VO 7




TU FORSCHUNGSGRUPPE ArtographyKartographische Grundlagen Vorlesung 7: GIS-Operatoren, GeneralisierungDr. Florian LedermannE-Mail: florian.ledermann@tuwien.ac.at

GENERALISIERUNG

Thematisierung: Kartographische Grundlagen VO 7


Die Notwendigkeit der GeneralisierungKarten stellen ein vereinfachtes Bild der Wirklichkeit dar. Generalisierung ist unvermeidbar, da die Repräsentation der Realität in Karten viele Herausforderungen mit sich bringt, darunter:

  • Grenzen der Präzision: Karten können nie die volle Genauigkeit der realen Welt erreichen, da sie oftmals abstrahierte und vereinfachte Darstellungen sind, die durch Maßstab, Auflösung und die verwendeten Symbole beeinflusst werden.

  • Umfang der Erfassung: Die Erfassung von Geodaten ist oft begrenzt durch Zeit, Ressourcen und technische Kapazitäten. Dies bedeutet, dass nicht alle relevanten Informationen gesammelt werden können, was zu unvollständigen Karten führen kann.

  • Grenzen medialer Reproduktion: Medientechnologien haben Einschränkungen in der Darstellungsfähigkeit, insbesondere bei der Übertragung komplexer Details. Beispielsweise können gedruckte Karten bestimmte Farbschattierungen oder feinere Details nicht so gut wiedergeben wie digitale Darstellungen.

  • Wahrnehmungsgrenzen: Nutzer haben unterschiedliche Wahrnehmungsfähigkeiten und kognitiven Rahmen, die die Interpretation von Karten beeinflussen. Dies führt dazu, dass einige Details für bestimmte Nutzergruppen verloren gehen können, je nach deren Erfahrungen oder Wissen über das Thema.

Ziel der Generalisierung

Das Ziel der Generalisierung besteht darin, den Informationsverlust hinauszuzögern (Spiess, 1990) und die Lesbarkeit sowie das Verständnis der Karte zu fördern. Dadurch soll die Karte für den Nutzer sowohl informativ als auch intuitiv verständlich sein.

Ausgleich in der Generalisierung

Wesentliche Forderungen an den Generalisierungsprozess sind:

  • Wirklichkeitstreue: Die Karte muss dem Original möglichst treu bleiben, indem sie die wesentlichen Merkmale des dargestellten Bereichs akkuratisch repräsentiert.

  • Vollständigkeit: Relevante Informationen sollen nicht weggelassen werden. Hierzu zählt auch die Berücksichtigung von thematischen Aspekten, die für den Nutzer von Bedeutung sind.

  • Lesbarkeit: Karten sollten einfach zu lesen und zu interpretieren sein. Dies kann durch geeignete Farbgebung, geeignete Schriftgrößen und klare Symbole erreicht werden.

  • Informationsvielfalt: Vielfalt an Informationen präsentieren, um dem Benutzer verschiedene Perspektiven zu bieten. Dies kann durch die Annotation von Details oder durch das Hinzufügen von interaktiven Elementen in digitalen Karten geschehen.

  • Platzbedarf: Effiziente Nutzung des Platzes auf der Karte zur Vermeidung von Überfüllung. Hierbei kommt es darauf an, wie viele Informationen sinnvoll dargestellt werden können, ohne die Karte unübersichtlich zu gestalten.

Definition von Generalisierung

'Generalisierung' beschreibt den Übergang zu höheren Allgemeinbegriffen, die das Wesen der Objekte bezeichnen (Leipner & Mielke 2007). Dies umfasst Prozesse wie abstrahieren, vereinfachen und klassifizieren von Daten.

GIS-Daten und verknüpfende Prozesse

Datenbindung

In-GIS visualisieren, um die kartographische Generalisierung besser zu verstehen. Hierbei werden verschiedene Datenquellen integriert, um ein ganzheitliches Bild zu erstellen.

Stufen der Generalisierung

  1. Erfassungsgeneralisierung (bei Datenerfassung): Hierbei geht es um die Vereinfachung und Kategorisierung von Rohdaten während des Erfassungsprozesses.

  2. Modellgeneralisierung (bei Datenmodellen): In dieser Phase wird ein vereinfachtes Modell der Realität erstellt, das grundlegende Informationen beinhaltet, ohne in Detailfragen abzutauchen.

  3. Kartographische Generalisierung (bei Kartenerstellung): Die letzte Phase betrifft die visuelle Darstellung des Modells auf der Karte, wobei Entscheidungen über das Design, die Farbgebung und die Symbolik getroffen werden, um Klarheit und Verständlichkeit zu gewährleisten.

Erfassung kartographischer Modelle

Unterschiedliche Ansätze

Früher wurde die Karte hauptsächlich als Datenspeicher genutzt. Heute gibt es eine entscheidende Trennung zwischen Modell und Darstellung, wobei Modelle oft eine abstrakte und vereinfachte Sicht auf die Realität darstellen. Diese Trennung ermöglicht es, vielfältigere und dynamischere Karten zu erstellen, die besser auf spezifische Benutzerbedürfnisse eingehen können.

Ziel

Das Ziel besteht darin, Karten spezifisch auf zukünftige Anforderungen auszurichten (Fuhrmann, 2007) und sie an den Bedarf der Nutzer zu adaptieren. Dazu gehört auch die kontinuierliche Aktualisierung der Daten und die Berücksichtigung neuer Anforderungen und Technologien.

Transformation von Rohdaten

Die Erfassungsgeneralisierung beinhaltet mehrere Aspekte:

  • Geometrie: Dies umfasst Messung, Auflösung und Genauigkeit von Datenpunkten.

  • Art und Eigenschaften des Objekts: Hierbei spielt Semantik und Klassifikation eine entscheidende Rolle, da unterschiedliche Objekte spezifische Daten und Charakteristika mit sich bringen.

Beispiel für Erfassung

  • Geometrie von Polygonen (z.B. Haus)

  • Objektkategorien im Straßenverkehr, die von verschiedenen Erhaltern (Bund, Land, Gemeinde) verwaltet werden.

  • Widmung: Unterscheidung zwischen öffentlichen und privaten Straßen, was für die Navigation und Verkehrsplanung wichtig ist.

  • Verkehrsrechtliche Festlegungen: Prioritäten und zulässige Höchstgeschwindigkeiten, die auf Karten abgebildet werden, beeinflussen die Sicherheits- und Verkehrsmanagementstrategien.

Historische Entwicklung der Geländedarstellung

Früher wurden Karten mittels künstlerischer Methoden gefertigt. Heute kommen moderne Technologien wie das Digital Elevation Model (DEM) mit Rasterwerten zum Einsatz, was die Genauigkeit und den Detailgrad erheblich verbessert. Der Einsatz solcher Technologien hat es ermöglicht, topographische Daten in dreidimensionalen Formaten darzustellen, die für Nutzer anschaulicher sind.

Modellgeneralisierung: GIS-Operatoren

Umwandlungen

  • Geometrie: Umwandlung zwischen Vektor und Raster, wobei Vektordaten oft zur Darstellung klarer Grenzen und Rasterdaten zur Darstellung kontinuierlicher Flächen dienen.

  • Eigenschaften ändern: Zum Beispiel die Bearbeitung von Vektordaten zur Anpassung an spezifische Bedürfnisse, etwa durch das Zusammenführen mehrerer Datenquellen oder das Ändern von Attributen.

Operationsarten

Unterschiedliche Operationen, die auf Basis von Input-Layer und Attributen durchgeführt werden:

  • Mengenoperationen: Union, Intersect, Difference - ermöglichen das Zusammenführen oder Vergleichen von Datensätzen.

  • Buffer-Operationen: Hierbei werden Vektor-Features um einen spezifischen Radius erweitert, um z.B. Einzugsgebiete zu definieren.

  • Dissolve-Operation: Features mit gleichem Attribut werden zusammengefasst, um die Datenmenge zu reduzieren und die Lesbarkeit zu erhöhen.

Geoprocessing in GIS

Beispielsweise polygonale Vereinfachung, Geometrieanpassungen in GIS-Software wie QGIS. Hierbei werden komplexe geometrische Formen vereinfacht, um die Performanz und die Übersichtlichkeit der Karte zu verbessern.

Kartographische Generalisierung

Auswirkungen des Maßstabes

Die Kartendarstellung wird stark durch den Maßstab beeinflusst, was die Anforderungen an die Generalisierung beeinflusst. Bei kleinem Maßstab müssen größere Gebiete dargestellt werden, was bedeutet, dass weniger Details erfasst werden, während großmaßstäbige Karten mehr Details aufweisen können, diese jedoch weniger Fläche abdecken.

Konzepte der kartographischen Generalisierung

Unterscheidungen zwischen Maßstänzen und die Notwendigkeit konzeptioneller Operatoren. Oft ist manuelle Bearbeitung nötig, um die Generalisierung so anzupassen, dass sie den spezifischen Anforderungen des Projekts oder der Zielgruppe gerecht wird.

Beispiele für Generalisierung

Anwendung in unterschiedlichen Maßstäben, um die Balance zwischen Detail und Übersicht zu finden. Dies wird erreicht durch Techniken wie Glättung von Linien, Entfernung von weniger wichtigen Objekten oder die Gruppenbildung von ähnlichen Kategorien.

Geometrische Generalisierungs-Operatoren

Kategorisierung nach Geometrietypen:

  • Punkte: Einzel, Gruppen, die für spezifische Inhalte wie Orte von Interesse (POIs) stehen können.

  • Linien: Einzel, Gruppen, wichtig für die Darstellung von Verkehrswegen, Flüssen und anderen linearen Elementen.

  • Flächen: Einzel, Gruppen, für die Anzeige von Gebieten wie Landnutzung, Vegetationstypen oder administrative Grenzen.

Übung 2




Aktive Beteiligung an der Digitalisierung von OSM-Daten.Abgabefrist: 2.12., 10:00 Uhr.Tutorfragen am 28.11., 17:00-18:00.Nächste Vorlesung: Klassifizierung, Thematische Kartographie.