Modelle in GIS: Landkarten, Netze, TIN und Raster Geoinformation II Modelle in GIS: Landkarten, Netze, TIN und Raster

1. Vektormodell (Landkarten, Netze) Datenmodell Def.: Ein Katalog von Richtlinien zur logischen Organisation der Daten in einer Datenbank. 1. Vektormodell (Landkarten, Netze) 2. Rastermodell 3. TIN

Vektormodell Hauptmerkmal: einzelnen Merkmale werden mit genauen Formen und Umrissen dargestellt Ursprung: Luftbildern, Satellitenbilder, Landkarten, aus Rastermodell, aus TIN-Modell oder aus CAD-Zeichnung

Aufbau - Punkte/Knoten: kleine Merkmale - als x,y-Koordinaten - Linie/Kanten: Merkmale mit einer Länge aber schmalen Breite - zwei verbundene x,y - Koordinaten (Knoten) - Polygone: Merkmale, die Gebiete überspannen - eine Serie von Linien, die eine Gebiet umgrenzen Anordnung - Linien laufen in einen Knoten zusammen - Polygone rechts und links von einer Kante

Vektormodell Landkarten (Spaghetti-Struktur) Ansammlung von Knoten, Kanten und Maschen Netze (Topologisches Modell: Knoten-Kanten- Modell) Ansammlung von Knoten und Kanten

Landkarten (Spaghettistruktur) Dargestellt: einzelne Merkmale mit genauen Formen und Umrissen

Spaghetti (Komposition von Punktobjekten) Flächen: Spaghetti (Komposition von Punktobjekten) A: P1 P2 P3a P4a P5a B: P4b P3b P6 P7b C: P4c P7b P8 P9 P5c P8 P7b P7c P6 B C P4c P4b Punkte: P4a P9 P3b P1 2.0 0.0 P2 5.0 1.0 P3a 7.0 3.0 P3b 7.0 3.0 P4a 5.0 4.0 P4b 5.0 4.0 P4c 5.0 4.0 ........... P3a A P5c P2 P5a P1

Knoten-Kanten-Struktur (Netze) Öffentliche Verkehrsverbund - Kanten -ungefähren Streckenverlauf - Knoten - Umsteigemöglichkeiten Kanalisationssystem einer Stadt

Knoten-Kanten-Struktur (mit geflügelten Kanten) Nachfolger im Umring der rechten Masche P1 P8 P2 P3 P6 P7 P9 A B C P5 P4 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 E11 Außen Vorgänger im Umring der linken Masche E1 P1 P2 A Außen E5 E2 E2 P2 P3 A Außen E1 E6 E3 P3 P4 A B E2 E8 E4 P4 P5 A C E3 E11 E5 P5 P1 A Außen E4 E1 E6 P3 P6 B Außen E3 E7 ..................................................... Kanten:

Vektormodell Landkarten (Spaghetti-Struktur) Ansammlung von Knoten, Kanten und Maschen Netze (Topologisches Modell: Knoten-Kanten- Modell) Ansammlung von Knoten und Kanten

Nutzung - räumliche Zusammenhängen - Adressen darstellen - Merkmale zu identifizieren - Bestimmung genauer Koordinaten - nicht einsetzen: bei zusammenhängenden Erscheinungen oder Merkmale mit undeutlichen Grenzen

z.B. Luftbild einer Stadt Rastermodell Einsetzbarkeit/Idee: Darstellung beständiger Phänomene (wie Verunreinigungen) und Darstellung der Erdoberfläche Ursprung: Luftbilder, Sattellitenbilder, Fotografien, TIN-Modell, Vektor-Modell z.B. Luftbild einer Stadt

Anordnung - jede Zelle (Pixel) ist durch Zeile und Spalte eindeutig festgelegt - jede Zelle ist Träger genau eines Wertes - benachbarte Zellen können schnell durch zunehmende oder abnehmende Spalten oder Zeilenwert gefunden werden

Polygone als Gebiete von Zellen mit gemeinsamen Wert Aufbau Punktuelle Merkmale als einzelne Zellen dargestellt Lineare Merkmale als Reihe von benachbarten Zellen Polygone als Gebiete von Zellen mit gemeinsamen Wert - es können mehrere Raster übereinander liegen

Beispiele für Raster Höhendarstellung: Werte der einzelnen Zellen entsprechen hier den Höhen Satellitenbild : Werte der einzelnen Zellen entsprechen hier Land oder Wasser

Aufgabenbereiche - Land-Entwicklung (daraus kann man z.B. den optimalen Ort für eine neue Straße raus suchen) - Zerstreuung eines Phänomen, z.B. Feuer - Geringster Kosten Weg - Nähe (Distanz zwischen zwei Phänomenen)

Vorteile: Nachteile: - Grundgedanken einfach - Datenspeicherung sehr kompakt Nachteile: - starre Gitternetzstruktur reagieren nicht auf Veränderungen des Gelände - geradlinige Anwendungen können nicht gut abgebildet werden

TIN (Triangulated Irregular Network) Idee: eine wirksame Präsentation einer ununterbrochenen Oberfläche z.B. Erhebungen/Höhen- darstellungen Ursprung: Luftbild, Sattellitenbilder, aus Vektor-Modell, Koordinaten mit Höhen

Aufbau - besteht aus Punkten, Linien und Polygone - Punkte: Meßpunkte mit x,y und z Koordinaten - Linien: Bruchlinien, wo die Form der Oberfläche sich abrupt ändert - Polygone: Ausschlussgebiete z.B. Seen, wo sich die Höhe nicht ändert Punkte Bruchlinie Ausschlussgebiete

Entstehung - aus den gegebenen Punkten entstehen Dreiecke, die zusammen die Höhenlinien darstellen - jedes Dreieck mit benachbarten Dreieck verbunden - Punkt Dichte ist proportional zur Steigung und Gefälle des Gebietes

Aufgabenbereich/Nutzung - Detail eines Berechnung der Erhebung, Neigung Punktes - senkrechte Profile der Oberfläche - Volumenberechnung z.B. bei Straßenprojekten - ausgiebige Darstellung der Oberfläche - Aussicht, von welchen Punkt läßt sich was sehen (mit ArcMap nur Draufansicht möglich)

Raster (Darstellung beständiger Phänomene) Netze (einzelne Merkmale mit genauen Formen und Umrissen) Raster (Darstellung beständiger Phänomene) TIN (Präsentation einer ununterbrochenen Oberfläche)

Welches Modell setzt man ein? Abhängig: - von Daten - von der analytischen Aufgaben Vektormodell: Um Merkmale zu identifizieren und auszuwählen; um präzise Koordinatenwerte zu speichern TIN und Rastermodell: eine ununterbrochene Oberfläche oder Phänomen zu bekommen TIN mit einzelnen Werten oder Punkten Rastermodell mit einheitlichen Muster

Übereinanderlegen der Datenmodellen - TIN als Hintergrund für Vektor Höhendarstellung mit einen Netz - TIN als Hintergrund für Raster fotorealistische Höhendarstellung - Raster als Hintergrund für Vektor Netz in einen Foto Achtung: bei ArcMap TIN als Hintergrund bei Raster nicht möglich, da nur Draufsicht möglich!!! (Möglich aber z.B. bei ArcView!)

Aufgaben 1.Netze: Öffne in Arc Catalog die Datei:D:\GIS-Data\ESRI\ArcInfoDeskop\ArcTutor\BuildingGeodatabase\Water Und stelle das Netz der Kanalisation nur mit den Hydranten da! 2. TIN: Öffne in Arc Catalog die Datei Datei: D:\ GIS-Data\ESRI\ArcInfoDeskop\ArcTutor\Catalog\Yellowstone Und stelle das Modell mit Höhenlinien dar! (Höhenlinien: unter properties/symbology) 3. Überlappung von Raster und TIN: Öffne in Arc Catalog die Datei: D:\ GIS-Data\ESRI\ArcInfoDeskop\ArcTutor\Catalog\Yellowstone in ArcMap, wo bereits das TIN Modell mit Höhenlinien dargestellt ist! Blende im TIN Modell alles bis auf die Höhenlinien aus! Ziel: eine Überlappung von TIN und Raster (zu sehen das Raster mit Höhenlinien) (in ArcView wurde man eine Fotorealistische Höhendarstellung sehen können!)