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Geomatik (Fach) / Landesvermessung II (Lektion)

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• Kompass - immer noch benutzt, zur Orientierung im Gelände- durch räumlichen Rückwärtsschritt zur groben Positionsbestimmung geeignet- Marschkompass → Windrose drehbar- Geologenkompass, Peilkompass → meist feststehende Windrose Bei Positionsbestimmung auf der Karte: Azimut (Winkel im Uhrzeigersinn von Noden aus gemessen!) → Nadelabweichung beachten!
• Satellitennavigationssysteme - besteht aus Satelliten, die um die Erde kreisen- USA: Global Positioning System (GPS) → 6 Umlaufbahnen, an jeder mindestens 4 Satelliten (mindestens 24 Satelliten, aktuell 31, zur Sicherheit)- bis zum Jahr 2000 GPS für Zivile nur mit eingeschränkter Genauigkeit (+/- 100 m) - an Bord eines Satelliten: jeweils 2 Cäsium-Atomuhren (Genauigkeit 10 ^-13 s) → Abweichung von einer Sekunde in ca. 20 Millionen Jahren → diese hohe Genauigkeit ist notwendig!- Gesendetes Signal enthält die Startzeit- Empfänger: Feststellung der Stoppzeit: ein Fehler von 0,000001 Sekunden bedeutet ein 300 m Fehler in der Positionsbestimmung! → Stoppzeit berechnen, nicht messen, da keine Atomuhr im Empfänger- (Startzeit – Stoppzeit) * c = Entfernung vom Satelliten- c = Lichtgeschwindigkeit (konstant im Vakuum)- Bei 3 Satelliten eindeutiger Schnittpunkt: Aber: Zeit muss auch berechnet werden (4 Unbekannte: geogr. Breite, geogr. Länge, Höhe und Zeit → 4 Gleichungen werden benötigt!)- mindestens 4 Satelliten zur Positionsbestimmung nötig!
• Was kann ein Satellitensignal stören? - Signale gehen durch die Atmosphäre, darin hat Lichtgeschwindigkeit einen anderen Wert als im Vakuum- Zusammensetzung der Atmosphäre ändert sich in Raum und Zeit- Anordnung der in die Messung einbezogenen Satelliten kann eine Vergrößerung der Positionsungenauigkeiten bewirken- Reflektionen, Signalbrechungen, Signalstörungen
• Lösungen für Satellitensignalstörungen - Einfluss der Atmosphäre kann über differentielle Messungen gemindert werden (DGPS)Messung des „Fehlers“ an bekannter Position-> Verrechnung des Fehlers in die aktuelle Bestimmung- Positionsbestimmung erfolgt auf 7-15 m genau, mit DGPS können wenige m Genauigkeit erreicht werden- mit teuren (fest installierten) Geräten lassen sich die Positionen bis auf einige mm genau ermitteln
• Thematische Karten Definition: Verschiedene→ Erscheinungen und Sachverhalt zur Erkenntnis ihrer selbst (Kartengrund als allgemeine Orientierung und/oder Einbettung des Themas)→ inhaltlich reduzierte und überarbeitete Grundlage spezielle Themen zum Ausdruck bringt, auf einen speziellen Aussagezweck abgestimmt
• Thematische Karte: Semantisches Modell Zentrale Aspekte: Aggregationsniveau der Daten; Klassifizierung, Skalenniveau der Daten (nominal, ordinal, intervall, rational), Diskret oder Kontinuum?
• Thematische Karte: Kartographisches Modell - flächig, punktförmig, symbolisch/bildhaft- Dartstellung der Objekte in der Karte: quantitativ oder qualitativ?(Werden die Symbole, z.B. Kreise zur Bevölkerungsdichte, mit einbezogen? Unterschiedliche Größe = unterschiedlich viele oder alle gleich groß?)- Diagramme: absolute oder relative Darstellung?→ dieselbe Situation kann je nach verwendetem Prinzip sehr unterschiedlich kartographisch umgesetzt sein!
• Darstellung von Eigenschaften, die diskrete Werte annehmen (diskrete Größen) Flächenbezogene Darstellungen: Figuren, Diagramme, Mengenpunkte, Flächenmosaik
• Darstellung von Eigenschaften, deren Werte sich im Raum stetig/kontinuierlich ändern (stetige Größen) durch Messpunkte mit Datendaraus interpolierte IsolinienIsolinien mit Flächenfüllung dazwischen
• Diagrammformen - Stab- / Säulendiagramm; Flächen- ; Körper- (v.a. für sachliche Gliederungen); Quadrantendiagramm (für Gegenüberstellung); Winddiagramm (prozentuale Häufigkeit der Windrichtungen), Stabdiagramm als Bevölkerungspyramide (absolute und relative Gliederung nach Alter und Geschlecht); Kurvendiagramm (für zeitliche Gliederungen); Stabdiagramm als Histogramm (für Häufigkeitsverteilungen)- es gibt viele Darstellungsvarianten- große Wertunterschiede in Diagrammen → erfordern nicht-lineare Darstellung (2 oder 3 dimensional, wenn auch nur auf Papier?)- Sonderfall: Bewegung (Pfeile)- Dreiecksdiagramm mit drei Achsen (z.B. Korngrößenverteilung)- Thermoisoplethendiagramm (Tagesgang und Jahresgang des Temperaturverlaufs)
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• Digitale Karten → Realität in ein Computermodell?Nach aufsteigender Abstraktion:Conceptual Model: (verbale) Beschreibung relevanter Objekte und deren Beziehungen (human oriented)Logical Model: Liste für formale Beschreibung der Objekte und deren Beziehungen (computer oriented)Physical Model: Beschreibung, wie das logische Modell in eine Datenbank implementiert wrden kann (computer oriented)
• Digitale Karten benötigen welche Infos? Eigenschaften von Objekten, Semantik, SachdatenRäumliche Ausdehnung/Verbreitung der darzustellenden Eigenschaften (Semantik: Geometrie, Sachdaten: Geometriedaten)Gültigkeit, Stand, Bearbeiter, Datengrundlagen (Semantik: Informationen über die Daten: Sachdaten: Metadaten)
• Originaldaten: Diskreta Bsp: Gemeindeflächen, Forstbezirke, etc. → Modellierung über Vektordaten
• Originaldaten: Kontinua → Bsp: Luffttemp., Bodenfeuchte, Diskretisierung auf räumlicher und sachlicher Ebene notwendig → Modellierung über Rasterdaten
• Vektormodelle Vektoren sind gerichtete Strecken → Anfangs- und Endpunkt, Punkte durch Linie verbunden (normalerweise 2 Koordinaten pro Punkt, X und Y); haben eine Richtung, bei einem geschlossenen Vektorzug ist die umzogene Fläche links der Vektoren innen (gängiges Problem bei Open Street Map → bessere GPS-Software legt automatisch Flächen in korrekter Vektorreihung an)→ Kurven werden in Folgen von Vektoren zerlegt → Annäherung der Kurve über gerade Linien→ Flächenhafte Objekte (z.B. Gebäude) werden durch Umrisslinien erfasst→ Modellierung am Computer erfolgt mithilfe von Punkten. Linien, die mehrere Flächen begrenzen, müssen als „einzelne Linien“ gewertet werden, und wieder einzeln, je nachdem, was sie begrenzen. (Vgl F 12)=> Vektormodelle sind besonders gut geeignet für Punkte, Linien, Flächen mit homogenen Eigenschaften (→ Diskreta)
• Rasterdaten Raumbezogene Infos werden durch feines, aber starres Raster von kleinen Flächen zerlegtAnordnung der Flächen erfolgt in Matrixform (Zeilen und Spalten) → einzelne Bildelemente heißen PixelPixel beinhalten die Bildinformation oder beliebige andere numerische Informationen (z.B. Messwerte)→ Vorteil: wenig Speicherplatz, auch für Koordinaten! Da es eine definierte Fläche gibt, können die Koordinaten jeder beliebigen Zelle leicht berechnet werden=> Rastermodelle sind besonders geeignet für Flächen mit räumlich hoch variablen Eigenschaften, z.B. Fernerkundungsdaten (→ Kontinua)
• ATKIS = Amtliches Topographisch-Kartographisches Informationssystem!- digitale Modellierung der Landschaft & des Geländes mit blattschnittfreier Datenerhaltungamtlicher, bundeseinheitlicher digitaler Geodatenbestand- zentrales Element: digitales Landschaftsmodell (DLM) mit entsprechendem Objektartenkatalog- Basis DLM (1:25000) → alle anderen werden daraus abgeleitet (generalisiert) - DLM beschreiben die topographischen Objekte der Landschaft und das Relief der Erdoberfläche im Vektorformat- jedes Objekt besitzt eine deutschlandweit eindeutige ID- Objekte werden beschrieben durch: Objektart, räumliche Lage, geometrischer Typ (Punkt, Linie, …), beschreibende Attribute, Beziehungen zu anderen Objekten (Relationen)- Welche Objektarten ein DLM enthält und wie die Objekte zu bilden sind, ist im ATKIS-Objektartenkatalog festgelegt - ATKIS mit dem DLM haben Rückwirkungen auf das Aussehen der analogen Karten!
• Vergleich alter und neuer TK 25 - Einzelgebäude-Darstellung fehlt- zahlreiche Höhenpunkte fehlen- Umrisslinien (z.B. von Gewässern) erheblich ungenauer- Liniensignatur für Feldwege wäre in S/W-Kopie nicht mehr eindeutig zuzuordnenfarbig- Gauß-Krüger-Netz (Rechts-/Hochwerte) ersetzt durch UTM-Gitter- zahlreiche Felssignaturen fehlen- Böschungssignaturen an Verkehrswegen fehlen Fazit: Auch gegenüber amtlichen topographischen Karten kritisch bleiben!
• Orthodrome kürzeste Verbindung zweier Punkte auf einer Kugeloberfläche
• Loxodrome ist eine Kurve auf einer Kugeloberfläche z. B. der Erdoberfläche, die die Meridiane im Geographischen Koordinatensystem immer unter dem gleichen Winkel schneidet auch genannt Kursgleiche, Winkelgleiche oder Kurve konstanten Kurses

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