Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Geo-Objekt (Objektbildung / Objektmodellierung (Generalisierung…
Geo-Objekt
Objektbildung / Objektmodellierung
Abstraktion von Individualobjekten zu Idealobjekten mittels Klassifikation (Generalisierung) --> Ergebnis: Objektmodell des Georaums: Digitales Objektmodell (DOM)
Modelle: Nachbildungen der Realwelt (= Original) durch Analogien
Generalisierung
Vereinfachen
Vergrößern
Verdrängen
Zusammenfassen
Auswählen
Klassifizieren
Bewerten
Transformationsprozess
Primärmodell: Abbildung der realen Welt (alphanumerische Objektinformationen)
Sekundärmodell: Karte, kartographische Umsetzung des Primärmodells
Tertiärmodell: Anwenderspezifische Weiterverarbeitung und Auswertung
.
Modellierung von Geoobjekten am Beispiel ATKIS
DOM (Digitales Objetkmodell)
DLM (Digitales Landschaftsmodell)
DSM (digitales Situationsmodell)
DGM (Digitales Geländemodell)
DFM (Digitales fachliches Datenmodell)
Die Objekte werden einer bestimmten Objektart zugeordnet und durch ihre räumliche Lage, ihren geometrischen Typ, beschreibende Attribute und Beziehungen zu anderen Objekten (Relationen) definiert
ATKIS-Objektartenkatalog
Objektklasse
Objektgruppe
Objektart
Kartographische Darstellung (DKM)
andere Systeme zur Objektdarstelung :
Kartiersysteme und interaktiv graphische Systeme
CAD-Systeme (Computer Aided Design)
--> Beide verfügen über keine Analysefunktion, nur Konstruktion und keine Dekonstruktion
Geometrie
Raster
Grundelemente
Pixel
Rasterzellengröße < halbe Größe der MMU
Minimum Mapping Unit (MMu) = Flächengröße des kleinsten im Raster darzustellenden Geo-Objektes
Zeilen
Spalten
Rastermatrix: Spalten (i), Zeilen (j)
Definition über Header
Anzahl der Spalten und Zeilen
x- und y-lower-left-corner (Ursprung)
Pixelgröße
no-data-value-Wert
Vorteile
geringer Aufwand bei der Erfassung (z. B. durch Scannen oder Vektor-Raster-Konvertierung („Gridding“)
Verschneidung und layer-übergreifende Analysen (bei gleicher Rasterdefinition) sehr einfach möglich, da keine neuen Geometrienentstehen
Nachteile
Geo-Objekte nicht form- und lagegenau darstellbar (Stufenbildung)
Inflexibilität bei der Objektdarstellung durch Festlegung eines Rasters
sehr große Datenmengen
Rasterdaten können sich nicht auf Objekte beziehen, sondern nur auf Flächen
Unkonnektivität: Zw. den einzelnen Rasterzellen bestehen keine logischen Verbindungen → kennt nur die nächsten Nachbarn (unintelligente Grafik)
Formate
GRID (am wichtigsten!) = in Software von z.B. ArcInfo, ArcGIS
TIFF = GEO-TIFF = besteht aus 2 Dateien: Rasterdaten, TFW-File (Koordinatenbezüge) → Raumbezug ist mitgeführt
BMP = Bitmaps
JPEG, GIF, PNG = plattformunabhängig
Lauflängencodierung: Komprimierungsverfahren, alle aufeinanderfolgenden Zellen einer Zeile mit gleichem Wert werden zusammengefasst gespeichert (bis zu 50% Datenreduzierung)
Vektor
enthält immer auch
Träger von Informationen =
Grundelemente (Features)
Punkt
Träger der geometrischen Information
Linie
Träger der topologischen Information
Polygon
Vorteile
hohe geometrische Genauigkeit
eindeutige Objekterfassung möglich (keine Stufenbildung wie beim Raster)
relativ geringe Datenmengen
Konnektivität → Kennt Beziehungen zwischen den einzelnen Objekten (intelligente Grafik)
Nachteile
aufwändige Erfassung von Geometrie und Topologie
Verschneidung von Layern (Ebenen) ist sehr rechenintensiv, da Geometrien und topologische Beziehungen neu berechnet werden müssen
Formate
Shape-Format (Datenformat)
Punktshape
Koordinatendatei: geometrische Daten
Punktattributdatei: Attributwerte der Punkte
Linienshape
Koordinatendatei: geometrische Daten
Linienattributdatei: Beziehung der Objekte
Polygonshape
Koordinatendatei: geometrische Daten
Linienattributdatei + 3. Flächenattributdatei
Eigenschaften:
Node = Knotenpunkt, Arc = Linie, Labelpoint = Kennzeichnung des Polygons, Vertex = Stützpunkte, TIC = Referenzpunkte für Koordinatenreferenz, Annotation = Text ersetzt Labelpoint
die Inhalte eines Shapes (Geometrie und Thematik) sind in unterschiedlichen Dateien abgelegt, die miteinander verknüpft sind -> enthält keine topologische I.
Georeferenz: .prj
Geometrien: .shp
Attribute: .dbf
Verknüpfung Geometrien und Attribute: .shx
(ArcInfo)-Coverages enthält Topologische I. + Vorgänger von Shape
SVG
Geometrische Dimension
2D
(x,y)
2D + 1D
(x,y) = Ergänzung der Beschreibung der Höhe (z.B. Höhenlinien)
2,5D
(x,y,z) = Höhe
z
ist als Attribut gespeichert
3D
(x,y,z) = Volumenmodell
4D
(x,y,z,t) = 3D-Modell dem ein Zeitparameter
t
hinzugefügt wurde
beschreibt die Lage, Form und Positionierung von Geoobjekten im Raum
Topologie
Grundelemente
Knoten
Kanten
Maschen
(Volumen)
Definition
Topologie beschreibt die nichtmetrischen räumlichen und strukturellen Beziehungen zwischen verschiedenen Geoobjekten
Geometrie der relativen Lage genannt
Beziehungen
Adjacency (Nachbarschaft)
Containment (Einschluss)
Connectivity (Verbindung)
Dimensionen
0-dimensional (0-Zellen): Knoten
Beispiele: Messstation, Bohrpunkt, Trigonometrischer Punkt usw.
1-dimensional (1-Zellen): Kante, Linie, Strecke
Beispiele: horizontale und vertikale Messprofile, Verbindungslinie
2-dimensional (2-Zellen): Fläche, Masche
Beispiele: Einzugsgebiet, Gemeindegrenze, Feld
3-dimensional (3-Zellen): dreidimensionale Objekte
Beispiele: Grundwasserkörper, Schichtpakete
Thematik
beschreibt Geo-Objekte anhand von Attributen
Maßskalen für Erfassung der Attribute
Metrische Skala
Nominalskala
Ordinalskala
Intervallskala
Verhältnisskala
thematisches Modellieren
Beschreibung, Bearbeitung sowie Speicherung der Thematik des Geo-Objekts
Modellansätze
Ebenen- oder “Layer-“Modell
Inhalte werden in verschiedenen Ebenen (Layern) separiert abgespeichert
Verschneidung vs. grafisches Overlay
objektorientierte GIS-Modell
Daten werden in unterschiedlichen thematischen Abstraktionsstufen durch Generalisierung und Spezialisierung strukturiert
Einkapselung + Vererbung
Raumbezug
primäre Metrik
Raumbezug über Koordinaten und Koordinatensysteme mit Bezugssystem (exakt)
Koordinatensystem
Koordinaten-Arten
polare Koordinate
zweidimensional (s,a) --> kartesisch
dreidimensional (s,a,β) --> sphärisch
s = Distanz, Abstand zum Koordinatenursprung
a = Richtungswinkel Azimut
a + β = Richtungswinkel (in Richtung der Längengrade und der Breitengrade)
a = Richtungswinkel Azimut
einen Koordinatenursprung
kartesische Koordinate
ist zweidimensional (x,y) oder dreidimensional (x,y,z)
zwei bis drei Koordinatenachsen rechtwinklig zueinanderstehend
einen Koordinatenursprung
Drehrichtung: mathematisch (linksdrehend) oder 2. geodätisch (rechtsdrehend)
Metrik: dient der Bestimmung von Distanzen
Euklistische Metrik
Berechnung von Abständen bei Vektordaten
gerade Linie (Luftlinienentfernung)
exakt
Manhatten Metrik
Berechnung von Abständen bei Rasterdaten
rechtwinkliger Routenverlauf parallel zur x- und y-Achse
ungenau
Gaußsche Flächenformel
sphärische Koordinate
(geographisch)
dreidimensional
Längen- und Breitenkreise
0-Meridian ist Ausgangspunkt, ab hier erfolgt die Koordinatenangabe in westliche und östliche Richtung
0 bis +90° = nördl. Richtung; 0 bis -90°= südl. Richtung
Koordinatenangabe erfolgt in (Grad°, Minuten', Sekunden'')
Bezugssystem
Erdmodelle
Kugel (Lagebezug)
Geoid (Höhenbezug)
Ellipsoid (Lagebezug)
Bezugselipsoid
Ellipsoide, die als Lagebezugssystem dienen.
Jedem auf dem Ellipsoid gelegenen Punkt P‟ bzw. jedem Punkt P auf der Erdoberfläche lassen sich geographische Koordinaten (Länge und Breite) eindeutig zuordnen
Es gibt globale und lokal wie auch regional angepasste Bezugsellipsoide --> keine weltweit übereinstimmenden Koordinatenangaben möglich!
Geodätisches Datum
Beschreibt den Lagebezug eines lokalen Ellipsoids gegenüber dem globalen geozentrischen System (d. h. einem globalen Ellipsoid u.a. auch Geoid)
Angaben
Rotationsparameter/Drehungsparameter
Maßstab
Translationsparameter/Verschiebungsparameter
Datumselemente
Ursprung (Fundamentalpunkt, Lagerungspunkt)
Orientierung des geodätischen Netzes (mind. 1 Koordinatenachse)
Referenzellipsoid
Maßstab
Koordinatenreferenzsystem:
Koordinatensystem, welches durch Verknüpfung mit einem geodätischen Datum auf die reale Welt bezogen ist
WGS84 (World Geodetic System)
globales Referenzsystem mit einem dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem
der Koordinatenursprung liegt im Erdzentrum (WGS84-Ellipsoid)
ETRS89 (European Terrestrial Reference System)
ein auf Europa begrenztes Referenzsystem mit einem dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem
der Koordinatenursprung liegt im Geozentrum (GRS80-Ellipsoid)
Kartennetzentwürfe: Abbildung der Oberfläche der Erde (des Ellipsoids) auf eine ebene Oberfläche einer Karte
Azimutalprojektion (Ebenenprojektion)
Arten
stereografische Projektion:
Projektionsmittelpunkt in Ellipsoidmittelpunkt
gnomonische Projektion: Projektionsmittelpunkt auf der anderen Seite der Kugel
relativ winkeltreu
es kann immer nur eine Erdhalbkugel dargestellt werden
starke Verzerrungen, wird daher nur zur Darstellung der Pole verwendet
Kegelprojektion
Zylinderprojektion
winkeltreu → gut für Navigation
Netzbild: Längenkreise und Breitenkreise sind parallele Geradenscharen, die sich rechtwinklig schneiden
2 Arten
Berührungszylinder: Erdkugel wird von Zylindermantel berührt
Schnittzylinder: Erdkugel wird von Zylindermantel an zwei Schnittparallelen geschnitten
Lagemöglichkeiten der Projektionsfläche
Normale Abbildungen
die Erdachse fällt mit der Achse der Abbildungsfläche zusammen (= normalachsige, polständige, erdachsige Abbildungen)
Transversale Abbildungen
die Erdachse und die Achse der Abbildungsfläche stehen senkrecht zueinander ( = querachsige, äquatorständige Abbildungen)
Schiefachsige Abbildungen
die Erdachse und die Achse der Abbildungsfläche schließen einen beliebigen Winkel ein ( = zwischenständige Abbildungen)
Beispiele
2 more items...
Treue
Längentreue
Winkeltreue
Flächentreue
Tissot‘sche Indikatrix:
Verzerrungsellipsen, mit deren Hilfe Kartenprojektionen auf ihre Verzerrungseigenschaften hin überprüft werden können
sekundäre Metrik
Raumbezug über z.B. Adressen, Telefonnummern, Ortsname, Kreiskennzahl (ungenau)