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Digitale Geländemodelle durch Kartenextraktion Christoph Kubasa 0901205 VU Topographische und Hochgebirgskartographie Sommersemester 2013.

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1 Digitale Geländemodelle durch Kartenextraktion Christoph Kubasa VU Topographische und Hochgebirgskartographie Sommersemester 2013

2 Inhalt Allgemeine Einführung zu DGM Höheninformation aus Kartenextraktion Vor- und Nachteile im Vergleich zu anderen Methoden Nutzen und Ableitung für die Kartographie VU THGK Christoph Kubasa

3 Allgemeine Einführung Definitionen Ein spezieller Fall eines DHM ist das Digitale Geländemodell, bei dem die natürliche Geländeoberfläche ohne Bebauung und Vegetation wiedergegeben wird. Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt – GIS 2 Digitale Geländemodelle (Online aufgerufen am ) In GIS, DTMs provide an opportunity to model, analyse and display phenomena related to topography or other surfaces. A DTM may be understood as a digital representation of a portion of earths surface. Weibel, Heller (1990, S.269) VU THGK Christoph Kubasa

4 Allgemeine Einführung Wichtige Datenarten für die DGM-Erstellung: Daten mit geomorphologischen Bezug Höheninformationen (Punkte, Linien) VU THGK Christoph Kubasa

5 Allgemeine Einführung Ablauf der DGM-Erstellung Nach: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt – GIS 2 Digitale Geländemodelle (Online aufgerufen am ), eigene Bearbeitung und Ergänzung VU THGK Christoph Kubasa

6 Höheninformation aus Kartenextraktion Höheninformationen in topographischen Karten Wichtigstes Element in topographischen Karten: Höheninformationen (LINIEN, Punkte) Hilfsmittel zur Vermittlung der dritten Dimension in der ebenen Darstellung des Geländes. Qualität der topographischen Karte abhängig von der Qualität der Höheninformationen (z.B. Äquidistanz). VU THGK Christoph Kubasa

7 Höheninformation aus Kartenextraktion Genauigkeit von Höhenlinien Geometrische Genauigkeit Morphologische Genauigkeit Minimierung von Charakteristische Höhen- und Wiedergabe der Lagefehler Geländeform VU THGK Christoph Kubasa

8 Höheninformation aus Kartenextraktion Genauigkeiten von Höhenlinien Bei primärer Datenaufnahme besitzen Höhenlinien eine hohe geometrische Genauigkeit Durch maßstabsbedingte Generalisierung geht geometrische Genauigkeit immer mehr verloren (Strichstärke in der Karte beträgt in der Natur einige Meter) In topographischen Karten wird dennoch versucht, die morphologische Genauigkeit so gut es geht zu erhalten VU THGK Christoph Kubasa

9 Höheninformation aus Kartenextraktion Kartenvergleich VU THGK Christoph Kubasa ÖK 50 / 25VLK 25AV 25 Äquidistanz Höhenlinien 20 Meter Äquidistanz Zwischenhöhenlinien 10 Meter Äquidistanz Zählhöhenlinien 100 Meter Anzahl Farben2 (Braun, Blau) 3 (Schwarz, Braun, Blau) 2 (Braun, Blau) Höhenlinien im Felsbereich durchgezogen 100 Meter Zählhöhenlinien durchgezogen durchgezogen

10 Höheninformation aus Kartenextraktion Kartenvergleich VU THGK Christoph Kubasa

11 Höheninformation aus Kartenextraktion Möglichkeiten der Digitalisierung Manuelles Digitalisieren Linienweises Digitalisieren von Höhenlinien Vorteil: Vorteil: Keine aufwendigen Vorarbeiten Nachteil: Nachteil: Zeitintensiv und aufwendig VU THGK Christoph Kubasa

12 Höheninformation aus Kartenextraktion Möglichkeiten der Digitalisierung Automatisches Digitalisieren Digitalisierung eines Höhenlinienauszugs der Karte Hohe Datenpunktdichte Vorteil: Vorteil: schneller Fortschritt, geringe Fehlerquote Nachteil: Nachteil: aufwendige Vor- und Nachbearbeitung Quelle: Stand: VU THGK Christoph Kubasa

13 Höheninformation aus Kartenextraktion Strukturierung zur DGM-Erstellung Ausgangspunkt nach Digitalisierung: Unstrukturierte Datenpunkte stehen in keinerlei Bezug zueinander Wunsch: Beziehungen zwischen Datenpunkte aufbauen, um die Oberfläche kontinuierlich beschreiben zu können Zwei Methoden: Rechtwinkeliges Gitternetz (Matrix), Triangulated Irregular Network (TIN) VU THGK Christoph Kubasa

14 Höheninformation aus Kartenextraktion Strukturierung zur DGM-Erstellung Rechtwinkeliges Gitternetz Beziehung zwischen den Punkten wird durch Matrixstruktur erreicht Starres Gebilde kann sich an variable Punktdichte im Gelände nicht gut anpassen VU THGK Christoph Kubasa

15 Höheninformation aus Kartenextraktion Strukturierung zur DGM-Erstellung Triangulated Irregular Network (TIN) Strukturierung durch Dreiecksnetze Delaunay-Triangulation: Umkreis der der Dreiecke beinhaltet keinen vierten Punkt Bessere Anpassung an variable Punktdichte im Gelände VU THGK Christoph Kubasa

16 Höheninformation aus Kartenextraktion Strukturierung zur DGM-Erstellung Triangulated Irregular Network (TIN) TINs werden nicht digitalisiert, sondern von bereits digitalisierten Daten (Höhenlinien, Höhenpunkte, Bruchlinien, usw.) aufgebaut In Zwischenräumen, wo keine Daten vorhanden sind, werden diese durch Interpolation geschätzt Problem bei Höhenlinien: Datenfreie Zwischenräume der Höhen- linien oft zu groß zusätzliche Datenpunkte benötigt VU THGK Christoph Kubasa

17 Höheninformation aus Kartenextraktion Strukturierung zur DGM-Erstellung Triangulated Irregular Network (TIN) Quelle: - Stand: VU THGK Christoph Kubasa

18 Höheninformation aus Kartenextraktion Strukturierung zur DGM-Erstellung Nach: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt – GIS 2 Digitale Geländemodelle (Online aufgerufen am ), eigene Bearbeitung und Ergänzung VU THGK Christoph Kubasa DreiecksnetzGitternetz Vorteile Gute Anpassung an variable Punktdichte (Gelände) Einfache Struktur NachteileKomplizierte Struktur Schlechte Anpassung an variable Punktdichte (Gelände)

19 Vor- und Nachteile + POSITIV Billige Methode Nutzung des großen Bestandes an topographischen Karten - NEGATIV Aufwendig und zeitintensiv Fehler bei Kartenerstellung werden in das DGM übernommen Einsatz nur für kleine Gebiete sinnvoll Geringe Genauigkeit VU THGK Christoph Kubasa

20 Vor- und Nachteile VU THGK Christoph Kubasa EinsatzGenauigkeitZeitKosten KartenextraktionKleine GebieteGeringZeitintensivGering TerrestrischProjekteHochZeitintensivHoch PhotogrammetrischGroße GebieteMittel - HochGeringHoch LaserscanningGroße GebieteSehr HochGeringMittel

21 Ableitung und Nutzen DGM-Folgeprodukte (Auswahl) Längs- und Querprofile Höhenlinien- und Höhenschichtenkarten Neigungsmodelle und -klassifizierung Exposition Automatische Schattierung Axonometrische Darstellungen Sichtbarkeitskarten VU THGK Christoph Kubasa

22 Ableitung und Nutzen DGM-Folgeprodukte (Auswahl) Neigungs- und Expositionsmodelle Quelle: - Stand: VU THGK Christoph Kubasa

23 Quellen Literatur aus der LV 09/gis2_dgm.pdf - Stand: /gis2_dgm.pdf ry/coursematerial/dtm_generierung_PhotoGZ_FS2010.pdf - Stand: ry/coursematerial/dtm_generierung_PhotoGZ_FS2010.pdf ry/coursematerial/dtm_interpolation_PhotoGZ_FS2010.pdf - Stand: ry/coursematerial/dtm_interpolation_PhotoGZ_FS2010.pdf - Stand: Stand: http://www.at-mix.de/digitalisiertablett.htm - Stand: VU THGK Christoph Kubasa

24 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Christoph Kubasa VU Topographische und Hochgebirgskartographie Sommersemester 2013


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