Grundlagen von Geoinf · PDF fileClarke 4th ed. Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, NJ ... Workstation = Computer zur individuellen Benutzung durch einen ... raster- vs. vektorbasierte

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Universität Hamburg - FB Informatik, Seminar 18.411

Grundlagen von Geoinformationssystemen

Leitung : Stefan BergstedtVortrag von: Gaven Harms

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Universität Hamburg, FB Informatik, Vortrag: Gaven Harms

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Informationssysteme

technische Systeme die dem Benutzer erlauben auf einfache Art und Weise Informationen zu erfassen, abzurufen, manipulieren und darzustellen

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Bestandteile eines Informationssystems:

• Hardware• Software• Datenbanken• Daten

Hardware – Workstations Datenbankserver, Netzwerk, Navigationssysteme, GPS-Empfänger, Digitizer, Scanner

Software GIS-Packages, werden später besprochen, Grafiksoftware

Datenbaken, werden später besprochen

Daten, Raumdaten

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Zweck eines Informationssystems

– Erfassung – Speicherung – Verarbeitung – Pflege – Analyse

– Benutzung – Verbreitung– Disposition– Übertragung – Anzeige

von Daten

Erfassung, wie kommt die Karte in den Rechner

Speicherung, wie werden die Datenbanken genutzte, kommt in einem späteren Vortrag

Auf die Verarbeitung wird sicher im Vortrag räumliche Anfragen eingegangen

Daten müssen gepflegt werden um Fehler zu beheben, Modelle anzupassen, Veränderungen zu erfassen

Durch die Analyse werden erst der „Mehrwert“ eines Informationssystems offenbar

Ohne Nutung kein Informationssystem

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Informationssysteme bilden die Wirklichkeit ab

– Abweichungen von der Wirklichkeit

Das System muss die Möglichkeit bieten :• Näherung an die Wirklichkeit• Änderungen an den Modellen ermöglichen

dadurch bedürfen IS eine gewisse Flexibilität um den sich wandelnden Ansprüchen gerecht zu werden.

Hieraus resultiert, dass mit Unschärfen gearbeitet werden muss und die Daten nicht in exakten Algorithmen verarbeitet werden können

bei der Konzeption eines Informationssystems müssen wird die Möglichkeit von Änderungen am System einplanen

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Definitionen von GIS*:

GIS ist ein Werkzeug

–ermöglicht die Analyse von räumlichen Daten

–ermöglicht die Manipulation von räumlichen Daten

*aus „Getting Started with Geographic Information Systems“Aus Keith C. Clarke 4th ed. Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, NJ

GIS ist ein mächtiges Werkzeug bzw. eine mächtige Sammlung von Werkzeugen um räumliche Daten zu speichern, abfragen bzw. abrufen, verändern und anzeigen von räumlichen Informationen.

Toolbox Definition – Werkzeug der geografischen Analyse

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GIS ist ein Informationssystem

– ein GIS erlaubt mit Daten zu arbeiten die wiederum mit räumlichen bzw. geografischen Daten versehen sind.

– ein GIS ist ein Datenbanksystem welches die Möglichkeit bietet mit räumlichen Daten zu arbeiten

– ein GIS ist ein Satz von Verfahren mit räumliche Daten zu arbeiten

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GIS sind ein Ansatz Wissenschaft zu betreiben

• Als Werkzeug bzw. Informationssystem hat GIS die wissenschaftliche Herangehensweise an räumliche Daten geändert

• GIS breiten sich in immer mehr Bereiche der Wissenschaft und Gesellschaft aus

Konvergenz von GIS mit verwandten Technologien wie z.B. Vermessungstechnik, Fernerkundung, Luftaufnahmetechniken, GPS, mobilen Computern & Kommunikation hat ein enormes Wachstum dieser Technologien vorangetrieben.

Die Auswirkungen betreffen unter anderem Anthropologie, Epidemomologie, Gebäudemanagement, Forstwirtschaft, Geologie und die Wirtschaft

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GIS sind ein Milliardengeschäft

• Milliardenumsatz mit Soft- & Hardware, sowie Dienstleistungen im Bereich räumlichen Daten

• Wachstumsraten im zweistelligen %-Bereich

• Neue Anwendungen durch Preisverfall

Wie kommen diese Umsätze zusammen

Karten sind sehr teuer, insbesondere Karten für Navigationssysteme

Die Erfassung der Daten ist auch sehr kostenintensiv

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GIS spielen eine Rolle in der Gesellschaft

• Gemessenes wird repräsentiert• Die Repräsentation wird transformiert• Dabei wird mit sozialen Strukturen

interagiert

Durch die Fülle an Daten, die Durch ein GIS leichter und besser dargestellt werden können ist es möglich komplizierte Zusammen hänge überschaubarer zu gestallten und somit Veränderungen in der Gesellschaft betreiben.

Stadtplanung z.B. Willhelmsburg

Gefahr ist auch dass dadurch Missbrauchsmöglichkeiten geschaffen werden.

Karten mit Profilen aufgeschlüsselt nach Ethnien, Einkommen, Kriminalitätsraten, etc.

Die Sichtbarmachung der Daten ermöglicht ggf. auch Änderungen in der Gesellschaft oder Problemtendenzen entgegenzusteuern

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Geschichte

• Erste Nutzung thematischer Karten zur Planung von Nutzung ab 1912

• Weitere Anwendungsbereiche entwickelten sich in den 50er & 60er Jahren

• erster Einsatz von Computern 1959

1959 einfaches Modell um Computer im Bereich der Kartografie zu nutzen (Tobler 1959)

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• Großrechner & Fortran werden ab 1960 zum Zeichnen und Druckern von Karten genutzt

• 1974 Zusammenstellung der IGU „Complete Geographical Information Systems“

• 1975 Vorstellung der „Vektor Daten Struktur“

„Vektor Daten Struktur“ Computerroutinen die digitalisierte Ketten und Linien sortieren und daraus topologische verbundene Polygone erzeugen

Programmmodule „The Odyssey“

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• 1982 – Einführung des IBM PC• Resultat – Portierung von GIS-

Software auf Mikrocomputer

Weitere Effekte:• Vernetzung von Mikrocomputern• Aufkommen von Workstations• Nutzung von GUIs• Preisverfall

Workstation = Computer zur individuellen Benutzung durch einen Nutzer, mit leitungsfähigem Grafiksystem, Kann auch ein Minicomputer sein

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verschiedene Geoinformationssysteme

• LIS: Landinformationssystem• KIS: Kommunales Informationssystem• UIS: Umweltinformationssystem• BIS: Bodeninformationssystem• NIS: Netzinformationssystem• FIS: Fachinformationssystem

FIS sind unter anderem Bauwesen, Geologie, Hydrologie, Lawinen- und Umweltschutz, Verkehrsplanung, Touristik, Freizeit- und Routenplanung

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Kartenebenen:

mehrere Ebenen, die alle zueinander in Beziehung stehen

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raster- vs. vektorbasierte Systeme

beim rasterbasierten Ansatz hängt vieles von der Zellengröße ab, so z.B. die Genauigkeit und die Auflösung

Die Auflösung lässt sich im Nachhinein nur schwer ändern ggf. muss dann interpoliert werden. Problem ist auch Speicherplatz je feiner das Raster ist

Problem wenn die Daten mit unterschiedlichen Zellengrößen vorliegen

vektorbasierte Systeme speichern die Raumdaten Eigenschaften-basiert. d.h. es wird z.B. der verlauf eines Flusses mittels Vektoren dargestellt.

Ein See wird z.B. mittels Vektoren, die die Uferlinie beschreiben und deinem weiteren Attribut wie „lake“ im GIS dargestellt.

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Erfassen und Erstellen von Kartenmaterial

Digitizer:

Digitizer, Scanner, autofahren und GSP

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Scanner:


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Satelliten- & Luftbilder:


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klassische Vermessung ggf.GPS-Unterstützung


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Problem beim Abgleich von Kanten

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Überschneidungen vereinfachen den Abgleich

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Probleme durch die Projektion

Koordinatensysteme

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Weitere Probleme:

• Datentungenauigkeit• Technikgläubigkeit• Inkompatibilitäten unterschiedlicher

Systeme

Winkel, Flächen oder Umriss, maximal 2 können korrekt sein

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Herausforderungen für die Zukunft

• Vergrößerung des Kartenangebotes• Automatisierung der Digitalisierung• Regelung des Urheberrechtes & der

Vergütung• Disposition und Verteilung von

Raumdaten

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• Umgang mit der Ungenauigkeit • bessere Repräsentation unserer

komplexen Welt• Verbesserte Interoperabilität mit

anderen Systemen

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• Verwaltung von Daten die nicht durch Koordinaten repräsentierbar sind

• Verbesserung der Bedienbarkeit• Erhöhung des Informationsgehaltes• Erhöhung des Bekanntheitsgrades

von GIS

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weitere Anwendungen von GIS:

• Navigation in Gebieten für die es keine Karten gibt

• Katastrophenschutz• augmented Reality (augmented Tourism)• Fahrunterstützungssysteme• M-Commerce

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Diskussionspunkte:

• ethische Auswirkungen & Datenschutz• Darf man alles machen was möglich ist?• Verantwortung für Fehler von autonomen

Systemen

• wohin wird sich die Technik entwickeln• Verknüpfung mit weiteren Techniken &

Daten

Überwachungsaspekte

Profiling

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Ende

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BildnachweisSeite 15 http://www.extension.umn.edu/distribution/naturalresources/DD5926.html

Seite 16 http://www.extension.umn.edu/distribution/naturalresources/DD5926.htmlSeite 17 rechts http://www.extension.umn.edu/distribution/naturalresources/DD5926.htmlSeite 17 links http://www.hku.hk/ecology/IT.htm

Seite 18 http://home.t-online.de/home/jacobs/scan.htmSeite 19 https://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid/

Seite 20 http://www.bd-ing.ch/d/vermessung/findex.htmlSeite 21 http://www.extension.umn.edu/distribution/naturalresources/DD5926.htmlSeite 22 http://soils.usda.gov/technical/guides/emaps/scanning.html

Seite 24 http://www.geog.ucsb.edu/~dylan/mtpe/geosphere/topics/map/map1.html#projSeite 23 http://www.extension.umn.edu/distribution/naturalresources/DD5926.html

http://www.extension.umn.edu/distribution/naturalresources/DD5926.html



http://www.hku.hk/ecology/IT.htm

http://home.t-online.de/home/jacobs/scan.htm

https://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid/

http://www.bd-ing.ch/d/vermessung/findex.html


http://soils.usda.gov/technical/guides/emaps/scanning.html

http://www.geog.ucsb.edu/~dylan/mtpe/geosphere/topics/map/map1.html#proj


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