Kartografische Visualisierung raumzeitlicher

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1 Lorenz Hurni Geboren in Biel/Bienne (CH) Dipl. Verm.-Ing., ETH Zürich Doktorat in Kartografie, ETH Zürich swisstopo, Bern Professor und Vorsteher, Institut für Kartografie, ETH Zürich Chefredaktor, Atlas der Schweiz Chefredaktor, Schweizer Weltatlas Vorsteher Dept. Bau, Umwelt und Geomatik VOGIS Fachforum, Feldkirch, 11. November 2010 Kartografische Visualisierung raumzeitlicher Daten Lorenz Hurni Institut für Kartografie, ETH Zürich Roitschäggätä-Maske, Lötschental/CH Idee: R. Künzler Institut für Kartografie IKA Kartografie an der ETH seit 1855 Institut 1925 gegründet durch Eduard Imhof Fokus: Topografische, thematische und Atlas-Kartografie 30 Mitarbeitende, inkl. 7 Doktoranden, Atlas-Projekte: Atlas der Schweiz (Nationalatlas) Schweizer Weltatlas (Schulatlas) 1

2 Plane table survey Klausenstrasse (Diploma thesis ETHZ 1903) IKA, ca Bietschhorn, 3934 m 2

3 Mission statement Anwendung und Weiterentwicklung hochqualitativer kartografischer Visualisierung für neue Medien und Themen Verbreitung und Bekanntmachen der Stärken kartografischer Methoden bei GIS-Benutzern (via Studierende) d Weniger Geodatenerfassung, mehr Datenauswahl, Harmonisierung, Interaktion, Visualisierung Multithematische, multidimensionale Daten Multimedia Atlaskartografie Was ist eine Karte? Eine Karte ist ein symbolisiertes Bild der geografischen Realität und stellt ausgewählte Objekte, deren Eigenschaften und andere räumlich verteilte Phänomene dar. Eine Karte ist das Resultat t eines durch den Kartografen kontrollierten Interpretations-, Auswahls- und Gestaltungsprozesses. 3

4 Information vs. Wissen «Die Unterschiede zwischen Information, Meinung und Wissen vor allem in den Massenmedien werden immer blasser. Die modernen Informationstechnologien wie das Internet bieten zwar eine fast vollständige Enzyklopädie an, doch diese Fülle unbearbeiteter Informationen ist noch keineswegs Wissen. Es fehlt die Selektion und die Aufbereitung aufgrund kompetenter Sachkenntnis, die das Wissen kennzeichnen und das Begreifen erst ermöglichen.» Zitat von J. Mittelstrass, Universität Konstanz; nach Tages- Anzeiger-Artikel

5 V i I tit t fü K t fi 5

6 Kartenredaktion und Kartenproduktion Karten dienten lange Zeit als originale Datenzusammenstellung Früher: Manueller Prozess Datenselektion Datenanalyse, Synthese Datenharmonisierung >>> Geometrisches und semantisches Editieren Heute: Hybrides Editieren: Manuell + automatisch 6

7 Beobachtung Vermehrte Präsenz und Nutzung von Karten und Kartendaten, Web 2.0 Schnelle Produktion, Low cost-karten Vereinfachung und Trivialisierung von Kartenprodukten Kartografische Gestaltungsregeln oft missachtet Kartografen durch Grafiker, Informatiker, Laien ersetzt Benützer sagt: Ich bin durch klassische Karten überfordert! (Un-)strukturierte existierende Datensammlungen Viele heterogene, minimal strukturierte Datensammlungen (z.b. Internet) Komplexe Such- und Datamining-Funktionen erforderlich ( Stecknadel im Heuhaufen ) Hoher Unsicherheitsgrad bezüglich Relevanz der gefundenen Daten 40 Problem: Kartenredaktion bindet in unseren Atlasprojekten rund 50% der Ressourcen Lösungsansätze Kräfte in den Aufbau von Datenbanken, nicht in Einweg- Design investieren Datenbanken mit Geodaten, Methoden und kartografischen Visualisierungsvorschriften Automatische Kartengeneration 42 7

8 GIS Datenstrukturen Traditionell aufgeteilt Geometrie Thematisch/semantische Attribute Heute: Multithematische/multidimensionale Daten Themen, Inhalte Zeitmarken Räumliche Verortung ist eines, aber nicht immer das wichtigste Attribut 48 8

9 Wie strukturiere ich die Daten? Database-driven maps: Added value for statistical data Space-time-topic hypercube PhD project A. Neumann Mapping of artist s biographies Multimedia Atlasinformationssysteme Multimedia Atlas Information Systems (MAIS) are systematic, targeted collections of spatially related knowledge in electronic form, allowing a user-oriented communication for information and decision-making purposes. (Encyclopedia of GIS, 2008) Unterschiede GIS-MAIS nach Schneider, 1999: PhD project A. Neumann 9

10 Demonstration Hydrologisches Echtzeitinformationssystem Schweizer Weltatlas Main functions in a Multimedia Atlas Information System (after Ormeling 1997; Cron, 2006 and others) General functions Navigation functions Didactic functions Cartographic and visualisation functions GIS functions Function Groups Function Subgroups Functions General functions Mode selection, language selection, file import/export, printing, forward/ backward, placing bookmarks, hot spots, settings (preferences), tooltips, help, display of system state, imprint, home, exit Navigation functions Spatial navigation Spatial unit selection, move map (pan, scroll), enlarge/reduce of map extend (zoom in/out, magnifier), reference map/globe, map rotation, line of sight and angle, determination of location (coordinates, altitude), placement of pins, spatial/geographical index, spatial/geographical search, tracking Thematic navigation Theme selection and change, index of themes, search by theme, favourites Temporal navigation Time selection (selection of time period, positioning of time line), animation (start/stop etc.) Didactic functions Explanatory functions Guided tours, preview, explanatory texts, graphics, images, sounds, films Cartographic and visualisation functions Self-control functions Map manipulation Redlining Quizzes, games Switch on/off layers, switch on/off legend categories, modification of symbolisation, change of projection Addition of user defined map elements, addition of labels (labelling) GIS functions Explorative data analysis Space and object-oriented query functions Thematic query functions Analysis functions Modification of classification, modification of appearance/state (brightness, position of sun), map comparison, selection of data Spatial query/position query (coordinates query, query of altitude), query of distance and area/ measurement, creating profile Thematic queries (data/attribute queries), access to statistical table data Buffering, intersection, aggregation, terrain analysis (slope, exposition, etc.) 58 Main characteristic Characteristic / functionality Subgroups / remarks Examples Data type and modelling Raster Raster GIS, map layers in raster format Vector Sequentially-attributive (file-oriented) DTP files with attributes Relational-topological Object-oriented-topological Database-based system (geometry and thematic data) OO-geo-databases Medium, communiation channel Text Language Keyboard, alphanumeric output Voice output in car navigation systems Screen Stationary screens Computer screen Portable screens PDA, mobile phone Degree of system distributivity Off-line Local system (client based) AIS on CD/DVD On-line (1:1) Client/server based UMN MapServer Distributed (1:n) 1 client / several server WMS Multiple distributed (n:m) Several clients / several server LBS networks Degree of interactivity View only Display of prepared maps Information maps on the Internet Interactive Simple analytical Constructive analytical Automatic analytical Queries by criteria, adjustment of output/display Combined queries, more complex (GISlike) analysis functions Direct processing of user data, design possibilities Automatic data analysis and rule-based processing AIS like Atlas of Switzerland V1 AIS with GIS functions, data however prepared ( Atlas of Switzerland V2 partially) Web-GIS, projection web services like KAPRO Cartographic real-time web information systems, e.g. on-line avalanche maps, radar precipitation maps, egocentric real-time information display on LBS, online generalisation Priority of cartographic functionality Map information systems Map functions as main interaction tools AIS, Web map information systems General information systems Map functions as further query and Digital encyclopaediae (e.g. Encarta), export/display possibility Environmental information systems, Real estate portals 10

11 Demonstration: Real-time cartography in operational hydrology Brig-Glis, 1993 HQ August 2007, 23 h: Discharge and 24h-N-sums 63 Demonstrations Online-System Animation of Radar Image Animation of Discharge Map 11

12 Precipitation: radar image Fast overview with Tooltips 68 Different time windows Comparison of stations Automatic weather stations Different parameters 71 12

13 Specific discharge Temperature interpolation Integration of forecasting 75 13

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