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Geoinformation II Modelle in GIS: Landkarten, Netze, TIN und Raster

Geoinformation II Modelle in GIS: Landkarten, Netze, TIN und Raster

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Page 1: Geoinformation II Modelle in GIS: Landkarten, Netze, TIN und Raster

Geoinformation II

Modelle in GIS: Landkarten, Netze, TIN und Raster

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Datenmodell

Def.: Ein Katalog von Richtlinien zur logischen Organisation der Daten in

einer Datenbank.

1. Vektormodell (Landkarten, Netze)

2. Rastermodell

3. TIN

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Hauptmerkmal: einzelnen Merkmale werden mit genauen Formen und Umrissen dargestellt

Ursprung: Luftbildern, Satellitenbilder, Landkarten, aus Rastermodell, aus TIN-Modell oder aus CAD-Zeichnung

Vektormodell

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Aufbau

- Linie/Kanten: Merkmale mit einer Länge aber schmalen Breite

- zwei verbundene x,y - Koordinaten (Knoten)

Anordnung

- Linien laufen in einen Knoten zusammen

- Polygone rechts und links von einer Kante

- Punkte/Knoten: kleine Merkmale

- als x,y-Koordinaten

- Polygone: Merkmale, die Gebiete überspannen

- eine Serie von Linien, die eine Gebiet umgrenzen

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Vektormodell

Netze (Topologisches Modell: Knoten-Kanten- Modell)

Ansammlung von Knoten und Kanten

Landkarten (Spaghetti-Struktur)Ansammlung von Knoten, Kanten und

Maschen

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Landkarten (Spaghettistruktur)

Dargestellt: einzelne Merkmale mit genauen Formen und Umrissen

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P2

P1

P3bP4a

P5a

P6

P7b

P8

P9

A

BC

Flächen:

A: P1 P2 P3aP4a P5a

B: P4b P3b P6 P7b

C: P4c P7b P8 P9 P5c

P5c

P4b

P7c

P3a

P4cPunkte:

P1 2.0 0.0P2 5.0 1.0P3a 7.0 3.0P3b 7.0 3.0P4a 5.0 4.0P4b 5.0 4.0P4c 5.0 4.0...........

Spaghetti (Komposition von Punktobjekten)

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Knoten-Kanten-Struktur (Netze)SchnellbahnenHamburg undUmgebung

Kanalisationssystem einer Stadt

Öffentliche Verkehrsverbund- Kanten -ungefähren Streckenverlauf- Knoten - Umsteigemöglichkeiten

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Knoten-Kanten-Struktur

(mit geflügelten Kanten)

P1

P8

P2

P3

P6P7

P9

A

BC

P5

P4

E1

E2

E3E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10

E11

Außen

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

.....................................................

Kanten:

Vorgängerim Umring derlinken Masche

Nachfolgerim Umring der

rechten Masche

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Vektormodell

Netze (Topologisches Modell: Knoten-Kanten- Modell)

Ansammlung von Knoten und Kanten

Landkarten (Spaghetti-Struktur)Ansammlung von Knoten, Kanten und

Maschen

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Nutzung

- Bestimmung genauer Koordinaten

- nicht einsetzen: bei zusammenhängenden Erscheinungen oder Merkmale mit undeutlichen Grenzen

- räumliche Zusammenhängen

- Adressen darstellen

- Merkmale zu identifizieren

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Rastermodell

z.B. Luftbild einer Stadt

Einsetzbarkeit/Idee: Darstellung beständiger Phänomene (wie Verunreinigungen) und Darstellung der Erdoberfläche

Ursprung: Luftbilder, Sattellitenbilder, Fotografien, TIN-Modell, Vektor-Modell

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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

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Polygone als Gebiete von Zellen mit gemeinsamen Wert

Aufbau

- es können mehrere Raster übereinander liegen

Punktuelle Merkmale als einzelne Zellen dargestellt

Lineare Merkmale als Reihe von benachbarten Zellen

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Beispiele für Raster

Höhendarstellung:

Werte der einzelnen Zellen entsprechen hier den Höhen

Satellitenbild :

Werte der einzelnen Zellen entsprechen hier Land oder Wasser

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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)

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Vorteile:

Nachteile:

- Grundgedanken einfach

- Datenspeicherung sehr kompakt

- starre Gitternetzstruktur reagieren nicht auf Veränderungen des Gelände

- geradlinige Anwendungen können nicht gut abgebildet werden

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TIN (Triangulated Irregular Network)Idee: eine wirksame

Präsentation einer ununterbrochenen Oberfläche z.B. Erhebungen/Höhen- darstellungen

Ursprung: Luftbild, Sattellitenbilder, aus Vektor-Modell, Koordinaten mit Höhen

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Aufbau

- Polygone: Ausschlussgebiete z.B. Seen, wo sich die

Höhe nicht ändert

Bruchlinie

Ausschlussgebiete

Punkte

- besteht aus Punkten, Linien und Polygone- Punkte: Meßpunkte mit x,y und z Koordinaten

- Linien: Bruchlinien, wo die Form der Oberfläche sich abrupt

ändert

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- aus den gegebenen Punkten entstehen Dreiecke, die zusammen die Höhenlinien darstellen

- Punkt Dichte ist proportional zur Steigung und Gefälle des Gebietes

- jedes Dreieck mit benachbarten Dreieck verbunden

Entstehung

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Aufgabenbereich/Nutzung

- Aussicht, von welchen Punkt läßt sich was sehen

(mit ArcMap nur Draufansicht möglich)

- Detail eines Berechnung der Erhebung, Neigung Punktes

- senkrechte Profile der Oberfläche

- Volumenberechnung z.B. bei Straßenprojekten

- ausgiebige Darstellung der Oberfläche

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Raster (Darstellung beständiger Phänomene)

Netze (einzelne Merkmale mit genauen Formen und Umrissen)

TIN (Präsentation einer ununterbrochenen Oberfläche)

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Welches Modell setzt man ein?

Vektormodell: Um Merkmale zu identifizieren und auszuwählen; um präzise Koordinatenwerte zu speichern

Abhängig: - von Daten

- von der analytischen Aufgaben

TIN mit einzelnen Werten oder Punkten

Rastermodell mit einheitlichen Muster

TIN und Rastermodell: eine ununterbrochene Oberfläche oder Phänomen zu bekommen

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Übereinanderlegen der Datenmodellen

- 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!)

- TIN als Hintergrund für Vektor

Höhendarstellung mit einen Netz

- TIN als Hintergrund für Raster

fotorealistische Höhendarstellung

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Aufgaben1.Netze: Öffne in Arc Catalog die Datei:D:\GIS-Data\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:\ GIS-Data\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:\ GIS-Data\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!)