Zur Erinnerung, erste Sitzung: Informatik
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Zur Erinnerung, erste Sitzung:
Geodaten und ihre
Erfassung, GPS
Geoinformations- Fernerkundung
systeme (GIS) Digitale Bildverarbeitung
Geoinformatik
Datenbank- Digitale Kartographie
systeme Visualisierung
Informatik
Bereits behandelt (nach N. de Lange)
Dito, einige Ergänzungen heute
Etwas dazu in der Übung
Einführung Geoinformatik Wilfried Linder
Visualisierung / Präsentation von Geodaten
Wir hatten bereits festgestellt, dass die Geoinformatik wesentliche
Wurzeln in der Kartographie hat. So ist es nicht verwunderlich, dass
auch am „Ende“ der Verarbeitung und Analyse von Geodaten oft
wieder eine oder mehrere (digitale) Karten stehen.
Diese haben sich zunächst meist an den klassischen thematischen
Kartenwerken orientiert – es handelte sich also um zweidimensionale
Grundrissdarstellungen in einer der üblichen Kartenprojektionen. Des
weiteren waren solche Karten ursprünglich rein statisch. Sie konnten
am Bildschirm betrachtet bzw. ausgedruckt werden.
Im Laufe der Zeit haben „Computerkarten“ jedoch ein Eigenleben
entwickelt, welches zunehmend die speziellen Möglichkeiten der
digitalen Datenverarbeitung nutzt. Hierzu zählen beispielsweise
diverse 3D-Ansichten, vor allem aber auch dynamische Produkte
(Animationen usw.) und Internetanwendungen. Geblieben ist die alte
Erkenntnis „ein Bild sagt mehr als 1000 Worte“.
Einführung Geoinformatik Wilfried Linder
Einführung Geoinformatik Wilfried Linder
Zur vorigen Folie:
Ein Grundsatz der klassischen Kartographie war, dass man eine
Karte ohne Hilfsmittel lesen kann. Dies hieß u.a.:
Zur Bestimmung der Lage (x, y) eines Punktes enthielt die
Karte Gitterkreuze oder -linien, deren Koordinaten am Kartenrand
verzeichnet waren. Für die genaue Positionsbestimmung reichte
ein Geodreieck.
Die Karteninhalte konnten mit Hilfe einer Legende eindeutig
bestimmt werden. Flächenhaft-kontinuierliche Themen wie z.B.
die Geländehöhe, die Jahresmitteltemperatur o.ä. wurden
deshalb in wenige, optisch gut unterscheidbare Stufen eingeteilt.
Und heute?
Lage und Inhalt werden entsprechend der Cursorposition angezeigt.
Einführung Geoinformatik Wilfried Linder
Dies ist nur ein Beispiel dafür,
wie sehr die Geoinformatik die Mauszeiger
klassische Kartographie
verändert hat.
Die Situation heute:
x y Höhe
Sie benötigen eine Karte?
Gehen Sie ins Internet, wählen Sie einen geeigneten Anbieter
(Geodatenserver), legen Sie den Ausschnitt und den Zoomfaktor
fest, wählen Sie dazu ggf. noch interessante Layer aus, und
speichern Sie das Ergebnis oder drucken Sie es aus.
Von der kunsthandwerklichen Ästhetik vergangener Zeiten ist
zwar kaum noch etwas übrig geblieben, aber das Resultat erfüllt
schließlich seinen Zweck (und nur dafür ist der Kunde bereit zu
bezahlen).
Einführung Geoinformatik Wilfried Linder
An dieser Stelle wenden wir uns einem wichtigen und weit verbreiteten
Fachbegriff zu:
Geo(grafische) Informationssysteme (GIS)
„Ein Geo-Informationssystem ist ein rechnergestütztes System, das
aus Hardware, Software, Daten und den Anwendungen besteht. Mit
ihm können raumbezogene Daten digital erfasst und redigiert,
gespeichert und reorganisiert, modelliert und analysiert sowie
alphanumerisch und graphisch präsentiert werden.“ (R. Bill, 1999)
Zentraler Bestandteil sind die Geodaten. Es existieren mittlerweile
unübersehbar viele GIS mit (vor allem) sehr unterschiedlichen
Möglichkeiten der Datenerfassung, -aufbereitung, -analyse und
Präsentation. Einen guten lesbaren Einstieg in diese Thematik bietet
u.a. http://www.igp-data.ethz.ch/berichte/Graue_Berichte_PDF/309.pdf
Nachstehend einige Beispiele:
Einführung Geoinformatik Wilfried Linder
Fahrzeug-Navigationssysteme: Meist keine Möglichkeit zur
Datenerfassung und -aufbereitung, sondern fester Datenbestand.
Wenige Funktionen – die Datenanalyse beschränkt sich auf die
Abfrage und Darstellung von Routen.
Routenplaner (Internet, z.B. Falk, Map24, ViaMichelin): Ähnlich
wie vor, die Karten können ausgedruckt werden.
Kartenserver (z.B. Google Maps, OpenStreetMap, Open Layers):
Ebenfalls fester Datenbestand, verschiedene Layer (z.B. „points
of interest“ / POI), einige Abfragefunktionen (Koordinaten,
Distanzen). Zum Teil besteht die Möglichkeit, selbst Karten-
material zu integrieren.
Web-GIS: In der Regel deutlich mehr Layer und Analysefunk-
tionen, jedoch ebenfalls oft keine Möglichkeit für den Nutzer,
eigene Daten zu integrieren.
Einführung Geoinformatik Wilfried Linder
Diercke-GIS
(Ausschnitt), ein
Web-GIS für Schule
und Studium.
Links die Leiste zur
Auswahl der Layer,
hier Flächenfarben
nach BIP auf der
Basis von Kreisen
und kreisfreien
Städten.
[Quelle:
http://www.diercke.de/diercke-webgis]
Einführung Geoinformatik Wilfried Linder
Statische digitale Karte, kostenfrei
aus dem Internet:
Flächennutzung der Stadt
Düsseldorf, Stand Juni 2008, PDF.
Quelle siehe unten.
„Kostenfrei zu laden“ heißt aber
nicht „für beliebige Verwendung“!
Nicht nur in diesem Beispiel sind
Aspekte wie Urheber- und
Nutzungsrechte unbedingt zu
beachten.
[Quelle:
https://www.duesseldorf.de/stadtplanungsamt/bauleitplanung/planarten.html]
Einführung Geoinformatik Wilfried Linder
Beispiel für ein kommunales Web-GIS (Ausschnitt) [Quelle: https://www.gis-schweich.de/schweich_online/index.php] Einführung Geoinformatik Wilfried Linder
Zur Datenorganisation auf Geodatenservern
Für größere und mittlere Maßstäbe sind die Informationen üblicher-
weise in Form von Vektordaten vorhanden. Diese ermöglichen
einfaches Zoomen, sind platzsparend und daher schnell geladen.
Kleinmaßstäbige Übersichtskarten werden dagegen auch als
Rasterdaten vorgehalten, ebenso natürlich Luft- und Satellitenbilder
(vgl. Google Earth). Zum einigermaßen schnellen Zugriff werden
Rasterdaten gekachelt, also in (meist quadratischen) Teilbildern
gespeichert, ferner komprimiert (JPEG, GIF).
Beim Zugriff via Internet werden dann entweder fertige Darstellungen
geladen (Raster) oder die Karte wird aus dem Datenbestand
generiert (Vektor).
In Zusammenhang mit der Zoom-Funktion stellt sich auch die Frage
nach der Generalisierung.
Einführung Geoinformatik Wilfried LinderBeispiele aus OpenStreetMap
Oben links: Rasterkarte mit
überlagerten Texten und Symbolen.
Rechts: Vektordaten in
unterschiedlichem Maßstab
[Quelle: http://www.openstreetmap.de/]
Einführung Geoinformatik Wilfried LinderAnforderungen an den Datenbestand
Genauigkeit: Hierzu gehören neben der Koordinatengenauigkeit
auch die geometrische Auflösung (Raster) bzw. die Punktdichte
(Vektor). Beide müssen den Anforderungen genügen.
Aktualität: Daten sollten jeweils auf dem neuesten Stand sein,
Ausnahme natürlich historische Daten. Der Datenbestand eines GIS
muss daher permanent gepflegt werden. Man denke beispielsweise
an diverse „lustige“ Geschichten beim Fahren nach Navigations-
system.
Konsistenz: Die Daten müssen zueinander „passen“, sowohl
geometrisch als auch inhaltlich. Es dürfen keine Widersprüche
vorkommen.
Redundanzfreiheit: Jede Information sollte nur einmal im
Datenbestand vorkommen.
Einführung Geoinformatik Wilfried LinderOben: Drei Anbieter, gleiches Gebiet. Stand 02.02.2011.
Neubaugebiet
Rechts: Vektor-Raster-
Überlagerung zeigt
Koordinatenfehler. Die
Datensätze sind nicht
konsistent.
[Quellen: Google Maps, Bing,
OpenStreetMap]
Einführung Geoinformatik Wilfried LinderGegenüber voriger Folie nicht nur
aktualisiert, sondern auch deutlich
detaillierter.
Beispiel für aktualisierte bzw. korrigierte Daten. Stand 02.02.2012.
Neubaugebiet
Rechts: Vektor-Raster-
Überlagerung korrigiert
und detaillierter, vgl. die
Fahrspuren der Kohlen-
straße.
[Quellen: Google Maps]
Einführung Geoinformatik Wilfried LinderStand 31.01.2018 [Quelle: https://geoportal.trier.de/trier/index.php?service=bauen] Einführung Geoinformatik Wilfried Linder
3D-Stadtmodelle
Unter anderem für Planungszwecke
erstellen viele Kommunen solche
Datensätze. Hier zwei Beispiele aus
Berlin, unten der Potsdamer Platz.
Ausgehend von einem „echten“
Oberflächenmodell („Stadt-DGM“)
werden Fotos der Fassaden
lagegetreu aufgebracht. Das
Verfahren ist als „rendering“
bekannt.
[Quelle: http://www.businesslocationcenter.de/de/
wirtschaftsatlas-berlin/ueber-das-projekt]
Einführung Geoinformatik Wilfried LinderAbschließend noch zwei Links zum Thema Visualisierung von
Geodaten:
http://d-nb.info/977265838/34
http://www.opus.ub.uni-erlangen.de/opus/volltexte/2006/447/
… sowie drei Beispiele zu Web-GIS und 3D-Stadtmodellen:
http://webgis-westfalen.de/
http://digibib.hs-nb.de/file/dbhsnb_derivate_0000000128/Bachelorarbeit-Borgwardt-2008.pdf
http://architektur-informatik.scix.net/data/works/att/7625.content.03974.pdf
… und zum Probieren:
Starten Sie Google Maps, wählen Sie die Luftbilddarstellung („Satellit“)
und dann die 3D-Ansicht. Verschieben mit linker Maustaste, kippen mit
Strg + linker Maustaste.
Einführung Geoinformatik Wilfried LinderBlockübung, 18. bis 21. Februar 2019:
Bitte eigenen Laptop mitbringen. Die Grafik muss mindestens 1024 x
768 Pixel Auflösung können!
Betriebssystem MS Windows. Bei Linux-Rechnern bitte VirtualBox +
MS Windows 7 oder höher installieren.
Software und Daten werden gestellt.
Beginn Montag 10:30 Uhr im Raum 25.12.01.51 (unser Seminarraum).
Täglicher Zeitrahmen ca. 6 Stunden, Beginn und Ende sowie Pausen
nach Absprache.
Klausur Freitag 22. Februar, 11:30 bis 13:00 Uhr in Hörsaal 5A
Einführung Geoinformatik Wilfried LinderSie können auch lesen
