Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
GIS-Grundlagen: Einführung GIS Software Bachelor Naturschutz Landschaftsplanung – 3.Sem Stand: 21.10.2013
Softwareanwendungen in der Landschaftsarchitektur - 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 ….
Softwareanwendungen in der Landschaftsarchitektur - Versuch einer Übersicht 2 / 2
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
Prof. Erich Buhmann Hochschule Anhalt
Entwicklung des CAD- und GIS-Einstiegs in den Landschaftsarchitekturbüros
0102030405060708090
100
1990 1992 1994 1996 1998
Pro
zent CAD
GIS
BUHMANN 1999
Dangermond, ESRI, 2010: “GIS kann einen Beitrag zu allen Herausforderungen der Menscheit leisten”
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
Einführung Landschaftsinformatik
Cloud/all Devices 2011
Komponenten eines GIS Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
Prof. Erich Buhmann Landschaftsinformatik II
by Jack Dangermond (2010)
by Jack Dangermond (2010)
by Jack Dangermond (2013)
GIS – Transforming Our World with Jack Dangermond ESRI USER CONFERENCE 2013 http://media.esri.com/arcstream/2013/07/2502-development-context-_opt_desktop_cpt__960.mp4
by Victoria Kouyoumjian (2010)
by Victoria Kouyoumjian (2010)
IT professionals' top concerns when considering moving to the cloud: Security and privacy.
Content is a key component of GIS, which includes easy access to ready-to-use maps and imagery.
Betrachter
Anwender
Erfasser
Klassische Nutzerpyramide GIS
Viewer/Internet GIS
Desktop GIS
Professional GIS
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
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)
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.
•
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
Anhalt University of Applied Sciences Erich BUHMANN
http://www.digital-la.de
Landschaftsinformatik_Einführung
Quelle: synergis 2013
Anhalt University of Applied Sciences Erich BUHMANN
http://www.digital-la.de
Landschaftsinformatik_Einführung
Quelle: synergis 2013
Content is a key component of GIS, which includes easy access to ready-to-use maps and imagery.
Ein GIS enthält interaktive Karten, die eine Reihe von sog. „Features“ und deren Beziehungen auf der Erdoberfläche anzeigen. Quelle: ESRI, 2012
In GIS sind Daten als geographisches Informationsmodell mit auf Thematische Layern zur Charakterisierung und Beschreibung der Erde organisiert. Quelle: ESRI, 2012
GIS-Abbildung der realen Welt
als Raster
und/oder
Vektorabbildung
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
Quelle: R. Stahl: GIS-Tutor 1997, geändert
Beispiele für Raster-abbildungen in einem GIS Quelle: ESRI, 2012
Daten der
Vektorabbildung
getrennt nach den
graphischen
Elementen
- Punkte
- Flächen
- Linien
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
GIS immer
koordinatenbezogene graphische Abbildung
und Datenbankkopplung
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
Jedes GIS enthält Geoverarbeitungsfunktionen zum Abrufen von Informationen aus vorhandenen „Datasets“ und der Anwenden von Analysefunktionen , wie hier eines „Puffers“ Quelle: ESRI 2012
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“
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
Datasets in a geodatabase
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
Feature-Classes: Jede Feature-Class ist eine logische Sammlung der Features eines allgemeinen Typs (Auswahl an Feature-Typen) Quelle: ESRI, 2012
GIS data objects…
Prof. Erich Buhmann
Raster
Network
Topology
Annotation Feature Class
Table Terrain
Dimension
Toolbox
Relationship Class a.o.
Grundlagen Landschaftsinformatik
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.
• GIS-Standardisierung, Miniaturisierung in der Elektornik
• 3D GIS (Anw endung 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
Prof. Erich Buhmann Landschaftsinformatik II
GIS-Standardisierung
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
Arc/Info
Atlas
Intergraph
SicadARGIS
Vision
...Arc/Info
Atlas
Intergraph
SicadARGIS
Vision
...
Austausch-format
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
- BIM (Architektur) - CityGML (Stadtplanung) - Xplan (Flächennutzungsplanung) - OKSTRA (Straßenplanung)
Standardisierung in der räumlichen Planung und der Architektur
nach Kolbe 2012 zur DLA Conference an der Hochschule Anhalt
INTEGRATION VON 3D Daten mit CityGML
Web-GIS
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
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
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
Web GIS
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
BROWSER CLIENT
WEB- SERVER
HTTP
HTML
Custom Gateway
DBMS
API / ODBC
GIS
Net-aware application
Prof. Erich Buhmann Einführung Landschaftsinformatik
Beispiel: Ontario
http://158.61.82.251/gis/apps.htm
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.
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
Virtual GIS
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
VR-Definition • Realität = 25 Bilder/Sekunde, Maßstab 1:1 • Navigation und • Interaktion mit Bauteilen u.a. • Eintauchen in die Datenwelt
Objektorientierte Verwaltung großer Datenmengen
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
GIS Einsatzbereiche
Prof. Erich Buhmann Grundlagen Landschaftsinformatik
Projektzyklus Umweltplanung und
Landschaftsarchitektur
Prof. Erich Buhmann GIS Grundlagen Landschaftsinformatik
Geschäftsstrategie
Datenobjekte
Arbeitsprozesse
GIS-Instrumente
Technologische Strategie
Projekte
•Umlaufzeiten •Produktivität •Beschaffung
Kernpunkte x
Prof. Erich Buhmann
Vgl. Brad Holtz
GIS Grundlagen Landschaftsinformatik
Prof. Erich Buhmann Einführung Landschaftsinformatik
Arbeitsschritte in der GIS-gestützten räumlichen Planung
Adapted from the Steinitz model of landscape change: GeoDesign is a rapid and adaptive process for creating a sustainable future.
GeoDesign is a systematic methodology for geographic planning and decision making
Quelle: CARL STEINITZ : Designing Alternative Futures
Methoden der Datenerfassung für GIS
Die häufigsten Operationen für GIS-Analysen
Vector Analyse
• Überlagerung (Verschneidung) • Selektion und Re-Klassifizierung • Pufferbildung
Eingangsdaten Geooperation
Ausgangs-datensatz Ergebnis
Eingangsdaten und Funktionsparameter - vordefiniert oder... - über Eingabemaske
ArcGIS ModelBuilder
Drag and Drop Name, Pfad, Parameter
Parameter
“ Square” – “ Circle” – “ Square”
ModelBuilder Was ist ein Modell?
BODEN
HÖHEN
VEGETATION
NIEDERSCHLAG
NEIGUNG
EROSIONS POTENTIAL
EROSION GEFAHR
nach B. Miller, ESRI 2004
ATELIER BERNBURG LANDSCHAFTSARCHITEKTEN Hangneigungsklassen
Ableitung der Hangneigung aus dem Digitalen Geländemodell
Hochschule Anhalt (FH)
Drei Ebenen der raumstrukturrellen Analyse (nach LANG & BLASCHKE 2006)
Quelle: LANG & BLASCHKE 2006
„Workflow“ von der Maßzahl für das Einzelelement („patch“) zur Ökologischen Fragestellung (nach LANG et. al. 2002)
Quelle: LANGE 2002 zitiert nach LANG & BLASCHKE 2006
Beispiele von Maßzahlen für Landschafts-strukturelemente (nach LANG & BLASCHKE 2006)
Quelle: LANG & BLASCHKE 2006
Beispiel für GIS-gestützte räumliche Rasteranalyse: Berechnung eines „Patches“ und seiner
Nachbarschaftsbeziehungen (nach LANG & BLASCHKE 2006)
Quelle: LANG & BLASCHKE 2006
Literatur zur Präsentation: BUHMANN/ERVIN/PIETSCH (Eds.): Digital Landscape Architecture 2013, 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 SYNERGIS 2013: Technische Beiträge zur 25 jährigen AGIT der Universität Salzburg,
Ende GIS-GRUNDLAGEN