Diplomprüfung für Vermessungsingenieure Herbsttrimester 2009 Fach: Geoinformationssysteme

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1 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt Institut für Geoinformation und Landentwicklung Universität der Bundeswehr München D Neubiberg Diplomprüfung für Vermessungsingenieure Herbsttrimester 2009 Fach: Geoinformationssysteme Datum: Bearbeitungszeit: 240 min Hilfsmittel: keine 1 Grundlagen (10 Punkte) 1.1 Was versteht man allgemein unter einem Geo-Objekt? 1.2 Nennen und erläutern Sie anhand eines selbstgewählten Beispiels das Geo-Objekt und die bei diesem typischerweise enthaltenen Informationen. 1.3 Erläutern Sie den Begriff Raumbezug und anhand von Beispielen verschiedene Arten, wie der Raumbezug in Geoinformationssystemen hergestellt werden kann. 1.4 Adressen (z.b. Straße, Hausnummer) werden heute in vielen Anwendungen benutzt und z.b. in einer Karte visualisiert. Beschreiben Sie Möglichkeiten, wie der Raumbezug über Adressen herzustellen ist um die genannte Visualisierung zu ermöglichen. 1.5 Welche Funktionen / Komponenten weisen Geodatenbanken im Vergleich zu herkömmlichen Datenbankmanagementsystemen zusätzlich auf und für welchen Zweck werden diese benötigt? Seite 1 von 6

2 2 GIS und Internet (20 Punkte) 2.1 Welche Aufgaben und Zuständigkeiten haben Internet Service Provider, Netzbetreiber, Server-Betreiber und Informationsanbieter bei einem Web-Dienst? Geben Sie für jede dieser Rollen ein Beispiel. 2.2 Was versteht man unter einem Internet Map Server (IMS)? 2.3 Was versteht man unter einem OGC konformen Map Service bzw. Server? Erläutern Sie den Unterschied zum IMS. 2.4 Nennen und erläutern Sie eine serverseitige Technologie mit denen ein GIS an das Internet angebunden werden kann. 2.5 Wofür wird eine clientseitige Erweiterung benötigt? Erläutern Sie eine Ihnen bekannte Technologie für eine solche Erweiterung. 2.6 Welche Randbedingungen müssen für den reibungslosen Einsatz eines IMS gegeben sein? 2.7 Welche Vor- und Nachteile ergeben sich allgemein beim Einsatz eines IMS? 2.8 Nennen Sie wichtige Merkmale und Aspekte einer Geodateninfrastruktur. Ist eine Anwendung wie Google Earth eine Geodateninfrastruktur? Begründen Sie Ihre Antwort. 3 Datenmodellierung (25 Punkte) 3.1 Bei der Modellierung von Geodaten in Geoinformationssystemen unterscheidet man verschiedene Modellierungsansätze. Nennen Sie Ihnen bekannte Modellierungsansätze, erläutern Sie diese anhand eines Beispiels und bewerten Sie deren heutige Bedeutung. 3.2 Was versteht man unter den folgenden Begriffen der Datenmodellierung in GIS? - Konzeptionelles Modell - Konzeptionelles Schema Welche Aspekte werden dabei behandelt und auf welche Art? 3.3 Erläutern Sie den Begriff der modellbasierten Datenübertragung. Welche Vor- bzw. Nachteile ergeben sich hierbei im Vergleich zu alternativen Vorgehensweisen? Seite 2 von 6

3 In der Skizze finden Sie einen Ausschnitt aus einer analogen Flurkarte. UML Signaturen: Seite 3 von 6

4 3.4 Erstellen Sie für die dargestellte Situation ein objektorientiertes Modell (UML) welches die Klassen Gebäude, Straßen, Flurstücke Grenzlinien Grenzpunkte und Gemarkungsgrenzen mit den dargestellten Eigenschaften abbildet. Definieren Sie dafür sinnvolle Objektklassen, Attribute, zulässige Attributwerte und Geometrien. Benutzen Sie für die Darstellung die in der obigen Abbildung aufgeführten UML-Signaturen. Für die Modellierung der Geometrie stehen die Geometrietypen POINT, LINE und AREA zur Verfügung. Bei der Modellierung sollen alle Geometrietypen zum Einsatz kommen. Ebenso sollen nach Möglichkeit Vererbungen in Objekthierarchien benutzt werden. Beachten Sie, dass das Gebäude mit der Hausnummer 28 zwei Gebäudeteile besitzt. Modellieren Sie die topologischen Beziehungen zwischen den Objekten, so dass auf Basis der Beziehungen beispielsweise analysiert werden kann, welche Flurstücke an einer Straße liegen, welche Gebäude auf welchen Flurstücken stehen, zu welcher Gemarkung Flurstücke gehören usw. Erläutern Sie die modellierten Beziehungen. 3.5 Erläutern Sie am Beispiel der Flurstücke 12/1 und 12/2, was in GIS unter redundanzfreier Datenmodellierung verstanden wird. Modellieren Sie hierzu die Geometrien der beiden Flurstücke im relationalen Modell (Tabellen). Seite 4 von 6

5 4 GIS Berechnungen und Analysen (15 Punkte) 4.1 Wofür wird der Dijkstra Algorithmus im GIS Bereich eingesetzt? 4.2 Welche Informationen müssen für die Verwendung des Dijkstra Algorithmus gegeben sein? Welche Möglichkeiten der Wahl von Kostenfunktionen / Gewichten kennen Sie für diesen Algorithmus? Mit welchen Strukturen für die Eingangsdaten kann der Algorithmus optimiert werden? 4.3 Erläutern Sie die Funktionsweise des Dijkstra Algorithmus anhand eines Beispiels (mit Skizzen der einzelnen Phasen). 4.4 Welche Möglichkeiten zur Erweiterung des Dijkstra Algorithmus kennen Sie? In der Skizze ist ein Stadtgebiet bestehend aus den vier Stadtteilen A bis D mit der jeweiligen Einwohnerdichte (Personen je Hektar) dargestellt. Das Gebiet E markiert den Stadtkern, für den die Einwohnerdichte zu ermitteln ist. 4.5 Auf Basis der analogen Karte lässt sich über eine einfache Mittelbildung die Einwohnerdichte des Stadtkerns berechnen. Bewerten Sie diese Lösung insbesondere hinsichtlich der Genauigkeit des Ergebnisses. Unter welchen Annahmen liefert die Mittelbildung ein genaues Ergebnis. 4.6 Welche GIS-Analysemethode schlagen Sie zur Ermittlung der Einwohnerdichte vor? Erläutern Sie diese Methode mit Hilfe des gegebenen Beispiels! Beschreiben Sie in welcher Form und Struktur die Daten für die vorgeschlagene Analysemethode digital vorliegen müssen bzw. zu erfassen sind? Skizzieren Sie, wie Berechnung der Einwohnerdichte in diesem Fall abläuft. Seite 5 von 6

6 5 Standardisierung (20 Punkte) 5.1 Erläutern 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 5.2 Erläutern Sie die Begriffe syntaktische und semantische Interoperabilität. Geben Sie Beispiele wie diese Formen der Interoperabilität mit Hilfe von Standards erreicht werden sollen. Was genau wird dabei standardisiert? 5.3 Welche Datenarten (Types of Geodata) werden beim OGC hinsichtlich der Bereitstellung durch Dienste unterschieden? Erläutern Sie diese Datenarten und benennen Sie die zu deren Übertragung relevanten OGC Dienste. Geben Sie, wenn möglich, entsprechende Datenformate an, welche zur Übertragung der jeweiligen Daten genutzt werden. Im Folgenden steht Ihnen ein digitales Verzeichnis (Gazetteer) mit sogenannten Points of Interest (POI) wie z.b. Denkmäler, Museen etc. für eine Großstadt zur Verfügung. Es enthält die Namen, Adressen und Koordinaten der POI. Außerdem steht Ihnen eine Kartendatenbank mit digitalen Rasterdaten für diese Stadt zur Verfügung. Mit diesen Daten soll eine Serviceplattform aufgebaut werden, welche nach der Eingabe des Namens eines bestimmten POI, diesen, sowie die nähere Umgebung und die weiteren, in diesem Bereich liegenden POIs, dargestellt auf einer Karte (als Rastergraphik) liefert. Sämtliche Datenabfragen sollen über standardisierte Dienste erfolgen. 5.4 Welche der vom OGC standardisierten Dienste können hierbei eingesetzt werden? Skizzieren Sie eine entsprechende Servicearchitektur (graphisch). 5.5 Beschreiben Sie, entsprechend Ihrer Skizze, die Reihenfolge der Dienste und den Datenfluss mit relevanten In- und Outputparametern von der ersten Abfrage bis hin zur endgültigen Karte. Gehen Sie auch darauf ein, an welchen Stellen im Datenfluss Datenkonvertierungen vorgenommen werden müssen und welche Formate benutzt werden. Für 80 Punkte wird die Note 1.0 vergeben. Seite 6 von 6