enthält dabei nur Verknüpfungen zu den
entsprechenden Elementen. Hat man beispielsweise eine Datei
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verschoben, fragt ArcView beim Öffnen des Projektes nach dem
Pfad der Datei.
Ein erstelltes Projekt kann aus folgenden Komponenten bestehen:
Views
Die Views sind die Hauptbestandteile in einem ArcView Projekt.
Sie werden genutzt um die geografischen Daten mit den Karten zu
kombinieren.
Abbildung 16 geöffnete Sicht in ArcView
Dies geschieht nach einem Layerprinzip. Es werden Objekt- oder
Bilddatenquellen in den View geladen und über diesen Layer
können dann weitere gelegt werden. Diese können aus Daten
generiert werden oder aus anderem Kartenmaterial stammen. Die
Layer können nach belieben ein- und ausgeblendet oder in der
Reihenfolge vertauscht werden.
Auf der rechten Seite des Views erscheinen alle Layer die man
geladen hat als Legende. Diese kann nach Bedarf angepasst
werden. Zur Auswahl stehen Einzelsymbole, abgestufte Farben
und Symbole, Einzelwerte und Diagramme.
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Tabellen
Die Datenbasis in ArcView besteht aus Tabellen. Sie können als
dBase-Dateien oder über eine Schnittstelle eingebunden werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, neue Tabellen in ArcView
direkt zu erstellen. Tabellen können im Nachhinein geändert oder
durch Daten ergänzt werden.
Über Schaltflächen erlaubt es ArcView Tabellen über bestimmte
Spalten mit anderen Tabellen zu verknüpfen oder zu verbinden.
Des Weiteren kann man Tabellen zusammenfassen und dadurch
zum Beispiel Häufigkeiten errechnen lassen und diese in einer
neue Tabellen abspeichern.
Als Standard für die Speicherung neu erstellter oder generierter
Tabellen werden dBase-Datenbanken genutzt.
Diagramme
In ArcView ist es möglich aus bestehenden Tabellen
verschiedenste Diagramme zu erstellen. Raumbezogene
thematische Sachverhalte lassen sich mit Hilfe der Diagramme
viel leichter auswerten als in Tabellenform.
Dabei erlaubt es ArcView, die Diagramme in verschiedenster Art
und Weise an die eigenen Bedürfnisse anzupassen. Es steht eine
Reihe von Diagrammtypen zur Verfügung. Dazu gehören unter
anderem
Balkendiagramme,
Kreisdiagramme
oder
Flächendiagramme. Es ist auch möglich, Diagramme mit
räumlichem Bezug direkt in die Karte einzeichnen zu lassen.
Layouts
Layouts werden in ArcView genutzt um Views, Tabellen,
Diagramme oder Legenden für die Präsentation zu vereinen. Zu
dem lassen sich Elemente wie Nordpfeile, Maßstabsbalken, Bilder
und Texte ergänzen. Die erstellten Layouts lassen sich dann über
Drucker oder Plotter ausdrucken oder in verschiedenen
Dateiformaten exportieren.
Die Layouts sind dynamisch, was bedeutet, dass jede
Veränderung, die man an den Daten in den Tabellen oder den
Views vornimmt, eine direkte Auswirkung auf das Layout hat.
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