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

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

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 27.05.2013) „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 earth‘s surface.“ Weibel, Heller (1990, S.269) VU THGK Christoph Kubasa

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

Allgemeine Einführung Ablauf der DGM-Erstellung Nach: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt – GIS 2 Digitale Geländemodelle (Online aufgerufen am 27.05.2013), eigene Bearbeitung und Ergänzung VU THGK Christoph Kubasa

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

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

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

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

Höheninformation aus Kartenextraktion Kartenvergleich VU THGK Christoph Kubasa

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

Höheninformation aus Kartenextraktion Möglichkeiten der Digitalisierung Automatisches Digitalisieren Digitalisierung eines Höhenlinienauszugs der Karte Hohe Datenpunktdichte Vorteil: schneller Fortschritt, geringe Fehlerquote Nachteil: aufwendige Vor- und Nachbearbeitung Quelle: http://www.ipf.tuwien.ac.at/publications/dh_p_isprs98/dh_p_isprs98.html- Stand: 01.06.2013 VU THGK Christoph Kubasa

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

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

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

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

Höheninformation aus Kartenextraktion Strukturierung zur DGM-Erstellung Triangulated Irregular Network (TIN) Quelle: http://tellus.csiro.au/TellusDev.html - Stand: 01.06.2013 VU THGK Christoph Kubasa

Höheninformation aus Kartenextraktion Strukturierung zur DGM-Erstellung Nach: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt – GIS 2 Digitale Geländemodelle (Online aufgerufen am 27.05.2013), eigene Bearbeitung und Ergänzung   Dreiecksnetz Gitternetz Vorteile Gute Anpassung an variable Punktdichte (Gelände) Einfache Struktur Nachteile Komplizierte Struktur Schlechte Anpassung an variable Punktdichte (Gelände) VU THGK Christoph Kubasa

Vor- und Nachteile + POSITIV - NEGATIV Vor- und Nachteile 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

Vor- und Nachteile Vor- und Nachteile Einsatz Genauigkeit Zeit Kosten   Einsatz Genauigkeit Zeit Kosten Kartenextraktion Kleine Gebiete Gering Zeitintensiv Terrestrisch Projekte Hoch Photogrammetrisch Große Gebiete Mittel - Hoch Laserscanning Sehr Hoch Mittel VU THGK Christoph Kubasa

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

Ableitung und Nutzen DGM-Folgeprodukte (Auswahl) Neigungs- und Expositionsmodelle Quelle: http://www.avt.at/de/vermessungswesen/154625/vegetationsanalysen.html - Stand: 02.06.2013 VU THGK Christoph Kubasa

Quellen Literatur aus der LV http://www.unibw.de/inf4/professuren/geoinformatik/lehre/skripten/skripte/skripten_ft_09/gis2_dgm.pdf - Stand: 03.06.2013 http://www.igp.ethz.ch/photogrammetry/education/lehrveranstaltungen/photogrammetry/coursematerial/dtm_generierung_PhotoGZ_FS2010.pdf - Stand: 01.06.2013 http://www.igp.ethz.ch/photogrammetry/education/lehrveranstaltungen/photogrammetry/coursematerial/dtm_interpolation_PhotoGZ_FS2010.pdf - Stand: 01.06.2013 http://www2.hydrotec.de/unternehmen/hydrothemen/hydrothemen1810/arcgis-10 - Stand: 02.06.2013 http://www.at-mix.de/digitalisiertablett.htm - Stand: 02.06.2013 http://www.avt.at/de/vermessungswesen/154625/vegetationsanalysen.html - Stand: 03.06.2013 VU THGK Christoph Kubasa

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