Geoinformatik (GI) und Geoinformationssysteme (GIS)

Karte von Dr. John Snow mit den Anhäufungen der Todesfälle bei der Cholera-Epidemie 1854 (Wikimedia.org)

Der londoner Arzt Dr. John Snow könnte als der Erfinder von Geoinformationssystemen angesehen werden, auch wenn Ihm das so nicht bewusst gewesen wäre: 1854 kartierte er Cholerafälle in London wodurch er eine kontaminierte Wasserpumpe als Ursache für die damals herrschende Choleraraepedemie ausfinding machen konnte. Man entferne daraufhin den Hebel der Pumpe, wodurch diese unbrauchbar wurde. Die weitere Ausbreitung konnte so unter Kontrolle gebracht werden. Heute würde man den Vorgang der Analyse von Punktverteilung und Punktdichte, Clusteranalyse nennen.

Die Geoinformatik befasst sich mit der digitalen ErfassungVerarbeitung und Visualisierung raumbezogener Informationen (Geoinformation). Sie bildet damit die wissenschaftliche und methodische Grundlage für Geodateninfrastrukturen (GDI) und Geoinformationssystemen (GIS).

Ein GIS (Geoinformationssystem bzw. Geografisches Informationssystem) ist eine komplexe Software mit dazugehöriger Hardware zur digitalen ErfassungBearbeitung, (Re-)OrganisationAnalyse Modellierung und alphanumerischen oder graphischen Visualisierung räumlicher Daten (Geographische Datenformate) und Sachverhalte. Sie können lokal auf einem PC (Desktop GIS) oder einem Mobilen Endgerät (Mobile GIS) installiert sein oder online auf einem Server als Onlinedienst (Online GIS oder Web GIS) über den Browser zur Verfügung stehen. 

Weitere Informationen zur Geschichte und Ausprägungen von Geoinformationssystemen findet man im Wikipedia: Geoinformationssystem oder über das Lexikon von Spektrum.de

Funktionen von GIS

So vielfältig wie die Daten sind mit welchen man in einem Geoinformationssystem zu tun hat, so vielfältig sind auch die Anwendungsmöglichkeiten. Ich wage sogar zu behaupten, dass es keine umfangreicheren digitalen Systeme gibt, als eben die raum-zeitliche GI-Systeme. Sie sind - wie das Geographiestudium als Wissenschaft - fachübergreifend:

Wordcloud aus der Eingabe von „GIS“ in Wikipedia
  • Archäologie → Verortung von Fundorten, Geoprospektion
  • Umwelt- und Naturschutz → Ausweisen von Schutzzonen, erfassen naturräumlichen Sachverhalte
  • Wirtschaft → Marktforschungsanalysen, Räumliche Verteilung von pot. Konsumenten
  • Politik → regionales „Stimmungsthermometer“, Wahlkampf in gezielten Regionen
  • Geschichte → Standorte von Burgen anhand geographischer Namen, Landnutzungsveränderungen
  • Meteorologie → Strömungsfilme, Erderwärmungsmodelle- und Prognosen
  • Forstwirtschaft → Waldinventuren, Nutzholzbestimmung
  • Bergbau → verorten von Lagerstätten, Volumenberechnungen
  • Infrastruktur → Planung von Verkehrswegenetzen, Glasfaserausbau
  • Energie → optimale Standorte für Wind- Sonnen- und Wasserkraft oder Geothermie, Trassenplanung
  • Stadtplanung → Verteilung von Kindergärten und Schulen
  • Tourismus → Touristische Karten (Wanderkarten!)
  • Katastrophenschutz → Evakuierungspläne, Notversorgung
  • und so weiter…

Denn eine GIS-Software kann: Datenbankverwaltung, Digitalisierung und Vektorisierung, Bildbearbeitung, Tabellenkalkulation, Textverarbeitung, Layout- und Druckzusammenstellung, Serveradministration und Web-Publishing, Navigation und Routing, Modellrechnung und Prognosen, 3D-Modelle und Punktwolken, Machine-Learning, Automatisierung, Wissenschaftliche Analysen, Statistik, Programmierung…

…all diese Inhalte und Funktionen lassen sich mit eiener einzigen Software realisieren. QGIS zum Beispiel. Insgesammt hat QGIS über 1000 Funktionen!

Ausprägungen von GI-Systemen

Die Funktionen, welche ein GIS mitbringt, sind abhängig von dessen Anwendungsschwerpunkt und Plattform (Online, Desktop, Mobil). Es gibt solche, die rein der Visualisierung oder für kartographische Zwecke dienen. Andere wiederum bieten nur wenig Möglichkeiten der Visualisierung, dafür aber mehr Analyse- und Modellierungswerkzeuge. Modularisierte GI-Systeme lassen sich an die eigenen Bedürfnisse anpassen und erweitern.

Was alle GIS gemeinsam haben, ganz gleich ob nur online, mobil oder auf dem Desktop: Wir sind damit in der Lage Geodaten anzuzeigen, in Ebenen zu organisieren (stapeln) und mit Transparenzen oder Vermischungen diese miteinander zu neuen komplexeren Daten zu vereinen.

Online/Web GIS

Häufig werden Geodaten und -Sachverhalte leicht zugänglich über einen Server mit installiertem GIS-System (z.B. MapServer, QGIS Server) vorgehalten. Hierbei benötigen Anwender*innen lediglich einen Browser und Internetzugang. Allerdings ist diese GIS-Form meist passiv, d.h. es können zwar Daten angezeigt und deren Wiedergabe gesteuert und ggf. auch gedruckt oder heruntergeladen werden, jedoch können keine eigenen Daten erzeugt, integriert oder komplexeren Analysen durchgeführt werden. Typische Beispiele sind die Geodatenportale der Bundesländer. Vieles kann hierüber erledigt werden, die Daten sind i.d.R. aktuell und die Bedienung meist einfach. Doch für das Erzeugen, Verarbeiten, Analysieren oder das individuelle Gestalten der Daten benötigt man ein Desktop GIS wie QGIS.

Der Sachsen-Atlas mit Werkzeugenhttps://geoviewer.sachsen.de
WebGIS von Nordrhein-Westfalen (GeoViewer):https://www.geoportal.nrw
Das Online-GIS der Schweiz:https://map.geo.admin.ch

Eine vollständige Liste der Geodatenportale und -Viewer der Bundesländer sowie weitere europäische und internationale Portale finden Sie in der Linksammlung

Desktop GIS

Um Geodaten ohne Einschränkungen erzeugen und verarbeiten zu können, benötigt es ein Desktop-GIS alá QGIS, SAGA GIS, GRASS GIS, GvSIG oder eines der vielen proprietären Vertreter wie ArcGIS®, GeoMedia®, MapInfo®, GlobalMapper® etc. Doch auch hier gibt es Spezialisten und Allrounder - in der Regel sind aber alle Desktop-GIS zu viel mehr im Stande als Online-GIS - auch weil die lokalen Rechner-Ressourcen oft mehr zu bieten haben, als ein Server, den man sich mit anderen teilt. Der Nachteil im Vergleich zum Online-GIS: Die Daten muss man sich mühevoll besorgen! Diese sind im Online-GIS quasi inklusive!

Gerade bei proprietären Anbietern modularisierter Desktop-GIS-Software (z.B. ESRI™ ARCGIS®) sollte die Wahl gut überlegt sein. Am Anfang steht oft nur ein Basis-Programm, welchem alle erforderlichen Module „hinzugebucht“ werden müssen. Das kann schnell teuer werden - man versucht auf Module zu verzichten, auch wenn sie einem die Arbeit erleichtern würden. Anders bei Open Source Programmen. Hier sind grundsätzlich alle Funktionen frei verfügbar. Um Kosten muss man sich keine Gedanken machen - der Entscheidungsprozess wird deutlich erleichtert und verkürzt.

Desktop-GIS im Google-Such-Vergleich (Trends)

Mobile GIS

Ein mobiles GIS unterscheidet sich im Wesentlichen von einem „Navi“ (im Auto oder zum Wandern) durch die Funktion, Daten zu erfassen, zu bearbeiten und z.T. auch zu gestalten und zu analysieren. Es dient also zur Aufnahme/Überarbeitung von Daten vor Ort. Die so erzeugten Daten können auf ein Desktop- oder Online-GIS synchronisiert und ggf. weiterverarbeitet werden. Es ersetzt damit den reinen GPS-Empfänger, die Papierkarte, Block & Bleistift. Es gibt Mobile GIS mit proprietärer Software, welche oft auch an konkrete Hardware gebunden sind. Es gibt aber auch reichlich Anwendungen, welche auf einem herkömmlichen Smartphone/Tablett oder Notebook installiert werden können: QField von OpenGIS.ch beispielsweise!

QField
Locus Map Pro
Locus GIS
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