Handlungsleitfaden. Aufbau eines Informationssystem 3D-Boden Inklusive Gewässer und Drainagen

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1 Handlungsleitfaden Aufbau eines Informationssystem 3D-Boden Inklusive Gewässer und Drainagen Stand:

2 Verzeichnisse - I Inhaltsverzeichnis I I Inhaltsverzeichnis I II INHALTSVERZEICHNIS... I BILDNACHWEIS, ABKÜRZUNGEN UND BEGRIFFE... II 1. EINLEITUNG PROJEKTSTRUKTUR BEIM AUFBAU EINES DIGITALEN INFORMATIONSSYSTEMS 3D-BODEN ZUSAMMENSTELLEN DER BODEN- UND GELÄNDEDATEN (ANALOGE/DIGITALE ) ANALYSE DER INHALTE DER ANALOGEN BODENARTENKARTEN GEWINNUNG DER GELÄNDEUNTERLAGEN DATENSTRUKTUR FÜR DIE DIGITALE DATENHALTUNG DIGITALISIERUNG DER BODENARTENGRENZEN UND 3D-OBERFLÄCHEN DIGITALISIERUNG AUF BASIS VON VORLIEGENDEN BODENARTENKARTEN DIGITALISIERUNG MIT SPEZIELLER MESSTECHNIK (VERIS UND EM38) ABLAUF DER DATENÜBERNAHME AUS ANALOGEN KARTEN SCANNEN DER UNTERLAGEN GEOREFERENZIEREN DER GESCANNTEN KARTEN UND PLÄNE DIGITALISIEREN VON WICHTIGEN OBJEKTEN WIE BODENARTENGRENZEN, HÖHENLINIEN, GEWÄSSERN ANFORDERUNGEN AN HARD- UND SOFTWARE ZUSAMMENFASSUNG ANLAGEN CHECKLISTE FÜR PROJEKTPLANUNG / PROJEKTZIELE CHECKLISTE PROJEKTUMFANG CHECKLISTE PROJEKTUMSETZUNG CHECKLISTE ÜBERGABE DER PROJEKTLEISTUNGEN (ABNAHME DER DATEN)... 22

3 Verzeichnisse - II Bildnachweis, Abkürzungen und Begriffe II II Bildnachweis, Abkürzungen und Begriffe Bildnachweis Luftbilder. Orthophotos, Digitale Orthophotos: Landesamt für innere Verwaltung Mecklenburg-Vorpommern (LAiV), 2009 Grafische Darstellungen, Screenshots Wasser- und Bodenverband Untere Peene Wasser- und Bodenverband Warnow-Beke Wasser- und Bodenverband Untere Tollense / Mittlere Peene CiS GmbH Abkürzungen und Begriffe (in alphabetische Reihenfolge) DOP dpi GIS GNSS Digitales Orthophoto. Entsteht aus einem Luftbild durch Entzerrung und Herstellen eines Bezuges zu einem Koordinatensystem dots per inch, Punkte pro Zoll; Punktdichte Maß für die Detailgenauigkeit z.b. beim Scannen Geografisches Informationssystem Globales Navigationssatellitensystem (engl. Global Navigation Satellite System); GNSS ist ein Sammelbegriff für verschiedene globale Satellitensysteme, zu denen auch GPS gehört GPS JPEG Global Positioning System, globales satellitengestütztes Navigationssystem Joint Photographic Experts Group, Kompressionsmethode für Bilddaten. Die Dateiendung jpg steht für das Datenformat JFIF JPEG File Interchange Format. LAiV M-V Luftbild Metadaten MKO Landesamt für innere Verwaltung Mecklenburg-Vorpommern eine aus einem Flugkörper heraus aufgenommen fotografische Ansicht der Erdoberfläche dienen der Beschreibung vorliegender Daten bzw. enthalten Informationen über vorliegende Daten; sie sind nicht die Information selbst Kürzel für das EFRE-Projekt Verfahren und Werkzeuge zur Online-Nutzung der Meliorations-Kartierung für Wasser- und Bodenverbände, Landwirtschaft und andere Interessenten

4 Verzeichnisse - II Bildnachweis, Abkürzungen und Begriffe III RTK-GPS Shape- Datei Shp TFW TIFF TK RTK (Real Time Kinematic), Verfahren zum Aufmessen von Punkten im Gelände unter Anwendung von GPS; erreichbare Genauigkeit von 1 2 cm auch Shapefile - vektorbasiertes Format für geografische Daten; Quasi-Standard im GIS- Bereich. Eine Shapefile besteht aus mindestens 3 Dateien zur Beschreibung der geografischen Daten (Geometriedaten mit Dateiendung shp, Sachdaten mit Dateiendung dbf, Attributdaten zur Verknüpfung der Geometrie mit den Sachdaten mit Dateiendung shx) Dateinamenerweiterung für Shape-Dateien TIFF-World-File, Textdatei zur Beschreibung des Raumbezuges einer Bilddatei Tagged Image File Format, Dateiformat zur Speicherung von Bilddaten Topographische Karte TK 10 Topographische Karte im Maßstab 1 : Vektorisierung Umwandlung einer Rasterdatei (die z.b. beim Scannen entsteht) in eine Vektordatei zur Weiterverarbeitung in einem GIS. Z.B. werden Luftbilder vektorisiert, um damit Karten zu erstellen. WBV WMS Wasser- und Bodenverband Web Map-Services

5 1. Einleitung 1 Der vorliegende Handlungsleitfaden ist im Rahmen des aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) mitfinanzierten Projektes Aufbau eines Online- Informations- und Optimierungssystem 3D-Boden entstanden. Aufgaben und Ziele des Projektes Der Boden ist nach wie vor die wichtigste Ressource des Landwirts und bestimmt wesentlich das Handeln des Landwirts. Er ist in Mecklenburg-Vorpommern im Regelfall heterogen und Ackerzahlen zwischen 20 und 60 auf einem Schlag sind durchaus normal. Das DGPS erlaubt es uns heute ohne größere Mühe auf 1-2 Meter-genau zu navigieren und mit entsprechendem einmaligem Aufwand können wir zentimetergenau die Oberfläche des Bodens erfassen und 3- dimensional ablegen. Wichtige Karten und Daten zum Boden zu den Gewässern und zur Melioration liegen seit langem bei uns und anderen Institutionen in analoger oder schon digitaler Form vor. Sie müssen in moderne Form überführt und digital schnell verfügbar gemacht werden, wenn sie nicht veralten und zu einem der vielen Datengräber werden sollen. Ziel des Projektes war das Erarbeiten von Vorgehensweisen für eine bedarfsgerechte Aufarbeitung und Aktualisierung von Bodenartenkarten, Meliorationsunterlagen und Gewässerdaten und eine beispielhafte Realisierung im WBV Untere Peene. Im Detail: 1. Rechnergestützte Bereitstellung georeferenzierter und digitalisierter aktueller Karten und Daten des Bodens und der Meliorationsanlagen. 2. Mobile Nutzung und Qualifizierung der erhobenen Daten mit spezieller Sensorik (RTK - GPS, Ortungssysteme, Luftbilder, Orthophotos). 3. Bereitstellung nachnutzbarer Verfahren und Software für die WBV in Mecklenburg- Vorpommern. 2. Projektstruktur beim Aufbau eines digitalen Informationssystems 3D-Boden Der Aufbau eines digitalen Bodeninformationssystems erfolgt schrittweise im Rahmen inhaltlich abgegrenzter Teilaufgaben. Der Umfang und die Umsetzung der Teilaufgaben sind aus der Sicht des jeweiligen Wasser- und Bodenverbandes und dessen Mitgliedern zu modifizieren. Teilaufgaben 1. Zusammenstellen verfügbarer analoger und digitaler Unterlagen zum Boden einschließlich der Drainagen. 2. Sichten und erschließen vorhandener anderer Informationsquellen im Netz und bei anderen Institutionen (GAIA, Landesämter für öffentliche Verwaltung, Bundesvermögensamt usw.).

6 3. Die Digitalisierung der Gewässer 2. Ordnung ist in verschiedenem Genauigkeitsgrad und Aktualisierungsstand in den WBV im Regelfall verfügbar. Sie soll eingezogen und wo möglich aktualisiert werden Zusammenstellen der Boden- und Geländedaten (analoge/digitale ) Bodendaten sind großflächig vor dem 2.Weltkrieg erhoben worden, um steuerlich gerechte Veranlagung der landwirtschaftlichen Ackerflächen zu erreichen. Dazu wurden in einem 50m- Raster Proben genommen. In den Bundesvermögensämtern liegen mindestens zum Teil noch die Karten der Grabelöcher vor.

7 3 Die Daten sind verdichtet in den Vermessungsämtern in die Liegenschaftskarten eingearbeitet worden. Im Rahmen der sogenannten mittelmaßstäbigen Kartierung in den 50iger Jahren wurden diese Daten für die neuen Länder weiter verdichtet und im Maßstab 1:10000 dargestellt. Wir haben uns für die Nutzung dieser mittelmaßstäbigen Kartierung entschlossen, um die Basis unseres Informationssystems aufzubauen. Gewässer zweiter Ordnung liegen in der Verantwortung der WBV. Drainagen und Entwässerungssysteme liegen prinzipiell in der Verantwortung der Eigentümer der landwirtschaftlichen Flächen und deren Nutzern. In den WBV mindestens in Mecklenburg-Vorpommern liegen Unterlagen der Meliorations- und Drainageprojekte weitgehend flächendeckend vor.

8 4 Datenbasis für ein analoges Meliorationsarchiv. Quelle: Barz, WBV Warnow-Beke 3.1 Analyse der Inhalte der analogen Bodenartenkarten Die Bodenart bestimmt wesentlich die Bodenzahl und diese die Ackerzahl. In Wikipedia liest man: Als Ackerzahl (AZ), auch Ackerwertzahl oder Bodenpunkte (BP), wird ein Zahlenwert bezeichnet, der die Qualität einer Ackerfläche kennzeichnet. Sie wird ausgehend von der Bodenzahl durch Zuund Abschläge auf Grund zusätzlicher Faktoren wie Klima oder ausgewählter Merkmale wie z. B. Hangneigung und Waldschatten ermittelt. [1] Die Ackerzahl kann als Korrektur der Bodenzahl unter Bewertung der natürlichen Bedingungen des Standortes gesehen werden. [2] Die Skala möglicher Werte reicht von 7 (sehr schlecht) bis 100 (sehr gut), wobei eine Ackerzahl von 50 bedeutet, dass dieser Boden ungefähr die Hälfte des Reinertrags eines optimalen Bodens bringt. Optimale Böden gibt es in Deutschland in der Hildesheimer Börde, Magdeburger Börde oder Soester Börde. Flächen mit einer Ackerzahl von unter 20 gelten als landwirtschaftlich kaum noch nutzbar. Der beste in der Magdeburger Börde gelegene Boden in Deutschland wurde bei der Einführung der Ackerzahl mit 100 definiert. Ein Kartenwerk, aus dem die Ackerwertzahl hervorgeht, ist die DGK 5 Bo, die im Zuge der Reichsbodenschätzung 1934 erarbeitet wurde. Die DGK5 Bo ist die Bodenkarte auf Grundlage der Bodenschätzung. Die Ergebnisse der Reichsbodenschätzung wurden bodenkundlich interpretiert und als Karte dargestellt. Da das Ziel der Bodenschätzung war, die Qualität des Bodens als Grundlage für die Besteuerung zu ermitteln, orientieren sich die Grenzen dieser Bodenkarte überwiegend an Schlag- und Eigentumsgrenzen. Bodenkundlich relevante Abgrenzungskriterien wie Bodentyp, Bodenart, Wasserverhältnisse (Grundwasser, Stauwasser) werden geringer oder gar nicht berücksichtigt. Die Bodenwertzahl, zu-

9 sätzlich in Abhängigkeit vom vorherrschenden Klima und den Geländeverhältnissen, ist Grundlage für die Ackerzahl (auch Bodenpunkte genannt), welche als Maßstab für die Ertragsleistung von Böden angegeben wird. Die Bodenkarte enthält auf der Basis der Deutschen Grundkarte 1:5.000 die Ergebnisse der Bodenschätzung nach dem Bodenschätzungsgesetz vom 16. Oktober 1934 sowie Angaben über die Bodenbeschaffenheit bis zur Tiefe von zwei Metern anhand von Bodenprofilen. Bewertungsschlüssel und Bodentyp sind in der Zeichenerklärung erläutert. Die Bodenkarte gibt in geologisch-bodenkundlicher Hinsicht einen Überblick über die Gliederung, den Aufbau und die Werteverhältnisse der Böden. Benötigt wird diese Karte unter anderem für Grundstücksverkehr, Wirtschaftsberatung, Flurbereinigung und Bodenverbesserung Gewinnung der Geländeunterlagen Bodenartenkarten stellen wir digital georeferenziert in der bei der LUFA analog vorliegenden Form für unser Verbandsgebiet zur Verfügung. Die analogen Karten sind flächendeckend für Mecklenburg- Vorpommern verfügbar. Weitere Informationsebenen sind die TK 10 mit den Höhenlinien oder das DGM (beides vom Amt für Geoinformation, Vermessungs- und Katasterwesen in GAIA zur Verfügung gestellt). Das im Rahmen des Projektes erarbeiteten Software bereitgestellte 3D Geländemodell erlaubt es aus Punkten mehrerer Informationsebenen die Oberfläche aber auch relevante Werte des Bodens sowie Hangneigung und Abflussrichtung darzustellen bzw. zu berechnen. Details dazu im entsprechenden Leitfaden der Software. 3.3 Datenstruktur für die digitale Datenhaltung Wir gehen davon aus, dass das allgemeine Datenmaterial wie die Oberflächendaten, Bodenarten, Feldblöcke, Flurstückgrenzen als WMS zur Verfügung gestellt werden. Dabei ist der Standort der Server für den Nutzer nicht besonders relevant, schon eher sind es die Zugriffsrechte. Für eine erste Phase stellen wir die von uns erarbeiteten Informationen für unsere Verbandsmitglieder über einen Server bei der CiS GmbH zur Verfügung, so dass sie mit den Informationsebenen des Landes und den betrieblichen Daten der Nutzer überlagert und verschnitten werden können. Für die Nutzung der Daten durch die Endnutzer sind entsprechende GIS-Angebote verfügbar, die bis hin zu Applikationskarten für Düngung und Pflanzenschutz entsprechende Datenstrukturen enthalten.

10 6 4. Digitalisierung der Bodenartengrenzen und 3D-Oberflächen 4.1 Digitalisierung auf Basis von vorliegenden Bodenartenkarten Feldstücke eines Betriebes über den georeferenzierten Bodenartenkarten

11 7 Digitalisiert für die spezifischen Feldstücke Eingefärbt nach Bodenarten

12 8 4.2 Digitalisierung mit spezieller Messtechnik (VERIS und EM38) Die Bodenart drückt sich in unterschiedlicher Leitfähigkeit des Bodens aus, die mit dieser Technik kartiert werden kann.

13 9 5. Ablauf der Datenübernahme aus analogen Karten Digitales Planarchiv Meliorationsprojekte Projektnummer Meliorationsprojekt Inhalt Ordner Scannen Übersichtsplan Bestandsplan Lageplan Längsschnitt.... Ordner Georeferenzieren Bestandsplan Lageplan... Ordner Digitalisieren Relevante digitalisierte Meliorationsobjekte Digitales Planarchiv: Ablage der Ergebnisse aus den Arbeitsschritten Scannen, Georeferenzieren, Digitalisieren 5.1 Scannen der Unterlagen Die ausgewählten Pläne müssen gescannt werden, bevor sie digital weiterverarbeitet werden können. Vor dem Beginn des Scannens der Unterlagen, deren Umfang im Rahmen der Vorbereitung des Erfassungsprojektes festgelegt wurde (siehe Checklisten Punkt 11), sind auch Festlegungen zur Scanqualität und zu den Datenformaten zu treffen. Die zeichnerischen Unterlagen der Meliorationsprojekte sind in möglichst hoher Auflösung einzuscannen. Es sollte ein Farbscanner zum Einsatz kommen, der mit einer Auflösung von mindestens 300 dpi scannen kann. Für die teilweise recht großformatigen Unterlagen ist ein A0-Scanner einzusetzen. Da das umfangreiche Scannen von Plänen und damit die dauerhafte Auslastung eines solchen A0- Scanners zeitlich begrenzt ist, sollte auch unter Beachtung der Anschaffungskosten in dieser Phase ein Dienstleister mit einbezogen werden.

14 Die eingescannten Unterlagen der Meliorationsprojekte sollten in einem Datei-Ordner Scannen abgelegt werden. Entsprechend dem Inhalt der eingescannten Unterlagen werden eindeutige Dateibezeichnungen gewählt. Z.B. ist bei Bestandsplänen im Dateinamen das Kürzel BP enthalten, LP steht für Lageplan. Für die Speicherung der eingescannten Pläne ist das TIFF-Format empfehlenswert, da es eine verlustfreie Speicherung zulässt. Die Dateien im TIFF-Format können sehr groß sein und daher viel Speicherplatz benötigen. Aufgrund der Dateigröße empfiehlt es sich, für die Weiterverarbeitung am Bildschirm eine auf jeweils 150 dpi herunterskalierte Version der Pläne zu erstellen. Weiterhin ist zu prüfen, ob für die weitere Bearbeitung der eingescannten Pläne das JPEG-Format ausreichend ist. Das JPEG-Format benötigt deutlich weniger Speicherplatz, da durch die Datenkompression die Datenmenge verkleinert wird. Da das Kompressionsverfahren verlustbehaftet ist, sollte geprüft werden, ob die Datenqualität im JPEG-Format für den Anwendungsfall ausreichend ist Georeferenzieren der gescannten Karten und Pläne Mit der im Rahmen des Projektes entwickelten Software kann die Georeferenzierung der eingescannten Pläne erfolgen. Von besonderer Bedeutung ist die geografische Einbindung der gescannten Pläne. Dieser Prozess des Georeferenzierens ist sehr wichtig. Jede eingescannte Karte beschreibt ein bestimmtes Gebiet und soll im GIS an diesem Ort angezeigt werden. Die dafür notwendigen Informationen werden bei der Georeferenzierung erzeugt. Unter der Georeferenzierung wird die Zuweisung raumbezogener Informationen, der Georeferenz, verstanden. Es wird eine geografische Positionsinformation mit Objekten der eingescannten Rasterdatei in Verbindung gebracht. Der Idealfall wäre, dass die gescannten Karten und Pläne in sich unverzerrt sind. Sind sie jedoch verzerrt, so gibt es bei den MMK-Bodenartenkarten ein regelmäßiges Koordinatenraster das auch beschriftet ist, um diese Verzerrungen zu beseitigen. Es kann also mit einer großen Anzahl regelmäßig verteilter Vektoren eine ordentliche Entzerrungstransformation vorgenommen werden. Gibt es ein solches Raster nicht so geht man wie folgt vor. Übersicht Transformationsmethoden bei der Georeferenzierung. Quelle: Bothe / CiS GmbH

15 In den meisten Fällen wird eine Helmert-Transformation vorgenommen. Eine solche Helmert- Transformation, deren überbestimmte Parameter aus einer gewissen Anzahl von Punktepaaren berechnet werden, wird in den meisten GIS-Vermessungspaketen angeboten. 11 Im ersten Schritt der Georeferenzierung sollte das gescannte Bild in die Nähe seiner richtigen Koordinaten gebracht werden und die Möglichkeit der Skalierung sowie einer groben Ausrichtung geprüft werden. In einem weiteren Schritt muss es möglich sein, eine Reihe von Transformationsvektoren zu definieren, von denen jeweils der erste Punkt in dem zu georeferenzierenden Bild liegt und der zweite in der Realität des Zielkoordinatensystems. Diese Zielkoordinaten können durch georeferenzierte Bilder oder Karten, die vom Vermessungsamt erhältlich sind, oder auch durch Vektordarstellungen angenähert werden. Die genauste aber wohl auch aufwändigste Form ist die Eingabe der Zahlenwerte der Punktkoordinaten. Diese Vektoren sind zu Parametern für eine Transformationsmatrix der Helmert-Transformation umzuformen und die Transformation ist zu realisieren. Arbeitsschritte beim Georeferenzieren 1. Grobe Orientierung Zur Unterstützung sollten die Übersichtskarte mit den Meliorationsprojekten (siehe Punkt 3.3) und das Digitale Orthophoto aufgerufen werden. Empfehlenswert ist hierfür ein Arbeitsplatz mit 2 Monitoren. Zunächst sollte man sich einen Überblick verschaffen und folgende Fragen klären (ggf. mit Hilfe anderer Pläne): Wo liegt der Plan? Gibt es hilfreiche Ortsangaben? Gibt es Anschlussstellen zu anderen Plänen mit bereits bekannter Lage? Grobe Orientierung im Orthophoto Quelle: Digitales Orthophoto - LAiV M- V; Bothe, CiS GmbH

16 12 2. Voreinpassung Der Plan wird geladen und entsprechend des Maßstabes ungefähr im dargestellten Gebiet positioniert. Voreinpassung im Orthophoto. Quelle Digitales Orthophoto - LAiV M-V; Bothe, CiS GmbH Anschließend wird der Plan gedreht und verschoben, bis er ungefähr an der richtigen Stelle liegt. Einpassung im Orthophoto. Quelle Digitales Orthophoto - LAiV M-V; Bothe, CiS GmbH

17 13 3. Eingabe von Passpunkten Die Passpunkte sollten gut über den Plan verteilt sein und es sollten deutlich mehr Passpunkte sein, als es die Mindestanzahl erfordert. Geeignete Passpunkte sind z.b.: Schächte Flurkarten Spitze Winkel in Gräben Straßenkreuzungen Ecken von Gebäuden Notfalls auch Waldränder, Seen, Wasserlöcher, einzelne Bäume Zuordnung von Passpunkten zwischen eingescanntem Plan und Digitalem Orthophoto Quelle: Digitales Orthophoto - LAiV M-V; Bothe, CiS GmbH 4. Kontrolle der Passpunktqualität Das Programm berechnet die Abweichung des Transformationsergebnisses und der eingegebenen Referenzpunkte.

18 14 Hohe Abweichungen sind oft ein Hinweis auf ungeeignete oder falsch zugeordnete Passpunkte oder eine ungeeignete Transformationsart. Verbesserungen lassen sich ggf. über das Hinzufügen neuer Passpunkte oder das Entfernen von störenden Punkten erreichen. 5. Durchführung der Transformation und Kontrolle des Ergebnisses Die Transformation wird durchgeführt und die transformierte Bilddatei wird in einer neuen Datei mit eindeutiger Bezeichnung gespeichert. Im Anschluss sollte überprüft werden, ob die Georeferenzierung zufriedenstellende Ergebnisse geliefert hat. Zur Kontrolle eignen sich Schächte, Straßen, Kreuzungen, Gräben und teilweise Gebäude, Wasserlöcher oder Waldränder. Der Vorgang kann bei Bedarf mit anderen Passpunkten wiederholt werden (ab Arbeitsschritt 3). Die entstanden georeferenzierte Plan kann ab diesem Zeitpunkt jederzeit in ein GIS geladen werden und wird automatisch an der richtigen Stelle platziert. Die georeferenzierten Pläne werden entsprechend der Ablageordnung mit einer eindeutigen Dateibezeichnung im Ordner Georeferenzieren abgelegt. 5.3 Digitalisieren von wichtigen Objekten wie Bodenartengrenzen, Höhenlinien, Gewässern Die Digitalisierung kann ebenfalls mit der im Rahmen des Projektes erstellten Software durchgeführt werden. Auf der Grundlage der georeferenzierten Pläne wird die Erfassung von wichtigen Objekten vorgenommen. Es werden GIS-Objekte erzeugt, die den im Plan dargestellten Objekten entsprechen. Zur Unterscheidung der Objekte werden zusätzlich Objektvariablen an die dabei entstehenden Polygone, Linien und Punkte angehängt.

19 15 Arbeitsschritte beim Digitalisieren Digitalisiert werden: Punkte auf Höhenlinien Feldblockgrenzen Bodenartengrenzen Gewässerränder / Gewässerverläufe Biotopgrenzen. 6. Anforderungen an Hard- und Software Alle Hauptschritte für die rechentechnische Erfassung und Aktualisierung von Analogkartenmaterial sind wesentlich von Hardware und Software beeinflusst bzw. beeinflussbar. Hardware Arbeitsplatz Prinzipiell wird empfohlen, dass für den Einzelarbeitsplatz ein leistungsstarker Rechner und eine 2- Bildschirm-Lösung mit großen Monitoren eingesetzt werden. Wenn mehrere Nutzer auf die Daten zugreifen, sollte ein Datenserver eingesetzt werden. Scanner Die eingesetzte Hardware sollte ein A0 Farbscanner mit einer Auflösung von mindestens 300 dpi sein. Software Georeferenzieren Die Software muss mindestens die Eingabe mehrerer Transformationsvektoren ermöglichen, deren Startpunkt sich in der gescannten Bitmap und deren Endpunkt sich in der Vektorgrafik oder einer be-

20 reits georeferenzierten Bitmap im ETRS89 Koordinatensystem befindet. Die Eingabe als numerisches Koordinatenpaar ist aufwändig und anfällig deshalb ist eine grafische Angabe der Vektoren vorzuziehen. Die Möglichkeit wahlweise Bitmaps ein- und auszuschalten ist für eine einfache Angabe der Vektoren sehr hilfreich. Sie gestattet es schnell und in größerer Anzahl Transformationsvektoren zu definieren deren Interpretation eine ausgeglichen gute Lagebestimmung für den ganzen Plan gestattet. Dabei sollte das Speichern dieser Vektoren, das Ausschalten von Ausreißern, die an Hand der Größe der Abweichung erkennbar gemacht werden können und Korrektur einzelner Vektoren bzw. Punkte möglich gemacht werden. Es muss sichergestellt werden, dass keine Transformationsverfahren angewendet werden, die für die anstehende Problematik zwar partiell bessere Ergebnisse bringen können aber den Gesamtplan unkontrolliert verzerren können. 16 Digitalisieren Für das Digitalisieren sollte eine spezielle Software eingesetzt werden, die neben der geometrischen Anordnung der Objekte einer Drainage auch deren Klassifizierung und symbolische Darstellung realisiert. Wichtig ist, dass man über die Software die Möglichkeit erhält, verschiedene Vektor- und Bilddaten mitzubenutzen. Mit Hilfe dieser zusätzlichen Daten kann dann auch der Abgleich mit den bereits vorhandenen Gewässern 2. Ordnung vorgenommen werden. GPS-Vermessung Vor-Ort: Neben,,Standard"- GPS mit und ohne Beacon-Referenz ist auch der Einsatz von RTK-GPS für Höhenmessungen möglich Für die Arbeit mit Mobilen Komponenten sollten windowsfähige Tabletts mit sonnenlichttauglichen Bildschirmen eingesetzt werden, oder kompakte GNSS Instrumente verschiedener Hersteller, die aufeinander abgestimmt einen kabellosen leicht handhaberen Netzwerk Rover ergeben. Diese Geräte sollten leistungsfähige Akkus haben, die während des Betriebs gewechselt werden können. Analog der Werkzeuge für das Büro sollte ein Windows-basiertes mobiles GIS die Navigation und Ortung" mittels GPS ermöglichen. Das mobile GIS sollte sowohl die georeferenzierten Scans als auch das Hintergrundbild der Navigation, sowie die shp-daten anzeigen. Es bietet die gleichen Punktobjekte zur Auswahl wie das GIS am stationären Arbeitsplatz im Büro. Zusätzlich kann für Höhenmessungen aber die aktuelle Antennenhöhe eingegeben werden. Bei Verwendung weniger genauer GPS-Technik wird die Höhenaufzeichnung sinnvollerweise deaktiviert. Das mobile GIS soll besonders die Einmessung entwässerungspezifischer Objekte unterstützen. Dies soll bewirken, dass weitere umständliche Konvertierungen und Aufbereitung für die Übernahme der Objekte in das Bürosystem unnötig werden. Durch die Software sollte eine Führung der Nutzer erreicht werden, weil man davon ausgehen muss, dass sporadische Nutzung der Regelfall sein wird.

21 17 7. Zusammenfassung Für die digitale Aufbereitung der Unterlagen von Boden-, Oberflächen und Meliorationsprojekten ergibt sich die folgende allgemeine Vorgehensweise: Durchsicht der analogen Unterlagen auf ihre Aufbereitungswürdigkeit Scannen der sinnvollen Pläne und Karten, (beste Auflösung für spätere Bearbeitung jetzt noch nicht erkennbarer Nutzungen); Vermeidung von Doppelungen in den zeichnerischen Unterlagen Georeferenzieren der gescannten Pläne unter Nutzung aller relevanten und verfügbaren Daten (Koordinatenkreuze, Gemessene Punkte; im Orthophoto erkennbare Objekte, die eine Entsprechung im Plan haben). Dieser Schritt ist von großer Bedeutung und entscheidet maßgeblich über die Erreichbare Genauigkeit und damit Verwendbarkeit und eventuell notwendige Nachmessungen. Digitalisieren von wichtigen Objekten des Planes. (Nur wenn die vorangegangenen Prozesse erfolgreich abgelaufen sind, sollte das Digitalisieren der Objekte (Flächengrenzen, Schächte, Gräben, Rohrleitungen) in Angriff genommen werden. Abgleich verschiedener Datenquellen zum Beispiel digitalisierte Flächen mit Grenzen aus Orthophotos, gemessene Höhen mit den Höhenlinien der TK10 usw. Vorteile einer digitalen Datenhaltung: Verfügbarmachung des analogen Datenbestandes für moderne Nutzungsmethoden Georeferenzierte Pläne in Form von Rasterdaten und Vektordaten (lassen sich leichter archivieren, vervielfältigen und sichern, können in verschiedenen GIS-Systemen genutzt werden) Schneller Überblick über die vorhandenen Daten und Bewertung der Flächen Einfache Nachbearbeitung, Optimierung und Korrektur der alten Daten nach Überprüfung ihrer Aktualität Einfache Erfassung, Speicherung von wichtigen Zusatzinformationen und Zugriff auf diese Informationen Verfügbarkeit der Daten für andere Interessenten Effektive Datennutzung mit Planungs- und Analysemöglichkeiten Direkter Anschluss an andere Datenquellen z.b. Gewässerdaten, Flächenförderung

22 18 8. Anlagen 8.1 Checkliste für Projektplanung / Projektziele 8.2 Checkliste für Projektumfang 8.3 Checkliste Projektumsetzung 8.4 Checkliste Übergabe der Projektleistungen

23 Checkliste für Projektplanung / Projektziele Welche Daten und Informationen liegen vor und könne für das Projekt genutzt werden? 1. Bodenartenkarten (MMK, Grabelochkarten,..), Katasterkarten, Feldböcke, Feldstücke, TK10,. In welchem Datenformat? Welche Genauigkeit? Müssen die Daten aktualisiert bzw. verbessert werden? 2. Zusätzliches Informationsmaterial z.b. digitale, georeferenzierte Luftbildaufnahmen, Dokumentation zu den analogen und digitalen Daten bzw. zu Messungen 3. Mitarbeiterwissen auf verschiedenen Ebenen 4. Nutzbare Pläne / Kenntnisse von Dritten (z.b. Landwirten), die zur Verfügung stehen Wie werden analoge und digitale Daten bisher genutzt? 5. Welche GIS-Software ist im Einsatz und wird wofür verwendet? 6. Anwendungsbereite Kenntnisse der Mitarbeiter zum Einsatz von GIS-Software Definition der Projektergebnisse 7. Welche Informationen / Daten sollen am Ende des Projektes wie vorliegen? Beispiele: - Nutzung durch die Landwirte nur Ansicht oder in deren GIS. - Die Daten sollen im GIS des WBV nutzbar sein. - Alle alten Pläne und Karten sollen gescannt und georeferenziert verfügbar sein. - Erstellen einer ausführlichen Dokumentation des Bestandes an Kartenmaterial

24 Checkliste Projektumfang Administrativer Umfang 1. Größe und Ausmaß (Grenzen) des zu bearbeitenden Gebiets`. 2. Wie viele Datenquellen/ Karten sollen bearbeitet werden? Inhaltlicher Umfang 3. Welche Papier-Pläne müssen gescannt, ggf. nachbearbeitet werden (nur Karten oder auch Schnitte)? 4. Welche Pläne / Karten müssen georeferenziert werden? 5. Welche Objekte sollen digitalisiert werden? 6. Ist eine Digitalisierung oder Aufnahme von zusätzlichen Objekten erwünscht (E-Leitungen, Versorgungsleitungen, Verwaltungsgrenzen)? 7. Sollen Projektumringe angelegt werden? 8. Welche Sachinformationen (Attributdaten) sollen zu den Objekten zusätzlich zu ihrer Lage erfasst werden? 9. Soll das Abgleichen zwischen den Datenebenen erfolgen? 10. In welcher Form und in welchem Umfang soll die Dokumentation der Arbeiten erfolgen? 11. Sollen die Daten durch Korrekturmessungen kontrolliert und verbessert werden?

25 Checkliste Projektumsetzung 1. In welcher Form, mit welchem Inhalt sollen die Zwischenergebnissen übergeben werden, z.b. - erst Übergabe aller gescannten und georeferenzierten Karten und später die Digitalisierung - Komplettübergabe gebietsweise oder projektweise 2. Welche Standards sollen bezüglich der Speicherung von Attributdaten und der Benennung von Meliorationsobjekten festgelegt werden, z.b. Kennzeichnung der an die Objekte angefügten Informationen, wie Ko für oberirdischen Kontrollschacht, D für Drainage 3. Wie sollen die Daten durch unterschiedliche GIS-Ebenen getrennt werden? Z.B. alle Objekte zu einem Projekt sollen auf einem eigenen Layer sein, alle Punktobjekte auf einem Layer, Umringe auf Extralayer usw. 4. Welche Prioritätenfolge wird im Falle von sich überschneidenden Plänen festgelegt, (wenn mehr als eine Karte ein Gebiet erfasst) z.b. 1. Aktuelles Luftbild 2. Typ des Plans (MMK, Katasterblatt, Bohrlochkarte, individuelle Pläne) 3. Alter der Karte 4. Größe des zusammenhängenden Gebiets 5. Vorgehensweise bei Diskrepanzen zwischen Luftbildern, WBV-Daten (Gewässer 2. Ordnung) und neu digitalisierten Plänen. Kann eine Prioritäten-Reihenfolge bestimmt werden? 6. Festlegung des Dokumentationsstandards bei der digitalen Erfassung, z.b. Excel-Tabelle mit allen Projekten, Projektbenennungen, dazugehörigen Plänen, Referenzierungsverfahren und Bemerkungen 7. Welche Plausibilitätskontrollen können vorgenommen werden? 8. Wer ist für die Überprüfung der Ergebnisse zuständig?

26 Checkliste Übergabe der Projektleistungen (Abnahme der Daten) 1. Welche Daten sollen übergeben werden und zu welchem Zeitpunkt - Dateiformat (shp-datei, wpc-format, ) - In welcher Form werden die Daten gebündelt: eine Datei pro Projekt, Daten auf unterschiedlichen GIS-Layer 2. Müssen analoge Daten übergeben werden, z.b. die Dokumentation? 3. Datenformat der Dokumentation. (weitere Festlegungen)