Digitale Geländemodelle

26.06.2003 Sarah Böckmann 1

Modellierung geomorphologischer Objekte

Digitale GeländemodelleModellierung geomorphologischer

Objekte



Definition: Digitales Geländemodell

• unterscheiden zwischen DHM und DGM• DHM:

– Menge von 3D-Punkten zusammen mit einer Interpolationsvorschrift, wobei Z = Z(X,Y)

– beschränkt auf die Speicherung von Höhenwerten

• DGM:– kann zudem topologische und semantische

Informationen sowie Textur enthalten



Anforderungen an DGM:

• Richten sich nach den Bedürfnissen verschiedener Anwendungsgebiete, deren Modelle und Analysen auf Geländedaten basieren.

• Anwendungsgebiete:– Geomorphologie, Hydrologie, Kartographie...



Bedürfnisse einiger Anwendungsgebiete:

• Geomorphologie:– Bereich Geomorphographie beinhaltet

Beschreibung und Analyse vergangener und aktueller geomorphologischer Prozesse

– Informationen aus dem DGM ermöglichen Untersuchung gravitativer Massenbewegungen und damit Beurteilung von Naturgefahren



Bedürfnisse einiger Anwendungsgebiete:

• Kartographie:– Wichtigste Aufgabe: automatische

Reliefgeneralisierung

– Tallinien und Kammlinien wichtige Geländeobjekte

für heuristische Verfahren, die versuchen das manuelle Vorgehen eines Kartographen durch Computerprogramme zu ersetzen

– Generalisierungsprozesse wie Auswählen, Weglassen, Vereinfachen anwenden



Probleme:

• Vielfalt der Anforderungen an Methoden der Modellierung geomorphologischer Objekte

• einzelne Fachbereiche verlangen eine auf ihre Anwendungen und Zielsetzungen abgestimmte Modellierung

• Übertragung auf andere Bereiche stark eingeschränkt und mit erheblichen Änderungen verbunden



Probleme:

• Definitionsunschärfe– Je nach Anwendungsgebiet existieren für

gleiche Geländeobjekte unterschiedliche Definitionen und unterschiedliche Namen

• Genaue Abgrenzung der Objekte i.d.R. nicht möglich– in vielen Fällen weisen die Objekte fließende

Übergänge auf



Probleme:Grenze zwischen Berg und Tal?



Zielsetzungen:

• Rahmen schaffen, der flexibel auf verschiedene Bedürfnisse reagieren und mit Definitionsunschärfen umgehen kann

• Eigenschaften der Geländeobjekte erfassen

• Semantik und Topologie zwischen den einzelnen Geländeobjekten abbilden



Konzept:• Ausgangssituation:

Benutzer startet Anfrage, um spezielle Informationen über Hang zu bekommen

• Problem:

Benutzer hat eigene Vorstellung (Definition) von Hang



Thesaurus

• Repräsentiert Synonyme der Anfrage und Beziehungen zu anderen Disziplinen

• Basiert auf den typischerweise benutzten Definitionen der verschiedenen Disziplinen



Thesaurus

• Benutzer kann– Spezielle Synonyme für

weitere Anfragen auswählen

– Bei Mangel alle Synonyme befragen



Diszipline perception

• Erweitert die reine Definition des Ausdrucks aus dem Wörterbuch

• umfasst detaillierte Daten über den Gebrauch des Ausdrucks

• Informationen nach jeweiligen Disziplinen geordnet



Geometric Desciptor

• Konkrete Parameter festlegen

• Parameter: Neigung, Wölbung...



Modellierung von Punktobjekten: Senke

• Nach Ansatz von PEUKER und DOUGLAS (1975)

• Definition Senke:

Alle benachbarten Punkte liegen höher als der untersuchte Punkt selbst.



Modellierung von Punktobjekten: Senke

• Berechnung:

Höhe jedes Gitterpunktes wird von der Höhe der 8 umgebenen Punkte subtrahiert und als Sequenz gespeichert.



Modellierung von LinienobjektenTallinie, Kammlinie

• Ansatz von WERNER (1988)• Ausgangspunkt: Abflusslinien und

Wasserscheiden • Verzahnte Netzwerke von

Abflusslinien und Wasserscheiden• geometrische Nachbarschaft: außer

in den Randbereichen muss ein Abschnitt der Wasserscheide immer zwischen zwei Abschnitten der Tallinien und umgekehrt liegen



Modellierung von LinienobjektenTallinie, Kammlinie

• in der Realität zwischen den einzelnen Tallinien nicht immer Kammlinien

• Wasserscheiden und Abflusslinien nur potentielle räumliche Positionen echter Kamm- und Tallinien

Kurvatur

Selektion der Kamm- und Tallinien aus Abflusslinien und Wasserscheiden



Kurvatur:

• berechnete Wasserscheiden mit den Gebieten homogener konvexer Regionen verknüpfen

• berechnete Abflusslinien mit Gebieten homogener konkaver Regionen

Kamm konvexe RegionenTal konkave Regionen



Kurvatur:• Zentral verlaufende Netzwerkkanten selektieren• Methode: zentral verlaufende Netzwerkkanten

liegen entlang längerer Netzwerkpfade• zentral verlaufenden Kanten bilden die Kamm-

bzw. Tallinien



Modellierung von FlächenobjektenHang

• Definition:Schräge Gebietseinheit, die mindestens von 2 anderen Einheiten begrenzt wird

Problem: fast alles würde als Hang klassifiziert

weitere Einschränkungen



Weitere Einschränkungen:• Der Gradient von einem Hang liegt zwischen

einem höheren und einem niedrigeren Schwellenwert

• Kein Teil der Einheit darf eine Erhebung > obere Grenze und < untere Grenze besitzen

• Mindestmaß an Flächenausdehnung• Hänge sind Einheiten, wo Masse/Gravitationskraft

eine wichtige Rolle spielt• Benachbarte Einheiten mit einschließen



Modellierung von Flächenobjekten:Hang

Ausgangssituation:Ausschnitt aus DHM

Semantisches Modell:1. Parameter der Neigung2. Parameter der Wölbung

Visualisierung:Erleichtert Erkennung



Modellierung von Flächenobjekten:Hang

Visualisierung der Parameter:

Eigenschaften • Hangneigung: von 37° bis 40°• Wölbung: konkav



Praxis

• wird in der Praxis bisher noch nicht durchgeführt

• Projekt ATGIS

• gemeinsame Plattform für die GIS-Anwender in den Landesregierungen der österreichischen Bundesländer

• Links zu allen Projekten in Bezug auf den praktischen Einsatz von Geographischen Informationssystemen der einzelnen Bundesländer Österreichs

• Modellierung vieler verschiedener Dinge von Verkehr über Natur und Umwelt bis zur Freizeit und Kultur

• Keine Modellierung geomorphologischer Objekte



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

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