Kein Folientitel - Universität der Bundeswehr München

Modul Nr. 13193 + 13194, M.Sc. Bau:
Geodäsie und GIS
Teil GIS – Kapitel 3:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt
AGIS / Inst. Für Angewandte Informatik
(INF4)
Universität der Bundeswehr München
[email protected]
www.agis.unibw.de
Datenerfassung /
Datenübernahme
für / im GIS
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
2 / 65
Überblick
• Datenerfassung – Einführung
• Methoden der Datenerfassung
• Primäre Erfassungsmethoden
• Sekundäre Erfassungsmethoden
• Datenangebot
• Übernahme / Integration digitaler Datenbestände
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
3 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Datenerfassung im GIS
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Ziel:
Bereitstellung von Informationen in einem GIS
Datenangebot
Datenübernahme
Stellenwert der
Daten (-erfassung)
Ablauf
Datenübernahme / Erfassung
Datenhaltung / Verwaltung
1
10
100
Präsentation
Analyse
Hardware
Software
5-10
Daten
(-erfassung)
Aus wirtschaftlichen Gründen: wenn möglich vorhandene Daten nutzen!
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
2-4
4 / 65
>50
Datenerfassung –
Einführung
Datenerfassung - Randbedingung
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Gesetzliche Vorschriften:
Gesetzliche Anforderungen
Vorschriften der Anwendung
Datenangebot
Datenübernahme
• Gesetze, Verordnungen,
betriebliche Bestimmungen
Datenübernahme / Datenerfassung • Juristische Dokumentationssicherheit
Technische
WirtschaftMöglichkeiten
lichkeit
Anforderungen der Anwendung:
Wirtschaftlichkeit:
•
•
•
•
• Datenquellen und
Technische Möglichkeiten:
Datenmengen
• Datenerfassungsmethoden
• Wahl der vereinbarten
Qualitätsziele
• Erfüllung der Anforderungen
Art der Anwendungen
Datenmodell
Datenquellen
Geforderte Methoden
• Hard- und Software
• Datenmodell / Datentypen
• Vorhandene Methoden
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Datenübernahme - Datenerfassung
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Im folgenden beschäftigen wir uns mit der
Datenerfassung
Datenangebot
Datenübernahme
Die Frage ob und welche Daten wir
übernehmen können betrachten wir
anschließend
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Datenerfassung - Beispiel für Aufwände
Primäre
Erfassungsmethoden
Digitalisierung vorhandener Karten
Aufwandsabschätzung
in Stunden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Kosten für die
Erfassung der Daten
Datenangebot
Datenübernahme
Leitungsdaten im NIS (GAS):
20 Stunden pro Blatt (1:500)
•
•
•
•
•
•
•
•
Unterlagen zusammenstellen 0,5
2,5
Vorbereitung / Einpassung
0,5
2,5
Erfassung der Geometrie
9,0 45,0
Sachattributerfassung
5,0 25,0
Recherchen
1,0
Prüfung, Korrektur
2,0 10,0
Schlussprüfung
0,5
Datenaufbereitung
1,5 7,5
in h in %
Die Kosten der Datenerfassung i.w. Sinne beinhalten auch
Administration, Soft- und Hardwarepflege, Schulungen etc.
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
7 / 65
Abschätzung: Wie viele Blätter 1: 500 wären für München zu erfassen? (50 cm * 50cm)
5,0
2,5
Datenerfassung –
Einführung
Datenerfassung - Vorbereitung
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
projektspezifische Datenerfassungsstrategie
innerhalb eines GIS-Projektes
Datenangebot
Datenübernahme
Ist-Untersuchung und Anforderungsanalyse  Konzept
• Welche Objektklassen, welche geometrischen und thematischen
Attribute sind zu erfassen / beschaffen?
• Welche vorhandenen oder externen Datenquellen (analog / digital)
können genutzt werden bzw. sind zu beschaffen?
• Existieren geeignete alternative (kostengünstigere) Datenquellen
oder Daten auf dem Geodatenmarkt?
• Welche anderen DV-Systeme und Verfahren müssen im
Unternehmen berücksichtigt werden
(z.B. SAP, CAD etc.)?
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Beispiel für Erfassungsanweisung (ATKIS)
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Datenerfassung - Qualitätssicherung
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Prinzip: Vermeidung von Datenfehlern !
Datenangebot
Datenübernahme
Maßnahmen:
Methoden:
• detaillierte Aufgabenbeschreibung
• manuelle oder DV-gestützte
• Qualitätsziele spezifizieren
• Festlegung von Qualitätskontrollen
- Prüfprozeduren
- Sichtkontrolle
- Fehlerbereinigung
• Evaluierung aller Maßnahmen
• …
Fehlersuche und -korrektur
• Qualitätsprüfung
- Geometrisch-topologische
Prüfung
-
Prüfung auf Flächendeckung
Prüfung der Fachattribute
Prüfung der Graphikdaten
….
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Datenquellen für die Datenerfassung
• das reale Objekt selbst
• photographisches Abbild
- Luftbilder
- Orthofotos
- Satellitenfotos
Primäre
Erfassungsmethoden
• amtliche Karten- oder Planwerke
Datenangebot
- Katasterplanwerke
- Karten der amtlichen
Datenübernahme
Vermessungsverwaltung
(DGK5, TK10, TK25,
Stadtgrundkarten ...)
- Thematische Karten
(Geologie...)
- Militärische Karten ...
Primäre Datenerfassung
Sekundäre
Datenerfassung
• gewerbliche und sonstige Karten
(Stadtpläne, Streckenplan DB ...)
• geographische Verzeichnisse
- Adressenmaterial
• statistische Daten
• andere Informationssysteme
oder digitale Datenbestände
privater Anbieter (s.u)
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
Sekundäre
Erfassungsmethoden
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Datenerfassung –
Einführung
Primäre Erfassungsmethoden - Überblick
•
•
•
•
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Felderkundung und Permanentregistrierung
Terrestrische Vermessung
Global Navigation Satelite Systems (GNSS)
Photogrammetrie und Fernerkundung
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
Datenangebot
Datenübernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Primäre Erfassungsmethoden - Überblick
Primäre
Erfassungsmethoden
thematisch orientierte Identifikation, sachkundige
Interpretation und Unterscheidung von räumlichen
Phänomenen ( Geoobjekte)
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
lagemäßige Abgrenzung und Kennzeichnung
Ziel:
Methoden:
• Neuerfassung von Daten
Felderkundung
Permanentregistrierung
• Aktualisierung und
Vervollständigung von
Datenbeständen
• Erhöhung des
Informationsgehaltes
• Qualitative Verbesserung
Terrestrische Vermessung
GNSS
Photogrammetrie /
Fernerkundung
der Daten
• ….
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
13 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Felderkundung und Permanentregistrierung
Felderkundung
Permanentregistrierung
• Befragungen
• Zählungen
• Beschreibungen
- Nutzung von
Flurstücken,
Gebäuden
• Dokumentation von
Regeln
- z.B. Abbiegeverbote
• ...
• kontinuierliche Messwerterfassung in Netzen von
Messstationen/Sensoren
- Schadstoffe / Strahlung
- Abfluss / Gewässergüte
- Pegelstände
- ...
• direkte digitale oder analoge
Registrierung
- Druck / Temperatur
- Netzauslastung
- ...
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
Zur Erinnerung:
Quelle: http://fluggs.wupperverband.de/
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Terrestrische Vermessung
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Prinzip: genaue Winkel- und Distanzmessung bzw.
Koordinatenerfassung unmittelbar am Objekt
Datenangebot
Datenübernahme
• Lagebestimmung von Objekten mittels geodätischer
Vermessungsmethoden
- Vielfältige geodätische Messverfahren und Geräte
• Unterirdischen Leitungen: Detektion
• einheitliches Lage- und Höhenbezugssystem anzustreben
• Erfassung von Objekteigenschaften
- Identifizierung und Beschreibung der Objekte
- Erfassung der Attribute
- Für Inhalte, vgl. Vorlesung Heunecke
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Terrestrische Erfassung (2)
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
optoelektronische
Messverfahren
Datenangebot
Datenübernahme
Theodolit,
Tachymeter,
Nivelliere,
Totalstationen …
Übernahme der
digitalen Daten ins
GIS (Schnittstellen)
40
Bergstraße
2
100
Messung von
Entfernung/Winkel,
Höhenunterschiede,
Koordinaten
Objektbildung im GIS
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
GNSS 1
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
GNSS (GlobalNavigationSatelliteSystems)
Datenangebot
Verfügbare / geplante Systeme:
Datenübernahme
• Global Positioning System (GPS), offiziell NAVSTAR GPS, USA ca. 1985 operat.
• GLONASS (russ.: Globales Satellitennavigationssystem), Russland ca. 1993
• Galileo, europäisches Satellitennavigationssystem, geplant, 2013
• Compass(Beidou), chinesisches Satellitennavigationssystem, Termin??
Für Inhalte, vgl. Vorlesung Heunecke,
www.zogg-jm.ch
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Terrestrische Verfahren / GNSS
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
 Geodätische Verfahren (opto.-el. / GNSS) primär für kleinräumige bzw.
Punkt-/Linienorientierte Aufnahmen gut geeignet
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Photogrammetrie und Fernerkundung 1
Primäre
Erfassungsmethoden
Prinzip: Erfassung auf Basis des unterschiedlichen
Reflexionsverhaltens von sichtbaren Objekten
mittels Sensoren (Abtastsysteme, Messkammern)
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
• Verwendung passiver und aktiver Systeme
- z.B. sichtbares Licht, Radar ..
- Aufnahmeplattformen und Informationsträger
- z.B. Flugzeug, Satellit
- z.B. Photographische/FE Aufnahmen (digital, selten Film)
• „Traditionelle“ Einteilung
- Aero-Photogrammetrie (Aufnahme aus der Luft, Flugzeuge, Drohnen / UAVs))
- Nahbereichs-Photogrammetrie (Aufnahme vom Boden)
- Fernerkundung (Aufnahme aus dem Weltraum, Satelliten)
Hinweis: Grenzen zw. Photogrammetrie und Fernerkundung nicht mehr scharf
Wirtschaftlich nur für große Mengen zu erfassender Daten
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Photogrammetrie und Fernerkundung 2
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Photogrammetrie
Datenangebot
geometrische Bildmessung (analog, digital) photographischer
Aufnahmen (sichtbarer Bereich des elektromagn. Spektrums)
Ableitung von geometrischen Lageinformationen realer Objekte
- Größe, Form, Lage usw. Bildebene
Rekonstruktion von
Objektkoordinaten
aus Bildkoordinaten
Zentrum der
Projektion
Datenübernahme
Verfahren:
• Geometrische
Transformation über
Passpunkte
• Analytische
Beseitigung der
Verzerrungen
(Entzerrung, Rektifikation)
Ebene der Objekte
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
Rekonstruktion der
Objektgeometrie
• Bildverarbeitung /
Automatische
Objekterzeugung
20 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Photogrammetrie und Fernerkundung 3
Produkte
Orthophotos
Vektordaten
Orientierung der
Aufnahmen
zueinander und über
Passpunkte (Landeskoordinatensystem)
Georeferenzierung /
Entzerrung mittels
eines digitalen
Geländemodells
Objekterzeugung
Georeferenziertes
rasterbild
objektstrukturierte
Daten (3D)
Rasterdaten als
eigener „layer“ im GIS
Primäre
Erfassungsmethoden
Zusatzinformationen
Verwendung von
Infrarot-Filmen und
multispektralaufnahmen
Bewertung spektraler
Merkmale
Sachinformationen
z.B. zur Vegetation,
Hydrologie,
Ozeanographie etc.
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
21 / 65
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
Datenerfassung –
Einführung
Photogrammetrie und Fernerkundung 4
Primäre
Erfassungsmethoden
Fernerkundung
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
Auswertung spektraler Aufnahmen
(gesamte bzw. ausgewählte Bereiche des elektromagnetischen
Spektrums),  Klassifizierung, Pixel / Objekte
Ableitung von Geometrie und weiteren Eigenschaften und
Beschaffenheit der Erdoberfläche
- Material, Bodenbedeckung, Gesteinsart, Wasser usw. -
Aufnahmesysteme z. B. Landsat, SPOT oder IKONOS
- unterschiedliche räumliche, spektrale und temporale Auflösung
- erfasste Bereiche der Erdoberfläche differieren
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
22 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Fernerkundungssensoren
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
23 / 65
Fernerkundungssensoren, Beispiel
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
24 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Photgrammetrie und Fernerkundung
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Photgrammetrie und Fernerkundung sind
Datenangebot
Standardverfahren für „großräumige“ GIS-Datenerfassung
Datenübernahme
( Bundesländer)
Luftbilder / Orthophotos können bei Verm.-Verwaltungen erworben werden
Fernerkundungsdaten bei spez. Distributoren, z.B. GAF (www.gaf.de)
Bilddaten
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
25 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Sekundäre Erfassungsmethoden - Überblick
•
•
•
•
•
•
•
•
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Erfassung von Sach- und Vektordaten
Georeferenzierung
Alphanumerische Datenerfassung
Manuelle Digitalisierung
Bildschirmdigitalisierung
Konstruktive Datenerfassung
Halbautomatische Vektorisierung
Automatische Raster-Vektor-Konvertierung
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
Datenangebot
Datenübernahme
26 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Sekundäre Erfassungsmethoden - Überblick
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Erzeugung von objektstrukturierten Daten (mit
Vektorgeometrie) aus analogen Karten, Plänen...
Anwendung:
Datenangebot
Datenübernahme
Methoden:
• Erfassung vorhandener
Erfass. Alphanumer. Daten
analoger Datenquellen
• Vervollständigung, Aktualisierung
und Fortführung digitaler
Datenbestände
Manuelle Digitalisierung
Bildschirmdigitalisierung
Konstruktive Datenerfassung
Halbautom. Vektorisierung
Automatisierte Rasterkonvertierung
Direkte Messung im GIS oder Übernahme der Daten in GI-Systeme
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
27 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Überblick Sekundäre Erfassungsmethoden
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Kartenvorlage (Originalfolie)
Manuelle
Digitalisierung
Datenangebot
SCANNEN
Datenübernahme
Raster-“bild“ (Datei)
Bildschirmdigitalisierung
Halbautom.
Vektorisierung
Konstruktive
Datenerfassung
Automatisierte
R/Vkonvertierung
Unstrukturierte
Vektordaten
Mustererkennung
Objektstrukturierte Daten (Vektorgeometrie)
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
28 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Manuelle Datenerfassung
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
Digitalisiertablett
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
29 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Erfassung von Sach- und Vektordaten
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Sachdaten  Sachattribute
• alphanumerische Daten,
Datenangebot
Beschriftungen
• Interpretationen unterschiedlicher
Signaturen und Symbole der Karte
• vom System vergebene Daten mit
„globalem“ Geltungsbereich
(z.B. Metadaten, Ortsschlüssel)
Geometriedaten  Geometrieattribute
• Vektordaten mit unterschiedlichen
Geometrietypen
• Punkt, Kurve, Fläche …
• Zusätzliche geom. Daten z.B. Abstände
(Bemaßungen)
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
30 / 65
Datenübernahme
Datenerfassung –
Einführung
Vorverarbeitung der Rasterdaten 1
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
• Karten- oder Planvorlagen werden gescannt
Datenangebot
- Maßhaltige Originalfolien verwenden (Verzerrungen)
Datenübernahme
- Genauigkeit der Geräte prüfen
- Scannerauflösung entsprechend einstellen!
• Georeferenzierung und Transformation in Landeskoordinaten
- Eindeutige, identische Quell- und Zielpunkte
(z.B. Blattecken bei Rahmenkarten)
- Einpassung mittels dieser Referenzpunkte und
automatischer Einpassroutinen
- …
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
31 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Vorverarbeitung der Rasterdaten 2
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
• Prüfung der zu erzielenden
Genauigkeiten durch Testmessungen
• Blattrandinformationen trimmen
(entfernen)
- Automatisiert
- Manuell
•
Randbereiche homogenisieren
(siehe Beispiel)
• weitere Filter
• ....
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
32 / 65
Datenübernahme
Datenerfassung –
Einführung
Georeferenzierung
Primäre
Erfassungsmethoden
Nord
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
1. Identische Punkte
(Quell- und Zielpunkte) wählen
Datenübernahme
2. Transformation
Verschiebung
Rotation
Maßstab,
Scherung
Grafikdatei mit „Quell“punkten in
lokalen Koordinaten (gemessen)
Datei mit „Ziel“punkten in
Landeskoordinaten
Ost
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
33 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Alphanumerische Datenerfassung
Charakteristika
Vor- und Nachteile
• manuelle Eingabe oder
• wenig Fachwissen
Migration von Sachdaten
(Fachdaten, Attributlisten ...)
• gemeinsam mit der Erfassung
der graphischen Informationen
oder davon unabhängig
• Datenbankapplikation
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
erforderlich, jedoch strikte
Regeln für Erfassung (min.
Interpretationsspielraum)
• Zeit- und Personalaufwand
je nach Umfang der Daten
unterschiedlich
• Kontrolle der Eingaben
• monotone Tätigkeit
bei komplizierten und komplexen Sachverhalten empfiehlt sich
die gemeinsame Erfassung von Geometrie- und Sachdaten
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
34 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Manuelle Digitalisierung
Primäre
Erfassungsmethoden
Charakteristika
Vor- und Nachteile
• manuelle Erfassung von
• universell einsetzbar
Geometrie- und Sachdaten
• Digitalisiertablett,
Fadenkreuzlupe
• Umfangreiche CADFunktionalitäten u.a. zur
Definition von Fangradien und
geometrischen Sollkonditionen
- Rechtwinkligkeit,
Parallelität,Flächenschluss
...
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
- Schwierige und
heterogene Vorlagen ...
• direkte Strukturierung und
topologische Verknüpfung
• hoher Zeit- und
Personalaufwand
• eingeschränkte Kontrolle der
Vollständigkeit und
Genauigkeit (Tablett,
Bildschirm)
• monotone Tätigkeit
geeignet bei geringer Anzahl zu erfassender Vorlagen und
„schwierigen“ Vorlagen
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
35 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Bildschirmdigitalisierung
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Charakteristika
Vor- und Nachteile
• manuelle Erfassung von
• Gleichzeitige Darstellung von
Geometrie- und Sachdaten
• Digitalisiermenu,
Fadenkreuzlupe am Bildschirm
• gescannte Informationsquelle
am Graphikbildschirm
• Funktionalitäten wie manuelle
Digitalisierung
Datenübernahme
Raster- und Vektorinformationen -> ergon. Vorteil
• Möglichkeiten zur visuellen
Prüfung auf Vollständigkeit und
Richtigkeit
• Siehe manuelle Digitalisierung
• …
„ähnlich“ wie manuelle Digitalisierung
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
Datenangebot
36 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Konstruktive Datenerfassung
Charakteristika
Vor- und Nachteile
• manuelle Erfassung von
• höchstmögliche Genauigkeit
Geometrie- und Sachdaten
• am Bildschirm
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
• Erfassung beruht auf
• Referenzdaten zur Konstruktion
sind gemessene Daten
• vielfältige und flexible
Konstruktionsmöglichkeiten
erforderlich (CAD)
Verfahren
1,40
• hoher Zeit- und Personalauf-
100,00
Hintergrundrasterkarte
• technologisch etabliertes
2
• Informationsquelle meist als
wand
• bessere Möglichkeiten zur
Kontrolle und Fehlerbereinigung
• entsprechend sachkundiges
Personal erforderlich
geeignet primär für die lagerichtige Darstellung der
Leitungsdokumentation
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
37 / 65
Bergstraße
Originalunterlagen
Datenerfassung –
Einführung
Halbautomatische Vektorisierung
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Charakteristika
Vor- und Nachteile
• automatische Erfassung von
• geringerer Erfassungsaufwand
Geometrie- und Sachdaten
• Selektion der zu erfassenden
Objekte durch den Mitarbeiter
• Ableitung v. Vektordaten durch
Mustererkennungsverfahren
(Linienverfolgung)
• unterschiedliche Datenformen
- unstrukturiert
- mit Topologie
- …
Datenübernahme
• Erkennung von Texten und
Symbolen möglich
• Zuweisung von Attributen
möglich
• bessere Möglichkeiten zur
Kontrolle und Fehlerbereinigung
• Genauigkeit abhängig von der
Qualität der Vorlagen
• zusätzlich manuelle Erfassung
und Nachbearbeitung
• „interessantere“ Tätigkeit
geeignet für die Erfassung homogener, klar strukturierter
und qualitativ hochwertiger Vorlagen
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
Datenangebot
38 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Beispiel
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
• Startpunkt festlegen
• Vektorisierte Teilstrecke
• Stop – je nach definierten
Datenübernahme
Stopkriterien (im Beispiel
kreuzende Leitungen)
• Manuelle Entscheidung
für den weiteren Verlauf
• Zielpunkt
STROM – Niederspannung
München – Theresienwiese
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
39 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Automatisierte Rastervektorkonvertierung /
Mustererkennung
Charakteristika
Vor- und Nachteile
• automatisierte Konvertierung
• hohe Effizienz
von Rasterstrukturen zu
Vektordaten
• Generierung von Linien /
Flächen
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
• geringer Zeit- und
Datenübernahme
Personalaufwand
• Komplexe Systeme, hoher
„Trainingsaufwand“
• Erkennung von Texten /
Signaturen
• Nur bei großen (einheitlichen)
Datenmengen
• Strukturierung der Daten
• Genauigkeit abhängig
von der Qualität der Vorlagen
• Wissensbasierte
Objekterkennung
• Erhöhte Software- und
Hardwarekosten
• Manuelle Nacharbeit
geeignet für die Erfassung homogener, graphisch qualitativ
hochwertiger Vorlagen
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
40 / 65
Kartenbeispiele
Flurkarte 1.500 Ba-Wü, Ortslage, gute graph. Qualität
Schlechte graph. Qualität
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
41 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Verfügbare Daten / Datenangebot
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Übersicht
•
•
•
•
Datenübernahme
Amtliche Daten
Daten privater Anbieter
Freie Daten
Militärische Daten
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
42 / 65
Amtl. Geobasisdaten und Fachdaten
Basisdaten als Grundlage für Fachanwendungen
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
43 / 65
Geobasisdaten
Amtl. Geobasisdaten und Anbieter:
• Vermessungsverwaltungen (adv-online.org):
Digitale
Topographische
a.) Basisinformationssysteme
Karte
 ATKIS (Amtliches Topograph.-Karthogr. InfoSystem), DLM (Digit. Landschaftsmodell)
 ALK (Automatische Liegenschaftskarte)
 ALB (Automatisches Liegenschaftsbuch)
 ALKIS (Liegenschafts-Info-System), Integration von
ALK und ALB, teilweise verfügbar
b.) weitere Daten
Bilddaten (Luftbilder, Orthofotos)
Gescannte Karten
DTK (Digitale Topographische Karte)
Geodätische Grundlagen (Bezugssysteme)
• Weitere öffentliche Stellen, z.B.
Umweltverwaltungen
Geologische Landesämter
s. auch: www.gdi-de.org, geoportal.bkg.bund.de
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
44 / 65
Digit. Geländemodell
DLM (Objekte)
Dig. Orthofotos
ALK
Datenerfassung –
Einführung
Fachdaten
Primäre
Erfassungsmethoden
Beispiele für Fachdaten / Fachinformationssysteme:
Sekundäre
Erfassungsmethoden
• Ver- und Entsorgung (EVU´s)
 Netzinformationssysteme (NIS) für Gas, Wasser,
ALK /
Fernwärme, Strom, TV, Telekommunikation,
Abwasser ...
ALKIS
• Militärgeographische Anwendungen
 Führungsunterlagen für Land, Luft und See
 Daten für Aufklärung, Waffenlenkung und Simulation
• Kommunale Informationssysteme
ATKIS!
 Planung und Bodenordnung
 viele weitere Anwendungen
• Umwelt und Planung
 Raumplanung / kommunale Planung
 Flurbereinigung
 Wasserwirtschaft
• Straßenwesen
 Straßenbauverwaltung, ...
Datenangebot
Datenübernahme
Straßeninformationen
NIS - Gas
• …..
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
45 / 65
Umgebungsplan U-Bahn
Datenerfassung –
Einführung
Fachdaten
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Geobasisdaten dienen in Fachinformationssystemen zur
„Herstellung des Raumbezugs“, bzw. als Grundlage:
Datenangebot
Datenübernahme
Beispiele:
Umgebungsplan U-Bahn
NIS - Gas
 Mehrfachnutzung von Geobasisdaten  Wirtschaftliche Vorteile
Weitere Beispiele, s.u.
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
46 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Kommerzielle (zivile) Datenanbieter
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
•
•
Navigationsdaten:
• Teleatlas
• Navteq
• …
Digitale Globen, z.B.:
• Google maps / earth
• Microsoft virtual earth / Bing
 Nutzung z.B. über API möglich
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
47 / 65
Datenerfassung –
Einführung
Amtliche Daten – Beispiel ATKIS
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
Amtlich
Topographisch/
Kartographisches
Informations
System
Ziel:
Digitale Basisdaten
Ähnliches Konzept:
vmap (s.u)
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
48 / 65
Datenerfassung –
Einführung
ATKIS Objektstrukturen
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Objekte

Bedeutung

Attribute

Geometrie (2D)
Datenangebot
Datenübernahme
Geometrie

Vektor (Punkt, Linie, Fläche)
Digitales Landschaftsmodell
(DLM)
(www.adv-online.de)
Auch Teil von ATKIS: Digitales Geländemodell (DGM)
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
ATKIS Objektstrukturen
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
Digitales Landschaftsmodell
(DLM)
185 Objektarten (www.adv-online.de)
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Beispiel ATKIS
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
DLM + DGM (Überlagert, Perspektive)
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Zivile Daten, Beispiele Navteq, Teleatlas
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
http://www.de.map24.com/
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Freie Daten: Open Street Map (OSM)
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
http://www.openstreetmap.org/
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Militärische Daten - Überblick
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Internationale Spezifikationen und Datenbestände
• VMap - Vector Smart Map
 VMap Level 0
 VMap Level 1
 VMap Level 2
 Urban Vector Map
• TED - Digital Terrain Elevation Data
• DNC - Digital Nautical Chart
• Digital Bathymetric Data Base (DBDB)
• Tactical Ocean Data (TOD)
Datenangebot
Datenübernahme
• MGCP (Multinational Geodata Coproduction Program)
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
VMap - Vector Smart Map
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
• objektstrukturiert / vektorbasiert
• topographischer Inhalt
• In verschiedenen Abstraktionsgraden verfügbar
VMap Level 0
•
•
•
•
(früher: DCW - Digital Chart of
the World)
Weltweite Abdeckung
niedrige Auflösung
Anwendungen im
"kleinmaßstäbigen" Bereich,
(1:500 000 und kleiner)
DCW download: http://www.naturalearthdata.com/
Datenangebot
Datenübernahme
VMap Level 1
• Weltweite Abdeckung
• mittlere Auflösung
• Gemeinschaftsproduktion der NATO-
•
Staaten
Anwendungen im Bereich. ca. Maßstab
1:250 000
Teilweise nicht aktuell
•
VMap Level 2
• für Krisengebiete
• hohe Auflösung
• Ca. 1: 50 000 – 1:100 000
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
VMap - Vector Smart Map
Primäre
Erfassungsmethoden
VMap Level 1
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Visualisierte Map Level 1 – Geometrien
•
•
Datenangebot
Im linken Ausschnitt sind diese unbearbeitet.
Im rechten Ausschnitt sind diese entsprechend
der JOG - Spezifikation signaturiert (Maßstab etwa 1:300 000).
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
Datenübernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Militärische Daten, Beispiel MGCP
Primäre
Erfassungsmethoden
Multinational Geospatial Coproduction Program
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Datenübernahme
Internationale Gemeinschaftsproduktion zur Herstellung
hochauflösender Vektordaten(vergleichbarer Maßstab
1:50.000)
Auslöser waren die positiven Erfahrungen aus der VMAP 1 –
Produktion und die gestiegenen Anforderungen an die
bereitzustellenden Geodaten
Die einzelnen Nationen haben erkannt, dass sie selbst nicht in der
Lage sind, derartige Geodaten von ihren Interessens-gebieten
zu erfassen sondern dies nur im Rahmen einer internationalen
Lastenteilung gelingen kann.
Heute sind 28 Nationen an der Herstellung hochauflösender
Vektordaten beteiligt, aufgeteilt in „Lead Participants“ und
„Associate Participants“.
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Aufgaben einzelner Nationen
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Beteiligung Deutschlands als „Lead Participant“:
•
Produktion von 200 1x1 Gradzellen außerhalb des eigenen
Territoriums innerhalb von 5 Jahren.
• Zusätzliche Verantwortung z. B. durch Qualitätskontrollen
hergestellter Daten anderer Nationen.
 Zugriff auf alle im Rahmen von MGCP hergestellten Geodaten.
Weitere „Lead Participants“: AUS, DNK, FRA, GBR, ITA, CDN,
NOR, SWE, SPA, USA.
Die produzierten Vektordaten werden in einer Datenbank (IGW
– International Geospatial Warehouse) gespeichert
Alle anderen Nationen sind „Associate Participants“:
•
•
Produktion von mind. 5 1x1 Gradzellen
Eingeschränkter Zugriff auf die Daten anderer Nationen im
Verhältnis zum eingebrachten Bearbeitungsgebiet.
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenangebot
Datenübernahme
Datenerfassung –
Einführung
MGCP Bearbeitungsgebiet
Primäre
Erfassungsmethoden
Die gesamte Landfläche der Erde umfasst etwa 19.000 1x1
Gradzellen
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Datenangebot
Deutschland ist für die Datenerfassung von 212 Gradzellen in
Nordafrika zuständig
Datenübernahme
Geodaten über die Staatsgebiete der Teilnehmernationen (ca. 30%
der Landfläche) werden über bilaterale Verträge bereitgestellt.
deutsches MGCP
Bearbeitungsgebiet
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Geospatial Support
Required Geographic Information & Data
Maps
GIS DB
- Topographic Maps
- Raster Data
- Thematic Maps
- Vector Data
- Special Maps
- Elevation Data
- City Maps
- Imagery
- Gazetteers
- Geo. Information
Geodetic
Information
- Datum
- Reference Systems
- Transformation
Parameters
Geological
Information
- Soils
- Water Supply
- possible
field camps
All geographic information to be provided in analogue and digital format.
NATO standards guarantee the compatibility on different systems.
Src: AGeoBw, 2010
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Beispiel: Projekt Afghanistan
Primäre
Erfassungsmethoden
Inhalt Projekt "GIS-Einsatz Afghanistan DGID 3":
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Vektordaten:
Datenangebot
- niedrige Auflösung (flächendeckend, 1:5.000.000, 1:1.000.000)
Datenübernahme
- mittlere Auflösung (flächendeckend, 1:250.000)
- höchste Auflösung (Stadtpläne, 1:25.000) – Gazetteer (Ortsnamendatenbank der NGA),
ISAF-Routen, Vermessungsdaten
Rasterdaten:
- Höhendaten (Auflösung Level 0, Level 1, Level2)
- Rasterkarten in verschiedenen Auflösungen: - ONC 1:1.000.000 - TPC 1:500.000
- thematische Karten in verschiedenen Maßstäben - PCA 1:500.000 - JOG 1501air 1:250.000
- TK 200 1:200.000 - U611 1:100.000 - U711 1:50.000 - gsgs5862 1:50.000 (alte russ Karte)
- militärische / zivile Städtpläne (soweit verfügbar)
- U911/U912/U913/U914 in verschiedenen Maßstäben
- Satellitenbilder in verschiedenen Auflösungen: NOAA, ETM, IRS, Quickbird, Ikonos, EROS,
Orbview, Controlled Image Base (CIB), MultiSensorMosaik (MSM)
- Zusätzliche Daten:
- Satelllitenbildkarten: ICM und SIM
- Landeskundliche Informationen (Texte und thematische Karten)
-
Filme
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Kontakt: AGeoBw
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Herausgeber:
Amt für Geoinformationswesen der Bundeswehr
Frauenberger Str. 250
53879 Euskirchen Ansprechpartner (fachlich):
Datenangebot
Datenübernahme
Dezernat GIS Produkte
- OTL Miller Tel (ziv): (+49) 2251 - 953 - 4760
Tel (mil): 90 - 3461 - 4760
Mail: AGeoBw GIS [email protected]
Ansprechpartner (Daten und Lizenzen):
AGeoBw
Anforderungs- und Informationszentrale
Tel: (+49) 2251 - 953 - 4444
Mail: [email protected]
Stand: Juni 2009
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenerfassung –
Einführung
Datenübernahme
Primäre
Erfassungsmethoden
Sekundäre
Erfassungsmethoden
Warum Datenübernahme?
-
Raumbezug für Fachdaten herstellen (Nutzung von
Basisdaten)
-
Beliebige Daten zur Nutzung in eigener Anwendung
übernehmen
-
Wirtschaftlichkeit!
-> Weiteres hierzu leider nicht mehr möglich
40
Bergstraße
2
100
„mashup“
Fachinformationssystem
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Datenangebot
Datenübernahme
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
Weitere Fragen?
GIS Datenerfassung, Datenangebot und Übernahme
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Kontakt
Keine festen Sprechstunden, einfach vorbeikommen, oder besser vorher
anrufen, bzw. noch besser: email schreiben
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt
AGIS / Inst. Für Angewandte Informatik (INF4)
Universität der Bundeswehr München
D-85577 Neubiberg
Telefon +49 (0)89 6004-2450
Telefax +49 (0)89 6004-3906
[email protected]
www.agis.unibw.de
Geb 37/200 Raum 0208
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