Ergänzung: Geographische Informationssysteme (GIS)
Was ist ein GIS?
Ein GIS ist ein Computersystem, welches zur Feststellung, Speicherung und Analyse von geographischen Daten genutzt wird. Das eigentliche System besteht aus Hardware (Computer und Zusatzgeräte wie Scanner und Drucker), Software, Daten, die auf dem Computer gespeichert sind, und dem Benutzer, der die Software zur Analyse der Daten gebraucht.
Der geographische Aspekt von GIS-Daten besagt, dass jeder Eintrag bestimmte Koordinaten im 3D-Raum zugewiesen bekommt, die die genaue Lage auf der Erde beschreiben. Die GIS-Daten können sowohl einen Punkt, eine Linie, wie auch eine Fläche darstellen.
Die Daten sind in thematische Schichten unterteilt. Zum Beispiel, könnte eine Schicht names "Menge der produzierten Ernte" eine Schicht sein, in der Flächen (Polygone) als Felder definiert sind, denen jeweils ein bestimmter Wert zugeschrieben wird, der die Menge der produzierten Ernte der jeweiligen Felder in einem bestimmten Jahr wiedergibt.
Quelle: National Coastal Data Development Centre (NCDDC), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), USA
Die Daten der GIS-Schichten können in einem der folgenden Formate auftreten: Vektoren oder Raster. Vektordaten sind das am häufigsten verwendete Format von GIS-Daten. Wie bereits erwähnt, kann es sich bei den Darstellungen des Vektorsystems um Punkte, Linien oder Polygone handeln. Jede dieser Darstellungen kann mit einem oder mehreren Werten in den thematischen Schichten verknüpft werden. Vektordaten sind räumlich sehr genau. Rasterdaten hingegen können den Raum in einem Gitter erfassen. Jedes Quadrat wird wie ein Vektorpolygon behandelt und mit einem oder mehreren Werten verknüpft. Rasterdaten entstehen oft aus Fernerkundungsaufnahmen, da der Sensor die Daten in Form von Pixeln aufnimmt.
In der oberen Abbildung besteht die Schicht "Kunden" aus Punkten, die Schicht "Straßen" aus Linien und die Schicht "Zellen" aus Polygonen. Bei diesen Dreien handelt es sich um Vektorschichten. Die Schichten "Höhe" und "Landnutzung" sind dagegen Rasterschichten, die durch die Verarbeitung von Fernerkundungsaufnahmen entstanden sind.
Quelle: Wikimedia Commons
Ein weiteres Beispiel für Punkte, Linien und Polygone befindet sich links. In dieser Karte erscheinen die Brunnen als Punkte, die Flüsse als Linien (entstanden aus einer Sequenz gerader Linien, was manchmal als Linienzug bezeichnet wird) und der See erscheint als Polygon, da es eine zweidim- ensionale Fläche umfasst. Ein Polygon wird definiert als eine Fläche, die von einer ge- schlossenen Linie begrenzt wird (d.h. die Linie besitzt weder einen Anfang noch ein Ende).
Verwendung eines GIS
Ein GIS kann im Mindestfall als eine hoch entwickelte Karte dienen, die eine große Vielfalt an Informationen liefern kann. Die digitale Speicherung der Daten ermöglicht die Erstellung von Karten mit unterschiedlichen Themen, je nach Gebrauch. Viel wichtiger ist jedoch, dass die digitale Form der Daten eine schnelle Verarbeitung und das Ausführen zahlreicher Analysen erlaubt.
Wenn mehrere Schichten in einem GIS verknüpft werden, bekommt jeder einzelne Punkt im Raum viele Attribute und Charakteristiken zugeschrieben. Ein Theater, zum Beispiel, kann mit einem Punkt dargestellt werden, welcher ein bestimmtes Koordinatenpaar hat. Zusätzliche Informationen für diesen Punkt können der Name des Theaters, dessen Adresse, dessen Kapazität, und das Erbauungsjahr sein.
Da alle Punkte in einem gemeinsamen Koordinatensystem verbunden sind, ist es möglich zahlreiche räumliche Operationen durchzuführen, die den Ort der Punkte mit dessen assoziierten Attributen verknüpfen.
Lassen Sie uns das Merkmal Höhe als Beispiel nehmen. Die Höhe wird am häufigsten mit Linien und Punkten in einem GIS dargestellt. Die Nutzung der Höhe erlaubt die dreidimensionale Darstellung der Karte. Wie können wir jedoch die Höhe eines beliebigen Punktes auf einer Karte berechnen? Die hierfür benötigten Daten sind Punktmessungen der Höhe. Je mehr Punktmessungen zur Verfügung stehen, desto genauer und detaillierter wird die Höhenkarte am Ende sein. Höhendaten von Fernerkundungs- messungen werden oft verwendet, da sie ein sehr engmaschiges Gitter an Höhendaten erstellen können (schauen Sie sich hierfür noch einmal die Schicht "Höhe" in der linken Abbildung an).
Quelle: Wikimedia Commons
Im nächsten Schritt bilden wir die Höhenlinien durch das Vereinen aller Punkte derselben Höhe mit einer ununterbrochenen Linie. Mithilfe der so entstandenen Höhenlinien und der Annahme, dass die Höhe zwischen den Linien gleichmäßig ab- oder zunimmt, können wir die Höhe jedes Punktes auf der Karte bestimmen.
Frage: Ist es möglich, dass zwei Höhenlinien sich schneiden?
Frage: Welche Informationen lassen sich aus der Dichte der Höhenlinien ziehen?
Da sich alle Objekte auf dasselbe Koordinatensystem beziehen, wird es einfach, räumliche Beziehungen zwischen zwei oder mehr Objekten auszurechnen. Wir können beispielsweise die Fläche, die innerhalb eines bestimmten Umkreises von einem Objekt liegt, ermitteln. Diese Eigenschaft kann mit weiteren Informationen anderer Schichten verknüpft werden. So kann eine Kriteriumsliste erstellt werden, die das Auswählen der Gebiete erlaubt, die vorgegebene Kriterien erfüllen.
