Einführung in Geographische Informationssysteme Inhalt

Einführung in Geographische
Informationssysteme
Einführungsvorlesung zur Ausbildung
“Anwendung geographischer
Informationssysteme in Ökologie und
Umweltschutz”
Universität Ulm, WS 1995/1996
Inhalt
♦ Geoinformation
/ Geodaten
♦ Geoinformationssysteme
(GIS)
♦ Verfahren
♦ Anwendungen
Wolf-Fritz Riekert, FAW Ulm
-1-
Geographische Informationssysteme
♦ Arten
(thematisch, geometrisch /
topologisch, kartographisch)
/ Vektordaten
♦ Geoobjekte
♦ Objektarten
♦ Datenrepräsentation
Geographische Informationssysteme
-2-
Definitionen:
Geoinformation / Geodaten
Geoinformation
♦ Rasterdaten
Geographische Informationssysteme
(z.B. in Datenbank)
-3-
Geoinformation =
Information mit Raumbezug
(und Zeitbezug)
Geodaten =
Sachdaten + Geometriedaten
(+ Chronometriedaten)
Geographische Informationssysteme
-4-
Information vs. Daten
Raumbezug (1)
Daten
♦ Geodaten
• alles, was auf dem Computer gespeichert
werden kann
• können (müssen) interpretiert werden
Information
• besitzt Bedeutung für Menschen
(“interpretierte Daten”)
• hat Nutzungsaspekt für Menschen
-5-
Geographische Informationssysteme
/ Geoinformationen beziehen
sich auf Orte oder Bereiche der Erde
♦ Erde
als zweidimensionales oder
dreidimensionales Gebilde (Erdoberfläche
bzw. Erdkörper)
♦ Raumbezug
durch Koordinaten
♦ oder
symbolisch durch Namen, Nummern
(z.B. Postleitzahlen)
Geographische Informationssysteme
-6-
Raumbezug (2)
Dimensionalität von Geodaten
♦ Erde
3D:
Erdkörper als dreidimensionales
Objekt
2D:
Erdoberfläche als zweidimensionales
Objekt
als
• Kugel
• Rotationsellipsoid
• Geoid
♦ Darstellbar
durch Koordinaten
• Geographische Koordinaten (Länge / Breite)
• Ebene Koordinaten (“Gauß-Krüger”)
• Geozentrische Koordinaten (globales System)
Geographische Informationssysteme
-7-
2.5D: Erdoberfläche als zweidim. Objekt
+ Höhe für jeden Punkt auf
Erdoberfläche (Höhe wird zum
Sachdatum)
Geographische Informationssysteme
-8-
Geodaten
Tabellenmetapher für Geodaten
Sachdaten
Geodaten = Sachdaten + Geometriedaten
(+ Chronometriedaten)
Math. Funktion: Sachdaten = f(Ort, Zeit)
Beispiel:
Temperatur(Feldberg, 21.Jan.) = - 10 Grad
Geographische Informationssysteme
-9-
Höhe Landnutzung
Geometriedaten
Gemeinde
Wald
Ulm
400
900
390
Grünland
Ulm
420
910
350
Baggersee
Neu-Ulm
450
880
...
...
...
...
...
Geographische Informationssysteme
- 10 -
Das Kernproblem der
Geodatenverarbeitung
Frage:
“Warum bereiten Geodaten besondere
Probleme für die Informationstechnik?”
Es gibt unendlich viele Orte
(und Zeitpunkte) !
Stimmt die Antwort?
Geographische Informationssysteme
- 11 -
Y
400
Was ist das Kernproblem der
Geodatenverarbeitung?
Viel gehörte Antwort:
“Weil Geodaten mehrdimensional sind.”
X
Jeder dieser unendlich vielen Orte kann
prinzipiell unterschiedliche Merkmale tragen
Geographische Informationssysteme
- 12 -
Lösungen des Kernproblems
Rasterdaten (1)
♦ Matrix
aus Merkmalswerten
♦ Vergröberung
♦ Jeder
♦ Vergröberung
- Raumbezug wird vergröbert auf die
des Raumbezugs:
⇒ Rasterdaten
(Klassifizierung) der
Sachinformation:
⇒ Vektordaten
Merkmalswert ist einer Rasterzelle
zugeordnet
Rastergröße
+ Feine Auflösung der Merkmalswerte
möglich
- 13 -
Geographische Informationssysteme
Geographische Informationssysteme
Rasterdaten (2)
Rasterdaten (3)
0
20
20
40
40
0
0
0
0
20
10
40
40
40
40
0
20
20
10
40
20
10
10
0
20
10
10
20
20
10
10
0
0
10
10
10
10
10
10
0
0
0
0
0
10
10
0
0
Geographische Informationssysteme
- 14 -
- 15 -
Interpretation
z.B.:
• Bilddaten
• Temperatur
• Höhe
• Lärm
• Verschmutzung
• Landnutzung
• Eigentümer
•...
Verschiedene Arten von Rasterdaten
♦ Kontinuierliche
Werte (z.B. Höhen,
Grauwertbilder)
♦ Diskrete
Werte (z.B.
Klassifikationsergebnisse)
♦ Binäre
Rasterdaten (nur 0 oder 1 als
Werte)
Geographische Informationssysteme
- 16 -
Rasterdaten (4)
Rasterdaten: Anwendung
♦ Bilddaten,
Baggersee
• Satellitenbilddaten, Luftbilder
• gescannte gedruckte Karten
♦ Umwelt,
Wald
geeignet für kontinuierliche Verläufe
von Merkmalen
♦ Aber:
- 17 -
Rasterdaten: Datenstrukturen
Nur Merkmale, keine Objekte
Geographische Informationssysteme
(Compuserve, Unix, WWW)
♦ GRID
Matrix-Darstellung
♦ Lauflängenkodierung
(Run Length Code)
♦ Quadtree
- 18 -
Rasterdaten:
Datenaustauschformate
♦ GIF
♦ triviale
natürliche Phänomene
♦ Gut
Grünland
Geographische Informationssysteme
Sensordaten
(Arc/Info)
♦ TIFF
(MacIntosh)
♦ PCX,
BMP (PC)
♦ JPEG
(WWW)
♦ Photo
CD (Kodak)
♦ XWD
(X Window System)
♦ andere
Geographische Informationssysteme
- 19 -
Geographische Informationssysteme
- 20 -
Geoobjekte
ObjektHöhe
ID
Objektbildung
Geometrie
Landnutzung Gemeinde (Vektordaten)
1
400
Wald
Ulm
2
390
Grünland
Ulm
3
350
Baggersee
Neu-Ulm
1
2
♦ Merkmale
werden vergröbert (klassifiziert)
♦ Bereiche
mit homogenen Merkmalswerten
(ggf. nach Klassifizierung)
⇒ Geoobjekte
♦ Räumliche
3
Ausdehnung der Bereiche
⇒ Vektordaten
♦ Beispiele:
Satellitenbildklassifikation,
Höhenlinien
- 21 -
Geographische Informationssysteme
Vektordaten
Geometrieelemente
♦ definieren
Geometrieelemente:
Punkt (0D), Linien (1D), Regionen (2D),
Volumina (3D)
♦ werden
benötigt zur Darstellung der
Geometrie von Geoobjekten
♦ sehr
genauer Raumbezug möglich
♦ “Topologie”
♦ aber:
kann repräsentiert werden
Vergröberung der Merkmalswerte
Geographische Informationssysteme
- 22 -
Geographische Informationssysteme
- 23 -
sind definiert durch
♦ Koordinaten
(x, y, z)
♦ Beziehungen
zu anderen
Geometrieelementen (Topologie):
• Linie enthält Punkt
• Region ist begrenzt durch Linie
• usw.
Geographische Informationssysteme
- 24 -
Vektordaten: Datenstrukturen
Vektordaten: “Spaghettidaten” (1)
♦
♦
♦ Triviale
Darstellung: “Spaghettidaten”
Triviale Darstellung
d
5
Geometrieelemente
definiert durch
Koordinaten(listen)
4
P
3
♦ Arc/Node-Repräsentation
Punkt P:
1|4
♦ Hierarchisch
Linie b:
1|4, 1|1, 4|1, 4|5
Region F: 2|3, 3|2, 3|4
Q
H
c
R
F a
b
2
G
1
Region G: 1|4, 1|1, 4|1, 4|5
usw.
Geographische Informationssysteme
- 25 -
Vektordaten: “Spaghettidaten” (2)
♦ Sehr
einfache Darstellung:
Koordinatenlisten
♦ Gut
geeignet als Datenaustauschformat
♦ Nachteil:
Keine topologische Information
vorhanden, Topologieaufbau erforderlich
♦ Problem:
Inselflächen
1
Geographische Informationssysteme
- 27 -
3
4
- 26 -
Vektordaten:
Hierarchische Darstellung (1)
Regionen
(+ Inpunkte)
Linien
d
Punkte 5
4
P
c
R
a (3|2, 3|4)
R (2|3) 3
F (2.5|3)
b (1|1, 4|1)
G (2|2)
P (1|4)
c ()
H (2|4.5)
Q (4|5)
Q
H
(+ Knickpunkte) (= “Knoten”)
b
2
a
F
G
1
d (1|5)
1
Geographische Informationssysteme
2
Geographische Informationssysteme
- 28 -
2
3
4
Vektordaten:
Hierarchische Darstellung (2)
Vektordaten:
Arc-Node-Repräsentation (1)
♦ Geometrieelemente
Arc Table
Arc Left
a
F
b
G
c
G
d
H
sind definiert durch
Koordinaten und Bestandteile
♦ Topologie
repräsentiert über
Bestandteilhierarchie
♦ redundanzfreie
♦ Beispiel
♦
Darstellung
GIS SICAD open
♦
Geographische Informationssysteme
- 29 -
Vektordaten:
Arc-Node-Repräsentation (2)
auf “Netztopologien” (d.h. an
jedem Ort gibt es maximal ein
Geometrieelement
♦ Topologie
explizit dargestellt in Tabelle
(“Arc Table”)
♦ Beispiel:
Darstellung
GIS Arc/Info
Geographische Informationssysteme
Start
R
P
Q
Q
End
R
Q
P
P
d
5
4
Eine Arc Table definiert die
Topologie: Sie enthält Linien
(Arcs) sowie anliegende
Knotenpunkte (Nodes) und
Regionen (Polygons)
P
3
c
R
b
2
F a
G
1
Weitere Datenstrukturen
enthalten die Koordinaten
Geographische Informationssysteme
Q
H
1
2
3
4
- 30 -
Vektordaten: Anwendung
♦Gut
♦ spezialisiert
♦ redundanzfreie
Right
G
–
H
–
- 31 -
anwendbar für Artefakte (d.h. von
Menschen gemachte oder erdachte Objekte:
• Topographie (z.B. Straßen, Gewässer, Gebäude)
• Versorgung (z.B. Elektrizitätsleitungen)
• Grundbesitz (Flurkarten)
♦Schwieriger
anwendbar für Umweltobjekte:
• kontinuierliche Verläufe
• Objektbildungsregeln oft unklar
• Geometrien oft unscharf
Geographische Informationssysteme
- 32 -
Geoobjekte
♦ gehören
♦ haben
Objektart
einer Objektart an (z.B. Biotop)
eindeutige ID (Name oder Nummer)
♦ besitzen
eine Geometrie, dargestellt durch
Geometrielement (Region, Linie, Punkt)
♦ besitzen
Attribute (z.B. Schutzklasse = 2)
♦ stehen
in Beziehung zu anderen
Geoobjekten (z.B. Landkreis = Alb-Donau)
Geographische Informationssysteme
- 33 -
Geoinformationssysteme (GIS)
♦ auch
Objektklasse, Objekttyp genannt
♦ Objektartenkatalog
enthält
Beschreibungen aller Objektarten
♦ Durch
Objektart sind mögliche Attribute
und Beziehungen zu anderen Objekten
gegeben
♦ Objektart
legt Typ der Geometrie des
Geoobjekts fest: Punkt, Linie, Region...
- 34 -
Geographische Informationssysteme
GIS-Historie
♦ Graphiksysteme
♦ anderer
Name: Raumbezogene
Informationssysteme
♦ Aufgabe:
Erfassung, Verwaltung, Analyse
und Präsentation (“EVAP”) von
raumbezogener Information
♦ sind
mehr als nur Graphiksysteme
♦ können
mehr als nur Kartographie
70er Jahre)
♦ Anfügung
von Sachdaten an
Graphikelemente
♦ Objektmodelle
für Geodaten (ab 80er
Jahre)
♦ Integration
mit relationalen Datenbanken
(ab 90er Jahre)
♦ Objektorientierte
Geographische Informationssysteme
- 35 -
zur Kartenproduktion (ab
Geographische Informationssysteme
Techniken
- 36 -
GIS-Architektur
Geodatenhaltung
♦ Proprietäre
• Ablage der Geodaten im Dateisystem
• Spezielle Ablagestrukturen und
Zugriffstechniken
♦ Datenhaltung
♦ Verarbeitungsteil
• Grundsystem
• Fachschalen
♦ Marktgängige
- 37 -
Datenbanken
Transaktionen
♦ persistente
Speicherung von Daten
(über Programmende hinaus)
für Daten
♦ Mehrbenutzerbetrieb
♦ Wiederanlauf
Geographische Informationssysteme
- 38 -
Geographische Informationssysteme
♦ ermöglichen
♦ Abfragesprache
Datenbanksysteme
• Problem: Nicht für Geodaten konzipiert
• Vorteil: GIS-Entwickler brauchen sich nicht
um Probleme der Datenhaltung kümmern
♦ Benutzeroberfläche
Geographische Informationssysteme
Datenhaltung
(“Transaktionen”)
bei Systemabstürzen
- 39 -
Mehrbenutzerbetrieb
♦ sorgen
für ununterbrochene Ausführung
zusammengehöriger Operationen
♦ Beispiel
Flugreservierung:
“Wenn Sitzplatz vorhanden (1), dann reserviere
Sitzplatz (2)”
Überprüfung (1) darf nicht von Reservierung (2)
getrennt werden
Geographische Informationssysteme
- 40 -
Datenbanksysteme
Relationale Datenbanksysteme
Flüsse
♦ “Auslaufmodelle”:
• Hierarchische Datenbanken
• Netzwerkdatenbanken
♦ Stand
der Technik:
• Relationale Datenbanksysteme
♦ Künftig
(?):
• Objektorientierte Datenbanksysteme
- 41 -
Geographische Informationssysteme
Arten
FlussID Name
SQL
1
2
3
Donau
Iller
Blau
Wasserqualität
3
2
2
ArtID
20
30
40
Vorkommen
Name
Schutzstufe
Eisvogel
1
F-Reiher
2
Forelle
2
FlussID
2
3
1
2
♦
Information wird in Tabellen dargestellt
♦
Normalisierung: Separate Tabellen für
• mehrfach auftretende Information
(Beispiel: Tabelle Arten)
• n:n-Beziehungen
(Beispiel: Tabelle Vorkommen)
ArtID
40
20
30
30
- 42 -
Geographische Informationssysteme
SQL: Selektion, Projektion
Flüsse
SQL (Structured Query Language):
Abfragesprache für relationale
Datenbanksysteme
Arten
FlussID Name
1
2
3
Donau
Iller
Blau
Wasserqualität
3
2
2
ArtID
20
30
40
Vorkommen
Name
Schutzstufe
Eisvogel
1
F-Reiher
2
Forelle
2
FlussID
2
3
1
2
ArtID
40
20
30
30
Wichtigste Elemente:
♦ Selektion
= Auswahl bestimmter Zeilen
♦ Projektion
♦ Join
= Auswahl bestimmter Spalten
= Zusammenfügung von Tabellen
Geographische Informationssysteme
- 43 -
Gesucht sind FlussID und Name (Projektion)
aller Flüsse mit Wasserqualität < 3:
Ergebnis
SELECT
FROM
WHERE
FlussID, Name
Flüsse
Wasserqualität < 3
Geographische Informationssysteme
FlussID Name
2
Iller
3
Blau
- 44 -
SQL: Join
Relationale Datenbank als “GIS”
Flüsse
Arten
FlussID Name
1
2
3
Donau
Iller
Blau
Wasserqualität
3
2
2
ArtID
20
30
40
Vorkommen
Name
Schutzstufe
Eisvogel
1
F-Reiher
2
Forelle
2
FlussID
2
3
1
2
ArtID
40
20
30
30
Gesucht sind die Flüsse mit den in ihnen vorkommenden
Arten mit Schutzstufe =2:
SELECT
FROM
WHERE
AND
AND
Flüsse.Name, Arten.Name
Flüsse, Arten, Vorkommen
Flüsse.FlussID = Vorkommen.FlussID
Arten.ArtID = Vorkommen.ArtID
Schutzstufe = 2
Geographische Informationssysteme
- 45 -
Verfahren
Ergebnis
Flüsse.
Name
Donau
Iller
Iller
Arten.
Name
F-Reiher
F-Reiher
Forelle
♦ Geodaten
♦ Gut
werden in Tabellen abgelegt
geeignet für Sachdatenteil
♦ Gut
geeignet für Topologie (Arc-NodeModell)
♦ Probleme
bei Geodaten: Datentyp “Liste
(von Koordinaten)” fehlt.
♦ Moderne
GIS-Architekturen erweitern
relationale Datenbank zur vollständigen
GIS-Funktionalität
Geographische Informationssysteme
Erfassung von Vektordaten
♦ Erfassung
♦ Verwaltung
♦ Häusliche
Digitalisierung aus Landkarten
und Luftbildern
♦ Analyse
Geographische Informationssysteme
vor Ort (“in situ”)
• Feldvermessung
• Global Positioning System (GPS)
♦ Erfassung
♦ Präsentation
- 46 -
/ Kartographie
- 47 -
• Digitalisiertisch, -tablett
• Photogrammetrische Auswertegeräte
Geographische Informationssysteme
- 48 -
Feldvermessung
Global Positioning System
♦ Winkelmessung
♦ 18
• Theodolit
• Tachymeter (auch für Streckenmessung)
♦ Streckenmessung
♦ Umlaufzeit
♦ stets
ca. 12 Std.
4 Satelliten über Horizont
♦ strahlen
• mechanisch
• optisch
• elektrisch
Geographische Informationssysteme
Satelliten in 20000 km Höhe
Signale aus
♦ Empfänger
vergleicht Laufzeiten
♦ Microcomputer
- 49 -
berechnet Position
Geographische Informationssysteme
Digitalisiertisch, Digitalisiertablett
- 50 -
Erfassung von Rasterdaten
♦ Ausrüstung
•
•
•
•
Tisch bzw. Tablett
Lupe (eine Art Maus mit Fadenkreuz)
Ortungseinrichtung für Lupe
Serielle Computerschnittstelle
♦ Klick
auf Lupe überträgt Koordinaten des
Fadenkreuzes an Computer
♦ Koordinatenumrechnung
♦ Scanner
(für Landkarten und Luftbilder)
♦ Satellitensensoren
(Fernerkundung)
durch
Paßpunktentzerrung
Geographische Informationssysteme
- 51 -
Geographische Informationssysteme
- 52 -
Geokodierung (Entzerrung) (1)
Geokodierung (Entzerrung) (2)
♦ Transformation
Beispiel: Affine Abbildung
der erfaßten Koordinaten
auf Koordinatensystem des
zugrundeliegenden GIS
y1 = a11x1 + a12x1 + a1
y2 = a21x1 + a22x1 + a2
♦ i.d.R.
Paßpunktpaare (x1|x2, y1|y2)
(mind. 6 erforderlich)
♦ Lösungsansatz
einsetzen in Gleichung und Gleichung
auflösen nach a11, a12, a21, a22, a1 , a2
♦ Bestimmung
Anschließend Abbildungsgleichung auf
erfaßte Daten anwenden.
erforderlich für Rasterdaten und
digitalisierte Vektordaten
durch
Abbildungsgleichung
der Abbildungsparameter
über Paßpunktkoordinaten
- 53 -
Geographische Informationssysteme
Erfassung aus Luftbildern
- 54 -
Geographische Informationssysteme
Einfache Kartierungen
(z.B. Biotopkartierung)
♦ Quelle:
Schwarz-weiss, Farb- oder
Infrarotbilder
♦ Orthophoto:
Verzerrungseffekte durch
unterschiedliche Geländehöhen werden
(vom Computer) elimiert. (Erfordert
Kenntnis des Höhenmodells.)
♦ Stereophotogrammetrie:
Es wird 3D mit
Hilfe eines Stereobetrachters gemessen,
♦ Zusätzlich
Geographische Informationssysteme
♦ Orthophoto
als Erfassungshilfe (vom
Landesvermessungsamt)
♦ Begehung
des Gebiets
♦ Einzeichnen
der Objekte auf Orthophoto
(“Filzstift”)
♦ häusliche
Digitalisierung, Entzerrung
Entzerrung mit Paßpunkten.
- 55 -
Geographische Informationssysteme
- 56 -
Erfassung über Scanner
Erfassung aus Satellitenbilddaten
♦ Vorteil:
♦ Geokodierung
kein Digitalisiertablett etc.
erforderlich, aber: Rasterdaten
♦ Digitalisierung
auf dem Bildschirm
(“digitizing on screen”)
♦ oder
Mustererkennungstechniken
• Erkennung von Schriften, Linien, Signaturen
auf Landkarten, anschließend manuelle
Nachbearbeitung der Geodaten
• Spektralklassifikation (wie bei
Satellitenbildern)
- 57 -
Geographische Informationssysteme
Klassifikation von
Satellitenbilddaten
♦ Unüberwachte
der Bilddaten =
Vergröberungen der Merkmale im
Rasterbild
♦ Objektbildung
(Objekte = zusammenhängende,
homogene Bereiche im klassifizierten Bild
♦ Raster/Vektor-Wandlung
zur Erzeugung
der Vektorgeometrien
- 58 -
Geographische Informationssysteme
Klassifikation von
Satellitenbilddaten
Kla sse 1
y
Ka na l k
Kla sse 2
Ka na l j
Klassifizierung
• Experte gibt Trainingsgebiete an für
gewünschte Zielklassen
• Automatische Klassifikation der Bildpunkte
nach diesen Klassen
Geographische Informationssysteme
♦ Klassifikation
Klassifizierung
• Automatische Bildung von Merkmalsklassen
(“Clusteranalyse”)
• Bedeutung der Klassen muß durch Experten
analysiert werden
♦ Überwachte
ähnlich wie Luftbilder
- 59 -
Kla sse 3
x
Ka na l i
Ortsra um
Geographische Informationssysteme
Merkmalsraum
- 60 -
Analyse von Vektordaten
Räumliche Abfragen
♦ räumliche
♦ Räumliche
•
•
•
•
Abfragen
• Verwendung räumlicher Prädikate
• Räumliche SQL-Erweiterungen
♦ Generatoren
Prädikate zur Selektion
INTERSECTS(X,Y)
CONTAINS(X,Y)
DISTANCE(X,Y) < D
...
♦ Erweiterung
der SQL-Syntax in WHEREKlausel, z.B.:
• Verschneidung
• Pufferbildung
WHERE DISTANCE(Flüsse.Lage, 5000|4000) < 120
- 61 -
Geographische Informationssysteme
Klassischer Equi-Join
Knr Kunde
1
2
3
4
Maier
Müller
Huber
Schmidt
Stadt
Teilenr
Ulm
Augsburg
Ulm
Stuttgart
Knr
Knr
- 62 -
Geographische Informationssysteme
Spatial Join
Menge
Kundennr
Datum
2
1
5
2
4
2
01.08.94
07.09.94
09.09.94
205
302
10
Gemeinde
Gem.-Name Einw.
Blaustein
Ulm
Neu-Ulm
Kundennr
Kundennr
=
12 000
100 000
50 000
Gebäude
Geb.-Name
SELECT Gem.-Name, Einw.,
Geom., Geb.-Name, Lage
Join
Join
FROM
2
2
4
Müller
Müller
Schmidt
Stadt
Augsburg
Augsburg
Stuttgart
Geographische Informationssysteme
Teilenr
205
10
302
- 63 -
Menge
Kundennr
Datum
2
5
1
2
2
4
01.08.94
09.09.94
07.09.94
Gemeinde, Gebäude
Bad Blau
Gem.-Name Einw.
Blaustein
Ulm
Geographische Informationssysteme
Lage
Münster
WHERE CONTAINS (Geom., Lage)
Knr Kunde
Geom.
contains
Geom.
Join Lage
Geom. Geb.-Name Lage
12 000
...
Bad Blau
...
100 000
...
Münster
...
- 64 -
Pufferzonenbildung (Buffering)
♦ Pufferzone
Buffer(F,d)
Buffer(F,d)
♦ schließt
alle Punkte um
das Geometrieelement F
im Abstand d mit ein
d
Vektorverschneidung
Wald
Adorf
Acker
F
Nutzung
♦ Anschließende
Gemeinde
Verschneidung liefert
Objekt(teil)e im Abstand d
Wald-Adorf
WaldBdorf
♦ Interpretation:
Einflussgebiete,
z.B. Lärmausbreitung, Verschmutzung
Geographische Informationssysteme
Bdorf
Siedlung
- 65 -
Analyse von Rasterdaten
AckerBdorf
AckerAdorf
SiedlungBdorf
- 66 -
Geographische Informationssysteme
Umklassifizierung
♦ Klassifizierung
♦ Umklassifizierung
♦ Verschneidung
♦ Umgebungsoperatoren
0
0
20
20
0
0
20 20
20 10
20 10
10 10
10 10
0 0
40
40
40
20
10
0
40 0
40 40
20 10
20 10
10 10
10 10
0
40
10
10
10
0
0
0
0
0
0
0
alt neu
10 20
20 30
40 30
0
0
30
30
0
0
30 30 30
30 20 30
30 20 30
20 20 30
20 20 20
0 0 0
30 0
30 30
30 20
30 20
20 20
20 20
0
30
20
20
20
0
♦ Resampling
(Übergang auf andere
Rastergröße)
♦ Koordinatentransformation
Die Werte der Rastermatrix werden gemäß
Zuordnungstabelle ersetzt
(z.B. Entzerung)
Geographische Informationssysteme
- 67 -
Geographische Informationssysteme
- 68 -
0
0
0
0
0
0
Rasterverschneidung
0
0
20
20
0
0
0
0
0
0
0
0
20 20
20 10
20 10
10 10
10 10
0 0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
40
40
40
20
10
0
1
1
1
1
1
1
40 0
40 40
20 10
20 10
10 10
10 10
0
0
0
0
0
0
2
2
2
2
2
2
0
40
10
10
10
0
0
0
0
0
0
0
2
2
2
2
2
2
0
0
0
0
0
0
0
10
20
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0
0
0
0
0
1
0
10
20
40
2
0
10
10
20
Umgebungsoperatoren
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
20
10
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10
0
40
40
40
20
10
0
0
0
0
0
0
0
0
20
10
10
10
10
0
20
10
10
10
0
Verschneidung zweier
Rastermatrizen über
Verknüpfungstabelle
- 69 -
Geographische Informationssysteme
0
0
0
0
0
0
Wert eines Rasterelements bestimmt sich
aus dem Wert seiner Nachbarn (z.B. 3 x 3Umgebung, 5 x 5-Umgebung)
♦ Mittelwertbildung
♦ Konturbildung
♦ Expansion
♦ ...
Geographische Informationssysteme
Expansion
(Dilatation)
Kontraktion
(Erosion)
Kontraktion
Expansion
- 71 -
- 70 -
Präsentation
♦ Graphische
Ausgangsdaten
durch Differenzenbildung
und Kontraktion
Geographische Informationssysteme
Beispiele für Umgebungsoperatoren
Expansion und Kontraktion
zur “Glättung” der Werte
Darstellung von Geodaten
♦ Eng
verknüpft mit Kartographie
♦ aber
graphische Ausgestaltung änderbar
• Einblenden / Ausblenden von “thematischen
Ebenen” (“Folien, Layers”)
• Änderung von Symbolen, Farben,
Strichstärken etc.
• Hervorhebung einer Selektionsmenge (z.B.
Ergebnis einer Anfrage)
Geographische Informationssysteme
- 72 -
Karten
Darstellungselemente
♦ Was
Eine Karte besteht aus:
♦ Kartenrahmen,
Koordinatengitter
♦ Legende
♦ eigentlicher
Karteninhalt
man auf einer Karte sieht, sind
graphische Darstellungen von
Geoobjekten (nicht die Geoobjekte selbst)
♦ Darstellungselemente
werden einem
“Signaturkatalog” entnommen
♦ Verwendete
Signaturen werden in
Legende dokumentiert
♦ Die
Darstellung ist gegenüber der Realität
“generalisiert” (d.h. vergröbert)
- 73 -
Geographische Informationssysteme
Signaturen
(z.B. für Kirche, Schloß)
• Symbol, Farbe, Größe
♦ Liniensignaturen
(z.B. Eisenbahn, Straße)
• Linienart, Farbe, Breite
♦ Flächensignaturen
(z.B. Wald, Gewässer)
• Füllung (Farbe, Symbole), Umrandung wie
Liniensignatur
(z.B. geogr. Namen)
• Textfont, Grösse, Attribute (z.B. kursiv)
Geographische Informationssysteme
- 74 -
Generalisierung
♦ Punktsignaturen
♦ Textsignaturen
Geographische Informationssysteme
- 75 -
♦ Generalisierung
• Ausgedehnte Objekte als Punkte oder Linien
darstellen
• Konturen “glätten”, bei Strassen etc. Kurven
auslassen
• Verdrängung von Objekten, z.B. Gebäude
links der Straße
♦ Doppelte
Bedeutung des Maßstabs:
• als Abbildungsmaßstab
• als Maß für die angewandte Generalisierung
Geographische Informationssysteme
- 76 -
Anwendungen
♦ Topographie
♦ Geologie
♦ Biotopkartierung
♦ Versorgung
♦ ....
Geographische Informationssysteme
- 77 -