Geoinformation II

Geoinformation II
Modelle in GIS: Landkarten, Netze,
TIN und Raster
Datenmodell
Def.: Ein Katalog von Richtlinien zur
logischen Organisation der Daten in
einer Datenbank.
1. Vektormodell (Landkarten, Netze)
2. Rastermodell
3. TIN
Vektormodell
Hauptmerkmal:
einzelnen Merkmale
werden mit genauen
Formen und Umrissen
dargestellt
Ursprung: Luftbildern, Satellitenbilder,
Landkarten, aus Rastermodell, aus TINModell oder aus CAD-Zeichnung
Aufbau
- Punkte/Knoten: kleine Merkmale
- als x,y-Koordinaten
- Linie/Kanten: Merkmale mit einer Länge aber schmalen Breite
- zwei verbundene x,y - Koordinaten (Knoten)
- Polygone: Merkmale, die Gebiete überspannen
- eine Serie von Linien, die eine Gebiet umgrenzen
Anordnung
- Linien laufen in einen Knoten zusammen
- Polygone rechts und links von einer Kante
Vektormodell
Landkarten (Spaghetti-Struktur)
Ansammlung von Knoten, Kanten und
Maschen
Netze (Topologisches Modell:
Knoten-Kanten- Modell)
Ansammlung von Knoten und Kanten
Landkarten (Spaghettistruktur)
Dargestellt: einzelne
Merkmale mit genauen
Formen und Umrissen
Flächen:
Spaghetti
(Komposition von Punktobjekten)
A:
P1
P4a
P2
P5a
P3a
B:
P4b
P7b
P3b
P6
C:
P4c
P9
P7b
P5c
P8
P8
P7c
P7b
P6
B
C
P9
P4c P4b
P4a
A
P5c
P5a
P2
P1
P3b
P3a
Punkte:
P1
2.0
P2
5.0
P3a 7.0
P3b 7.0
P4a 5.0
P4b 5.0
P4c
5.0
...........
0.0
1.0
3.0
3.0
4.0
4.0
4.0
Knoten-Kanten-Struktur (Netze)
Schnellbahnen
Hamburg und
Umgebung
Öffentliche Verkehrsverbund
- Kanten -ungefähren
Streckenverlauf
- Knoten Umsteigemöglichkeiten
Kanalisationssystem einer
Stadt
Knoten-KantenStruktur
Nachfolger
im Umring der
rechten Masche
(mit geflügelten Kanten)
Vorgänger
im Umring der
linken Masche
P8
Außen
E9
E10
E8
C
P9
E7 P6
P7
B
P4
E3
E4
A
E11
P5
E5
E1
P1
E6
P3
E2
P2
Kanten:
E1 P1 P2 A Außen E5 E2
E2 P2 P3 A Außen E1 E6
E3 P3 P4 A B
E2 E8
E4 P4 P5 A C
E3 E11
E5 P5 P1 A Außen E4 E1
E6 P3 P6 B Außen E3 E7
.....................................................
Vektormodell
Landkarten (Spaghetti-Struktur)
Ansammlung von Knoten, Kanten und
Maschen
Netze (Topologisches Modell:
Knoten-Kanten- Modell)
Ansammlung von Knoten und Kanten
Nutzung
- räumliche Zusammenhängen
- Adressen darstellen
- Merkmale zu identifizieren
- Bestimmung genauer Koordinaten
- nicht einsetzen: bei zusammenhängenden
Erscheinungen oder Merkmale mit undeutlichen
Grenzen
Rastermodell
Einsetzbarkeit/Idee:
Darstellung beständiger
Phänomene (wie
Verunreinigungen) und
Darstellung der
Erdoberfläche
Ursprung: Luftbilder,
Sattellitenbilder, Fotografien,
TIN-Modell, Vektor-Modell
z.B. Luftbild einer Stadt
Anordnung
- jede Zelle (Pixel) ist
durch Zeile und Spalte
eindeutig festgelegt
- jede Zelle ist Träger
genau eines Wertes
- benachbarte Zellen können
schnell durch zunehmende oder
abnehmende Spalten oder
Zeilenwert gefunden werden
Aufbau
Punktuelle Merkmale als
einzelne Zellen
dargestellt
Lineare Merkmale als
Reihe von
benachbarten Zellen
Polygone als Gebiete
von Zellen mit
gemeinsamen Wert
- es können mehrere
Raster übereinander
liegen
Beispiele für Raster
Höhendarstellung:
Werte der einzelnen
Zellen entsprechen
hier den Höhen
Satellitenbild :
Werte der einzelnen Zellen
entsprechen hier Land oder
Wasser
Aufgabenbereiche
- Land-Entwicklung (daraus kann man z.B. den optimalen
Ort für eine neue Straße raus suchen)
- Zerstreuung eines Phänomen, z.B. Feuer
- Geringster Kosten Weg
- Nähe (Distanz zwischen zwei
Phänomenen)
Vorteile:
- Grundgedanken einfach
- Datenspeicherung sehr kompakt
Nachteile:
- starre Gitternetzstruktur reagieren nicht auf
Veränderungen des Gelände
- geradlinige Anwendungen können nicht gut
abgebildet werden
TIN (Triangulated Irregular
Idee: eine wirksame Network)
Präsentation einer
ununterbrochenen
Oberfläche z.B.
Erhebungen/Höhendarstellungen
Ursprung: Luftbild,
Sattellitenbilder, aus
Vektor-Modell,
Koordinaten mit Höhen
Aufbau
- besteht aus Punkten, Linien und Polygone
- Punkte: Meßpunkte mit x,y und z Koordinaten
- Linien: Bruchlinien, wo die Form der Oberfläche sich abrupt
ändert
- Polygone: Ausschlussgebiete z.B. Seen, wo sich die
Höhe nicht ändert
Punkte
Bruchlinie
Ausschlussgebiete
Entstehung
- aus den gegebenen Punkten entstehen Dreiecke, die
zusammen die Höhenlinien darstellen
- jedes Dreieck mit benachbarten
Dreieck verbunden
- Punkt Dichte ist proportional zur Steigung und
Gefälle des Gebietes
Aufgabenbereich/Nutzung
- Detail eines Berechnung der Erhebung, Neigung Punktes
- senkrechte Profile der Oberfläche
- Volumenberechnung z.B. bei Straßenprojekten
- ausgiebige Darstellung der Oberfläche
- Aussicht, von welchen Punkt läßt sich was sehen
(mit ArcMap nur Draufansicht möglich)
Netze (einzelne Merkmale
mit genauen Formen und
Umrissen)
Raster (Darstellung
beständiger Phänomene)
TIN (Präsentation einer
ununterbrochenen Oberfläche)
Welches Modell setzt man ein?
Abhängig:
- von Daten
- von der analytischen Aufgaben
Vektormodell: Um Merkmale zu identifizieren und
auszuwählen; um präzise Koordinatenwerte zu
speichern
TIN und Rastermodell: eine ununterbrochene
Oberfläche oder Phänomen zu bekommen
TIN mit einzelnen Werten oder Punkten
Rastermodell mit einheitlichen Muster
Übereinanderlegen der Datenmodellen
- TIN als Hintergrund für Vektor
Höhendarstellung mit einen Netz
- TIN als Hintergrund für Raster
fotorealistische Höhendarstellung
- Raster als Hintergrund für Vektor
Netz in einen Foto
Achtung: bei ArcMap TIN als Hintergrund bei Raster nicht
möglich, da nur Draufsicht möglich!!!
(Möglich aber z.B. bei ArcView!)
Aufgaben
1.Netze: Öffne in Arc Catalog die Datei:D:\GISData\ESRI\ArcInfoDeskop\ArcTutor\BuildingGeodatabase\Water
Und stelle das Netz der Kanalisation nur mit den Hydranten da!
2. TIN: Öffne in Arc Catalog die Datei Datei: D:\ GISData\ESRI\ArcInfoDeskop\ArcTutor\Catalog\Yellowstone
Und stelle das Modell mit Höhenlinien dar!
(Höhenlinien: unter properties/symbology)
3. Überlappung von Raster und TIN:
Öffne in Arc Catalog die Datei: D:\ GISData\ESRI\ArcInfoDeskop\ArcTutor\Catalog\Yellowstone in ArcMap, wo
bereits das TIN Modell mit Höhenlinien dargestellt ist!
Blende im TIN Modell alles bis auf die Höhenlinien aus!
Ziel: eine Überlappung von TIN und Raster (zu sehen das Raster mit Höhenlinien)
(in ArcView wurde man eine Fotorealistische Höhendarstellung sehen können!)