Zusammenfassung Geomatik Teil I Kartografie und GIS

Vorlesung Geomatik Teil I – Kartographie und GIS
Geomatics is the discipline concerned with the collection, distribution, storage, analysis, processing and
presentation of geographic data or geographic information.

Die Karte
 maßgebundenes und strukturiertes Modell räumlicher Bezüge
 digitales, graphikbezogenes Modell
 analoges, graphisches Modell
 abstrahierendes und zugleich anschauliches Modell aus graphischen Zeichen, das Teile des
oberflächennahen Bereichs der Erde (Georaum) oder anderer Himmelskörper bzw. Konstruktionen
(Ideen, Planungen) darstellt
 vereinfacht und verallgemeinert die Wirklichkeit zweckbezogen

Graphische Variablen nach Bertin -> Visualisierung




Karten aus dem Computer
 Computergestütztes Zeichnen und Konstruieren (CAD - Computer Aided Design)
Erstellen von Karten durch Zusammenstellung und Verknüpfung graphischer Elemente
unterschiedlichen Komplexitätsgrades
 II. Computerkartographie
(zur Erstellung thematischer Karten und Kartogramme)
Rechnergestützte Verknüpfung von Geoinformationen (Kartengrundlagen) und Sachinformationen
 III. Geographische Informationssysteme
Speicherung, Aufbereitung, Analyse und Darstellung von Informationen unter Berücksichtigung ihrer
erdräumlichen Lage- und Verbreitungsrelationen

,Definition von Klassen
a-priori:
deduktiv hergeleitete Merkmalskombinationen (Ortsgrößenklassen, Straßen, Staaten nach
Entwicklungsstand)
a-posteriori:
Klassenzugehörigkeit auf Basis der vorliegenden Datenstruktur; Versuch, ähnliche Objekte zu Klassen
zusammenzufassen

optimale Klassenzahl
Autor erzeugt mit Karte eine Aussage -> optimale Klassenzahl und optimale Klassifikation sind Teil der
Aussage
Problem: Formeln helfen nur wenig zur Bestimmung -> veranschaulichen unterschiedliche Aussagen;
begründungsbedürftig

Allgemeines zur Klassenbildung
Parameter: Klassenanzahl, Klassengrenzen, Intervallbreite
Regeln:
 Klassen untereinander möglichst heterogen
 Daten innerhalb einer Klasse möglichst homogen
 Erkennen von Häufungen und Extremwerten
 einheitliche Klassengrößen
 Klassenbreiten so wählen, dass jede Klasse mehrfach besetzt ist (Ausnahme Randklassen)
 Gesamte Wertebereich des Merkmals muss abgedeckt sein
 Natürliche Grenzen im Datensatz als Intervallgrenze

Wertintervalldarstellung
Werte werden in Klassen eingeteilt -> Informationsverlust
sinnvoll:
 wenn Mengen nur ungefähr bekannt
 bei großen Disparitäten zwischen Extremwerten
 bei geringen Wertunterschieden
 wenn Darstellung in Größenklassen erwünscht ist
 wenn Größenordnung wichtiger als genaue Werte
 wenn Daten bewusst vereinfacht dargestellt werden sollen
proportional gestuft oder willkürlich gestuft

Klassenbildung mit QGIS
Statistics Funktion gibt Überblick über Daten
Histogramm als Unterstützung bei der Klassenwahl
Klassifikationsverfahren:
 equal interval
 quantile (gleich viele Elemente in einer Klasse)
 natural breaks (Algorithmus sucht nach Lücken)
 standard deviation (Standardabweichung bestimmt Verteilung)
 pretty breaks (runde Werte)

Operationen in Tabellen
 statistische Auswertung
 Sortieren
 Wertzuweisungsoperation
 Fälle auswählen / Filter / Selektion
 Aggregation
 Verknüpfung

Tabellen in QGIS

,QGIS kann Tabellen mit Verbindung zu einer Geometrie verwalten: Attribute Tables
QGIS kann Tabellen ohne Verbindung zu einer Geometrie verwalten: Nonspatial Tables
QGIS kann Tabellen ohne Verbindung zu einer Geometrie mit Attribute Tables verknüpfen und so eine
Geometrie zuordnen
in QGIS sind Tabellen Layer mit oder ohne Geometrie

Klassische Höhendarstellungen sind pseudo 3D-Darstellungen mit Schraffen und Schummerung
Schraffen
 graphisches Ausdrucksmittel für die Reliefdarstellung in Karten
 aus Schattenschraffuren hervorgegangen, wie sie bei Federzeichnungen, aber auch im Holzschnitt und
im Kupferstich zur Erzielung plastischer Effekte üblich waren
Geländeschummerung
 plastische Wiedergabe der natürlichen Geländeformen in einem Graustufenbild
 räumlicher Eindruck entsteht durch Beleuchtung mit imaginärer Lichtquelle
 Visualisierung eines hochaufgelösten digitalen Geländemodels
 Erhebung zur Lichtquelle erscheint hell, abgewandte Seite dunkel, Ebenen in mittlerer Helligkeit
zeigt, wie stark Oberfläche der Lichtquelle zugewandt ist
anschauliche plastische Geländedarstellungen, unpräzise

Höhenlinie
 Höhenlinie/Isohypse
 Linie, die benachbarte Punkte gleicher Höhenlage verbindet
 innerhalb kleiner Gebiete: Schnittlinie einer horizontalen Ebene mit der Erdoberfläche
 Abbildung der Reliefformen (Grundrissausdehnung, Höhe, Gestaltung)
 Hauptmethode der Reliefdarstellung topographischer Karten
Konstruktion von Höhenlinien: Verbinden von benachbarten Messpunkten miteinander -> Differenz der
Punkte der einzelnen Strecken berechnen -> Steigung pro m Strecke berechnen -> neue Punkte berechnen
(Punkte, die in der Abbildung angegeben werden) -> Punkte gleicher Höhe miteinander verbinden

Kombination aller 3 Höhendarstellungen möglich

Laserscanning
 ALS-System: Laserscanner, GPS-Empfänger, Inertial-Navigationssystem
 Laserscanner sendet vom Flugzeug aus mit hoher Frequenz (bis zu 500kHz) Lichtblitze zur Erde, die
dort reflektiert werden -> Sensor registriert zurückgeworfenes Signal -> Zeitdifferenz der Übertragung
des Lichtstrahls gibt zurückgelegte Strecke an
 Abstrahlwinkel: senkrecht zur Flugrichtung
 Position und Ausrichtung des Flugzeugs im dreidimensionalen Raum werden durch GPS und INS
ermittelt
dreidimensionale Koordinaten des Reflexionspunktes können berechnet werden

, Mercatorprojektion  winkeltreu
 in der Realität gemessene Linie kann auf Karte übertragen werden
 Navigation: Schifffahrt, Google Maps, Open Street Map
 Nachteile: globaler Norden wird größer dargestellt als in der Realität -> wird politisch genutzt
 Unterschiedliche
Projektionen für




verschiedene Zwecke!

Projektionsarten
Nach Lage des Projektionszentrums
zentral (gnomisch): im Erdmittelpunkt
stereographisch: in einem Punkt auf der Erdoberfläche




orthographisch: projizierende Lichtstrahlen fallen parallel ein

Nach Verzerrung/Treueeigenschaften




Peters-Projektion  flächentreu
Robinson-Projektion  längentreu