geoinformation ii modelle in gis: landkarten, netze, tin und raster
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Geoinformation II
Modelle in GIS: Landkarten, Netze, TIN und Raster
Datenmodell
Def.: Ein Katalog von Richtlinien zur logischen Organisation der Daten in
einer Datenbank.
1. Vektormodell (Landkarten, Netze)
2. Rastermodell
3. TIN
Hauptmerkmal: einzelnen Merkmale werden mit genauen Formen und Umrissen dargestellt
Ursprung: Luftbildern, Satellitenbilder, Landkarten, aus Rastermodell, aus TIN-Modell oder aus CAD-Zeichnung
Vektormodell
Aufbau
- Linie/Kanten: Merkmale mit einer Länge aber schmalen Breite
- zwei verbundene x,y - Koordinaten (Knoten)
Anordnung
- Linien laufen in einen Knoten zusammen
- Polygone rechts und links von einer Kante
- Punkte/Knoten: kleine Merkmale
- als x,y-Koordinaten
- Polygone: Merkmale, die Gebiete überspannen
- eine Serie von Linien, die eine Gebiet umgrenzen
Vektormodell
Netze (Topologisches Modell: Knoten-Kanten- Modell)
Ansammlung von Knoten und Kanten
Landkarten (Spaghetti-Struktur)Ansammlung von Knoten, Kanten und
Maschen
Landkarten (Spaghettistruktur)
Dargestellt: einzelne Merkmale mit genauen Formen und Umrissen
P2
P1
P3bP4a
P5a
P6
P7b
P8
P9
A
BC
Flächen:
A: P1 P2 P3aP4a P5a
B: P4b P3b P6 P7b
C: P4c P7b P8 P9 P5c
P5c
P4b
P7c
P3a
P4cPunkte:
P1 2.0 0.0P2 5.0 1.0P3a 7.0 3.0P3b 7.0 3.0P4a 5.0 4.0P4b 5.0 4.0P4c 5.0 4.0...........
Spaghetti (Komposition von Punktobjekten)
Knoten-Kanten-Struktur (Netze)SchnellbahnenHamburg undUmgebung
Kanalisationssystem einer Stadt
Öffentliche Verkehrsverbund- Kanten -ungefähren Streckenverlauf- Knoten - Umsteigemöglichkeiten
Knoten-Kanten-Struktur
(mit geflügelten Kanten)
P1
P8
P2
P3
P6P7
P9
A
BC
P5
P4
E1
E2
E3E4
E5
E6
E7
E8
E9
E10
E11
Außen
E1 P1 P2 A Außen E5 E2
E2 P2 P3 A Außen E1 E6
E3 P3 P4 A B E2 E8
E4 P4 P5 A C E3 E11
E5 P5 P1 A Außen E4 E1
E6 P3 P6 B Außen E3 E7
.....................................................
Kanten:
Vorgängerim Umring derlinken Masche
Nachfolgerim Umring der
rechten Masche
Vektormodell
Netze (Topologisches Modell: Knoten-Kanten- Modell)
Ansammlung von Knoten und Kanten
Landkarten (Spaghetti-Struktur)Ansammlung von Knoten, Kanten und
Maschen
Nutzung
- Bestimmung genauer Koordinaten
- nicht einsetzen: bei zusammenhängenden Erscheinungen oder Merkmale mit undeutlichen Grenzen
- räumliche Zusammenhängen
- Adressen darstellen
- Merkmale zu identifizieren
Rastermodell
z.B. Luftbild einer Stadt
Einsetzbarkeit/Idee: Darstellung beständiger Phänomene (wie Verunreinigungen) und Darstellung der Erdoberfläche
Ursprung: Luftbilder, Sattellitenbilder, Fotografien, TIN-Modell, Vektor-Modell
Anordnung
- jede Zelle (Pixel) ist durch Zeile und Spalte eindeutig festgelegt
- jede Zelle ist Träger genau eines Wertes
- benachbarte Zellen können schnell durch zunehmende oder abnehmende Spalten oder Zeilenwert gefunden werden
Polygone als Gebiete von Zellen mit gemeinsamen Wert
Aufbau
- es können mehrere Raster übereinander liegen
Punktuelle Merkmale als einzelne Zellen dargestellt
Lineare Merkmale als Reihe von benachbarten Zellen
Beispiele für Raster
Höhendarstellung:
Werte der einzelnen Zellen entsprechen hier den Höhen
Satellitenbild :
Werte der einzelnen Zellen entsprechen hier Land oder Wasser
Aufgabenbereiche
- Land-Entwicklung (daraus kann man z.B. den optimalen Ort für eine neue Straße raus suchen)
- Zerstreuung eines Phänomen, z.B. Feuer
- Geringster Kosten Weg
- Nähe (Distanz zwischen zwei Phänomenen)
Vorteile:
Nachteile:
- Grundgedanken einfach
- Datenspeicherung sehr kompakt
- starre Gitternetzstruktur reagieren nicht auf Veränderungen des Gelände
- geradlinige Anwendungen können nicht gut abgebildet werden
TIN (Triangulated Irregular Network)Idee: eine wirksame
Präsentation einer ununterbrochenen Oberfläche z.B. Erhebungen/Höhen- darstellungen
Ursprung: Luftbild, Sattellitenbilder, aus Vektor-Modell, Koordinaten mit Höhen
Aufbau
- Polygone: Ausschlussgebiete z.B. Seen, wo sich die
Höhe nicht ändert
Bruchlinie
Ausschlussgebiete
Punkte
- besteht aus Punkten, Linien und Polygone- Punkte: Meßpunkte mit x,y und z Koordinaten
- Linien: Bruchlinien, wo die Form der Oberfläche sich abrupt
ändert
- aus den gegebenen Punkten entstehen Dreiecke, die zusammen die Höhenlinien darstellen
- Punkt Dichte ist proportional zur Steigung und Gefälle des Gebietes
- jedes Dreieck mit benachbarten Dreieck verbunden
Entstehung
Aufgabenbereich/Nutzung
- Aussicht, von welchen Punkt läßt sich was sehen
(mit ArcMap nur Draufansicht möglich)
- Detail eines Berechnung der Erhebung, Neigung Punktes
- senkrechte Profile der Oberfläche
- Volumenberechnung z.B. bei Straßenprojekten
- ausgiebige Darstellung der Oberfläche
Raster (Darstellung beständiger Phänomene)
Netze (einzelne Merkmale mit genauen Formen und Umrissen)
TIN (Präsentation einer ununterbrochenen Oberfläche)
Welches Modell setzt man ein?
Vektormodell: Um Merkmale zu identifizieren und auszuwählen; um präzise Koordinatenwerte zu speichern
Abhängig: - von Daten
- von der analytischen Aufgaben
TIN mit einzelnen Werten oder Punkten
Rastermodell mit einheitlichen Muster
TIN und Rastermodell: eine ununterbrochene Oberfläche oder Phänomen zu bekommen
Übereinanderlegen der Datenmodellen
- Raster als Hintergrund für Vektor
Netz in einen Foto
Achtung: bei ArcMap TIN als Hintergrund bei Raster nicht möglich, da nur Draufsicht möglich!!!
(Möglich aber z.B. bei ArcView!)
- TIN als Hintergrund für Vektor
Höhendarstellung mit einen Netz
- TIN als Hintergrund für Raster
fotorealistische Höhendarstellung
Aufgaben1.Netze: Öffne in Arc Catalog die Datei:D:\GIS-Data\ESRI\ArcInfoDeskop\ArcTutor\BuildingGeodatabase\Water
Und stelle das Netz der Kanalisation nur mit den Hydranten da!
2. TIN: Öffne in Arc Catalog die Datei Datei: D:\ GIS-Data\ESRI\ArcInfoDeskop\ArcTutor\Catalog\Yellowstone
Und stelle das Modell mit Höhenlinien dar!(Höhenlinien: unter properties/symbology)
3. Überlappung von Raster und TIN:
Öffne in Arc Catalog die Datei: D:\ GIS-Data\ESRI\ArcInfoDeskop\
ArcTutor\Catalog\Yellowstone in ArcMap, wo bereits das TIN Modell mit Höhenlinien dargestellt ist!
Blende im TIN Modell alles bis auf die Höhenlinien aus! Ziel: eine Überlappung von TIN und Raster (zu sehen das Raster mit Höhenlinien)
(in ArcView wurde man eine Fotorealistische Höhendarstellung sehen können!)