Institut für Kartographie und Geoinformation Matthias Backes Proseminar Geoinformation II Modelle...

Institut für Kartographie und GeoinformationMatthias Backes

Proseminar Geoinformation II

Modelle in GIS:

Landkarten, Netze, TIN´s, Raster

Proseminar -Geoinformation II- 29.10.2001 Proseminar -Geoinformation II- 29.10.2001

2 2

Übersicht

R a ste rda ten V e kto rda ten

G e om e trie da ten S a ch da ten

G IS

Reale Umwelt

DatenmodelleBeschreiben

GISAnalyse und Präsentation

BenutzerInterpretation


3 3

Daten in GIS

• Vektormodell• Netze (Netzwerke)• Triangulated irregular networks (TINs) • Rastermodell


4 4

Daten in GIS

R a ste rda ten V e kto rda ten

G e om e trie da ten S a ch da ten

G ISUmriß eines Grundstücks X

Eigentümer des

Grundstücks X


5 5

Vektormodell

• Das Modell basiert auf zwei Datenstrukturen– Punkte – Linien

• Diskrete Objekte werden beschrieben• auf der Grundlage kartesischer Koordinaten• Grundsätzlich zwei Vektormodelle

– Spaghetti Modell – Topologisches Modell


6 6

Spaghetti - Modell

• Reihung von Koordinatenpaaren, die – Punkte, – offene und – geschlossene Linien definieren

• Ein Punkt entspricht dabei einer XY – Koordinate• Eine offene Linie entspricht einer Abfolge von

Punkten, deren erster und letzter ungleiche Koordinaten besitzen

• Eine geschlossene Linie kann als Reihe von Punkten definiert werden, dessen erste und letzte Koordinate identisch sind.


7 7

Spaghetti - Modell


8 8

Spaghetti - Modell


9 9

Spaghetti - Modell

Fehleranfälligkeit durch Redundanz


10 10

Knoten:

P1 2.0 0.0P2 5.0 1.0..............................................

Kante

Anfangs-knoten

End-knoten

linkeMasche

rechteMasche

E1 P1 P2 A Außen

E2 P2 P3 A Außen

E3 P3 P4 A B

E4 P4 P5 A C

E5 P5 P1 A Außen

E6 P3 P6 B Außen

..............................................

Kanten:

Knoten-Maschen-Struktur

E6

P1

E11

P2

P3

P6P7

P8

P9

A

BC

P5

P4

E1

E2

E3E4

E5

E7

E8

E9

E10

Außen


11 11


P1

E11

P2

P3

P6P7

P8

P9

A

BC

P5

P4

E1

E2

E3E4

E5

E7

E8

E9

E10

Außen

E6

E1 P1 P2 A Außen

E2 P2 P3 A Außen

E3 P3 P4 A B

E4 P4 P5 A C

E5 P5 P1 A Außen

E6 P3 P6 B Außen

..............................................

Kanten:

Kante

Anfangs-knoten

End-knoten

linkeMasche

rechteMasche

Knoten:

P1 2.0 0.0P2 5.0 1.0..............................................


12 12


P1

E11

P2

P7

P8

P9

A

BC

P5

P4

E1

E2

E3E4

E5

E7

E8

E9

E10

Außen

P3

P6

E6

Kante

Anfangs-knoten

End-knoten

linkeMasche

rechteMasche

E1 P1 P2 A Außen

E2 P2 P3 A Außen

E3 P3 P4 A B

E4 P4 P5 A C

E5 P5 P1 A Außen

E6 P3 P6 B Außen

..............................................

Kanten:

Knoten:

P1 2.0 0.0P2 5.0 1.0..............................................


13 13


P1

E11

P2

P7

P8

P9

A

BC

P5

P4

E1

E2

E3E4

E5

E7

E8

E9

E10

Außen

P3

P6

E6

Kante

Anfangs-knoten

End-knoten

linkeMasche

rechteMasche

E1 P1 P2 A Außen

E2 P2 P3 A Außen

E3 P3 P4 A B

E4 P4 P5 A C

E5 P5 P1 A Außen

E6 P3 P6 B Außen

..............................................

Kanten:

Knoten:

P1 2.0 0.0P2 5.0 1.0..............................................


14 14


P1

E11

P2

P7

P8

P9

A

BC

P5

P4

E1

E2

E3E4

E5

E7

E8

E9

E10

Außen

P3

P6

E6

Kante

Anfangs-knoten

End-knoten

linkeMasche

rechteMasche

E1 P1 P2 A Außen

E2 P2 P3 A Außen

E3 P3 P4 A B

E4 P4 P5 A C

E5 P5 P1 A Außen

E6 P3 P6 B Außen

..............................................

Kanten:

Knoten:

P1 2.0 0.0P2 5.0 1.0..............................................


15 15


P1

E11

P2

P7

P8

P9

A

BC

P5

P4

E1

E2

E3E4

E5

E7

E8

E9

E10

Außen

P3

P6

E6

Kante

Anfangs-knoten

End-knoten

linkeMasche

rechteMasche

E1 P1 P2 A Außen

E2 P2 P3 A Außen

E3 P3 P4 A B

E4 P4 P5 A C

E5 P5 P1 A Außen

E6 P3 P6 B Außen

..............................................

Kanten:

Knoten:

P1 2.0 0.0P2 5.0 1.0..............................................


16 16


P1

E11

P2

P7

P8

P9

A

BC

P5

P4

E1

E2

E3E4

E5

E7

E8

E9

E10

Außen

P3

P6

E6

Kante

Anfangs-knoten

End-knoten

linkeMasche

rechteMasche

E1 P1 P2 A Außen

E2 P2 P3 A Außen

E3 P3 P4 A B

E4 P4 P5 A C

E5 P5 P1 A Außen

E6 P3 P6 B Außen

..............................................

Kanten:

Knoten:

P1 2.0 0.0P2 5.0 1.0..............................................


17 17


P1

E11

P2

P7

P8

P9

A

BC

P5

P4

E1

E2

E3E4

E5

E7

E8

E9

E10

Außen

P3

P6

E6

Kante

Anfangs-knoten

End-knoten

linkeMasche

rechteMasche

E1 P1 P2 A Außen

E2 P2 P3 A Außen

E3 P3 P4 A B

E4 P4 P5 A C

E5 P5 P1 A Außen

E6 P3 P6 B Außen

..............................................

Kanten:

Knoten:

P1 2.0 0.0P2 5.0 1.0..............................................


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Topologisches (Knoten Maschen) Modell


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Netze (Netzwerke)

• Spezielle Form des Topologischen Vektormodells• Fließrichtungen von Objekten und Diensten können

dargestellt werden• In GIS werden Netzwerke als Punkte (z.B.

Kreuzungen, Haltestellen, Hydranten etc.) und Linien (z.B. Straßen, Fahrstrecken, Wasserleitungen etc.)

• Die topologischen Beziehungen zwischen den Komponenten werden in einer Datentabelle festgehalten


20 20

Netze


21 21

TIN (Triangulated irregular network)

• Beschreibung einer kontinuierliche Oberfläche (Feld) auf Basis einer endlichen Menge von Beobachtungen

• Eine Punktmenge wird zu einem Netz aus Dreiecksflächen durch Triangulation

• Unregelmäßige Verteilung der Dreiecke je nach Veränderung der Oberfläche


22 22

• Berechnung der Triangulation in ArcGIS über Delaunay Triangulation– Der Umkreis eines Dreiecks umschließt keinen

weiteren Punkt

• Darstellung der Morphologie des Geländes über– Punkte (mit x, y und z Koordinaten)– Bruchlinien (bei abruptem Geländewechsel z.B. Straßen)– Polygone (z.B. Seen, Küste da gleiche z Werte)



23 23



24 24

• Anwendungsbereiche:– Sichtbarkeitsanalysen– Flächendarstellungen– Volumenberechnungen



25 25

Rastermodell

• Zellengerüst aus „Pixeln“ • Inhalt der Zellen stellt

einen expliziten Wert eines Attributes dar

• Verwaltung diverser Attribute in Datentabellen

• Speicherung als Reihe von Zellendaten

• Metadaten als Orientierung

Tanne

Fichte

Kiefer

Birke


26 26

Rastermodell


27 27

Rastermodell

• Kompression der großen Datenmenge– Run – lenght encoding– Value Point encoding– Block encoding (Quadtree)– Weitere Verfahren (z.B. Wavelet)

• ArcGIS (ESRI ARC GRID) und BMP nutzen run – lenght encoding


28 28

Rastermodell

1 1 0 0 0

0 0 1 0 0

0 0 0 0 0

0 0 1 1 0

0 0 0 0 0

Ausgangsbild Full Raster Encoding100 %

Zeile Wert Länge

0 1 2

0 0 3

1 0 2

1 1 1

1 0 2

2 0 5

3 0 2

3 1 2

3 0 1

4 0 5

Run – lenght encodingca. 75 %


29 29

Rastermodell

• Konflikt der aus der Rasterstruktur hervorgeht

• Grenzen sind nur in Abhängigkeit von der Zellengröße präzise zu erkennen

• Lösungsansätze:– Dominanz

– Zellenzentroid

Dominanz

Zentroid


30 30

Rastermodell

• Einsatzgebiete eines Rasters:– Hintergrundbild – Räumliche Analysen wie:

• Standortplanung• Ausbreitungsmodelle• Oberflächenanalysen


31 31

Datenmodelle in GIS

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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