Inhalt
- Geografisch basierte Datensätze
- Komponenten einer GIS-Softwareanwendung
- Unterschiede zwischen CAD und GIS
- CAD
- GIS
- Unterschiede zwischen GIS und Tabellenkalkulationen / Datenbanken
- Vorteile der geografisch basierten Datenintegration
- Koordinatensystem
- Fragen & Antworten
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Ein Geographisches Informationssystem (GIS) ist ein Softwarepaket, das dazu beiträgt, die Welt um uns herum zu digitalisieren. Digitale Karten und standortbezogene Informationen helfen Regierungsbehörden, Unternehmen und sogar Menschen wie Ihnen und mir, mit dem sich ändernden Tempo der Welt um uns herum Schritt zu halten. GIS-Anwendungen verbessern die Effizienz, senken die Kosten und bringen Daten auf eine Weise zusammen, die noch vor 10 Jahren nicht möglich war. Dieser Artikel konzentriert sich auf einige der grundlegenden Komponenten und Aspekte von Geoinformationssystemen. Wenn Sie weitere Informationen darüber wünschen, was ein GIS ist und was es kann, lesen Sie bitte einen anderen Artikel, den ich geschrieben habe Was sind Geografische Informationssysteme (GIS) und wofür werden sie verwendet? Weitere Informationen darüber, wie GIS-Anwendungen geschäftlich eingesetzt werden können, finden Sie in meinem Artikel mit dem Titel Wie können geografische Informationssysteme (GIS) Ihr Geschäft verbessern?
Geografisch basierte Datensätze
Ein Geographisches Informationssystem (GIS) ist ein System von Computeranwendungen, mit denen räumlich unterschiedliche Informationen aus mehreren Quellen an einem Ort angezeigt, bearbeitet und analysiert werden können. In den meisten Fällen werden die in einem GIS verwendeten Datensätze zur einfacheren Speicherung und Verwendung in mehrere Kategorien eingeteilt. Jeder Datensatz, den ein GIS unterstützen kann, ist in zwei Hauptteile unterteilt: grafische (räumliche) Informationen und tabellarische (Attribut-) Informationen. Geodaten sind Daten, die georeferenziert oder ortsspezifisch sind und auf dem Computerbildschirm grafisch angezeigt werden. Jede grafische Information wird als Feature bezeichnet. Features können Punkte, Linien oder sogar Polygone sein.
Die Attribut- oder Tabelleninformationen sind textbasierte oder numerische Informationen, die die einzelnen Funktionen beschreiben. Die tabellarischen Informationen sind mit den grafischen Informationen verknüpft und enthalten eine eindeutige ID-Nummer, die zur Darstellung jedes Punkts, jeder Linie oder jedes Polygons verwendet wird. Beispiele für tabellarische Daten können Adressen, Koordinaten, Fläche, Länge, Verkaufsinformationen, Straßennamen usw. sein. Die Möglichkeiten für die Datenzuordnung zwischen tabellarischen und grafischen Informationen sind endlos.
Geodaten können häufig weiter in zwei Haupttypen unterteilt werden.
- Der erste Typ sind Rasterdaten, die normalerweise in Form von Bildern wie Luftbildern oder importierten Scans alter Karten vorliegen. Die Rasterdaten speichern den Ort und den Farbwert jedes Pixels, das das Bild bildet.
- Der zweite Datentyp ist vektorbasiert. Vektoren können eine Kombination aus Linien, Polygonen und krummlinigen Daten sein. Diese Informationen werden mithilfe einer Kombination aus ortsspezifischen Punkten, Linien und Bögen gespeichert.
Rasterbilder können an Qualität verlieren und beim Skalieren unscharf werden. Vektordaten können jedoch auf jede Größe skaliert werden, ohne die Integrität zu verlieren.
Eine andere Möglichkeit, Datentypen zu betrachten, besteht darin, zu verstehen, dass einige Daten diskret sind, während andere kontinuierlich sind.
- Diskrete Daten basieren normalerweise auf Vektoren und enthalten spezifische Informationen an bestimmten Punkten mit dazwischen liegenden Lücken.
- Auf der anderen Seite basieren kontinuierliche Daten normalerweise auf Raster und es sind keine Lücken vorhanden. Überall in der Domäne eines Rasters werden Informationen angezeigt.
Wenn jedes Dataset geladen und im GIS-Kartenfenster angezeigt wird, wird es als Layer bezeichnet. Wenn mehrere Ebenen in demselben Kartenfenster verwendet werden, können sie gestapelt, farbcodiert und symbolisiert werden, um eine endlose Anzahl von Kartenkompositionen darzustellen. Gestapelte Datensätze können auch durch Anpassen der Farbrampen, Schraffuren, Schattierungen und / oder Transparenzstufen bearbeitet werden, um neue Beziehungen aufzudecken, die bei herkömmlichen Karten sonst nicht offensichtlich gewesen wären. Im Wesentlichen besteht der Hauptzweck eines GIS darin, eine Vielzahl von Geodaten so zu beschreiben, zu analysieren und anzuzeigen, wie es nur eine digitale Karte kann.
Komponenten einer GIS-Softwareanwendung
An der Oberfläche ist ein GIS einfach eine Kombination aus Software, Hardware und Daten. Insbesondere verfügt ein GIS jedoch normalerweise über einen Datenhub (normalerweise eine Sammlung von Daten auf einem Server) und eine grafische Benutzeroberfläche für die Personen, die die Daten verwenden und bearbeiten. Auf diese Weise können alle Benutzer des GIS mit denselben Datensätzen verbunden werden. Wenn Datensätze aktualisiert oder erweitert werden, kann jeder, der die Daten verwendet, die Änderungen sehen. Dies stellt die Konsistenz der Informationen sicher und trägt auch dazu bei, Doppelarbeit zu vermeiden. Webbasierte Anwendungen können ebenfalls hinzugefügt werden, sodass Remotebenutzer dieselben Informationen sehen können wie alle anderen.
Unterschiede zwischen CAD und GIS
In mancher Hinsicht sind CAD- und GIS-Software sehr ähnlich. Beide Softwaretools können Daten wie Punkte, Linien und Polygone in einem bestimmten Maßstab anzeigen. Sowohl CAD- als auch GIS-Tools können auch zum Erstellen von Karten und repräsentativen Zeichnungen verwendet werden. Die Ähnlichkeiten zwischen den beiden Arten von Softwareanwendungen enden normalerweise dort.
CAD
In der Regel wird CAD für die Gestaltung sehr detaillierter Objekte wie hergestellter Produkte, Gebäude, Gewerbeflächen und Straßen verwendet. Das gemeinsame Thema bei CAD-Arbeiten ist, dass sie zur Darstellung von künstlichen Projekten verwendet werden.
GIS
GIS wird verwendet, um Informationen in einem viel größeren Maßstab zu analysieren, und kann häufig Dinge umfassen, aus denen die natürliche Welt besteht, wie Wälder, Bodenschichten und sogar Flüsse und Auen.
Wie bereits erwähnt, eignet sich GIS hervorragend zum Anhängen von Tabellendaten an grafische Informationen, während den meisten CAD-Tools diese Fähigkeit fehlt. CAD ist ein großartiges Engineering-Tool, dessen Funktionen jedoch für die meisten geografisch basierten Arbeiten, die ein GIS ausführen kann, nicht verbessert wurden.
Unterschiede zwischen GIS und Tabellenkalkulationen / Datenbanken
Der Hauptunterschied zwischen Tabellenkalkulationen / Datenbanken und einem GIS besteht darin, dass ein GIS Geografie- und Standortinformationen als Hauptinformation verwendet, um Daten anzuzeigen und mit anderen Daten in Beziehung zu setzen. Selbst einer relationalen Tabelle oder einer komplexen Datenbank fehlt die klare Funktionalität eines grafischen Tools, das alles auf den Standort stützt. Wenn es um Standortinformationen geht, beschränken sich Tabellenkalkulationen darauf, einfach numerische Informationen wie Koordinaten (Breite, Länge usw.) oder Adressen in Zeilen und Spalten aufzulisten. Eine Tabelle mit dieser Art von Informationen kann einfach in ein Formular konvertiert werden, das in ein GIS importiert werden kann. Darüber hinaus können Daten in einem GIS Tabellenkalkulationsstrukturen aufweisen, die sie unterstützen (siehe oben diskutierte Tabellendaten). Beispielsweise könnten Sie eine Reihe von Linien haben, die ein Straßennetz mit einer Tabelle darstellen, die mit diesen Linien verbunden ist, mit Informationen wie Anzahl der Fahrspuren, Fahrbahnbreite, Fahrbahnoberfläche usw. für jedes Liniensegment.
Vorteile der geografisch basierten Datenintegration
Der mit Abstand offensichtlichste Vorteil der Erstellung eines GIS ist die Tatsache, dass alle manuellen Formen der geografiebasierten Analyse eliminiert werden. Es ist nicht mehr erforderlich, große Karten auf Transparentfolien zu drucken, und es ist kein Leuchttisch mehr erforderlich, um mehrere gedruckte Blätter übereinander zu legen. Die Auswirkungen und Probleme unterschiedlich skalierter Karten können ebenfalls behoben werden, da ein GIS alle Daten auf demselben Koordinatensystem und Maßstab konvertieren und projizieren kann. Der zweite Vorteil eines GIS besteht darin, dass es die Daten für die Verwendung in einem umfassenden System zentralisiert und organisiert. Es gehen keine Datensätze mehr verloren und alle vom Benutzer erstellten und gesammelten Daten können problemlos gespeichert und in Zukunft wieder verwendet werden. Ein dritter Vorteil ist die Tatsache, dass es unendlich viele Karten gibt, die mit nur wenigen Datensätzen erstellt werden können. Kartographen sind nicht mehr darauf beschränkt, geografische Informationen nur noch auf eine Weise darzustellen. Die meisten GIS-Programme können Daten auf jede erdenkliche Weise und im Wesentlichen in jedem Maßstab leicht symbolisieren oder darstellen.
Koordinatensystem
Um räumlich unterschiedliche Daten darzustellen, muss alles auf einem gemeinsamen Koordinatensystem platziert werden. In der Mapping-Welt gibt es drei Haupttypen von Koordinatensystemen. Das erste System wird als kartesisches Koordinatensystem bezeichnet und kann durch ein Raster mit einem Nummerierungssystem dargestellt werden, das Informationen auf einer horizontalen und vertikalen Achse lokalisieren kann. Das zweite System ist das Polarkoordinatensystem. Dies ist eine einfache Möglichkeit, Informationen über eine Zentrale nur anhand eines Winkels und einer Entfernung (Radius) zu finden. In vielen Mathematikklassen der Mittel- und Oberstufe lernen die Schüler diese grundlegenden Koordinatensysteme kennen. Der dritte Typ eines Koordinatensystems ist ein globales Koordinatensystem. Auf der einfachsten Ebene eines globalen Koordinatensystems werden zwei Zahlen (Längen- und Breitengrad) verwendet, um einen bestimmten Ort auf der Erde zu referenzieren.
Dieser Artikel ist genau und nach bestem Wissen des Autors. Der Inhalt dient nur zu Informations- oder Unterhaltungszwecken und ersetzt nicht die persönliche Beratung oder professionelle Beratung in geschäftlichen, finanziellen, rechtlichen oder technischen Angelegenheiten.
Fragen & Antworten
Frage: Was sind die Hauptmerkmale der Geoinformationswissenschaft, die sie als Wissenschaft qualifizieren?
Antworten: GIS ist sowohl eine Reihe von Werkzeugen als auch eine Wissenschaft. Als Wissenschaft ist GIS die Untersuchung von Karten und Geodaten sowie der Interaktion verschiedener Datensätze. Beispielsweise kann die Datenanalyse als Wissenschaft angesehen werden, genauso wie die Entwicklung neuer mathematischer Methoden zur Analyse dieser Daten. Sicherlich ist die Entwicklung geografischer Informationssysteme selbst eine Wissenschaft, da es so viele Theorien gibt, die dazu beitragen, dass das System funktioniert. Darüber hinaus ist das Studium der Anwendungen, Anwendungen und Methoden von GIS ebenfalls eine Wissenschaft. GIS hat jedoch auch eine künstlerische Komponente. Wenn es darum geht, Karten zu erstellen oder Daten zu symbolisieren, steckt nicht wirklich viel Wissenschaft dahinter.
Frage: Was ist ein GCP-Punkt? Was ist der Unterschied im Vergleich?
Antworten: Ein GCP ist ein Bodenkontrollpunkt. Bodenkontrollpunkte sind erforderlich, um ferngesteuerte Bilder und Daten auf bestimmte Orte auf der Erde zu verweisen oder "zusammenzubinden". Auf diese Weise können Bilder und Daten, die von Drohnen, Flugzeugen und Satelliten aufgenommen wurden, genau auf bestimmte Bodenpositionen innerhalb eines GIS- oder CAD-Programms abgebildet werden. Dies hilft sicherzustellen, dass mehrere Datensätze genau miteinander übereinstimmen. Das Zuordnen eines Datensatzes zu genauen Bodenpositionen wird als Orthorektifikation bezeichnet. Die Verwendung von Bodenkontrollpunkten ist erforderlich, um Daten für Regierungen, Designer, Ingenieure und private Unternehmen nutzbar zu machen. Bodenkontrollpunkte werden normalerweise von Landvermessern erstellt, die sich die Zeit nehmen, um den Standort zu ermitteln und den Breiten-, Längen- und Höhenbereich des Landes genau zu erfassen spezifischer Kontrollpunkt.
Frage: Was ist eine Punktwolke und wozu dient sie?
Antworten: Eine Punktwolke ist im Grunde ein Array von Punktdaten innerhalb eines GIS, die zur Beschreibung oder Darstellung einer Oberfläche verwendet werden. Beispielsweise kann ein dreidimensionales Objekt mithilfe einer Punktwolke dargestellt werden, bei der die Punkte Scheitelpunkte einer polygonalen Oberfläche darstellen. Die Punktwolke kann mit einem 3D-Scanner erstellt oder mathematisch auf einem Computer generiert werden.
Die Punkte in einem Punkt könnten auch Höhenpunkte auf der Erdoberfläche darstellen. Bei Höhenpunkten können sie im zweidimensionalen oder dreidimensionalen Raum ausgedrückt werden und aus Vermessungsdaten, LIDAR-Daten oder sogar Stereofotografie stammen. Alle Punktwolken beziehen sich auf bestimmte Koordinatensysteme.
