VU Kartenverwandte Ausdrucksformen WS 2013/2014 LV-Leitung: Ass.-Prof. Mag. Dr. Karel Kriz, Mag. Michael Heuberger. 1 Alaska Mt.

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1 KVAF VU Kartenverwandte Ausdrucksformen WS 2013/2014 LV-Leitung: Ass.-Prof. Mag. Dr. Karel Kriz, Mag. Michael Heuberger Verfasser: Karl Trummer Matrikelnummer: Studienkennzahl: Programm 1: 1 Alaska Mt. McKinley Kleinmaßstäbiges Höhenmodell Abb. 1: Höhenmodell mit Schummerung der Mt. McKinley Region, Alaska

2 2 Lasörlinggruppe Großmaßstäbiges Höhenmodell Abb. 2: Höhenmodell mit Schummerung der Lasörlinggruppe Aufgabenstellung und Ziel Ausgangspunkt dieser Lehrveranstaltung war ein digitales Höhenmodell (DEM = digital elevation model), das entsprechend analysiert und aufbereitet werden sollte. Dazu war es notwendig, entsprechende Arbeitsvoraussetzungen zu schaffen. Auf der KVAF-Homepage wurden Anweisungen zur Softwareinstallation gegeben und Links zum Herunterladen gesetzt, in der VU wurden wesentliche Charakteristika von Höhenmodellen erörtert, wichtige Datenquellen aufgelistet, ASCII-Files und World-Files mit ihren Kennzahlen und die wichtigsten Befehle zum Arbeiten mit der Command Line besprochen. Programm 1 sollte ein kleinmaßstäbiges und ein großmaßstäbiges Höhenmodell beinhalten.

3 1 Alaska Mt. McKinley: Höhenmodell kleinmaßstäbig Als kleinmaßstäbiges Beispiel wurde für das 1. Programm das GLOBE (Globe Land One.km Base Elevation Project)-Höhenmodell gewählt, welches auf der Website der NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) angeboten wird. Dieses Höhenmodell hat eine räumliche Auflösung von einem Kilometer und wurde aus verschiedenen topographischen Rasterdaten abgebildet. Das GLOBE-Höhenmodell ist in 16 Kacheln unterteilt. Wir entschieden uns für die Kachel a10g.zip, auf der Alaska und der Mt. McKinley enthalten sind. Die Daten liegen als Zip-Datei vor, die entzippt werden muss. Außerdem muss die Datei a10g um die Endung.bil ergänzt werden. Aus unserer Datei a10g wird a10g.bil. Danach wurden das hdr-file und das clr-file heruntergeladen, wobei das hdr-file als Georeferenz verwendet wird und im clr-file den verschiedenen Höhenwerten eindeutige RGB-Farbwerte zugeordnet werden. Im OSGeo4W Shell wurde ein Arbeitsverzeichnis angelegt: Abb. 3: Arbeitsverzeichnis Der KVAF-Homepage konnte eine Übersicht der wichtigsten GDAL-Befehle entnommen werden. Extraktion des Alaska-Mt.McKinley Ausschnitts aus der Kachel a10g Um den gewünschten Ausschnitt aus der Kachel a10g zu erhalten, musste zuerst mit dem Befehl Gdal_translate.exe projwin unsere.bil-datei in eine ASCII-Datei konvertiert werden. Dazu war folgender Befehl einzugeben: gdal_translate of AAIGrid a10g.bil a10g.asc Die Kachel-a des GLOBE-Höhenmodells erstreckt sich von -180 W bis -90 W und von 55 Nord bis 65 Nord. Um die Extraktion durchführen zu können, mussten die Koordinatenwerte für unseren Alaska-Ausschnitt eingegeben werden: gdal_translate.exe projwin of AAIGrid a10g.asc alasca.asc Bei Höhenmodellen muss unbedingt darauf geachtet werden, welches Bezugssystem zugrunde liegt. Dies kann in den ersten Zeilen eines ASCII- bzw. World-Files entnommen werden. Im GLOBE-Höhenmodell finden wir in den Zeilen 3 und 4 Angaben in Grad. In einem World-File sind hingegen metrische Angaben den Zeilen 5 und 6 zu entnehmen.

4 Abb. 4: ASCII-File von Alaska-Mt.McKinley Im Header unseres ASCII-Files von Alaska finden wir in den Zeilen 1 und 2 Angaben über die Anzahl der Pixel pro Spalte und Reihe, in den Zeilen 3 und 4 die Koordinaten der linken unteren Zeile, nämlich -150 West und 55 Nord, in Zeile 5 die Zellengröße in Grad ( ~ 1km), in Zeile 6 den NODATA_value (-500) und ab Zeile 7 die einzelnen in einem Raster eingetragenen Höhenwerte. In ArcGIS konnte dann die Datei alasca.asc geladen und visuell überprüft werden (siehe Abb. 5 unterhalb). Abb. 5: Höhenmodell von Alaska-Mt.McKinley

5 Rasterbildmanipulation DEM-Analyzer Um das oberhalb visualisierte Ergebnis zu bekommen, musste eine Rasterbildmanipulation durchgeführt werden. Dazu wurde zuerst der dem_analyzer in unser Arbeitsverzeichnis hereinkopiert: php f dem_analyzer_alasca.php Mit rk auf dem_analyzer_alasca.php und Edit with Notepad++ sind wir in das PHP- Skript eingestiegen, um eine Rasterbildmanipulation vornehmen zu können. In diesem PHP-Skript wurden nun in den Zeilen 92 bis 101 die Klassen der Höhenstufen festgelegt und in den Zeilen 109 bis 119 die entsprechenden Farben geändert und angepasst. Für unseren Ausschnitt wurden die unterhalb dargestellten Klassen und RGB-Werte gewählt, mit denen das farbhypsometrische Overlay siehe Abb. 6 erstellt werden konnte. 11 unterschiedliche Klassen mit 10 Klassengrenzen wurden für das Alaska-Modell gewählt, zwischen 0 und 2200, wobei diese Werte mit 2,4 multipliziert wurden, und 11 Farben für die Höhenstufen, von dunkelgrün für die flachen am Meer gelegenen Gebiete über hellgrün, gelb, braun bis zu grau und weiß für die höchsten Gebiete der Hochgebirgslandschaft der Rocky Mountains um den Mt. McKinley (siehe Abb. 6 und 7). Zum Schluss wurde das PHP-Skript ausgeführt (siehe Abb. 8). Mit Hilfe des Adobe Illustrator wurde versucht, günstige Farbübergänge darzustellen. Abb. 6: Einteilung der Klassen

6 Abb. 7: Zuordnung der RGB-Farbwerte Abb. 8: Ausführung des PHP-Skripts Schummerung mit GDAL und ImageMagick Aus einem ASCII Grid kann mit dem aus der Abb. 9 ersichtlichen Befehl eine Schummerung abgeleitet werden. Abb. 9: gdal-befehl zur Erstellung einer Schummerung

7 In ArcGIS wird die Höhe des Lichteinfalls über dem Horizont standardmäßig mit 45 angegeben. Das Ergebnis unserer Schummerung fiel etwas zu dunkel aus (siehe Abb. 10). Eine Aufhellung kann man erzielen, wenn der Lichteinfallswinkel deutlich kleiner ist. 0 Einfallswinkel ergibt das hellste Hillshade; es sollte nicht zu hell, aber auch nicht zu dunkel sein. Die so erstellte Schummerung kann mit ImageMagick mit der Farbhypsometrie verbunden werden: Composite schummerung.tif compose multiply farbhypso.png kombi.tif Abb. 10: Schummerung vor Tonwertkorrektur Abb. 11: DHM Alaska-MtMcKinley Kombination Farbhypsometrie mit Schummerung

8 2 Lasörlinggruppe: Höhenmodell großmaßstäbig In Österreich gibt es mehrere Möglichkeiten, um Daten für ein großmaßstäbiges Höhenmodel zu bekommen. So bietet das Land Tirol unter tirol.gv.at ein Laserscan für ganz Tirol an, das eine Auflösung von 10 m hat und frei verfügbar ist. Daher haben wir die Region Osttirol mit der Lasörlinggruppe gewählt. Abb. 12: ASCII-File der Lasörlinggruppe In diesem ASCII-File finden wir metrische Angaben, z. B bedeutet 10 m Auflösung bzw. Pixelgröße, die Angaben in den Zeilen 3 und 4 sind ebenfalls metrisch zu interpretieren. Abb. 13: Einteilung der Klassen Wie oberhalb am Beispiel Alsaka-Mt.McKinley ausgeführt, wurde in unserem großmaßstäbigen Beispiel der entsprechende Ausschnitt der Lasörlinggruppe extrahiert als Koordinaten wurden eingegeben Nord: Ost Süd: Ost , eine Rasterbildmanipulation mit dem DEM-Analyzer vorgenommen, im PHP-Skript 6 Klassengrenzen und 7 Farben für die Höhenstufen festgelegt, mit dem g-dal-befehl eine Schummerung erzeugt und schließlich die Schummerung mit der Farbhypsometrie verbunden, was unser Höhenmodell ergab (siehe Abb. 15, Abb. 16 und Abb. 17).

9 Abb. 14 : Zuordnung der RGB-Farbwerte Abb. 15 : Höhenmodell der Lasörlinggruppe

10 Abb. 16: Schummerung der Lasörlinggruppe Abb. 17: DHM Lasörlinggruppe Osttirol Kombination Farbhypsometrie mit Schummerung