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GIS und Fernerkundung. Inhalt 1Einleitung 2Fernerkundung als Datenquelle 2.1 LIDAR 2.2 Vor- und Nachteile der Fernerkundung 3Datenprodukte aus Fernerkundungsdaten.

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1 GIS und Fernerkundung

2 Inhalt 1Einleitung 2Fernerkundung als Datenquelle 2.1 LIDAR 2.2 Vor- und Nachteile der Fernerkundung 3Datenprodukte aus Fernerkundungsdaten 3.1 CORINE 3.2 PELCOM 4Integration von GIS und Fernerkundung 5Verknüpfung mit anderen Wissenschaften 6Zusammenfassung

3 Inhalt 1Einleitung 2Fernerkundung als Datenquelle 2.1 LIDAR 2.2 Vor- und Nachteile der Fernerkundung 3Datenprodukte aus Fernerkundungsdaten 3.1 CORINE 3.2 PELCOM 4Integration von GIS und Fernerkundung 5Verknüpfung mit anderen Wissenschaften 6Zusammenfassung

4 Einleitung GIS und Fernerkundung = wissenschaftliche NachbardisziplinenGIS und Fernerkundung = wissenschaftliche Nachbardisziplinen Anfänge der Fernerkundung Ende 19. JahrhundertsAnfänge der Fernerkundung Ende 19. Jahrhunderts Geoinformatik mit Verarbeitung von Geodaten und Anwendung von GIS eine junge DisziplinGeoinformatik mit Verarbeitung von Geodaten und Anwendung von GIS eine junge Disziplin

5 Inhalt 1Einleitung 2Fernerkundung als Datenquelle 2.1 LIDAR 2.2 Vor- und Nachteile der Fernerkundung 3Datenprodukte aus Fernerkundungsdaten 3.1 CORINE 3.2 PELCOM 4Integration von GIS und Fernerkundung 5Verknüpfung mit anderen Wissenschaften 6Zusammenfassung

6 Fernerkundung als Datenquelle Datenquelle für GeoinformationsystemeDatenquelle für Geoinformationsysteme Technik, die genutzt wird, um Informationen über die physischen, chemischen und biologischen Eigenschaften eines Objektes zu gewinnen ohne direkten physischen Kontakt zu ihm zu haben (Longley et al. 2001:207)Technik, die genutzt wird, um Informationen über die physischen, chemischen und biologischen Eigenschaften eines Objektes zu gewinnen ohne direkten physischen Kontakt zu ihm zu haben (Longley et al. 2001:207) aktive und passive Sensorenaktive und passive Sensoren RADAR- und LIDAR-VerfahrenRADAR- und LIDAR-Verfahren

7 Inhalt 1Einleitung 2Fernerkundung als Datenquelle 2.1 LIDAR 2.2 Vor- und Nachteile der Fernerkundung 3Datenprodukte aus Fernerkundungsdaten 3.1 CORINE 3.2 PELCOM 4Integration von GIS und Fernerkundung 5Verknüpfung mit anderen Wissenschaften 6Zusammenfassung

8 LIDAR LIDAR = Light Detection and RangingLIDAR = Light Detection and Ranging verwendet gleiches Prinzip wie RADARverwendet gleiches Prinzip wie RADAR Abb.1: LIDAR Prinzip (Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. 2005)

9 LIDAR Strahlung – mal kürzer als die RADAR-StrahlungStrahlung – mal kürzer als die RADAR-Strahlung Möglichkeit die Erdoberfläche mit Auflösung von 15 cm abzubildenMöglichkeit die Erdoberfläche mit Auflösung von 15 cm abzubilden Entfernung, Geschwindigkeit, Kreisläufe und die chemische Zusammensetzung und Konzentration von Zielobjekten kann gemessen werdenEntfernung, Geschwindigkeit, Kreisläufe und die chemische Zusammensetzung und Konzentration von Zielobjekten kann gemessen werden Objekte müssen klar definiert seinObjekte müssen klar definiert sein Strahlung kann keine Wolken durchdringen und hat Probleme das Vegetationsdach zu durchdringenStrahlung kann keine Wolken durchdringen und hat Probleme das Vegetationsdach zu durchdringen

10 Inhalt 1Einleitung 2Fernerkundung als Datenquelle 2.1 LIDAR 2.2 Vor- und Nachteile der Fernerkundung 3Datenprodukte aus Fernerkundungsdaten 3.1 CORINE 3.2 PELCOM 4Integration von GIS und Fernerkundung 5Verknüpfung mit anderen Wissenschaften 6Zusammenfassung

11 Vor- und Nachteile der FE Vorteile:- Gebiete in kürzester Zeit großflächig erfassen können - Informationen über Gebiete gewinnen ohne selbst vor Ort zu sein - Informationen über Gebiete gewinnen ohne selbst vor Ort zu sein - Zusammenhänge können besser erfasst und veranschaulicht werden - Dokumentationsmaterial, durch welches der IST- Zustand und der frühere Zustand von Objekten bildhaft dargestellt werden kann - Datengewinnung zur Aktualisierung erleichtert

12 Vor- und Nachteile der FE Nachteile:- Datengewinnung je nach Methode wetterabhängig - Fernerkundung erfordert Spezialwissen und komplexe Hard- und Software - Beschränkungen im Detaillierungsgrad je nach Methode - Daten vorwiegend auf Oberflächeninformationen beschränkt

13 Inhalt 1Einleitung 2Fernerkundung als Datenquelle 2.1 LIDAR 2.2 Vor- und Nachteile der Fernerkundung 3Datenprodukte aus Fernerkundungsdaten 3.1 CORINE 3.2 PELCOM 4Integration von GIS und Fernerkundung 5Verknüpfung mit anderen Wissenschaften 6Zusammenfassung

14 Inhalt 1Einleitung 2Fernerkundung als Datenquelle 2.1 LIDAR 2.2 Vor- und Nachteile der Fernerkundung 3Datenprodukte aus Fernerkundungsdaten 3.1 CORINE 3.2 PELCOM 4Integration von GIS und Fernerkundung 5Verknüpfung mit anderen Wissenschaften 6Zusammenfassung

15 CORINE (CORINE Land Cover & CORINE Land Cover 2000) Annahme: - dass menschliche Aktivität über längeren Zeitraum keinen oder nur geringen Einfluss auf die NaturAnnahme: - dass menschliche Aktivität über längeren Zeitraum keinen oder nur geringen Einfluss auf die Natur - Natur hätte Fähigkeit sich selbst zu generieren Einstellung änderte sich nach Auswirkungen bestimmter EreignisseEinstellung änderte sich nach Auswirkungen bestimmter Ereignisse Notwendigkeit Bodenbedeckung und dazugehörige Komponenten zu beobachten und Informationen darüber zu gewinnenNotwendigkeit Bodenbedeckung und dazugehörige Komponenten zu beobachten und Informationen darüber zu gewinnen zunächst Bodenbedeckungsinformationen für urbane, landwirtschaftliche und infrastrukturelle Entwicklung bereitgestellt jedoch nur von kleinen Flächezunächst Bodenbedeckungsinformationen für urbane, landwirtschaftliche und infrastrukturelle Entwicklung bereitgestellt jedoch nur von kleinen Fläche

16 CORINE (CORINE Land Cover) 1985 ins Leben gerufen1985 ins Leben gerufen CORINE = Coordination of Information on the EnvironmentCORINE = Coordination of Information on the Environment Zusammenarbeit, Abstimmung, Koordination und Information über den Zustand der Umwelt und der natürlichen Ressourcen zu fördernZusammenarbeit, Abstimmung, Koordination und Information über den Zustand der Umwelt und der natürlichen Ressourcen zu fördern bisherige Versuche zur Gewinnung von Informationen über die Umwelt zusammenbringenbisherige Versuche zur Gewinnung von Informationen über die Umwelt zusammenbringen

17 CORINE (CORINE Land Cover) europaweite Erfassung mit Landsat-4/5 durchgeführt europaweite Erfassung mit Landsat-4/5 durchgeführt CLC deckt Fläche von 2,3 Mio. km 2 in 12 Ländern abCLC deckt Fläche von 2,3 Mio. km 2 in 12 Ländern ab Maßstab 1: , da kleinerer Maßstab zu ungenau für eine effiziente Nutzung wäreMaßstab 1: , da kleinerer Maßstab zu ungenau für eine effiziente Nutzung wäre kleinste abzubildende Einheit 25 ha, da für die Repräsentation der wichtigsten Objekte gesorgt werden konntekleinste abzubildende Einheit 25 ha, da für die Repräsentation der wichtigsten Objekte gesorgt werden konnte Nomenklatur:1. Hierarchieebene 5 KlassenNomenklatur:1. Hierarchieebene 5 Klassen 2. Hierarchieebene 15 Klassen 3. Hierarchieebene 44 Klassen

18 Tab. 1: Nomenklatur (Quelle: ndesamt.at/fileadmin /site/umweltthemen/r aumplanung/1_flaec hennutzung/corine/C ORINE_Projektbesc hreibung.pdf 2005:4) ndesamt.at/fileadmin /site/umweltthemen/r aumplanung/1_flaec hennutzung/corine/C ORINE_Projektbesc hreibung.pdf ndesamt.at/fileadmin /site/umweltthemen/r aumplanung/1_flaec hennutzung/corine/C ORINE_Projektbesc hreibung.pdf

19 CORINE (CORINE Land Cover) in Deutschland werden 36 von 44 Landnutzungsklassen in der Legende verwendetin Deutschland werden 36 von 44 Landnutzungsklassen in der Legende verwendet

20 Abb. 2: CORINE Land Cover für Deutschland von 1990 Deutschland von 1990 (Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. 2005)

21 CORINE (CORINE Land Cover 2000) im Rahmen von CORINE Land Cover 2000 erfolgte Aktualisierung des Datenbestandes zum Bezugsjahr 2000im Rahmen von CORINE Land Cover 2000 erfolgte Aktualisierung des Datenbestandes zum Bezugsjahr 2000 Kartierung der Veränderung gegenüber der ErsterfassungKartierung der Veränderung gegenüber der Ersterfassung 29 Staaten wurden erfasst29 Staaten wurden erfasst gemeinsame Datenbasis, die Bodenbedeckung und Landnutzung sowie deren Veränderung der letzten 10 Jahre aufweistgemeinsame Datenbasis, die Bodenbedeckung und Landnutzung sowie deren Veränderung der letzten 10 Jahre aufweist als Datengrundlage dienten Landsat-7 Datenals Datengrundlage dienten Landsat-7 Daten

22 CORINE (CORINE Land Cover 2000) Ergebnis 2 Datensätze ( Kartierung der BodenbedeckungErgebnis 2 Datensätze ( Kartierung der Bodenbedeckung CLC2000 und CLC2000 und Kartierung der Veränderung gegenüber Kartierung der Veränderung gegenüber CLC1990) CLC1990) weiterhin 44 Landnutzungsklassenweiterhin 44 Landnutzungsklassen

23 Abb. 3: CLC 2000 Europa (Quelle: 2005)

24 CORINE (CORINE Land Cover 2000) Beispiel Leipzig: - umfangreiche Veränderungen im Zeitraum in der Landnutzung und Bodenbedeckung in den neuen Bundesländern Landnutzung und Bodenbedeckung in den neuen Bundesländern - Anzahl der bebauten Flächen besonders an der Peripherie größerer Städte nahm zu größerer Städte nahm zu - Veränderungen im Zusammenhang mit der Stilllegung und Rekultivierung von Braunkohletagebauten sowie Veränderungen Rekultivierung von Braunkohletagebauten sowie Veränderungen im landwirtschaftlichen Bereich im landwirtschaftlichen Bereich

25 Abb. 4: Ergebnisse der Interpretation in der Region Leipzig (Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. 2005)

26 Inhalt 1Einleitung 2Fernerkundung als Datenquelle 2.1 LIDAR 2.2 Vor- und Nachteile der Fernerkundung 3Datenprodukte aus Fernerkundungsdaten 3.1 CORINE 3.2 PELCOM 4Integration von GIS und Fernerkundung 5Verknüpfung mit anderen Wissenschaften 6Zusammenfassung

27 PELCOM PELCOM = Pan-European Land Cover MonitoringPELCOM = Pan-European Land Cover Monitoring Beginn September 1996 und Ende November 1999Beginn September 1996 und Ende November 1999 aktuelle und zuverlässige Informationen über Landnutzung und Bodenbedeckung für landwirtschaftliche und umweltwissenschaftliche Studien gewinnenaktuelle und zuverlässige Informationen über Landnutzung und Bodenbedeckung für landwirtschaftliche und umweltwissenschaftliche Studien gewinnen Verwendung von multispektralen und multitemporalen NOOA- AVHHR Satellitenbildern und unterstützenden Datenquellen (Bsp.: MARS-Archiv oder NDVI-Index von 1997)Verwendung von multispektralen und multitemporalen NOOA- AVHHR Satellitenbildern und unterstützenden Datenquellen (Bsp.: MARS-Archiv oder NDVI-Index von 1997)

28 PELCOM Ziele:- euroopaübergreifende Datenbank mit einer Auflösung von 1 kmZiele:- euroopaübergreifende Datenbank mit einer Auflösung von 1 km - Aufbau eines Bodenbedeckungsplans für ganz Europa Europa - Entwicklung einer konsequenten Klassifikationsmethode Klassifikationsmethode - Entwicklung einer europaweiten Überwachung von Veränderungen bezüglich der Bodenbedeckung Veränderungen bezüglich der Bodenbedeckung - Anwendung der Datenbank in verschiedenen Studien

29 Abb. 5: The pan-European 1-km land cover database (Quelle: pelcom/PELCOM.HTML 2005) pelcom/PELCOM.HTMLhttp://www.geo.ucl.ac.be/LUCC/research/endorsed/04- pelcom/PELCOM.HTML

30 PELCOM Vergleich zu CORINE:Vergleich zu CORINE: - weniger Klassen - niedrigere Auflösung - Aufnahme mit anderem Sensor - Bedeckung ganz Europas

31 Inhalt 1Einleitung 2Fernerkundung als Datenquelle 2.1 LIDAR 2.2 Vor- und Nachteile der Fernerkundung 3Datenprodukte aus Fernerkundungsdaten 3.1 CORINE 3.2 PELCOM 4Integration von GIS und Fernerkundung 5Verknüpfung mit anderen Wissenschaften 6Zusammenfassung

32 Integration von GIS und FE Thema Integration von Fernerkundung mit GIS zum ersten Mal 1989 aufgegriffenThema Integration von Fernerkundung mit GIS zum ersten Mal 1989 aufgegriffen Integration beider Technologien nicht zuletzt benötigt, um Ressourcen besser kontrollieren zu könnenIntegration beider Technologien nicht zuletzt benötigt, um Ressourcen besser kontrollieren zu können durch neue Sensoren und Bildverarbeitungsprogramme großen Datenvolumen produziert, dessen Management an Grenzen stießdurch neue Sensoren und Bildverarbeitungsprogramme großen Datenvolumen produziert, dessen Management an Grenzen stieß beide Technologien Werkzeuge für das Management von räumlich verteilten Informationenbeide Technologien Werkzeuge für das Management von räumlich verteilten Informationen beide nutzen ähnliche Hardwareplattformen und Softwaretoolsbeide nutzen ähnliche Hardwareplattformen und Softwaretools

33 Integration von GIS und FE Existenz von Unterschieden und HindernissenExistenz von Unterschieden und Hindernissen technische und institutionelle Schwierigkeiten überwindentechnische und institutionelle Schwierigkeiten überwinden technische Schwierigkeiten:technische Schwierigkeiten: - Raster/Vektor Dichotomie (verhinderte viele Versuche der Integration) - Problem der Datengleichmäßigkeit (GIS-Daten vor der Nutzung klar definiert, während Fernerkundungsdaten erst interpretiert werden müssen)

34 Integration von GIS und FE institutionelle Schwierigkeiten:institutionelle Schwierigkeiten: - Aufteilung der Nutzer in zwei verschiedene Gruppen - Gruppe der Entscheidungsträger, die Pool an Informationen brauchen, um Land und Ressourcen verwalten zu können - Gruppe der Forscher, die sich mit Zunahme an Verständnis über das System Erde bemühen

35 Abb. 6: Three stages in the integration of image analysis with GIS technology (Quelle: Lo & Yeung 2002:299. In: Ehlers et al. 1989:1621) (Quelle: Lo & Yeung 2002:299. In: Ehlers et al. 1989:1621)

36 1.Stufe:- Existenz zweier simultaner Bildschirme und Schnittstellen für GIS-Daten im Vektorformat und für Fernerkundungsdaten im Ratserformat - Systeme miteinander verknüpft - Benutzen einer Art Datenaustauschformat - Gelegenheit Ergebnisse der niedrigen Bildverarbeitungsebene in das GIS zu importieren - Erlaubnis Attributwerte zum Thema zuzuordnen und eine Reihe von Statistikanalysen durchzuführen

37 2. Stufe:- beide Systeme haben gemeinsame Schnittstelle - dennoch separat aber ergänzend zueinander verknüpft - Kontrolle über Komponenten von Fernerkundungsbilder haben - GIS-Daten direkt in Bildverarbeitungsprozesse eingliedern - inhomogene Dateninputs und hierarchische Entitäten in zusammenhängender Weise unterbringen - Möglichkeit Fehler zu analysieren - Simulation von kartographischen und Bildverarbeitungsdaten mit zeitlicher Entwicklung erzeugen

38 3. Stufe:- beide Systeme sind in einem System integriert - Raster/Vektor Zweiteilung gibt es nicht mehr - auf hoher Ebene wird Vektordarstellung genutzt, während auf niedrigen Ebenen Rasterdarstellung ausreicht - Raster- und Vektordaten auf unterschiedlichen Ebenen untergebracht - Objektbasierte und Ereignisbasierte Darstellung kann des geographischen Raumes kann flexibel mit Formaten umgehen - im gemeinsamen System wird Fernerkundung zu einer Inputfunktion

39 Integration von GIS und FE viele Fortschritte in Richtung Integration von GIS und Fernerkundung getanviele Fortschritte in Richtung Integration von GIS und Fernerkundung getan Fortschritt durch schnelle Entwicklung der ComputerindustrieFortschritt durch schnelle Entwicklung der Computerindustrie Ausdehnung der Fähigkeiten bezüglich der Umwandlung von DatenstrukturenAusdehnung der Fähigkeiten bezüglich der Umwandlung von Datenstrukturen High-Speed Computer und Netzwerkarbeit erlauben es komplizierte Daten zu analysierenHigh-Speed Computer und Netzwerkarbeit erlauben es komplizierte Daten zu analysieren Daten in hoher Auflösung darstellenDaten in hoher Auflösung darstellen einfachere Bedienung der entsprechenden Programmeeinfachere Bedienung der entsprechenden Programme

40 Integration von GIS und FE Interessant Kombination von Vektorinformationen mit Bildklassifikationsmethoden für die Auswahl von TestgebietenInteressant Kombination von Vektorinformationen mit Bildklassifikationsmethoden für die Auswahl von Testgebieten um totale Integration zu erreichen neues Modell nötig, welches Raster/Vektor Zweiteilung nicht mehr behandeltum totale Integration zu erreichen neues Modell nötig, welches Raster/Vektor Zweiteilung nicht mehr behandelt

41 Inhalt 1Einleitung 2Fernerkundung als Datenquelle 2.1 LIDAR 2.2 Vor- und Nachteile der Fernerkundung 3Datenprodukte aus Fernerkundungsdaten 3.1 CORINE 3.2 PELCOM 4Integration von GIS und Fernerkundung 5Verknüpfung mit anderen Wissenschaften 6Zusammenfassung

42 Verknüpfung mit anderen Wissenschaften Fernerkundung nicht für Aufklärung geographischer PhänomeneFernerkundung nicht für Aufklärung geographischer Phänomene andere Wissenschaften wie Sozialwissenschaften oder Wirtschaftswissenschaften können Nutzen aus Fernerkundungsdaten ziehenandere Wissenschaften wie Sozialwissenschaften oder Wirtschaftswissenschaften können Nutzen aus Fernerkundungsdaten ziehen trotzdem Spannungsfeld zwischen Fernerkundung und anderen Disziplinentrotzdem Spannungsfeld zwischen Fernerkundung und anderen Disziplinen Sozialwissenschaftler nicht interessiert an Variablen und Merkmalen, die aus der Luft gemessen werdenSozialwissenschaftler nicht interessiert an Variablen und Merkmalen, die aus der Luft gemessen werden finden abstrakte Eigenschaften wichtiger als menschliche Artefakte wie Häuser oder Getreidefelderfinden abstrakte Eigenschaften wichtiger als menschliche Artefakte wie Häuser oder Getreidefelder

43 Verknüpfung mit anderen Wissenschaften beschäftigen sich mit der Frage, warum Dinge passieren, wenn sie passierenbeschäftigen sich mit der Frage, warum Dinge passieren, wenn sie passieren Sozialwissenschaftler setzen sich weniger mit dem Thema Fernerkundung auseinanderSozialwissenschaftler setzen sich weniger mit dem Thema Fernerkundung auseinander

44 Verknüpfung mit anderen Wissenschaften Gründe:- Informationen über den Zusammenhang, der soziale Ereignisse formt, zu bekommenGründe:- Informationen über den Zusammenhang, der soziale Ereignisse formt, zu bekommen - Zusammenhänge zwischen sozialen Phänomenen und sozialen Phänomenen und deren Auswirkungen messen - räumlich hoch aufgelöste Fernerkundungsdaten benutzen, um statistische Modelle zu entwickeln

45 Verknüpfung mit anderen Wissenschaften dennoch Hindernisse bei der Verknüpfung von Fernerkundung und Sozialwissenschaftendennoch Hindernisse bei der Verknüpfung von Fernerkundung und Sozialwissenschaften Besorgung georeferenzierter sozialer Daten, um diese mit Fernerkundungsdaten zu verbindenBesorgung georeferenzierter sozialer Daten, um diese mit Fernerkundungsdaten zu verbinden angemessene soziale Daten finden, die an Fernerkundungsdaten angepasst werden könnenangemessene soziale Daten finden, die an Fernerkundungsdaten angepasst werden können Level der Auflösung von Fernerkundungsdaten an die Ansprüche von sozialen Daten anpassenLevel der Auflösung von Fernerkundungsdaten an die Ansprüche von sozialen Daten anpassen

46 Inhalt 1Einleitung 2Fernerkundung als Datenquelle 2.1 LIDAR 2.2 Vor- und Nachteile der Fernerkundung 3Datenprodukte aus Fernerkundungsdaten 3.1 CORINE 3.2 PELCOM 4Integration von GIS und Fernerkundung 5Verknüpfung mit anderen Wissenschaften 6Zusammenfassung

47 Zusammenfassung GIS und Fernerkundung im Laufe der Zeit von einander abhängige Disziplinen geworden, deren Entwicklung noch nicht beendet istGIS und Fernerkundung im Laufe der Zeit von einander abhängige Disziplinen geworden, deren Entwicklung noch nicht beendet ist Fernerkundung und GIS spielen große Rolle in der Analyse von räumlichen und temporären Phänomenen in der GeographieFernerkundung und GIS spielen große Rolle in der Analyse von räumlichen und temporären Phänomenen in der Geographie andere Wissenschaften sollten nicht ausgeblendet werden, da Fernerkundung vielfältige Seiten ausweistandere Wissenschaften sollten nicht ausgeblendet werden, da Fernerkundung vielfältige Seiten ausweist Fernerkundung sollte sich mit vielen Disziplinen verknüpfenFernerkundung sollte sich mit vielen Disziplinen verknüpfen


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