Lektion 01: Geoinformatik (GI) und Geoinformationssysteme (GIS)

upload.wikimedia.org_wikipedia_commons_2_27_snow-cholera-map-1.jpgAbb. 1: Dr. Snows Cholera-Karte von 1854 (London)

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, **Cluster-Analyse** nennen. 

Die Geoinformatik befasst sich mit der digitalen Erfassung, Verarbeitung, Analyse, Modellierung und Visualisierung raumbezogener Informationen (Geoinformationen). Sie bildet damit die wissenschaftliche und methodische Grundlage für Geodateninfrastrukturen (GDI) und Geoinformationssystemen (GIS).

Ein GIS (Geoinformationssystem bzw. Geografisches Informationssystem) ist eine Software mit dazugehöriger Hardware zur ErfassungBearbeitungOrganisationAnalyse und alphanumerischen oder graphischen Visualisierung räumlicher Daten und Sachverhalte. Sie können lokal auf einem PC (Desktop GIS) installiert sein (Abb. 1 & 2) , online auf einem Server als Onlinedienst (Online GIS) über den Browser (Abb. 3 & 4) oder als mobile Applikation (Abb. 5 & 6) zur Verfügung stehen.

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

 

Desktop-GIS: 
Abb. 1: ArcGIS Desktop 10.2qgis-2.18.2-weselstern-064.jpgAbb. 2: QGIS Desktop 2.18.2
Online-GIS: 
earthexplorer.jpgAbb. 3: USGS Earth Explorer mapgeoadminch.jpgAbb. 4: Geoinformatinsdienst der Schweiz
Mobile-GIS 
qfield.jpgAbb. 5: QField: mobiles QGIS

 

Funktionen von GIS

So vielfältig wie die Daten sind, mit denen 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:

  • 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:

TagCloud „GIS“ in Wikipedia * 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!

Die Funktionen, welche eine GIS-Software mitbringt, sind abhängig von dessen Anwendungsschwerpunkt. 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 (wie z. B. ArcGIS oder QGIS) lassen sich an die eigenen Bedürfnisse anpassen und erweitern.

Gerade bei proprietären Anbietern modularisierter GIS-Software 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.

Hinweis: Der Umfang an Funktionen eines Open Source-GIS wie QGIS kann Anfangs überwältigend und unübersichtlich sein. Es stehen einem aber zahlreiche Wiki's, Nutzergruppen und Foren helfend zur Seite.

 

Anbieter von GI-Systemen

Neben proprietären GI-Systemen für Desktop-Anwender (AutoDesk Topobase und Map3D, ESRI ArcGIS, Intergraph GeoMedia…), gibt es eine Vielzahl freier GI-Systeme (GRASS, SAGA, GvSIG, QGIS…) und solche, die online über den Browser angewendet werden können, jedoch oft nur ein stark reduziertes Funktionsspektrum oder nur einen abgegrenzten thematischen Bezug besitzen (OpenWebGISUSGS Earth ExplorerGoogle Maps…)

Im Bereich Open Source GIS nimmt QGIS eine zentrale Rolle ein. Es ist nicht spezialisiert, sondern umfassend, da es Funktionen anderer spezialisierter Programme und Bibliotheken integriert. Komplexe auf Raster und Modellierung ausgerichtete Programme wie SAGA oder GRASS, werden für den Nutzer über die intuitive graphische Nutzeroberfläche von QGIS erreichbar. So ist QGIS für Raster-Arbeiten ebenso geeignet wie für Vektor-Arbeiten.

Außerdem ist QGIS durch eine immer größer werdende Anzahl an Plugins erweiterbar. Diese stammen von privaten Anbietern, Softwareentwicklern und Universitäten - für eigene Zwecke entwickelt und für jedermann zugänglich gemacht. Reichen einem die vorhandenen Funktionen nicht oder möchte man sie individualisierter, kann man sie entweder selbst entwickeln oder sie von der großen Open Source GIS Community entwickeln lassen (z.B. via Crowdfunding).

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