Geographische Informationssysteme (GIS)

10.07.2017 04:31 Uhr

Inhaltsangabe

  1. Informationssysteme
  2. Thematische Karte vs Topografische Karte
  3. Softwareübersicht
  4. QGIS
  5. QGIS in der Praxis

Was ist Information? Was sind Daten? Und erst recht Wissen?

Beispiel: 1100101100110100110010, 3329330, 32CD32 und (50, 205, 50)

Geographische Informationssysteme - Information


Was ist ein Informationssystem?

In einem Informationssystem werden Daten (strukturiert, meist in Datenbanken) bereitgehalten und Werkzeuge zur Verfüging gestellt, um diese zu verarbeiten oder zu analysieren.
Aufgrund einer Informationsnachfrage wird von einem Informationssystem eine Antwort generiert, die auf den gespeicherten Daten basiert und für den Anfragenden aufbereitet wird.

MENSCH – AUFGABE – TECHNIK – SYSTEM (MAT)

Durch die massive Etablierung der Webtechnologien und die fortschreitende Digitalisierung sind die Anforderungen an die Informationsinfrastruktur deutlich gestiegen.


Informationsinfrastruktur

Der Begriff Informationsinfrastruktur umfasst:

  • die Erwerbung, Aufbereitung, Erschließung, der Nachweis, die Bereitstellung und Archivierung von Information („klassische“ Aufgaben)
  • die Sicherstellung von nachhaltiger Retrieval- und Analysefähigkeit von relevanter Information
  • das Management von Information aller Art (Daten, textuelle und nichttextuelle Objekte, Medien) einschl. der Bereitstellung von Werkzeugen zur Bearbeitung
  • die Sicherstellung des dauerhaften Zugriffs (Langzeitverfügbarkeit)
  • die Gewährleistung von Sicherheit, Vertraulichkeit und Vertrauenswürdigkeit
  • die Bereitstellung von Möglichkeiten der kollaborativen Nutzung (z. B. data sharing) und der virtuellen Kommunikation
  • die Unterstützung dieser neuen Prozesse und Arbeitsgebiete durch adäquate Methoden in der Lehre und Ausbildung.

Vor diesem Hintergrund definiert die KII[1] Informationsinfrastruktur als nationales, disziplinübergreifendes „Netz“ von Einrichtungen, die dezidiert in öffentlichem bzw. institutionellem
Auftrag diese Aufgaben wahrnehmen. Kernaufgabe der Informationsinfrastruktur ist – im weitesten Sinne – die Versorgung[2] von Wissenschaft und Forschung mit Information und damit zusammenhänagenden Dienstleistungen und Diensten.“
Siehe Gesamtkonzept für die Informationsinfrastruktur in Deutschland, April 2011, S. 14f

[1] Kommission Zukunft der Informationsinfrastruktur berufen von der Leibniz‐Gemeinschaft

[2] „Hinter dem Begriff „Versorgung“ verbirgt sich ein komplexes Spektrum an Tätigkeiten und Herausforderungen, deren Rahmenbedingungen z. T. vergleichbar sind mit denen der Energieversorger. Hier wie dort geht es sowohl um breite Grund als
auch um hochspezialisierte High‐End‐Versorgung, notwendig zur Aufrechterhaltung von Standards als auch zur Erreichung von
Exzellenz; es geht um das Agieren im Spannungsfeld zwischen Markt und Staat ebenso wie im Spannungsfeld zwischen Kundenbedürfnissen oder Nutzerverhalten und entsprechenden Angeboten; last but not least geht es um den Umgang mit Ressourcen, d. h. die „Veredlung“ von Rohstoffen und die Distribution. In diesem Sinne erzeugen und produzieren die Informationsversorger neues Wissen.“ Siehe Rahmenkonzept für die Fachinformationsinfrastruktur in Deutschland, September 2009, S. 5.

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Thematische Karte vs Topografische Karte

Thematische Karten stellen im Gegensatz zu topografischen Karten (Landkarten) die Verteilung und Verbreitung von Erscheinungen und Sachverhalten in einem Georaum explizit dar und verbindlichen diese. Sie sollen also ein bestimmtes Thema möglichst genau darstellen.

Neben diesem Sachbezug ist zudem ein Zeitbezug, also ein Sachverhalt dargestellt in einem bestimmten Zeitraum oder zu einem bestimmten Zeitpunkt, und ein Raumbezug, also die Darstellung eines Sachverhaltes an einem bestimmten und festgelegten räumlichen Punkt entscheidend.

Topografische Karten werden oft als Grundlage für die Erstellung einer thematischen Karte verwendet.


Darstellung der Inhalte

Die Inhalte einer thematischen Karte werden vor allem durch Punkte, Linien und Polygone dargestellt. Durch die Bildung graphischer Ebenen können diese miteinander kombiniert werden. Punkthafte Elemente und Text stehen im Vordergrund, dahinter befinden sich die Ebenen der Linienelemente.

  • Positionssignaturen (bildhaft oder geometrisch)
  • Liniensignaturen (variabel in Stärke, Farbe, Struktur)
  • Flächensignaturen (Farbfläche, Flächenmuster, Schraffur)
  • Proportionale Signaturen (variabel in Form und Farbe, skalierbar)
  • Diagramme (verschiedene Diagrammformen finden Verwendung)
  • Punktstreuung
  • Bewegungssignaturen
  • Text
  • Bildelemente

Thematische Karten lassen sich nach verschiedenen Aspekten gliedern:

  • nach dem Sachgebiet (Kartenthema)
  • nach Maßstabsbereichen (groß- oder kleinmaßstäbig)
  • in Grund- und Folgekarten (Grundkarten entstehen durch die direkte kartographische Übertragung vorhandener Messungen oder Beobachtungen. Folgekarten präsentieren Daten, die bereits im Vorfeld bearbeitet wurden.)
  • nach der verwendeten graphischen Darstellungsmethode (Lokale Signaturen, Diagramme, Flächenmuster, Isolinien, Punktstreuungen, Kartogramme).
  • nach dem Raumbezug des Themas. Bei Diskreta erstrecken sich Sachverhalte auf ein abgrenzbares Gebiet (z.B. Standorte von Unternehmen), Kontinua verändern sich im Raum (z.B. Luftdruck).
  • Darstellung quantitativer oder qualitativer Inhalte.
  • Darstellung statischer oder dynamischer Inhalte, also Veranschaulichen des Zustands eines Sachverhalts zu einem festen Zeitpunkt oder dessen zeitlich-räumlicher Veränderung.
  • nach dem Verarbeitungsgrad der dargestellten Informationen (analytische, komplexe oder synthetische Karten).

Beispiel für Thematische Karten

Karten des Projekts mr-kartographie

Beispiel für ein akutelles kleines Online-Gis

Mundraub.org

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Softwareübersicht

kommerzielle GIS

Produkt Hersteller
Topobase bzw. Nachfolgeprodukt Map3D (Erweiterung für AutoCAD) Autodesk
ArcGIS ESRI
MapInfo professional MapInfo Corp.
TNTmips MicroImages Inc.

 


freie GIS

Produkt Lizenz
GRASS GIS GNU General Public License
Quantum GIS (QGIS) GNU General Public License
TNTmips free (stark begrenzte Funktionalität) Kommerziell: MicroImages

 


online-GIS bzw. web-GIS

Produkt Anbieter / Lizenz
Google Maps Google Inc.
kommerziell: 
kostenlos aber nicht frei!
kostenpflichtig bei kommerzieller Verwendung!
Bing Maps Microsoft / kommerziell:
kostenlos aber nicht frei!
kostenpflichtig bei kommerzieller Verwendung!
OpenStreetMap Open Database License
Webangebot, API und Kartenmaterial frei!

Vergleichsübersicht: Wikipedia: Comparison of geographic information systems software

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QGIS

Quantum GIS (QGIS) ist eine benutzerfreundliches Open-Source geographisches Informationssystem (GIS), das unter der GNU General-Public-License steht. QGIS ist ein offizielles Mitglied der Open-Source-Geospatial-Foundation (OSGeo). Es läuft unter Linux, Unix, Mac OSX, Windows und Androis und unterstützt eine Vielzahl von Vektor-, Raster- und Datenbankformate und -funktionen. Es beinhaltet zahlreiche nützliche Fähigkeiten und Funktionalitäten.


Die wichtigsten sind:

Daten visualisieren:

  • Es ist möglich, Vektor- und Rasterdaten in unterschiedlichen Formaten und aus verschiedenen Projektionen anzuschauen und zu überlagern, ohne die Daten selbst in irgendeiner Art und Weise konvertieren zu müssen. Zu den unterstützten Datenformaten gehören z.B.:
  • Tabellen und Views aus räumlichen Datenbanken wie PostGIS, SpatiaLite und MS SQL Spatial, Oracle Spatial, Vektorformate die durch die installierte OGR Bibliothek unterstützt werden, darunter ESRI Shapedateien, MapInfo, SDTS, GML und viele mehr. Siehe Kapitel Arbeiten mit Vektordaten.
  • Raster- und Bilddatenformate die von der installierten GDAL (Geospatial Data Abstraction Library) Bibliothek unterstützt werden wiie z.B. GeoTIFF, ERDAS IMG, ArcInfo ASCII GRID, JPEG, PNG und viele mehr. Siehe Kapitel Arbeiten mit Rasterdaten.
  • GRASS Raster- und Vektordaten aus GRASS Datenbanken (Location/Mapset). Siehe Kapitel GRASS GIS Integration.
  • Online Geodaten welche als OGC Webdienst, darunter WMS, WMTS, WCS, WFS und WFS-T, bereitgestellt werden. Siehe Kapitel Arbeiten mit OGC Daten.

Kartenlayer erstellen und diese interaktiv mit Hilfe einer benutzerfreundĺichen GUI abfragen und erkunden. Die zahlreichen nützlichen Tools sind:

  • QGIS Browser
  • Spontanreprojektion
  • DB Manager
  • Drucklayouts erstellen mit dem Map Composer
  • Kartenübersichtsfenster
  • Räumliche Bookmarks
  • Beschriftungswerkzeuge
  • Identifizieren/Selektieren von Objekten
  • Editieren/Visualisieren/Suchen von Attributdaten
  • Datendefiniertes Beschriften von Objekten
  • Datendefinierte Vektor- und Rastersymbolisierungswerkzeuge
  • Atlas Kartenzusammenstellung mit Gradnetz-Layern
  • Nordpfeil, Maßstab und Urheberrechtsnachweis
  • Unterstützung für das Speichern und Wiederherstellen von Projekten

 

Erstellen, editieren und exportieren von Geodaten mit:

Sie können Vektor- und Rasterlayer erstellen, bearbeiten und in zahlreiche Formate exportieren. QGIS bietet die folgenden an:

  • Digitalisierwerkzeuge für OGR-unterstützte Formate und GRASS Vektorlayer
  • Fähigkeit Shapedateien und GRASS Vektorlayer zu erstellen und zu bearbeiten
  • Georeferenzierungsplugin um Bilder zu geocodieren
  • GPS Werkzeuge um das GPX Format zu importieren und exportieren und andere GPS Format in GPS Format zu konvertieren oder um direkt in ein GPS Gerät runter/hochzuladen (Unter Linux ist usb: zur Liste der GPS Geräte hinzugefügt worden.)
  • Unterstützung für das Darstellen und Bearbeiten von OpenStreetMap Daten
  • Fähigkeit räumliche Datenbanktabellen aus Shapedateien mittels des DB Manager Plugins zu erstellen
  • Verbesserte Handhabung von räumlichen Datenbanktabellen
  • Werkzeuge um Vektorattributtabellen zu verwalten
  • Möglichkeit Screenshots als georeferenzierte Bilder zu speichern
  • DXF – Export-Tool mit erweiterten Funktionen um Stile und Plugins zu exportieren und CAD​​-ähnliche Funktionen auszuführen

 

Räumliche Analysen mit dem fTool Plugin für Shapefiles oder den integrierten GRASS Modulen durchführen, inklusive:

  • Kartenalgebra,
  • Reliefanalyse,
  • Hydrologische Modellierung,
  • Netzwerkanalyse,
  • und vieles mehr

Karten über das Internet bereitstellen mit dem MapServer Export Plugin (dazu muss ein UMN MapServer installiert sein)


Quantum GIS mit der erweiterbaren Plugin Architektur an die eigenen Bedürfnisse anpassen.

(aus: http://qgis.org, 07.2017)

 

Die aktuelleste QGIS-Version ist 2.18

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QGIS in der Praxis

Beim Starten von QGIS öffnet sich die grafische Benutzeroberfläche (GUI).

Bitte folgen Sie diesem Link, um sich mit der Benutzeroberfläche von QGIS vertraut zu machen:

http://docs.qgis.org/1.8/de/docs/user_manual/introduction/qgis_gui.html


Projektvorstellung Alaska und die grundsätzliche Bedienung von QGIS

Übungsbeispiel

Erstes Übungsbeispiel (Alaska).

Das dazugehörige Datenmaterial kann direkt bei der Installation auswählt werden oder später von der Homepage herunterladen und hinzugefügt werden.

Ein bestehendes Projekt öffnen

Ein bestehendes Projekt besteht aus allen Dateien, die für ein spezielles GIS benötigt werden. Generell handelt sich dabei um ein Rasterlayer und die verschiedenen Vektorlayer. Ein Projekt kann zur Editierung über die Software selber geöffnet werden.

ACHTUNG! In einer Projektdatei liegen nur Verweise auf die einzelnen Dateien. Um das Projekt richtig darzustellen, muss man die einzelnen Dateien mitnehmen.

Datei > Projekt öffnen (Eine Projekt wird mit der Dateiendung .qgs gespeichert)

Alternativ kann ein Projekt mit einem Doppelklick auf die Projektdatei geöffnet werden.


Bitte öffnen Sie das Projekt „Alaska“ mit den Layern:

landcover.img, regions.shp, rivers.shp, airports.shp


Layereigenschaften

Je nach Layer kann man unterschiedliche Einstellungen vornehmen. Dazu öffnet man mit einem Doppelklick auf den Layer die Layereigenschaften.


GIS - Layer


Stilmanager

Der Stilmanager ermöglicht die Erstellung neuer Stile, je nach Gebrauch:

Markierungen → Hinzufügen – Symbollayertyp wählen – ggbf. Farbe ändern – ok – Name wählen – OK – Stil auswählen – ggfs. Speichern

Linien → Hinzufügen – Linie auswählen oder neu erstellen

Füllung → Hinzufügen – Füllart auswählen – Farbe, Art ändern – OK – Name wählen – Stil auswählen

Hier kann man auch verschiedene Arten übereinanderlegen

Farbverlauf → Farbverlauf wählen oder neu erstellen

Hier kann man seine eigenen auf das Projekt abgestimmten Stils kreieren. Komplexe Linienverläufe und ausflösungsunabhängige SVG-Symbole können erstellt und genutzt werden. SVG-Grafiken müssen allerdings extra erstellt werden.

Literatur

Zum Thema Geographischen Informationssystemen lesen Sie bitte das erste und dritte Kapitel des Buches Spatial Humanities, die Sie bei Ilias im Ordner Spatial Humanities unter Material finden können. (The Spatial Humanities: GIS and the Future of Humanities Scholarship, von David J. Bodenhamer (Herausgeber), John Corrigan (Herausgeber), Trevor M. Harris (Herausgeber), Spatial Humanities (7. Juni 2010), 978-0253222176)

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Zu den Sitzungsaufgaben SS17

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