GIS und Visualisierung, Sabine Schmidt, H.-J. Götze 4. Übung, WS ...

GIS und Visualisierung, Sabine Schmidt, H.-J. Götze
4. Übung, WS 2009/2010
Das Ziel der Übung:
Das Recherchieren nach frei verfügbaren Geodaten mittels Datenbanken oder Mapserver im Internet nimmt
einen immer höheren Stellenwert in der Arbeit eines Geowissenschaftlers ein. Hierzu gehört auch das
Erkennen des jeweiligen Formates und Fertigkeiten im Umgang mit den verfügbaren Daten, wie z.B.
Umformatieren in ein von der jeweils benutzten Software verständliches Format. Auch das Zeichnen von
Karten mit unterschiedlichen, heterogenen Informationen ist eine häufige und wichtige Tätigkeit.
Zeichnen Sie die Lage der Messstationen der Datei ba.dat in eine topographische Karte, und verwenden Sie
hierfür geografische Koordinaten. Erweitern Sie diese Karte um weitere Daten Ihrer Wahl (siehe umseitige
Liste), z.B. Küstenlinien und Flüsse.
Abschließend: Schreiben Sie Ihr Programm so, dass Sie auch in einem Jahr noch verstehen können, wie man
es benutzt! Kommentiere Sie es, löschen Sie alle nicht mehr benötigten Zeilen, löschen bzw. modifizieren Sie
alle Teile, die sich speziell auf einen bestimmten Datensatz beziehen (vermeiden Sie “hard coding”).
1. Die meisten Daten, die global frei verfügbar sind, benutzen als Koordinatensystem “geographische
Koordinaten”, also Länge und Breite in Grad. Die Messdaten, die Sie bisher in den vergangenen 3 Übungen
verwendet haben, sind jedoch in der UTM Projektion angegeben, also in Metern. Um Koordinaten in
unterschiedlichen Systemen miteinander verwenden zu können, müssen Sie die Daten von einem System ins
andere umrechnen können. Matlab bietet hierzu zahlreiche Funktionen. Eine Umrechnung von UTM in
Geographische Koordinaten kann z.B. folgendermaßen gemacht werden:
meinutm=defaultm('utm');
meinutm.zone='19H';
meinutm.falsenorthing=10000000;
meinutm=defaultm(meinutm);
% Initialisiere Projektion (Siehe Matlab Help für
verfügbare Projektionen)
% Ändere UTM Zone - muss bekannt sein (siehe
Matlabtool “utmzone”
% Ändere "False Northing" Parameter - muss
bekannt sein
% Setze modifizierte UTM Projektion
load ('ba.dat');
% Umrechnen von UTM Projektion in geographische Koordinaten:
[latdeg,londeg]=minvtran(meinutm,ba(:,2),ba(:,3));
% Umrechnen von geographischen Koordinaten in UTM Projektion:
[x,y]=mfwdtran(meinutm,latdeg,londeg);
2. In unseren Übungen konnten wir nur einen winzigen Teil der in Matlab verfügbaren Funktionen zum Erstellen
von Karten verwenden. Vor allem haben wir nicht die Funktionen verwendet, die speziell für geographische
Koordinaten gedacht sind: axesm, plotm, surfm, axesm etc... Recherchieren Sie selber - Sie haben
eine wahre Fundgrube in der “Mapping Toolbox” und für Fernerkundungsdaten auch in der “Image
Processing” Toolbox.
Einige interessante Funktionen:
axis ([xmin xmax ymin ymax]); % Setzt den Zeichenbereich auf die angegebenen Werte
pbaspect ([1 0.6 1]);
% Ändert das Verhältnis der Achsenlängen zueinander
demcmap(topogrid);
% Berechnet eine optimale Topographie Colormap für das
angegebene Topographiegrid
shaperead (‘dateiname.shp’); % Liest Shapefile, d.h. ARC Karten-Daten
arcgridread(‘dateiname.grd’); % Liest ARC ASCII Grid Format
geotiffread(‘dateiname.tiff’); % Liest Shapefile, d.h. ARCInfo Karten-Daten
Übrigens lassen sich auch Exceldateien mit den üblichen Funktionen problemlos lesen!

Einige Daten, die frei im Internet zugänglich sind:
1. Matlab bietet einige Datensätze, die einfach direkt verwendet werden können:
• Weltweite grob aufgelöste Küstenlinie (load coast)
• Globale Topographie, Auflösung 1 Grad (load topo)
• Globales Geoig, Auflösung 1 Grad (load geoid)
• Detaillierte Geographie der USA (....)
2. Die hochauflösende Küstenlinie bzw. Flüsse (http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/shorelines/shorelines.html)
Die Globale Küstenlinie in verschiedenen Auflösungen, sowie die Flüsse erhalten Sie im Matlab-Format auf dieser Website.
Gehen Sie auf “Coastline Extractor”, wählen Sie Ihr Gebiet, den gewünschten Typ (z.B. “World Vector Shoreline”), no
Compression, “Matlab” als Format und “GMT Plot” als Preview. Unter dem Previewfenster ist ein Link zum Herunterladen der
Daten. Sehen Sie sich die Datei an (ASCII!) - die einzelnen Linienzüge sind durch eine Zeile NaN, NaN getrennt, damit Matlab
sie getrennt zeichnet.
3. Topographie SRTM 3" (keine Bathymetrie!) (http://seamless.usgs.gov)
Um die SRTM Topographie herunterzuladen, gehen Sie auf den "International Viewer". Nun wirds kompliziert: Links finden Sie
den Button "Define Download Area By Coordinates" - dies ist exakter, als eine graphische Auswahl. Geben Sie Ihre Koordinaten
an, und klicken Sie auf "Add Area". Im nächsten Fenster "Request Summary Page" auf "Modify Data Request" klicken, dann
deaktivieren Sie "National Elevation Dataset" und aktivieren "SRTM 3 arc sec (ganz unten in der Liste). Wählen Sie das "BIL"
Format. Klicken Sie letztendlich auf "Save Changes & Return to Sumary". Der Download wird gestartet, nachdem Sie im
folgenden Fenster "auf "Download" klicken. Sie erhalten eine ZIP Datei, die Sie auf Ihrer Festplatte noch extrahieren müssen. Sie
benötigen die .BIL Datei (sie enthält die Topographie-Daten) uud die.HDR Datei, die Angaben zu den der Gridgröße (NCOLS,
NROWS), und der Zahlendarstellung der Integers (NBITS) enthält. Die BYTEORDER (I) ist so, wie Matlab es erwartet.
Lesen Sie das erhaltene Grid mit
fid=fopen(‘dateiname.bil');
srtm=fread(fid,[ncols,inf],numberofbits);
Hierbei ist numberofbits ein String mit der Beschreibung der Zahlen ('int 8', 'int 16','int 32').
4. Sie finden globale Fernerkundungsdaten auf folgender Website:
http://www.satgeo.de/satgeo/messdaten/methoden/at6_a.htm
5. Das globale Schwerefeld aus Satelliten und Bodenmessungen:
Alle aktuellen globalen Schwere- bzw. Geoidmodelle kann man auf dieser Seite berechnen lassen und herunterladen:
http://icgem.gfz-potsdam.de/ICGEM/ICGEM.html (Auf “Calculation Service” klicken, “modelfile”, “functional”, “gridstep” und
Gebiet wählen, und “Start Computation” klicken).
6. Weitere globale Topographie incl. Bathymetrie: http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/fliers/01mgg04.html
7. “Das Fachinformationssystem FIS Geophysik” des Landesamtes in Hannover bietet eine Reihe von frei
verfügbaren Informationen im Bereich Deutschlands:
https://www.gga-hannover.de/app/fis_gp/startseite/start.htm
Das Fachinformationssystem Geophysik (FIS) ist ein Service des “Leibniz-Instituts für Angewandte Geophysik (LIAG)” und
seiner Partner.
Loggen Sie sich als Gast ohne Passwort ein.
Ändern Sie die Einstellungen so, dass Sie “Geographische Koordinaten (WGS84) in Format gg.999999" erhalten (Menu
“Konfiguration” –> “Einstellungen”).
Wähle Sie im Menü links: “Überbau” –> “Bohrungen”, wählen Sie im Formular Ihr Arbeitsgebiet (X-Koordinate, Y-
Koordinate) und klicken auf “Suche”.
Exportieren Sie die im Ergebnisfenster darunter aufgelisteten Bohrungsdatensätze mit der Funktion “Export / Freiformat”,
und zwar nur die Spalten Nr, X und Y. Editieren Sie die Datei und ändern Sie die Dezimalkommas in Dezimalpunkte um.
Nun können Sie sie laden.