Diplomprüfung für Vermessungsingenieure Wintertrimester 2011 Fach: Geoinformationssysteme

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1 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt Institut für Angewandte Informatik Universität der Bundeswehr München D Neubiberg Diplomprüfung für Vermessungsingenieure Wintertrimester 2011 Fach: Geoinformationssysteme Datum: Bearbeitungszeit: 240 min Hilfsmittel: keine 1 Grundlagen (10 Punkte) 1.1 Erläutern Sie die Begriffe 2D-GIS, 2.5D-GIS und 3D-GIS. Welche Unterschiede bestehen zwischen diesen? 1.2 Erläutern Sie die Bedeutung von Metadaten in GIS und geben Sie Beispiele? Warum sind Metadaten bei heterogenen Datenbeständen besonders wichtig? 1.3 Was versteht man unter der serviceorientierten Nutzung von Geoinformation? Welche Bedeutung hat dabei ein OGC-konformer Service und wodurch ist dieser gekennzeichnet? Geben Sie 2 Beispiele für OGC-konforme Services. Seite 1 von 8

2 2 Topologie (10 Punkte) 2.1 Erläutern Sie die Funktionsweise des Dimensionally Extended Nine Intersection Modells (DE-9IM). Wie sind Interior, Boundary und Exterior für Punkte, Linien und Flächen festgelegt? Wie sind die verschiedenen Dimensionen der Schnittmengen definiert? Wozu wird dieses Modell verwendet? 2.2 Stellen Sie die DE-9IM Matrizen für zwei sich schneidende Linien und zwei benachbarte, sich in einer Linie berührende Flächen auf. (siehe Skizzen) Seite 2 von 8

3 3 GIS Analysen (15 Punkte) 3.1 Erläutern Sie das Voronoi-Diagramm. Wie ist dieses definiert? (Skizze!) Welche Beziehung besteht zwischen der Delaunay-Triangulation und dem Voronoi-Diagramm? (Skizze!) Wozu kann das Voronoi-Diagramm benutzt werden? 3.2 Wozu wird der Dijkstra Algorithmus verwendet? Welche Informationen müssen für die Verwendung des Dijkstra Algorithmus gegeben sein? Welche Eingangsdaten werden benötigt und in welcher Form sollten diese vorliegen? Erläutern Sie die Funktionsweise des Dijkstra Algorithmus anhand der Skizze. Gehen Sie dabei auch darauf ein, wie die einzelnen Schritte (Iterationen) durchgeführt werden, wie Teilgebiete gebildet und wie diese erweitert werden. Zeichnen Sie ausgehend vom Startpunkt S die Zwischenschritte und das Ergebnis des Algorithmus in die Graphik ein (vorgefertigtes Extrablatt). 3.3 Welche Fragestellungen können mit diesem Ergebnis beantwortet werden? Seite 3 von 8

4 4 GIS-Interoperabilität (20 Punkte) 4.1 Definieren Sie die Begriffe Standard und Norm und ordnen sie die englischen Begriffe de facto standard und de jure standard zu. Nennen Sie jeweils 2 Beispiele für Gremien und Organisationen die Standards bzw. Normen festlegen. 4.2 Erläutern Sie die Begriffe syntaktische, semantische und schemabezogene Interoperabilität. Geben Sie jeweils Beispiele. 4.3 Welche Datenarten werden im Zusammenhang mit standardisierten Diensten (Services) unterschieden? Beschreiben Sie diese Datenarten kurz und benennen Sie die zugehörigen Web-Service-Spezifikationen. 4.4 Ihnen stehen eine Datenbank mit einer digitalen rasterbasierten Stadtkarte und ein digitales Verzeichnis, welche Adressen (Straßen und Hausnummern) den entsprechenden Koordinaten zuordnet, zur Verfügung. Mit diesen Daten soll eine Serviceplattform aufgebaut werden, mit der Nutzer Restaurants mit WLAN-Zugang selbst erfassen, in die Datenbankeingeben und abfragen können. Wenn möglich, sollen dafür standardisierte Dienste (Services) eingesetzt werden. Bei der Eingabe neuer Restaurants soll die räumliche Referenz (Raumbezug) generell über die Adresse festgelegt werden, damit Nutzer auch ohne GPS-Empfänger Daten erfassen können. Die Datenabfrage soll für den jeweiligen Interessensbereich eine Karte liefern, welche die gegebene digitale Stadtkarte mit den erfassten WLAN-Restaurants für den abgefragten Bereich enthält. Welche standardisierten Dienste (Services) können hierbei eingesetzt werden? Skizzieren Sie für beide Anwendungsfälle, d.h. für die Eingabe der Daten in die Datenbank und die Abfrage der für einen Bereich vorhandenen Restaurants mit WLAN die entsprechenden Serviceketten (graphisch). Beschreiben Sie, entsprechend Ihren Skizzen, den Datenfluss und die Datenverarbeitung für die Eingabe und die Abfrage. Gehen Sie auch darauf ein, an welchen Stellen im Datenfluss Datenkonvertierungen vorgenommen werden müssen und welche Formate benutzt werden. Hinweis: Beachten Sie in welcher Form der Raumbezug der Daten erfasst und wie dieser abgefragt wird! Seite 4 von 8

5 5 Geodatenbanken (20 Punkte) 5.1 Was versteht man unter einer Geodatenbank? Charakterisieren Sie wesentliche Merkmale und nennen Sie Unterschiede zu herkömmlichen Datenbankmanagementsystemen. 5.2 In der Praxis arbeiten häufig mehrere Benutzer gleichzeitig mit einer Geodatenbank. In welchen Fällen können hierbei Konflikte auftreten? Beschreiben Sie die Konflikte und geben Sie Lösungsmöglichkeiten an. 5.3 Wozu wird bei Geodatenbanken ein räumlicher Index benötigt? 5.4 In der Abbildung ist eine Zellstruktur gegeben, wie sie bei der Verwendung eines geläufigen räumlichen Index auftreten kann. Wie heißt dieser räumliche Index? Erläutern Sie, wie eine derartige Struktur entsteht. Zeichnen Sie das dieser Zellstruktur entsprechende Baumdiagramm. NW SW 5.5 Gegeben sei ein Ausschnitt aus einem raumbezogenen Informationssystem für Bergwanderer mit folgendem vollständig erfasstem Inhalt. Tabellenname Attribute:Attributtyp Bedeutung Hütten Wanderwege Name: CHARACTER Höhe: NUMBER Geometrie: POINT Weg_NR: NUMBER Länge: NUMBER HDIFF: NUMBER Geometrie: POLYLINE Name der Hütte Höhe über NN in [Meter] Geometrieobjekt Punkt Nummer des Weges Länge des Weges in [Meter] Höhenunterschied [in Meter] Geometrieobjekt Polylinie Seite 5 von 8

6 Naturschutzgebiete Gebiets_NR: NUMBER Geometrie: AREA Nummer des Naturschutzgebiets Geometrieobjekt Fläche Gegeben sind weiter die folgenden geometrischen Operatoren. Operator Erklärung Beispiel TOUCHES CROSSES WITHIN getestet wird, ob ein Objekt ein anderes Objekt berührt getestet wird, ob ein Objekt ein anderes Objekt teilweise schneidet getestet wird, ob ein Objekt ein anderes Objekt vollständig enthält Formulieren sie folgende Datenbankabfragen als SQL-Statements: a) Finde alle Hütten, die höher als 2000 m über NN liegen. b) Finde alle Wanderwege, die länger sind als 1000 m und einen Höhenunterschied von weniger als 300 m besitzen. c) Finde alle Hütten, die in einem Naturschutzgebiet liegen. d) Finde alle Hütten, die am Wanderweg Nr= 12 liegen. e) Finde alle Wanderwege, die komplett in einem Naturschutzgebiet liegen Seite 6 von 8

7 6 Qualität von Geodaten (15 Punkte) 6.1 Erläutern Sie die Begriffe Qualität und Qualitätsmanagement. 6.2 Nennen und erläutern Sie die Elemente, anhand derer man die Qualität von Geodaten beurteilt. 6.3 Welche der genannten Qualitätselemente sind bei folgenden beispielhaften Vorgaben jeweils betroffen und mit Hilfe welcher Qualitätsmaße werden sie beschrieben: a. 98% aller Straßenschilder sind zu erfassen b. 95% der Bodentypen müssen richtig klassifiziert sein. c. Ein Grundstück mit einem Wohnhaus muss an eine Straße angeschlossen sein. d. Die Gletschergrenze muss täglich (± 3 Stunden) auf 1cm genau erfasst werden. e. Das Straßennetz muss in sich topologisch geschlossen sein. 6.4 In welchem Zusammenhang stehen Metadaten und die Qualität von Geodaten? 6.5 Qualitätsangaben beziehen sich üblicherweise auf definierte Gebiete/Bereiche. Erläutern Sie anhand von Beispielen, wie diese Bereiche festgelegt werden können. Welche Faktoren haben Einfluss darauf? Für 80 Punkte wird die Note 1.0 vergeben. Seite 7 von 8

8 Name: Matrikelnummer: Zusatzblatt zur Lösung der Aufgabe 5.3 Seite 8 von 8

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