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