Geografisk informasjonssystem

fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigasjon Hopp til søk

Geografiske informasjonssystemer, geografiske informasjonssystemer (GIS) eller romlige informasjonssystemer (RIS) er informasjonssystemer for innsamling, behandling, organisering, analyse og presentasjon av romlige data . Geografiske informasjonssystemer omfatter maskinvare, programvare, data og applikasjoner som kreves for dette.

bruksområder

Geografiske informasjonssystemer brukes på mange områder, inkludert geografi, miljøforskning, arkeologi , markedsføring , kartografi , byplanlegging , kriminologi ( kriminalitetskart ), logistikk , ressursforvaltning og helsevesen . Ved hjelp av et GIS kan katastrofekontrolloffiserer for eksempel samle informasjon for evakueringsplaner . Miljøvernbyråer kan fastslå hvilke våtmarker som er i spesielt truede områder. Markedsføringsavdelinger kan finne ut på hvilke områder nye kunder kan vinnes.

historie

forhistorie

Lascaux hulemaleri

For rundt 15 500 år siden [1] Cro-Magnon- jegere tegnet bilder av byttet sitt på veggene i Lascaux-hulen . [2] Sammen med dyrebildene ble det funnet sti- og strektegninger som kan tolkes som trekkveier for disse dyrene. Selv om de er enkle sammenlignet med moderne teknikker, skildrer disse tidlige representasjonene to elementer i strukturen til moderne geografiske informasjonssystemer (et bilde knyttet til attributtinformasjon). [3]

Kort fra Dr. John Snow med ansamlinger av dødsfall i koleraepidemien i 1854

I 1854 utarbeidet legen John Snow et kart over kolera -tilfellene i London. Han viste hvert tilfelle som et punkt i riktig posisjon. Denne applikasjonen var muligens den første i sitt slag. [4] Snows studier av fordelingen av kolera -tilfeller førte til kilden til sykdommen, en forurenset vannpumpe i sentrum av kolera kart. Mens de grunnleggende elementene i topologi og tema allerede var kjent innen kartografi , er John Snows kart preget av det faktum at han brukte disse kartografiske metodene for første gang ikke bare for visualisering, men også for klyngeanalyse av romlige fenomener.

Fotolitografi ble utviklet på begynnelsen av 1900 -tallet. Denne teknikken deler innholdet på kartet i flere lag. Med den raske utviklingen av maskinvare på 1960 -tallet dukket de første universelle kartopprettingsapplikasjonene opp. [5]

Utvikling av moderne GIS

I 1962 ble den første moderne GIS utviklet i Ottawa av Department of Forestry and Rural Development. Dr. Roger Tomlinson utviklet et GIS kalt Canada Geographic Information System (CGIS). Den hadde funksjoner for lagring, analyse og behandling av data fra Canada Land Inventory . Målet med utviklingen var å bestemme kapasiteten i landet (jord, jordbruk, skog, ville dyr, vannfugler, arealbruk) på en skala fra 1: 50 000. Disse dataene er kategorisert i karakterer for å muliggjøre analyse. CGIS var den første virkelige GIS og en videreutvikling av de rene kartapplikasjonene, siden den inneholder en rekke tilleggsfunksjoner som overlegg, målinger og digitalisering / skanning. Den støttet et nasjonalt koordinatsystem, behandlet linjer som buer med en ekte topologi, og lagret attributtene fra den romlige informasjonen separat i separate filer. Gjennom denne utviklingen ble Tomlinson kjent som "Father of GIS". CGIS ble brukt til 1990 -tallet og var Canadas største digitale landressursdatabase. Det ble utviklet som et hovedrammesystem for å støtte nasjonal og regional ressursplanlegging og -styring. En av hans styrker var den landsomfattende analysen av komplekse data. CGIS var aldri tilgjengelig i kommersiell form.

I 1964 grunnla Howard T. Fisher Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis ved Harvard Graduate School of Design . Tallrike viktige teoretiske begreper for behandling av geospatiale data ble utviklet der. Allerede på 1970-tallet hadde teamet publisert en rekke fremtidsrettede programkodeseksjoner og programvaresystemer som "SYMAP", "GRID" og "ODYSSEY". Dette var inspirasjonskilder for senere kommersielle utviklinger. [6]

På 1980 -tallet dukket det opp viktige kommersielle produsenter av geografisk informasjonsprogramvare med M&S Computing (senere Intergraph ), ESRI , MapInfo og CARIS . Deres GIS omfattet en rekke funksjoner. De bygger på den tradisjonelle tilnærmingen for å skille romlige data fra attributtdata, men lagrer attributtdataene i databaser .

Parallelt begynte US Army Corps of Engineers Research Laboratory i Champaign, Illinois, å utvikle et gratis GIS kalt GRASS GIS .

På slutten av 1980- og 1990 -tallet vokste programutvalget på grunn av den kraftige økningen i GIS -bruk, først på Unix og senere på Windows -datamaskiner .

På slutten av 1900 -tallet utviklet GIS -teknologi seg mot Internett. For å gjøre dette var det nødvendig å standardisere dataformater og overføring.

I dag er det flere og flere åpen kildekode GIS som kjører på mange operativsystemer og kan tilpasses spesielle krav. En velkjent er QGIS .

GIS -programvare

I den kommersielle sektoren dominerer kommersiell GIS. De mest kjente produsentene inkluderer Autodesk (Topobase og Map3D), Bentley Systems (MicroStation), ESRI (ArcGIS), Intergraph (GeoMedia), Manifold System , Pitney Bowes (MapInfo og pbEncom), Supergeo (SuperGIS), Disy Informationssysteme GmbH (Cadenza) ) og Smallworld . Disse produsentene tilbyr vanligvis et komplett utvalg av produkter med systemer i forskjellige ekspansjonstrinn. Myndigheter og militær bruker for det meste spesialtilpassede (f.eks. ESRI (ArcGIS), Pitney Bowes (MapInfo), CAIGOS (CAIGOS-GIS), GEOgraFIS, POLYGIS ) eller programvare med åpen kildekode .

Den mest kjente åpen kildekode GIS er GRASS GIS og QGIS , begge prosjektene til Open Source Geospatial Foundation , samt OpenJUMP og DIVA-GIS . Det er mange andre systemer eller GIS -verktøy som SAGA GIS , FWTools , GeoTools eller OpenLayers .

Når det gjelder online GIS, dominerer Google Maps med Google Earth som programvare for skrivebordstilgang, Bing Maps , HERE , Yandex.Maps og OpenStreetMap som åpen kildekode -prosjekter.

Distribuerte, tjenestebaserte arkitekturer muliggjør forenklet og kostnadseffektiv distribusjon av romlige data. De fleste stasjonære GIS støtter tilgang til nettbaserte standardiserte kart- og romlige datatjenester. Den nåværende utviklingen innen web -GIS viser den økte betydningen av GIS på Internett.

Geoportals som en bestemt form for web -GIS er webportaler for å søke etter og få tilgang til geografisk informasjon og tjenester (visning, redigering, analyse) ved hjelp av en nettleser .

Geospatiale data

Modellering

Datamodell

Datamodeller beskriver hvilke data som kan lagres i et informasjonssystem og hvordan disse dataene er strukturert. Dette er informasjon om virkelige objekter (mennesker, pakker , elver). Disse objektene er beskrevet med utvalgte attributter. For eksempel kan du tilordne attributtene distriktsnummer , korridor, pakkenummer og brukstype til alle pakker. Eiendommene som er nevnt er de som på en unik måte angir et objekt av pakketypen (forbundsstat, distrikt, korridor, pakketeller, pakkenevner i formatet 00/0000/000/00000/00000) og beskriver dens art. Man snakker også om "beskrivende data", "tematiske data", "faktadata" eller "attributtdata".

De "klassiske" informasjonssystemene er begrenset til ren administrasjon og behandling av faktadata. I GIS blir de såkalte geometridataene sammenlignet med de faktiske dataene. De beskriver objektets geografiske plassering, form, orientering og størrelse (se også romlige objekter ). Det skilles mellom vektordata og rasterdata . Vektordata representerer objektets geometri ved hjelp av grafiske elementer (f.eks. Punkter, linjer, buer). Raster- eller pikseldata er hovedsakelig laget av digitale bilder (kartbilder eller fly- eller satellittbilder ).

Når det gjelder vektordata, er geometrien til en pakke gitt i form av grensepunktkoordinatene og geometrien til grenselinjene (linje, bue). Utdraget fra et digitalt flyfoto (vanligvis i form av et ortofoto ) representerer pakkegeometrien i form av rasterdata.

I tillegg til informasjonen om de enkelte objektene, lagrer informasjonssystemer også relasjoner mellom disse objektene. Det kan dreie seg om faktiske eller romlige forhold, eller begge relasjonskategoriene kan kartlegges. Et logisk forhold kan være z. B. Etablere mellom pakker og mennesker: En "person" (objekt) er "eier" (logisk forhold) til "pakken" (objektet). De logiske forholdene kan evalueres i et informasjonssystem; Eksempel: Spør alle pakker som eies av en bestemt person.

Romlige (= topologiske) forhold, for eksempel, inngår pakker med hverandre: en pakke (mer presist: pakkeområdet) "er en nabo" (topologisk forhold) til en annen pakke. Topologiske forhold kan også evalueres i et GIS. Eksempel: Spør alle nabopakker til en bestemt pakke.

GIS behersker den integrerte styringen av faktuelle og geometriske data samt faktuelle og topologiske forhold. Dette betyr at spørsmål eller evalueringer også kan knytte seg til begge typer informasjon. Eksempel: Spør om eierdata (faktadatarrelatert aspekt) for alle pakker som grenser til en valgt pakke (topologisk aspekt) og har et areal som er større enn 1000 m² (geometri-relatert aspekt).

Datastrukturmodell

En datamodell angir måten objekter og deres gjensidige relasjoner kan kartlegges i et informasjonssystem, her spesielt et GIS. For lagring av objektegenskaper og relasjoner, z. B. håndhevet relasjonsmodellen. Alle attributter for lignende objekter administreres i tabeller ; Det samme gjelder forholdet mellom objektene.

Vektorbaserte datamodeller gjør det mulig å beskrive objektets geometri ved hjelp av geometriske elementer (f.eks. Punkter, buer, linjer); Disse elementene kan kombineres for å danne geometrier av høyere verdi (f.eks. Linjer eller områder) gjennom ordnet eller uordnet gruppering. Vektordata kan knyttes relativt enkelt til faktadata.

Den rasterbaserte datastrukturmodellen kjenner bare et enkelt datastrukturelement, nemlig rasterelementet, også kalt piksler eller "bildepunkt" avhengig av typen raster. To egenskaper kan tilordnes gridelementene: den geometriske og den radiometriske oppløsningen. Den geometriske oppløsningen angir lengden og bredden på et rutenettelement i naturen; den radiometriske oppløsningen angir de grå grå verdiene per rasterelement.

topologi

Topologien beskriver det romlige forholdet mellom romlige objekter (nabolagsforhold). I motsetning til geometri, som påvirker den absolutte formen og posisjonen i rommet, er topologiske forhold mellom romlige objekter uavhengige av dimensjoner som avstand. De viktigste topologiske forholdene mellom to romlige objekter A og B ifølge Egenhofer er:

  • A er usammenhengende med B
  • A ligger innenfor B.
  • B ligger innenfor A.
  • A dekker B
  • B dekker A
  • A berører B.
  • A er lik B

Dimensjoner

Avhengig av oppgaven som er tilgjengelig, kan geografiske informasjonssystemer administrere og behandle geodata i en til fire dimensjoner:

  • langs en linje (vei eller jernbane rute , aksel, border etc.),
  • på en overflate ( 2D , som er det vanligste tilfellet),
  • 3D - faste stoffer eller 2D tidsserier, eller
  • kombinert i rom og tid (4D)

I eldre systemer var formprimitivene bare innebygd i det todimensjonale rommet på grunn av mangel på 3D-data.

I en overgangsfase ble høydespesifikasjonen lagt til som et attributt for todimensjonale objekter. Siden dette ennå ikke har resultert i 3D-innebygging, snakker vi i dette tilfellet bare om en to-og- en- halvdimensjonal innebygging.

I moderne applikasjoner, for eksempel i geofag , er objektene innebygd i et tredimensjonalt rom.

kvalitet

Datakvaliteten kan bare vurderes på grunnlag av kvalitetskarakteristikkene med hensyn til et spesifikt spørsmål. Mengden datakarakteristika som muliggjør bruk av dataene for en bestemt oppgave, kan kalles datakvalitet. Disse datakarakteristikkene bør dokumenteres i de tilsvarende metadataene . ISO har listet funksjoner for kvaliteten på geodata i ISO -standarden ISO 19113 . [7]

Lovlig

Rettighetene til geografisk informasjon stammer hovedsakelig fra opphavsrettslovgivningen . Hvis geografisk informasjon forvaltes under offentlig lov, kan det også være rettigheter under landmåling og lov om geografisk informasjon . Rettighetene til "alle" lar deg bestemme din egen plassering, samt å lage kart over offentlig tilgjengelige steder, å bruke disse dataene selv og for å spre dem. Prosjekter som OpenStreetMap følger denne utviklingsveien.

GIS -funksjoner

Geografiske informasjonssystemer utvider mulighetene for å bruke det klassiske kartet . I tillegg til visualiseringen er det mange funksjoner for analyse av geodata.

Datainnsamling

Moderne GIS bruker digital informasjon, for innhenting av hvilke datainnsamlingsmetoder som brukes. Spesielt i de tidlige dagene var digitalisering av papirkart og kartleggingsplaner den vanligste datainnsamlingsmetoden. For dette formålet overføres den analoge informasjonen til en digital form ved bruk av et digitaliseringstavle og georefereringsmetoder (i GIS- eller CAD -programmer). Digitaliseringen av satellitt- og luftbilder på skjermen blir stadig viktigere. De skannede eller allerede digitale bildene brukes direkte på skjermen som en mal for digitalisering.

En annen metode for datainnsamling er datainnsamling i feltet med GPS -enheter. Ved hjelp av DGPS kan brukbare nøyaktigheter også oppnås for undersøkelsesformål.

Databehandling

Omdannelse

Geodata kan lagres i en rekke filformater og (geo-) databaser. Nesten hver kommersiell GIS -produsent tilbyr sine egne formater. Geografiske informasjonssystemer tilbyr derfor vanligvis funksjoner for å konvertere geodata til forskjellige filformater.

Siden digitale data kan samles inn og lagres på en rekke forskjellige måter, er det ikke sikkert at to datakilder er kompatible. Det geografiske informasjonssystemet må derfor kunne konvertere geodata fra en struktur til en annen. Et GIS kan brukes til å konvertere satellittbilder (rasterstruktur) til vektorstrukturer eller omvendt, for å konvertere vektorstrukturer til rasterstrukturer.

Vektor til raster og raster til vektorkonvertering

Generelle uregelmessige overflater kan bare tilnærmes med vanskeligheter ved bruk av et rutenett, siden flere informasjonselementer kan utelates fra en rutenettcelle. Dette problemet blir spesielt tydelig med grovere cellestrukturer, men selv et fint rutenett løser ikke det grunnleggende problemet. En ofte brukt tilnærming er at rutenettet får verdien av startområdet som har den største andelen av cellen. Det kan også være nyttig å bestemme visse egenskaper som bør tildeles en celle prioritet eller større vekt . [Åttende]

Det er to typer raster til vektorkonvertering:

  • Vektorobjekter skal genereres fra naboceller med de samme attributtverdiene.
  • Attributter fra raster datasett skal tilordnes eksisterende geo-objekter.
    I praksis er denne typen raster-vektorkonvertering nesten utelukkende basert på den såkalte punktmetoden . Geo-objekter skjæres med sentrene i rutenettcellene. Hvis midten av cellen ligger innenfor det romlige objektet, brukes verdien av cellen til å beregne verdien av det romlige objektet (for eksempel ved gjennomsnitt). [Åttende]

Koordinere transformasjon

Geodata er tilgjengelig i en rekke koordinatsystemer. For å kunne behandle dem sammen må de være relatert til det samme koordinatsystemet. Koordineringstransformasjon er derfor en sentral funksjon for geografiske informasjonssystemer. Koordinattransformasjonen kan skje i farten , dvs. under drift, eller i et eget arbeidstrinn.

Georeferanse

Med georeferering, geokoding eller lokalisering forstås å tildele romlig referanseinformasjon til en datapost. I mange tilfeller er transformasjoner og konverteringer så vel som interpolasjoner nødvendige for å etablere den romlige referansen. Dette inkluderer eliminering av geometriske forvrengninger, tilpasning av dataene til et valgt koordinatsystem og / eller gjensidig tilpasning av to datalag.

Georeferering av bilder er ofte basert på interpolasjon ved hjelp av kontrollpunkter og påfølgende resampling , dvs. omorganisering av dataene / objektene (se utbedring ).

Personlige data kan finnes ved hjelp av adressen. Avhengig av oppgaven er det nødvendig med omfattende adressedatabaser for for eksempel å oppnå gatespesifikke verdier.

Dataledelse

Med økende datamengder og den økende spredningen av geografiske informasjonssystemer, blir det mer og mer viktig å administrere geografiske data effektivt. For å gjøre dette er det nødvendig å samle metadata og oppdatere dem kontinuerlig. Noen GIS har innebygd funksjonalitet for dette, mens andre systemer overlater til brukeren å administrere metadata ved bruk av andre programvareprodukter.

Geospatiale databaser

I begynnelsen av GIS -tiden brukte bare noen få grunnleggende GIS -systemer kommersielt tilgjengelige databasesystemer (f.eks. DBASE eller Oracle) for å lagre fakta og geometriske data (først og fremst vektordata). En rekke systemer var basert på proprietære databasesystemer. I dag har bruken av kommersielt tilgjengelige relasjons- eller objektrelasjonelle databasesystemer for romlig datahåndtering etablert seg.

Konvensjonelle databaser kan ikke administrere geospatiale data effektivt. Derfor er det utvidelser for håndtering av geospatiale data for mange kommersielle og åpne kildedatabaser. Eksempler på geospatiale databaser er: Oracle Spatial , PostGIS og SpatiaLite . Noen produsenter tilbyr grensesnitt til forskjellige databaser.

Romlig analyse

Konseptet med romlig eller GIS -analyse er ikke klart definert. For analyse må rådata konverteres til nyttig informasjon for å kunne ta mer effektive beslutninger. Analyser kan avsløre omstendigheter og sammenhenger som ellers ville vært usynlige. I litteraturen brukes begrepet for følgende områder:

Det kan skilles ytterligere mellom kvalitativ og kvantitativ romlig analyse.

For romlig analyse er det viktig å vite i hvilken form data lagres og hvordan de romlige fenomenene er representert. Kvaliteten på de første dataene har en avgjørende innflytelse på analysen. Både dataenes egnethet og valg av egnede analyseområder er av stor betydning.

Romlige analysemetoder inkluderer: spørringer, målinger, transformasjoner, beskrivende oppsummering, optimalisering, hypotesetesting og modellering.

Resultatene av romlige analyser endres når plasseringen av undersøkelsesobjektene endres. For å unngå feiltolkninger krever hver romlig analyse en profesjonell tolkning av resultatene.

Forespørsler og valg

Spørringer brukes til å løse spørsmål om faktiske eller romlige kriterier og for å velge resultatene på kartet .

Eksempler

  • Faktisk: hvor mange innbyggere har en bestemt by?
  • romlig: hvor mange og hvilke byer ligger ved bredden av en bestemt elv?

buffer

Bufferfunksjonen (engl. Buffer) tillater dannelse av buffersoner til geo-objekter av vilkårlig dimensjon. Avhengig av dimensjonen snakker man om punkt-, linje- eller områdebuffere. [Åttende]

Når du oppretter buffersonene, genereres et område rundt de valgte romlige objektene. Buffersonene omslutter det romlige objektet og omkringliggende områder innenfor en viss avstand (fast verdi eller avhengig av attributtene til de romlige objektene) fra det opprinnelige romlige objektet. De opprinnelige geospatiale objektene endres ikke under denne prosessen. [Åttende]

Buffere er ikke bare grafiske fremstillinger, men objekter som kan brukes til å utføre analyser som kryss. Det er mulig å lage flere buffere rundt et objekt og veie dem annerledes (f.eks. Forskjellige beskyttelsessonekategorier).

Behandling av grenser

Ved behandling av grenser endres bare geometrien til et datalag. Attributtene og attributtverdiene påvirkes ikke. Bare området og omkretsen av de resulterende delområdene blir beregnet på nytt. Mulige endringer er: [8]

  • Sammenslåing av geometrier
  • Utstansing av områder
  • Deles inn i flere små områder
  • Kutte ut / slette deler fra det indre av et område

Kryss

Kryss er superposisjonen til fagnivåer (lag) eller objektklasser . Ved hjelp av boolske operasjoner opprettes nye objekter fra utdatanivåene, som kombinerer attributtene til utgangsobjektene. Et nytt datanivå opprettes. Utdatanivåene endres ikke. [Åttende]

Sammenslåing, sammenslåing

Denne funksjonen kombinerer objekter med samme attributt, f.eks. B. for å fjerne " splinterpolygoner " som ble opprettet ved kryss.

Nettverksanalyse

Den ideelle reiseruten for en reisende selger gjennom de 15 største byene i Tyskland

Analysen av nettverk er en av de sentrale applikasjonene til geografiske informasjonssystemer.

Anvendelsesområder for nettverk er modellering av trafikksystemer som vei- eller jernbanenett, men også linjenett som f.eks B. rørledningsnett eller telekommunikasjonslinjenett. Nettverk er sett med noder og kanter. De tilhører grafene, der det i praksis stort sett bare forekommer asymmetriske og vektede grafer. Analysen av nettverk er basert på grafteori . Nettverk har en node-edge-node topologi og er dermed basert på vektormodellen. [Åttende]

Nettverkskanter kan representere veier, jernbaner eller rederier for et transportnett samt lederspor i et elektrisk nettverk eller elvene i et elvenettverk. Nodene til nettverket er z. B. stopper eller generelle forbindelsespunkter som kryss. Nettverkselementene kan tilordnes egenskaper som kan inkluderes i analyser avhengig av oppgaven. Evalueringen av kantene er vanligvis basert på lengden på banen mellom to noder. Reisetiden kan også brukes til å evaluere kjøretøynavigasjonen. [Åttende]

Nettverksanalyser utføres for å løse følgende problemer: [8]

  • Bestemmelse av de korteste veiene mellom to punkter
  • Selgerproblem
  • Bestemmelse av nedslagsfelt

interpolasjon

Thiessen -polygoner eller Voronoi -diagrammet

Kraftig GIS tilbyr metoder for romlig interpolasjon og modellering av områder i rommet. Med utgangspunkt i noen få punkter (x i , y i ) med attributtverdier z i (for eksempel temperaturmålinger eller høydeinformasjon) fordelt i rommet, skal attributtverdiene z k bestemmes for alle punkter (x k , y k ). For dette formålet blir de kjente verdiene z i utledet fra de ukjente z k -verdiene ved hjelp av interpoleringsmetoder. Det antas implisitt at de stedene (eller de tilhørende verdiene) som er nærmere det, har en sterkere innflytelse på verdien som søkes på et nytt sted. Interpoleringsmetoder koker ned til bestemmelse av veide middelverdier. [Åttende]

Klassiske anvendelsesområder er beregning av romlig nedbør eller temperaturfordeling, terreng eller grunnvannsoverflate eller romlig fordeling av stoffkonsentrasjoner i jorda. [Åttende]

De romlige interpoleringsmetodene inkluderer: [8]

presentasjon

Alternativene for visning og presentasjon spiller en avgjørende rolle i GIS og er derfor svært omfattende. Her er noen viktige eksempler:

  • automatisk opprettelse av forklaring, skala, nordpilen og annen kartkantinformasjon
  • Fritt valgbar kartskala og eventuelle kartutdrag
  • Representasjon i et fritt valgbar kartet nettverk design
  • Fritt definerbare farger og mønstre, samt symbolske fremstillinger
  • Vis / skjul og kombinasjon av forskjellige lag ( raster- og vektordata )
  • 3D -representasjoner, digitale terrengmodeller , "drape" (3D -modell overlagt med raster- eller vektordata)
  • Animasjoner (flyging over terreng og lignende)
  • Terrengseksjoner / profiler
  • Integrering av diagrammer, bilde- eller lyddata

Generalisering

Et eksempel på generalisering

Oppsummering, generalisering, forenkling og valg av objekter. Generalisering utover anskaffelse generalisering er nødvendig når skalaen reduseres for å forhindre svekkelse av lesbarheten.

automasjon

For gjentagende oppgaver er det fornuftig å automatisere dem ved å kombinere de nødvendige prosessene til makroer. Slike oppgaver kan være:

  • Plott av kart og planer i henhold til et bestemt arkavsnitt under de samme grensebetingelsene
  • Etterattribusjon av importerte data
  • spesifikke periodiske evalueringer for vanlige rapporter
  • Regelmessig dataoverføring til andre kontorer eller selskaper via definerte grensesnitt
  • Kontrollerer datakonsistens
  • Inkludering av eksternt vedlikeholdte faktadata

Krav til automatisering er:

  • Et makrospråk med looper, betingelser og inndatamuligheter
  • konsistente , redundanzfreie Daten (Ausnahme: wenn die Konsistenz erst durch das Makro geprüft wird).
  • softwarelesbare, klassifizierte Datenattribute, nach welchen selektiert werden kann.

Ausprägungen von Geoinformationssystemen

Landinformationssysteme (LIS)

Landinformationssysteme verwalten detaillierte Geodaten, vor allem Basisdaten (primäre, direkt gemessene/erhobene Daten), die großmaßstäbig strukturiert sind. Landinformationssysteme werden meist von Vermessungsbehörden ( Kataster - und Vermessungsamt ) aufgebaut und geführt. Sie beziehen sich in erster Linie auf die vermessungstechnische Abbildung der Erdoberfläche in Form digitaler Karten und Grundbuch .

Kommunales Informationssystem (KIS)

Kommunale Informationssysteme sind GIS in Gemeinden . Zentraler Bestandteil eines KIS sind die Geobasisdaten des LIS ( Automatisierte Liegenschaftskarte und Automatisiertes Liegenschaftsbuch in Deutschland, Digitale Katastralmappe und Grundstücksdatenbank in Österreich) und Luftbilder . Sie ermöglichen den Mitarbeitern einer Kommune den schnellen Zugriff auf Informationen zu einem Flurstück (Eigentümer, Flächengröße, Nutzung …).

Neben dieser Grundlage enthalten KIS verschiedenste Zusatzlayer. Ein kommunales Umweltinformationssystem (KUIS) ist beispielsweise ein Instrumentarium für Aufgaben der Kommune im Bereich der Umwelt , das Daten über alle Umweltbereiche räumlich, zeitlich und sachlich bereithält, verarbeitet und aktuell hält. Die ersten Zusatzlayer, die erfasst wurden, enthielten meist den Leitungskataster für Wasser, Kanal, Gas und Strom. Heute existieren diverse Zusatzlayer wie Grünflächenkataster , Baumkataster , Friedhofskataster , Spielplatzkataster ua

Umweltinformationssystem (UIS)

Umweltinformationssysteme dienen zur Bereitstellung von Umweltinformationen. Sie bestehen in der Regel aus mehreren Umweltdatenbanken zu verschiedenen Themen und bieten leistungsfähige Zugriffs- und Auswertemethoden zur Ableitung von Umweltinformationen. Umweltinformationssysteme dienen der Erfassung, Speicherung, Verarbeitung und Präsentation von raum-, zeit- und inhaltsbezogenen Daten zur Beschreibung des Zustandes der Umwelt hinsichtlich Belastungen und Gefährdungen und bilden die Grundlage für Maßnahmen des Umweltschutzes . Sie bestehen in der Regel aus vielen verschiedenen Fachinformationssystemen (FIS).

Ihre Aufgaben erstrecken sich von der Erfassung der Radioaktivität, der Kontrolle der Umweltmedien Luft, Wasser und Boden bis hin zu Biotopkartierungen und der Erhaltung der Artenvielfalt. Sie dienen der Notfallvorsorge, dem Verwaltungsvollzug und der Bürgerinformation im Umweltbereich.

Wegen der Vielfalt der potenziellen Nutzer eines UIS bestehen unterschiedlichste, teilweise divergierende Anforderungen an die Charakteristika eines UIS. UIS werden als Informationssysteme in der Verwaltung und in Unternehmen der freien Wirtschaft (so genannte Betriebliche Umweltinformationssysteme) eingesetzt. Frühe Nutzer waren beispielsweise Umweltbehörden wie das Umweltbundesamt (UBA) oder Landesumweltministerien und deren nachgeordnete Landesämter.

Bodeninformationssystem (BIS)

Bodeninformationssysteme umfassen geologische Daten . Sie sind komplex und können nur in interdisziplinärer Kooperation aufgebaut werden.

Ein Bodeninformationssystem im engeren Sinn (A, CH) enthält Daten zur örtlichen Verbreitung der Bodentypen und ihrer Eigenschaften wie Bodenaufbau, Humusgehalt, pH-Wert und Bodenschwere. Die Bodenkarten können neben der Bodenart auch Bodenbelastungen oder die Erosionsgefährdung zeigen.

Ein Bodeninformationssystem im weiteren Sinn (z. B. das BIS-NRW oder das Niedersächsische Bodeninformationssystem NIBIS ) umfasst auch Daten zum geologischen Aufbau der obersten Erdkruste sowie zur Hydrogeologie , Belastbarkeit, Ingenieurgeologie und Geochemie. Die Daten enthalten Bohrungs -Beschreibungen, Analysedaten und Karten verschiedener Maßstäbe und Themen.

Netzinformationssystem (NIS)

Ein Netzinformationssystem dient Ver- und Entsorgungsunternehmen zur Dokumentation ihres Leitungsbestandes. Neben der grafischen Repräsentation der Leitungsverläufe und ihres Zustands werden Datensätze über Art und technische Daten in diesem Informationssystem verwaltet. Netzinformationssysteme werden von vielen Unternehmen angeboten und bei ingenieurtechnischen Planungen – etwa bei der Leitungsrecherche vor Baumaßnahmen – genutzt.

Fachinformationssystem (FIS)

Fachinformationssysteme stellen eine besondere Klasse von Geo-Informationssystemen dar. Hierunter fallen die Spezialanwendungen, die mit den bisherigen Ausprägungen nicht abgedeckt sind. Sie sind Informationssysteme, die fachbezogene Aufgaben unterstützen und zur Bewältigung konkreter Fachanforderungen notwendig sind, beispielsweise für Bauwesen , Geographie , Geologie , Hydrologie , Lawinen - und Umweltschutz , Verkehrsplanung , Touristik , Freizeit - und Routenplanung . Hauptabnehmer für Fachanwendungen sind Kommunen.

GIS in der Archäologie

Auch in der archäologischen Forschung werden Geoinformationssysteme eingesetzt. So werden z. B. archäologische Fundstellen mit den Informationen zu ihrer Umwelt wie Gewässer-, Rohstoff- und Nahrungsmittelentfernung, Bodengüte, Klimazone verknüpft. Hierbei arbeiten vor allem Geodäten , Geographen und Archäologen in interdisziplinären Gruppen zusammen.

In der archäologischen Denkmalpflege verschiedener Länder und Staaten (Vorreiter sind in Europa ua die Niederlande) werden GIS vor allem zur Bestandserfassung, -visualisierung und -auswertung verwendet. So können beispielsweise für die Bauleitplanung Fundstellen und die zugehörigen Informationen schnell kartiert und mit geplanten Bauvorhaben abgeglichen werden. Neuerdings werden GIS zunehmend zur Berechnung von Lagekriterien noch unbekannter Fundstellen eingesetzt (sog. Prädiktionsmodelle; z. B. Archäoprognose Brandenburg. [9] )

GIS bei der Veranstaltungsplanung

GIS dienen auch als Werkzeug zur Planung von Großveranstaltungen. In dem Projekt GEOLYMPIA demonstriert der GIS-Cluster der Universität Salzburg die verbesserte Planung und Durchführung sportlicher Großereignisse. Die Optimierungen wurden bei Ereignissen wie der Rad-WM 2006, der Fußball-EM 2008 oder bei Olympia 2014 zur Planung eingesetzt. Die Gruppe entwickelt Module für Szenarien zum nachhaltigen Ressourceneinsatz und zur Erhöhung der Sicherheit derartiger Großveranstaltungen. [10]

GIS in Transport und Logistik (GIS-T)

Geoinformationssysteme für Transport und Logistik (GIS-T) umfassen die Methoden und Anwendungen von GIS-Technologien für Problemstellungen im Transportbereich. [11] Eine wichtige Anwendung ist die Erstellung und Wartung von Straßengraphen.

Standards für Geoinformationssysteme

Die wichtigsten Standards im GIS-Bereich sind die Standards des Open Geospatial Consortiums (OGC) und die ISO Serie 191xx.

OGC-Standards

OGC Interface- und Protokoll-Spezifikationen ermöglichen die Kommunikation zwischen unterschiedlichen Web-GIS, standortbezogenen Diensten und Standard-IT-Technologien. Die Standards ermöglichen das Entwickeln von komplexen Geoanwendungen und deren Funktionen einer Vielzahl von Applikationen bereitzustellen. Beispiele für OGC-Spezifikationen sind Web Map Service (WMS), Web Feature Service (WFS) und Simple Feature Access .

ISO Serie 191xx

Standards dieser Serie:

INSPIRE

Die Geodateninfrastruktur in der Europäischen Gemeinschaft , englisch Infrastructure for Spatial Information in the European Community (INSPIRE) ist eine Initiative der europäischen Kommission für eine europäische Geodateninfrastruktur insbesondere in der Umweltpolitik. Basis ist die Richtlinien 2007/2/EG und ihre Durchführungsbestimmungen. Sie regeln ein einheitliches Daten-/Metadaten-Format.

Literatur

  • Norbert Bartelme: Geoinformatik: Modelle, Strukturen, Funktionen . Springer, Berlin 2005, ISBN 3-540-20254-4 .
  • Ralf Bill: Grundlagen der Geo-Informationssysteme . 5. Auflage. Heidelberg 2010, ISBN 978-3-87907-489-1 .
  • Michael Busch, Stefan Kroll , Rembrandt D. Scholz (Hrsg.): Geschichte – Kartographie – Demographie. Historisch-geographische Informationssysteme im methodischen Vergleich (= Geschichte, Forschung und Wissenschaft , Band 45). Lit, Berlin ua 2013, ISBN 978-3-643-12347-3 .
  • Frank Dickmann, Klaus Zehner: Computerkartographie und GIS . 2. Auflage. Westermann. Braunschweig 2001, ISBN 3-14-160338-3 .
  • Kerstin Droß: Zum Einsatz von Geoinformationssystemen in Geschichte und Archäologie. In: Historical Social Research / Historische Sozialforschung. (HSR) 31 (2006), Nr. 3. (Volltext als PDF; 129 kB)
  • Helmut Saurer, Franz-Josef Behr: Geographische Informationssysteme. Eine Einführung . Darmstadt 1997, ISBN 3-534-12009-4 .
  • Wolfgang Göpfert: Raumbezogene Informationssysteme. 1. Auflage. Wichmann-Verlag, Karlsruhe 1987, ISBN 3-87907-165-9 .
  • Martin Kappas: Geographische Informationssysteme . 2. Auflage. Westermann. Braunschweig 2012, ISBN 978-3-14-160362-0 .

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Lascaux Cave . French Ministry of Culture. Archiviert vom Original am 1. Juni 2003. Abgerufen am 13. Februar 2008.
  2. Gregory Curtis: The Cave Painters: Probing the Mysteries of the World's First Artists . Knopf, NY, USA, ISBN 1-4000-4348-4 .
  3. Dr David Whitehouse:Ice Age star map discovered . BBC. Abgerufen am 9. Juni 2007.
  4. John Snow's Cholera Map . York University. Abgerufen am 9. Juni 2007.
  5. Joseph H. Fitzgerald: Map Printing Methods . Archiviert vom Original am 4. Juni 2007. Abgerufen am 9. Juni 2007.
  6. Lucia Lovison-Golob: Howard T. Fisher . Harvard University. Archiviert vom Original am 30. Oktober 2005. Abgerufen am 9. Juni 2007.
  7. Grundlagen der Datenqualität . Christian Müllegger, Uni Wien. Abgerufen am 3. Mai 2009. @1 @2 Vorlage:Toter Link/homepage.univie.ac.at ( Seite nicht mehr abrufbar , Suche in Webarchiven )
  8. a b c d e f g h i j k l Norbert de Lange: Geoinformatik in Theorie und Praxis . Springer, Berlin Heidelberg, ISBN 3-540-28291-2 .
  9. Brandenburgisches Landesamt für Denkmalpflege und Archäologisches Landesmuseum . Brandenburgisches Landesamt für Denkmalpflege und Archäologisches Landesmuseum. Archiviert vom Original am 23. Februar 2007. Abgerufen am 26. September 2009.
  10. GEOLYMPIA. GIS bei Großveranstaltungen. Abgerufen am 22. Oktober 2011 .
  11. Geographic Information Systems for Transportation (GIS-T) . Dr. Shih-Lung Shaw and Dr. Jean-Paul Rodrigue. Abgerufen am 17. September 2009.