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Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
Aktuelle GIS-Grundlagen
Bachelor Naturschutz Landschaftsplanung –
4/5.Sem Stand: 15.10.2012
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Softwareanwendungen in der Landschaftsplanung
- Versuch einer Übersicht 1 / 2
Von der STANDARD Software
Hilfsprogramme Grafik Programme ohne Koordinatenbezug
• - Virenschutz - Bildbearbeitung
• - Medienplayer - Web Layout
• - Bildverwaltung …. - Videoschnitt …
• Office Programme für
• - Textverarbeitung
• - Tabellenkalkulation
• - Präsentation
• - Datenbank
• - Emailverwaltung ….
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Softwareanwendungen in der Landschaftsplanung
- Versuch einer Übersicht 2 / 2
bis zur FACHAPPLIKATION:
• Projekt Management und HOAI
…………
• Grafik Programme mit Koordinatenbezug
• CAD und CAD-Fachapplikation
• GIS
• 3D-Visualisierung
• …………
Grundsatz: Es gibt immer mindestens zwei gleichwertige
Lösungen auf dem Markt.
Für die Auswahl in der Lehre spielt die Marktbedeutung für die einzelnen
Berufsfelder eine Rolle. Es kann nur jeweils eine Einführung und
Orientierung als Hilfe zur Selbsthilfe vermittelt werden.
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Prof. Erich Buhmann
Hochschule Anhalt
Entwicklung des CAD- und GIS-Einstiegs
in den Landschaftsarchitekturbüros
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1990 1992 1994 1996 1998
Pro
zent CAD
GIS
BUHMANN 1999
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Komponenten eines GIS
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
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Dangermond, ESRI, 2010: “GIS kann einen Beitrag zu
allen Herausforderungen der Menscheit leisten”
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Proto-GIS
Minicomputer
Workstation
Windows-PC
Web
GIS-Generationen (nach Strobl)
1960
1975
1987
1995
2001
Prof. Erich Buhmann
Location Based
Services 2006
Source: ESRI
Grundlagen Landschaftsinformatik
Cloud/all Devices 2011
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Prof. Erich Buhmann Landschaftsinformatik II
by Jack Dangermond (2010)
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by Jack Dangermond (2010)
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by Victoria Kouyoumjian (2010)
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by Victoria Kouyoumjian (2010)
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by Victoria Kouyoumjian (2010)
IT professionals' top concerns when considering
moving to the cloud: Security and privacy.
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Content is a key component of GIS, which includes
easy access to ready-to-use maps and imagery.
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Betrachter
Anwender
Erfasser
Klassische Nutzerpyramide GIS
Viewer/Internet GIS
Desktop GIS
Professional GIS
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
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Professionelle GIS • bieten ein Höchstmaß an Funktionalität, sind aber
auf Grund ihrer Komplexität schwer zu handhaben
und entsprechend kostenintensiv. Das
professionelle GIS wird in der Regel in der
Kommune von einem GIS-Experten zur
Verwaltung der Geo-Daten der Stadt eingesetzt.
• Beispiele: ERDAS IMAGINE, MicroStation,
GeoMedia Pro, ArcGIS ArcInfo, MapInfo und
viele andere.
• Als „GNU General Public License“ sind
verfügbar: GRASS GIS und Quantum GIS (QGIS)
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DesktopGIS • sind Geo-Informationssysteme, die häufig mit
Windows ähnlichen Oberflächen agieren und
ebenfalls eine Vielzahl an Funktionalitäten
aufweisen. Durch ihre einfache Bedienung und
geringeren Preise bieten sie sich für die Großzahl
an Projekten an.
• Beispiele: ArcGIS ArcView, GeoMedia,
AutoCAD Topobase, PolyGIS, u.a.
•
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GIS Viewer gestatten lediglich das Anschauen und einfache
Darstellungsänderungen von GIS-Daten. Für die
Erstellung eines Landschaftsplans sind sie nicht
ausreichend, erlauben aber insbesondere über
Internet-GIS die Nutzung des fertiggestellten
Landschaftsplans.
• Beispiele: ArcReader, Google Earth Familie,
ArcGlobe, ArcGIS Explorer, GeoMedia Viewer
• ------------------------------------
• Hinweis: Jährliche GIS Softwareübersicht
Buhmann/Wiesel: GIS Report Software Daten Firmen (ab
1998 Wechsel des Herausgebers) www.gis-report.de
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Content is a key component of GIS, which includes
easy access to ready-to-use maps and imagery.
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Ein GIS enthält
interaktive Karten,
die eine Reihe von
sog. „Features“ und
deren Beziehungen
auf der
Erdoberfläche
anzeigen.
Quelle: ESRI, 2012
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In GIS sind Daten als geographisches Informationsmodell mit auf
Thematische Layern zur Charakterisierung und Beschreibung
der Erde organisiert. Quelle: ESRI, 2012
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GIS-Abbildung
der realen Welt
als Raster
und/oder
Vektorabbildung
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Quelle: R. Stahl: GIS-Tutor 1997, geändert
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Beispiele für
Raster-
abbildungen in
einem GIS Quelle: ESRI, 2012
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Daten der
Vektorabbildung
getrennt nach den
graphischen
Elementen
- Punkte
- Flächen
- Linien
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GIS immer
koordinatenbezogene graphische Abbildung
und Datenbankkopplung
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Jedes GIS enthält Geoverarbeitungsfunktionen zum Abrufen
von Informationen aus vorhandenen „Datasets“ und der
Anwenden von Analysefunktionen , wie hier eines „Puffers“ Quelle: ESRI 2012
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Abspeicherung der Darstellung von
geographischen Informationen mit einem GIS
Drei primären GIS-Datenstrukturen zur
Abbildung und Verwaltung am Beispiel des
GIS System ArcGIS:
- „Feature-Classes“
- Attributtabellen
- „Raster-Datasets“
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Thema Geographische Darstellung
Quelle, Brunnen
Wasserläufe
Punkte
Linien
Große Gewässer, Seen Polygone
Vegetation Polygone
Stadtgebiete Polygone
Straßenmittellinien Linien
Verwaltungsbezirke Polygone
Orthofotografie Raster
Satellitenbilder Raster
Flurstücke Polygone
Grundsteuer-Datensätze Tabellen
Typische GIS-Darstellungen
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Datasets in a geodatabase
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Feature-Classes: Jede Feature-Class ist eine logische Sammlung
der Features eines allgemeinen Typs (Auswahl an Feature-Typen) Quelle: ESRI, 2012
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GIS data objects…
Prof. Erich Buhmann
Raster
Network
Topology
Annotation Feature Class
Table Terrain
Dimension
Toolbox
Relationship Class a.o.
Grundlagen Landschaftsinformatik
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Empfehlung des schrittweise Vorgehens für die
(weitere) GIS-Einführung:
1. Phase:
Kontinuierliche Marktorientierung: GIS-Report, GIS-Fachmessen,
firmenneutrale GIS-Fachzeitschriften und Fortbildungsseminare
2. Phase:
Bildung einer GIS-Arbeitsgruppe
Bestellung eines firmenneutralen GIS-Beraters
3. Phase:
Erarbeitung einer Anforderungsanalyse mit Mengengerüst
4. Phase:
Entwicklung eines Systemkonzepts für die weitere stufenweise GIS-
Einführung im Rahmen des IT-Konzeptes der Organisation
5. Phase:
Teil-Systemauswahl nach Vorauswahl mit Hilfe von Benchmark-Tests
6. Phase:
Weitere Vorgehensweise: Pilotvorhaben, Entwicklung und schrittweise
Umsetzung eines GIS-Datenkonzeptes, GIS-Anwendergruppen, etc.
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• GIS-Standardisierung, Miniaturisierung in der Elektornik
• 3D GIS (Anwendung 2, 3 , 4)
• WebGIS (z. B. Google Earth, ArcGlobe)
• Objektorientierte Verwaltung großer Datenmengen
• Verfügbare hochauflösende Scannerdaten (z.B. LIDAR)
• Prozessorientierte intelligente Geoverarbeitung
• Location Based Services
• Virtual GIS
• The „Cloud“, „BYOD“ Bring Your Own Device, “….”
-> Video Visionen Jack Dangermond
Technische GIS-Entwicklungen
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GIS-Standardisierung
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Arc/Info
Atlas
Intergraph
SicadARGIS
Vision
...
Arc/Info
Atlas
Intergraph
SicadARGIS
Vision
...
Austausch-format
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- BIM (Architektur)
- CityGML (Stadtplanung)
- Xplan (Flächennutzungsplanung)
- OKSTRA (Straßenplanung)
Standardisierung in der räumlichen Planung
und der Architektur
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Quelle: Prof. Dr. Thomas Kolbe, DLA Tagung 2012
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nach KOLBE 2012 zur DLA Conference an der Hochschule Anhalt
INTEGRATION VON 3D Daten mit CityGML
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Web-GIS
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File Format File Format File Format
File Format
Real-Time
Data Feed
File Format
File Format
File Format Non-
traditional
DBMS
File Format
NETWORKS AND CLIENT/SERVER TECHNOLOGY
File
Format File
Format
File Format
File Format
Interfaces based on the
OpenGIS Specification
Traditional
DBMS
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Web GIS
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BROWSER CLIENT
WEB- SERVER
HTTP
HTML
Custom Gateway
DBMS
API / ODBC
GIS
Net-aware application
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Beispiel: Ontario
http://158.61.82.251/gis/apps.htm
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Location Based Services (LBS) Wird nach der Entwicklung der WebGIS Systeme als die nächste Generation von
GIS bezichnet. LBS sind über ein Netzwerk erbrachte mobile Dienste, die unter Zuhilfenahme
von positions-, zeit- und personenabhängigen Daten dem Endbenutzer selektive
Informationen bereitstellen oder Dienste anderer Art erbringen.
Wie Nutzerpositionen technisch ermittelt werden, hängt von der Art des
Positionsbestimmungsverfahren ab.
Man unterscheidet zwischen reaktiven und proaktiven standortbezogenen Diensten.
Bei reaktiven Diensten muss der Dienstnutzer den Service explizit anfordern
Ein proaktiver Dienst reagiert auf bestimmte Ereignisse, zum Beispiel beim Betreten
einer bestimmten Zone.
In Deutschland gibt es ca. 20 Millionen Anschriften, deren Koordinaten auf etwa einen Meter
genau bekannt sind. Dazu kommen einige Hunderttausend wichtige Ortspunkte, wie z. B.
Flughäfen, Behörden, Hotels, Tankstellen, Krankenhäuser, Bahnhöfe, Haltepunkte,
Arztpraxen, Schulen für die Einbeziehung in LBS.
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Virtual GIS
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VR-Definition
• Realität = 25 Bilder/Sekunde, Maßstab 1:1
• Navigation und
• Interaktion mit Bauteilen u.a.
• Eintauchen in die Datenwelt
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Objektorientierte Verwaltung
großer Datenmengen
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Quelle: ESRI, 2012
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Projektzyklus Umweltplanung
und
Landschaftsarchitektur
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Geschäftsstrategie
Datenobjekte
Arbeitsprozesse
GIS-Instrumente
Technologische Strategie
Projekte
•Umlaufzeiten
•Produktivität
•Beschaffung
Kernpunkte x
Prof. Erich Buhmann
Vgl. Brad Holtz
GIS Grundlagen Landschaftsinformatik
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Arbeitsschritte in der GIS-gestützten räumlichen Planung
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Adapted from the Steinitz model of landscape change:
GeoDesign is a rapid and adaptive process for creating a
sustainable future.
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GeoDesign is a systematic methodology for
geographic planning and decision making
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Quelle: CARL STEINITZ : Designing Alternative Futures
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Methoden der Datenerfassung für GIS
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Die häufigsten Operationen für GIS-
Analysen
Vector Analyse
•Überlagerung (Verschneidung)
•Selektion und Re-Klassifizierung
•Pufferbildung
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Eingangsdaten Geooperation
Ausgangs-
datensatz
Ergebnis
Eingangsdaten und Funktionsparameter
- vordefiniert oder...
- über Eingabemaske
ArcGIS ModelBuilder
Drag and Drop Name, Pfad,
Parameter Parameter
“Square” – “Circle” –
“Square” Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
Quelle: ESRI, 2012
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ModelBuilder Was ist ein Modell?
BODEN
HÖHEN
VEGETATION
NIEDERSCHLAG
NEIGUNG
EROSIONS
POTENTIAL
EROSION
GEFAHR
nach B. Miller, ESRI 2004
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ATELIER BERNBURG LANDSCHAFTSARCHITEKTEN
Hangneigungsklassen
Ableitung der Hangneigung
aus dem Digitalen Geländemodell
Hochschule Anhalt
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Drei Ebenen der raumstrukturrellen Analyse
(nach LANG & BLASCHKE 2006)
Quelle: LANG & BLASCHKE 2006
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„Workflow“ von der Maßzahl für das Einzelelement
(„patch“) zur Ökologischen Fragestellung
(nach LANG et. al. 2002)
Quelle: LANGE 2002 zitiert nach LANG & BLASCHKE 2006
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Beispiele von Maßzahlen für Landschafts-
strukturelemente (nach LANG & BLASCHKE 2006)
Quelle: LANG & BLASCHKE 2006
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Beispiel für GIS-gestützte räumliche Rasteranalyse:
Berechnung eines „Patches“ und seiner
Nachbarschaftsbeziehungen (nach LANG & BLASCHKE 2006)
Quelle: LANG & BLASCHKE 2006
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Literatur zur Präsentation:
BUHMANN/ERVIN/PIETSCH (Eds.) (2012):
Digital Landscape Architecture 2012, Wichmann Verlag
LANG & BLASCHKE 2006:
Landschaftsanlyse mit GIS, Ulmer Verlag
STEINITZ, CARL (2012) :
A Framework for Geodesign: Changing Geography by Design, Esri's
GIS Bookstore, 224 pages
Internet Quellen:
Dangermond Jack (2012):
Landscape Architecture and GIS history.
Quelle: http://www.examiner.com/article/interview-with-esri-s-jack-dangermond-
landscape-architecture-and-gis-history
Jack Dangermond (2012) - The vision for GIS- EUC11- Part 1 + 2; 08.03.2012
Quelle: http://www.youtube.com/watch?v=mfkzufmxFng
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Ende GIS-GRUNDLAGEN