Räumliche Analyseverfahren: Verschneidung

Räumliche
Analyseverfahren:
Verschneidung
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Gliederung
1 Einleitung
2 Abbildung geographischer Daten
3 Layer
4 Die Verschneidung
4.1 Das Vektorverfahren
4.2 Das Rasterverfahren
5 Anwendungsmöglichkeiten
6 Zusammenfassung
Literatur
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Einleitung
• Die Verschneidung von Datenbeständen (engl. Overlay) ist
eines der wichtigsten und auch bekanntesten Möglichkeit, die
der Gewinnung von neuen Informationen dient.
• Bekanntester Anwender Ian McHarg
• Overlay- Methode: Überlagerung von Karten über einer
Lichtquelle (Leuchttisch) mit dem Ziel eine Karte mit hohen
Informationsgehalt zu erstellen sollte Planungsproblem lösen
•Longley et al (2001:314)
•Scholles (1996/1997).
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2 Abbildung geographischer
Daten
„Ein geographisches Informationssystem (GIS) ist ein spezieller
Typ von Informationssystem und bestehet aus, erstens einer
Datenbasis, die aus flächenbezogenen Informationen in Form von
geographischen Objekten (Punkt, Linie, Fläche, Raster) und deren
Merkmalen (Attribute) zusammengesetzt ist [...] und zweitens
diese Datenbasis bearbeiten, analysieren und darstellen kann
Für die Abbildung von geographischen Daten können zwei Methoden
dienen:
Vektordarstellung
Rasterdarstellung
•Storch (1990:6-8)
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3 Layer
• „In einem GIS wird die „Realität“ in unterschiedlichen
Kartenebenen abgebildet. Eine Kartenebene repräsentiert
dabei einen Aspekt der Realität“ Storch (1990:8).
Geographische Informationssysteme verwalten Daten also in
mehreren Ebenen, sogenannten Layern. Diese Layer
enthalten bestimmte geographische Informationen. Mit Hilfe
des GIS ist es möglich mehrere Layer zusammenzufassen,
was auch als Verschneidung bezeichnet wird Storch (1990:9).
• Bei der Verschneidung handelt es sich demnach um
Kombinationen verschiedener Layer (Folien) Barthelme
(2000:42f). Layer können je nach Anwendungserfordernis
kombiniert werden. Allerdings müssen die Kombinationen
bestimmte Voraussetzungen erfüllen.
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3 Layer
1. Es sollte an jeder Stelle des Raumes ein definierter Zustand
herrschen. (Flächendeckung)
2. Gleiche Gegebenheiten in allen Layern (Metrik, Maßstab,
Genauigkeit)
Die einzelnen Layer sind voneinander unabhängig d.h. sie
besitzen keine gemeinsamen Daten, was den
Originaldatenbestand angeht. Bei Verschneidungen, die
mehrere Layer umfassen, wird ein neuer Layer
(Ergebnislayer) angelegt Barthelme (2000:42f). Es werden
demnach geometrisch zwei Datensätze überlagert, um eine
neue Datenmenge zu erzeugen.
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3 Layer (Beispiel)
• Gegeben sind zwei Datensätze:
• A soll die Flächen mit einer bestimmten Neigung
(Hangneigung) darstellen und Datensatz B Flächen
mit bestimmter Vegetation. Diese beiden
Datensätze sollen nun miteinander verschnitten
werden. Als Ergebnis resultiert dann ein völlig
neuer Datensatz C (vgl. Abb. 3) mit der Information,
welche Pflanzenarten bei welcher Hangneigung
auftreten Bill (1992 2 :88).
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3 Layer (Beispiel)
Abb. 4 Verschneidung zweier Layer,
eigener Entwurf nach Bill (1992 2 :88).
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4. Die Verschneidung
• Im allgemeinen lässt sich der Vorgang einer Verschneidung
wie folgt zusammenfassen:
• Als erstes werden Karten verschiedener Geometrien und
Ausgangsginformationen überlagert. Danach erfolgt eine
Neuberechnung der Polygone unter Einbezug von
Flächengröße und Lage. Ist dieser Vorgang abgeschlossen,
kommt es zur Zuordnung der Attribute. Dies geschieht nach
bestimmten Regeln, welche einfache Formeln sowie auch
komplexe Modelle umfassen können. Nach dieser Anordnung
werden Polygone mit identischen Merkmalen
zusammengelegt, was auch als Dissolve oder Aggregation
bezeichnet wird.
Scholles (1996/1997)
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4 Die Verschneidung
Beispiel: Zusammenlegen von Agrarflächen
gleicher Nutzung.
Abb.5 Zusammenlegung (Dissolve) von Flächen über das Attribut
Nutzungstyp
Scholles(1996/1997)
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4.1 Das Vektorverfahren
• Wird das Vektorverfahren gewählt, so sollen bei der
Flächenverschneidung oftmals geschlossene Polygone mit
anderen topologisch geometrischen Einheiten wie Punkte,
Linien oder Polygonen verschnitten werden. Zu unterscheiden
sind hierbei drei Verschneidungstypen:
• „Punkt mit Fläche“
• „Linie mit Fläche“
• „Fläche mit Fläche“
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Verschneidung Punkt mit
Fläche
• Punkt-im-Polygon- Problem (Punkt innerhalb oder außerhalb
eines Polygons? )
Lösung:
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Verschneidung Punkt mit
Fläche (Beispiel)
• Es werden zunächst zwei Ausgangsdatensätze benötigt. A seien
dieses mal Grundwassergütermessstellen (Punkte) in einem
bestimmten Bundesland und B Auswahl flächenförmiger Objekte
mit intensiv agrarischer Nutzung. Nach der Verschneidung
erfolgt eine neue Ausgabedatenmenge C welche die Messstellen
in allen agrarisch genutzten Gebieten angibt.
Kappas (2001:145)
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Verschneidung Linie mit
Fläche
• Teil der Flächenanalyse da keine neuen Polygone erzeugt
werden müssen
• zwei verschiedene Fälle können auftreten
1. Linie überlagert Fläche
2. Fläche überlagert Linie
Kappas (2001:145)
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Verschneidung von Fläche
und Fläche
• Polygon-overlay Technik
• drei Arbeitsschritte:
1. Kanten der Ausgangspolygone an den Schnittpunkten
unterteilt sodass neue Kanten und Knoten entstehen.
2. Erneuter Polygonaufbau. Durch verbinden der neu
entstandenen Kanten entstehen neue Polygone m.H. des
Prinzips der Inzidenz.
3. Verschneidungsüberprüfung
•Dickman & Zehner (2001:111).
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Sonderfall der
Flächenverschneidung
• Splitterpolygonen (engl. Sliver polygons)
• z.B. bei der Bestimmung von Einzugsgebieten vorhanden
• Kleinformen zu unterdrücken mithilfe der Fuzzy -
Flächenverschneidung
Bill (1999:96f)
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4.2 Das Rasterverfahren
• Beim Verschneidungsprozess werden Rasterzellen (Pixel) mit
gleicher Positionen miteinander verbunden.
• gemeinsamer Ursprung, eine gemeinsame Orientierung und
ein gemeinsamer Maßstab notwendig
• Zellen jedes Rasters sollten gleiche Größe besitzen
• Neuberechnung der „unmittelbaren Nachbarschaft jeder Zelle
(Resampling)
• Rasterdaten in einer äußerst platzsparenden Datenstruktur
abgelegt
Kappas (2001:149)
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5 Anwendungsmöglichkeiten
• vor allem in der Planung
• Addition von Flächen gleicher Wertstufe (Bsp.
Flurbereinigung)
• Überlagerung von Biotoptypen mit Verkehrswegestraßen
(Verschneidung Fläche mit Linie)
• Ermittlung von Restflächen
• Vergleiche bei Flächennutzungsänderungen (v.a. im
Katasterwesen)
Scholles (1996/1997)
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Zusammenfassung
• Wichtigster Vertreter der Overlay -Technik: Ian McHarg
• Overlay bzw. Verschneidung = Überlagerung mehrerer
Schichten mit verschiedenen Informationsgehalt.
Verschneidung dieser Ebenen stellt einen neuen Datensatz
dar.
• Zwei Möglichkeiten der Realisierung:
• 1. Vektormodell
2. Rastermodell
• Anwendung: besonders in der Planung (Bsp. Katasterwesen)
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Literatur
Barthelme, N. (2000): Geoinformatik. Modelle, Strukturen,
Funktionen. Berlin heidelberg, New York, Barcelona,
Hongkong, London, Mailand, Paris, Singapur, 42f.
• Bill R. (1992 2 ): Bill R. (1999): Grundlagen der
Geoinformationssysteme. Analysen, Anwendungen und neue
Entwicklungen. Heidelberg, 88.
• Bill R. (1999): Grundlagen der Geoinformationssysteme.
Analysen, Anwendungen und neue Entwicklungen.
Heidelberg, 88-99.
• Dickmann, F. & K. Zehner (2001): Das Geographische
Seminar. Computerkartographie und GIS. Braunschweig,
111.
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Literatur
• Kappas, M. (2001): Geographische Informationssysteme.
Westermann Schulbuchverlag GmbH. Braunschweig, 144-
150.
• Longley, P. et al. (2001) : Geographic Systems and Science.
GIS. Chichester, New York, Weinheim, Brisbane, Singapur,
Toronto, 144.
• Scholles, F. (1997): Informationssysteme und Verarbeitung 1.
Rechnergeschützte Methoden. www.laum.unihannover.de/ilr/lehre/Isv/Isv_Meth.htm.
Zugriff am 28.09.2003
• Storch H. (1990): Kriterien zur Beurteilung der Anwendbarkeit
von geographischen Informationssystemen im Bereich der
Umweltplanung. Berlin, 3-36.
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