Spatial Databases und Geoinformationssysteme

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1 Spatial Databases und Geoinformationssysteme Karl Neumann Sarah Tauscher Institut für Informationssysteme Technische Universität Braunschweig

2 1.1 Organisatorisches 1.2 Inhalt 1.3 Überblick 1.4 Literatur 1 Einleitung aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

3 Vorlesung 1.1 Organisatorisches 3. April 10. Juli :45 12Uhr (inkl. Pause) Übungen in Vorlesung integriert URL: teaching/ss-09/gis 4 Kredit-Punkte Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

4 Prüfung mündlich Juli 2009 Organisatorisches beim Prüfungsamt anmelden Termin im ifis-sekretariat ausmachen ( Regine Dalkiran) Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

5 1.2 Inhalt 2 Modellierung von Geodaten 2.1 Geometrie 2.2 Konvertierung zwischen Vektor und Rastermodell 2.3 Topologie 2.4 Felder 2.5 Beispiel AAA-Projekt 2.6 Operationen 2.7 Zusammenfassung aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

6 Inhalt 3 Abbildung von Geodaten 3.1 Eigenschaften von Karten 3.2 Signaturen, Text, Farbe 3.3 Geometrische Generalisierung 3.4 Platzierung von Texten und Symbolen 3.5 Zusammenfassung aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

7 4 Räumliche Anfragen 4.1 Entwicklung von SQL Inhalt 4.2 Anfragen mit Kern-SQL 4.3 Räumliche Anfragen mit Kern-SQL 4.4 Räumliche Erweiterung der Relationenalgebra 4.5 Räumliche Erweiterungen von SQL 4.6 Auswertung räumlicher Anfragen 4.7 Zusammenfassung Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

8 Inhalt 5 Indexierung von Geodaten 5.1 Quadtree 5.2 R-Baum 5.3 K-D-Baum E 4 7 B J K 5.4 BSP-Baum 5.5 Gridfile 5.6 Zusammenfassung A 9 31 G D C I F H Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

9 6 Geodaten und XML 6.1 Normen und Standards 6.2 XML 6.3 GML 6.4 XSLT 6.5 SVG 6.6 Zusammenfassung Inhalt Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

10 Inhalt 7 Anwendungsprogrammierung 7.1 Kopplung von SQL mit Programmiersprachen 7.2 Postgres und JDBC 7.3 Oracle Spatial und JDBC 7.4 Verarbeitung von GMLbasierten Daten 7.5 Funktionales Programmieren mit Polygonen 7.6 Zusammenfassung aus: [KGB04] Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

11 Inhalt 8 Architektur von Geoinformationssytemen 8.1 GIS-Hardware und Software 8.2 Hybride vs. integrierte Systeme 8.3 Client/Server-Systeme 8.4 Webbasierte räumliche Datenbanken 8.5 Zusammenfassung aus: [SX08] Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

12 Inhalt 9 Aktuelle Geo-Server und -Clients 9.1 Klassifikationsmerkmale 9.2 Server 9.3 Clients 9.4 Zusammenfassung aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

13 10 Fernerkundung Inhalt 10.1 Physikalische Grundlagen 10.2 Aufnahmesysteme 10.3 Bildverarbeitung 10.4 Thematische Klassifikation 10.5 Zusammenfassung aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

14 Inhalt 11 Standortbezogene Dienste 11.1 Standortbestimmung 11.2 Fahrzeugnavigation 11.3 Map Matching 11.4 Gazetteer 11.5 Sicherheit 11.6 Zusammenfassung aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

15 Inhalt 12 Umweltinformationssysteme 12.1 Umweltdaten 12.2 Erhebung von Umweltdaten 12.3 Messnetze 12.4 Labordaten 12.5 Beispiel: UIS Baden- Württemberg 12.6 Zusammenfassung aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

16 Inhalt 13 Fallstudie: Campusnavigator 13.1 Vorhandene Daten 13.2 Datenbankentwurf 13.3 Prototyp Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

17 14 Rück- und Ausblick 14.1 Rückblick 14.2 Ausblick Inhalt aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

18 1.3 Überblick 2 Modellierung von Geodaten Geoobjekte werden anhand ihrer Abgrenzung unterschieden: Geologische_Karte Diskreta eindeutig zu bestimmen, meist durch sichtbare Grenzen umschlossen Objektflächen (Areale), Verbreitungsflächen (Pseudoareale), Bezugsflächen Beispiele: Bach, Fluss, Gebäude, Gehölz, Gemeinde, Gewerbefläche, Grenzpunkt, Moor, Platz, See, Sportfläche, Sumpf, Teich, Turm, Wald, Weg, Wohnbaufläche Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

19 2 Modellierung von Geodaten Objektbasierte Modelle unterteilen den Raum in Objekte bzw. Entitäten eine Entität muss: identifizierbar relevant beschreibbar sein Entitäten beeinhalten räumliche Referenzen aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

20 2 Modellierung von Geodaten topologische Abbildung umkehrbar, eindeutig und stetig (Homöomorphismen) Translation, Rotation, Skalierung, Spiegelung, Verzerrung Ausgangs- und Zielmenge sind topologisch äquivalent topologische Eigenschaften (Invarianten): Nachbarschaft, Verbundenheit, Enthaltensein Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

21 2.4 Felder Interpolation global alle Messpunkte werden zur Berechnung verwendet exakt Verlauf durch die Messpunkte graduell deterministisch eindeutig, immer gleicher Wert keine Aussage zur Qualität der Interpolation lokal Distanz oder Anzahl der Nachbarn festgelegt nicht exakt verläuft nicht durch die Messpunkte abrupt stochastisch eine mögliche Verteilungsfunktion Qualitätsaussage möglich Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

22 2.5 Beispiel AAA-Projekt AFIS-ALKIS-ATKIS-Projekt (AAA-Projekt) Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

23 2.6 Operationen Vektor: minimaler Abstand zwischen Punkt und Linie aus: Raster: Distanzmatrizen zur Abstandsbestimmung Häuserblockmetrik Schachbrettmetrik Euklidischer Abstand der Mittelpunkte Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

24 3 Abbildung von Geodaten Herausforderungen Projektion der 3D-Erdoberfläche auf zwei Dimensionen (Papier, Folie, Bildschirm) Auswahl der darzustellenden Geoobjekte und Attribute Generalisierung geometrischer und thematischer Eigenschaften (Vereinfachen, Weglassen abhängig vom Maßstab) Betonung und Verdrängung (Beispiel: Flusstal mit Straßen und Bahnlinien) aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

25 3.2 Signaturen, Text, Farbe Beispiel: Liegenschaftskarte 1:1000 ALKIS-Projekt (Amtliches Liegenschaftskataster Informationssystem) spezifiziert Signaturenbibliothek und Ableitungsregeln ca. 670 Einzelsignaturen ca. 850 Ableitungsregeln Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

26 Douglas/Peucker-Algorithmus 1. gegeben: Linienzug L, Grenzwert g 2. bestimme Gerade zwischen Anfangsund Endpunkt, 3. bestimme Punkt mit größtem Abstand zur Geraden, 3.3 Geometrische Generalisierung 4. falls Abstand > g dann Punkt signifikant, wiederhole Verfahren für beide Teillinienzüge, sonst entferne alle Punkte zwischen Anfangs- und Endpunkt aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

27 Beispiel Douglas/Peucker (angepasst) Stadtgebiet Braunschweig, 3.3 Geometrische Generalisierung Reduktion von ca. 90 auf ca. 30 Stützpunkte Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

28 Platzierung von Texten, Beschriftung (label placement) aufgeteilt in Punktbeschriftung (point labeling) Städte mit horizontaler Beschriftung Linienbeschriftung (line labeling) Flüsse mit Namen Gebietbeschriftung (area labeling) Waldgebiete mit Namen 3.4 Platzierung von Texten und Symbolen aus: aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

29 3.4 Platzierung von Texten und Symbolen Ergebnisse leider nicht immer zufriedenstellend daher heuristisches Verfahren, basierend auf Konvexität (ungefähren) Symmetriepunkten (ungefähren) Symmetrieachsen verschiedenen Gütemaßen diskreten Inkrementen Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

30 4 Räumliche Anfragen räumliche Anfragen sind spezielle Klasse von Anfragen, die durch räumliche Datenbanksysteme unterstützt werden Anfragen unterscheiden sich von Kern-SQL - Anfragen, ermöglichen die Benutzung von geometrischen Datentypen (Point, Line, Polygon) geometrischen Operationen (intersection, length, area) von geometrischen Prädikaten(overlaps, meets, equals) räumliche Anfragesprache SQL geometrische ADTen Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

31 relationale Modellierung von Punkten z.b. Id-Attribut und Integer-Attribute X, Y CREATE TABLE Punkte ( Id CHAR(20), X INTEGER, Y INTEGER, PRIMARY KEY (Id)); einfügen von Punkten durch Angabe der entsprechenden Werte INSERT INTO Punkte VALUES ( Restaurant, , ); INSERT INTO Punkte VALUES ( Kirche, , ); 4.3 Räumliche Anfragen mit Kern-SQL Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

32 n-ter Punkt eines Polygons (analog: n-ter Punkt eines Linienzuges) SELECT p.x, p.y FROM Polygone p WHERE p.id = P3 AND p.position = 5; 4.3 Räumliche Anfragen mit Kern-SQL Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

33 Anfrage 5: Ids aller Gebäude auf dem Flurstück mit der Id 1222 Gebäude(Id: String, Nutzung: String, Grundriss: Polygon) Flurstück(Id, Grundriss: Polygon) π Id 2 (σ Contains(Grundriss1,Grundriss2) (σ Id 1= 1222 (Flurstueck Gebaeude))) 4.4 Räumliche Erweiterungen der Relationenalgebra Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

34 Anfrage 9: Durch welche Flurstücke fließen Bäche? Flurstück (Id, Grundriss: Polygon) Bach(...,Geometrie: Polygon) SELECT f.id FROM Flurstueck f, WHERE Bach b Intersects (f.grundriss, b.geometrie); 4.5 Räumliche Erweiterungen von SQL Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

35 daher Auswertung räumlicher Anfragen zweistufig Filtern 4.6 Auswertung räumlicher Anfragen Bestimmung möglicher Treffer durch Auswertung auf räumlicher Approximation (geringere Kosten) Verfeinern Auswertung auf exakter Geometrie nur für Objekte des Filterschritts Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

36 5 Indexierung von Geodaten Beispiele raumfüllender Kurven: aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

37 5 Indexierung von Geodaten Beispiel für punktförmige Geodaten: Wetterstationen Attribute Position Eigentümer D Baujahr analog/digital A C E F H I K B G J aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

38 5.3 K-D-Baum Beispiel: datenbasiert, abwechselnd in x- und y- Dimension unterteilt B C 8 17 D y J F x K y I A C D E F H I K 4 7 x 9 31 x x x J A 3 27 y E y G 17 5 y H y B G Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

39 6.1 Standards und Normen besonders wichtig: Simple Features Standard zur Modellierung der Geometrie raumbezogener Objekte 0-, 1-, 2-dimensional; gerade Linien; keine Topologie Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

40 6.1 Standards und Normen bereitstellen des Fachschemas (und aller Objektexemplare) in ISO/OGC-konformen Formaten Beispiel: ein Gebäude <AX_Gebaeude gml:id="dehhserv00001fn1">... <position> <gml:polygon> <gml:exterior> <gml:ring>... <gml:pos> </gml:pos> <gml:pos> </gml:pos>... <gml:pos> </gml:pos>... </gml:ring> </gml:exterior> </gml:polygon> </position> <gebaeudefunktion>2000</gebaeudefunktion> <weiteregebaeudefunktion>1170</weiteregebaeudefunktion> <bauweise>2100</bauweise> <anzahlderoberirdischengeschosse>1</anzahlderoberirdischengeschosse> <anzahlderunterirdischengeschosse>1</anzahlderunterirdischengeschosse> <dachform>3100</dachform> </AX_Gebaeude> Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

41 6.2 XML Entities Platzhalter für Inhalte werden einmal deklariert und können mehrfach benutzt werden bei jeder Benutzungsstelle ersetzt Parser Verweis durch entsprechenden Wert Beispiel: <!ENTITY baumgrün "#00ff00"> <!ENTITY grenzviolett "#9900ff"> <path id="sn4100_einzelsignaturnadelholz" d="m L " fill="none" stroke-miterlimit="20" stroke-linejoin="miter" stroke-width="12" stroke="&baumgrün;"/> Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

42 6.4 XSLT XSLT-Programme (XSLT-Stylesheets) sind selbst XML-Dokumente Stylesheets werden von XSLT-Prozessoren eingelesen und aufgrund der enthaltenden Regeln werden XML-Dokumente in Ausgabedokumente umgewandelt Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

43 6.5 SVG Pfad-Beispiel (mit Gruppierungsanweisung und gefüllten Flächen) <g id="sn3338symbolapotheke"> <!-- Prioritaet > <path d="m L Z" fill= "#FFFFFF"/> <path d="m L Z" fill= "#FF0000"/> <path d="m L Z" fill= "#FFFFFF"/> </g> Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

44 SQLJ ist ein eingebettetes SQL für Java direkte Einbettung von (statischen) SQL-Anweisungen in Java-Code ANSI-Standard, entstanden in Zusammenarbeit mehrerer Firmen eingebettete SQL-Anweisungen können zur Übersetzungszeit syntaktisch und semantisch überprüft werden (auch gegen das Schema einer Datenbank) 7.1 Kopplung von SQL mit Programmiersprachen aus: SQL-Anweisungen werden durch Präfix #sql gekennzeichnet Benutzung von Variablen wie beim statischen Embedded SQL als Ergebnis einer Anfrage wird ein SQLJ- Iterator erzeugt Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

45 7.2 Postgres und JDBC zur Verarbeitung geometrischer Attribute werden spezielle Java-Klassen und Methoden angeboten sind Unterklassen der Klasse PGobject public class Pgobject extends java.lang.object implements java.io.serializable, java.lang.cloneable Unterklassen sind PGpoint, PGbox, PGlseg, PGline, PGpolygon, PGcircle jede Unterklasse enthält u.a. Methoden Konstruktor equals vergleicht zwei Objekte gleichen Typs getvalue liefert Objekt als Zeichenkette Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

46 7.3 Oracle Spatial und JDBC räumlicher Datentyp kann wie gewohnt für Attribute genutzt werden CREATE TABLE Gebäude (Id CHAR(25), Nutzung CHAR(25), Grundriss SDO_GEOMETRY, PRIMARY KEY(Id)); Werte des räumlichen Datentypen werden als entsprechende Zeichenketten angegeben INSERT INTO Gebäude VALUES ( G4211, Polizei, SDO_GEOMETRY(SDO GTYPE = 1003, SDO_SRID = NULL, SDO POINT = NULL, SDO_ELEM INFO = (1,1003,1), SDO_ORDINATES = (12125,1333,13430,1560,13260, 2497,14111,2695,14111,2638,16040,3092,15303,6468, 13345,5958,13771,3943,12948,3773,12948,3887,11671,3631))); Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

47 Verarbeitung von XML-Dokumenten mit Java meist per SAX oder DOM SAX (Simple API for XML) ereignisbasierte Programmierschnittstelle stellt über Eventhandler Methoden zum Erkennen von Dokument-Ereignissen bereit (z.b. startdocument, startelement, characters) DOM (Document Object Model) objektbasierte Programmierschnittstelle 7.4 Verarbeitung von GMLbasierten Daten aus: stellt Klassen zur Handhabung von Dokumenten bereit (u.a. Node, NodeList, Element, Text) Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

48 Grundelemente sind Präfixausdrücke mit einem Operator und mehreren Operanden spezielle Operatoren für Namensgebung und zur Definition von Funktionen: (define pi ) (define quadrat (lambda (x) (* x x))) (define punkt-abstand (lambda (p1 p2) (sqrt (+ (quadrat (- (x-koord p2) (x-koord p1))) (quadrat (- (y-koord p2) (y-koord p1))))))) 7.5 Funktionales Programmieren mit Polygonen Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

49 Umfang von Polygonen 7.5 Funktionales Programmieren mit Polygonen (define umfang (lambda (poly) (if (not (null? (trunc-poly poly))) (+ (punkt-abstand (punkt1 poly) (punkt2 poly)) (umfang (trunc-poly poly))) 0))) Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

50 Einteilung von GIS-Software 8.1 GIS-Hardware und -Software Experten-GIS Standard-GIS, Geodatenserver, Geodatenbank Arbeitsplatz-GIS Datenverwaltung für Erfassung, Auskunft mobiles GIS Auskunft, Erfassung, Aktualisierung Web-GIS Auskunft, meist keine Erfassung und Aktualisierung Komponenten-GIS Einbettung von GIS-Funktionalität in Fremdsysteme GIS-Viewer Anzeige-/Abfragesoftware für GIS-Datenformate aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

51 schichtorientierte Architektur Sach- und Geodaten in einer (relationalen) Datenbank Geodaten werden relational modelliert Einführung einer Schicht mit Geofunktionen ineffizienter Zugriff auf einzelne Geoobjekte (müssen durch Verbunde zusammengesucht werden) 8.2 Hybride vs. integrierte Systeme Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

52 8.3 Client/Server-Systeme die wichtigsten Dienste eines Geo-Servers (im Web) wurden vom Open Geospatial Consortium (OGC, vgl. Abschnitt 6.3) definiert Web Coverage Service (WCS) Selektion von Rasterdaten und deren Bedeutung Web Feature Service (WFS) Austausch von Geoobjekten Web Map Service (WMS) Selektion von Karten aus Rasteroder Vektordaten aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

53 Internet-GIS-Komponenten 8.4 Webbasierte räumliche Datenbanken aus: [KZe07] Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

54 9.1 Klassifikationsmerkmale typische Funktionen, die ein GIS bieten sollte Datenerfassung, Digitalisierung Transformationen Bildverarbeitungsfunktionen CAD-Grundfunktionen Konstruieren von Geoobjekten aus: Datenreduktion, Glättung, Generalisierung Datenpräsentation Selektion von Geodaten aus Geodatenbasis Vorschau von selektierten Geodaten Konvertierung von selektierten Geodaten in Zielformat kartographische Darstellung von selektierten Geodaten Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

55 9.2 Server Auswahl einiger typischer Geo-Server ESRI ArcGIS ArcIMS ArcSDE GRASS Smallworld Oracle Spatial Postgres, PostGIS Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

56 9.3 Clients Geo-Clients sind hauptsächlich Visualisierungswerkzeuge (Map Viewer, Gis Viewer) stellen Geodaten oder Karten meist per Webbrowser dar realisieren z.b. die Web Map Services des OGC OGC WMS Viewer Firma: Intergraph mapclient Firma: con terra ArcExplorer Web Firma: ESRI aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

57 10 Fernerkundung Photogrammetrie griechisch: Photo - grammetrie = Bild-Messung Aufnahme und Auswertung von Bildern zur Bestimmung von: Beschaffenheit Form Lage beliebiger Objekte aus: /mm063d_155.htm aus: Fernerkundung ist die Gewinnung physikalischer Objekteigenschaften und Photogrammetrie die Rekonstruktion der geometrischen Form der Objekte aus Fernerkundungsdaten Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

58 10.1 Physikalische Grundlagen Albedo abhängig von Wellenlänge bei natürlichen Materialien häufig starke Unterschiede zwischen Infrarot und sichtbarem Licht aus: [Al07] Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

59 10.2 Aufnahmesysteme Light Detection and Ranging (LIDAR) aktiver Sensor Laserstrahlen (UV, VIS nahes IR) zur Messung von Entfernung Geschwindigkeit chemischer Zusammensetzung und Konzentration oft etwas ungenau als "Laser-Radar" bezeichnet. LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) Gerät zur Erzeugung sehr intensiver, äußerst stark gerichteter Lichtstrahlen einer bestimmten Wellenlänge Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

60 10.2 Aufnahmesysteme Vorteile hohe Messpunktdichte gleichmäßige Verteilung der Messpunkte sowohl für die Erfassung von Höheninformationen für DOM (mit Vegetation), als auch für DGM (ohne Vegetation) verwendbar Höhengenauigkeit zwischen 50 und 15 cm, Lagegenauigkeit 1m schnelle Erfassung geringer Einfluss der Beleuchtung aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

61 10.3 Bildverarbeitung Flugrichtung Abtastrichtung aus: aus: dbv_vl/dbv_vl_kapitel3.pdf Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

62 10.3 Bildverarbeitung Instabilität der Plattform (Flugzeug) Gieren Nicken Veränderung der Flughöhe Rollen Veränderung der Fluggeschwindigkeit aus: aus: [Al07] Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

63 11 Standortbezogene Dienste Anwendungsbeispiele Reisedienstleistungen Routenplaner, City-Guide, Hotel-und Restaurantführer Tankstellenortung, Shopping- Tipps, Geldautomatenfinder Wetter-und Verkehrsinformationen, Veranstaltungstips Notfall Standortbestimmung einer hilfebedürftigen Person durch Rettungskräfte Flottenmanagement, Personalplanung Phonetracker Childwatch Diebstahltracking Handyfinder Friendsaround, Blind Dating, Rollenspiele Handy-Tarife Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

64 11.1 Standortbestimmung Global Positioning System (GPS) Positionsbestimmung in x-, y- und z-richtung jederzeit und überall auf der Erde möglich Messung der Laufzeiten der Signale des Satelliten zum GPS-Empfänger, woraus sich die Distanzen und damit die Position ableiten lässt (Triangulation) das ausgesandte Signal beschreibt eine Kugelsphäre um den Satelliten herum, auf dessen Oberfläche das Signal gleichzeitig empfangen wird kreisförmige Standlinie 'gleicher Empfangszeiten'. aus: lehrveranstaltungen/mp_51/2.6-gps.pdf Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

65 11.1 Standortbestimmung Positionsbestimmung durch Ermittlung der Zelle (Cell of Origin COO) jede Zelle wird von einer anderen Basisstation versorgt unterschiedliche Frequenzen in benachbarten Zellen Basisstationen wissen, welche Handys in ihrer Zelle sind Positionsgenauigkeit abhängig von Zellengröße Vorteil: geringer Investitionsaufwand Nachteil: ungenaue Lokalisation aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

66 11.2 Fahrzeugnavigation aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

67 11.2 Fahrzeugnavigation Ortungsverfahren für KFZ Lotsen, Erkennung von Wahrzeichen Koppelnavigation Anfangsposition bekannt Abfolge von Distanz und Richtungen Trägheitsnavigations-System, Inertialnavigation (INS) Anfangsposition, -richtung und geschwindigkeit bekannt Abfolge von Drehraten und Beschleunigungswerten Funkortung Laufzeit/Phasenmessung zu Sendern mit bekannten Positionen terrestrisch (z.b. über GSM-Netze) oder mit Satellitenbasis (GPS) Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

68 12.1 Umweltdaten stehen mit der Umwelt in Zusammenhang und beschreiben diese fließende Grenze zwischen konventionellen Daten und Umweltdaten haben häufig komplexe Struktur besitzen räumliche und meist auch zeitliche Komponenten liegen oft räumlich verteilt vor fallen meist in großen Mengen an aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

69 Vermessung mit Theodolit Winkelmessinstrument der Geodäsie Messung von Horizontalrichtungen und Vertikalwinkel besteht aus Zielfernrohr Vertikal- und Horizontal-Teilkreis mehreren Libellen wird lotrecht über Messpunkt ausgerichtet Zielpunkte werden anvisiert Ablesung an Winkelskala 12.2 Erhebung von Umweltdaten aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

70 12.3 Messnetze Aufgabe eines Messnetzes automatische und kontinuierliche Erfassung von Messdaten an mehreren Orten dazu folgende Eigenschaften automatisch Messen, Übertragen, Speichern ohne Benutzerinteraktion Intervalle liegen im Sekunden bis Minutenbereich aus: aufwändig in der Entwicklung, störanfällig im Betrieb Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

71 12.4 Labordaten instrumentelle Analytik spektroskopische Methoden zur Quantifizierung von Elementen chromatographische Methoden zur Quantifizierung von organischchemischen Spurenstoffen aus: aus: Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

72 1.4 Literatur [Bücher] [Al07] Albertz, J.: Einführung in die Fernerkundung. 3. Aufl., Wissenschaftliche Buchgesellschaft, [Ba05] Bartelme, N.: Geoinformatik Modelle, Strukturen, Funktionen. 4. Aufl., Springer, [BCCF07] Belussi, A.; Catania, B.; Clementini, E.; Ferrari, E. (Hrsg.): Spatial Data on the Web Modeling and Management.Springer, Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

73 Literatur [Bücher] [Be02] Bernhardsen, T.: Geographic Information Systems An Introduction. 3. Aufl., Wiley, [Br08] Brinkhoff, T.: Geodatenbanksysteme in Theorie und Praxis. 2. Aufl., Wichmann, [Da96] Dadam, P.: Verteilte Datenbanken und Client/Server-Systeme. Springer, Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

74 Literatur [Bücher] [EE04] Eckstein, R.; Eckstein, S.: XML und Datenmodellierung. dpunkt.verlag, [Ei02] Eisenberg, J.D.: SVG Essentials. O Reilly, [Fi05] Fischer-Stabel, P. (Hrsg.): Umweltinformationssysteme. Wichmann, Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

75 Literatur [Bücher] [Gü98] Günther, O.: Environmental Information Systems. Springer, [He06] Hennermann, K.: Kartographie und GIS Eine Einführung. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, [HGM02] Hake, G.; Grünreich, D.; Meng, L.: Kartographie. 8. Aufl., de Gruyter, Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

76 Literatur [Bücher] [HK06] Herter, M.; Koos, B.: Java und GIS. Wichmann, [Ka08] Kay, M.: XSLT 2.0 and XPath 2.0 Programmer s Reference. 4. Aufl., Wrox, [KB01] Kraak, M.-J.; Brown, A. (Hrsg.): Web Cartography: Developments and Prospects. Taylor & Francis London, Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

77 Literatur [Bücher] [KGB04] Kothuri, R.; Godfrind, A.; Beinat, E.: Pro Oracle Spatial. Apress, [KO03] Kraak, M.-J.; Ormeling, F.: Cartography Visualization of Spatial Data. 2. Aufl., Prentice Hall, [KZe07] Korduan, P.; Zehner, M. L.: Geoinformation im Internet. Wichmann, Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

78 Literatur [Bücher] [La05] Lange, N. de: Geoinformatik in Theorie und Praxis. 2. Aufl., Springer, [LKC08] Lillesand, T.; Kiefer, R.; Chipman, J.: Remote Sensing and Image Interpretation. 6. Aufl., Wiley, [PA04] Plümer, L.; Asche, H. (Hrsg.): Geoinformation Neue Medien für eine neue Disziplin. Wichmann, Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

79 Literatur [Bücher] [PST07] Purvis, M.; Sambells, J.; Turner, C.: Google Maps Anwendungen mit PHP und Ajax. mitp, [RSV02] Rigaux, P.; Scholl, M.; Voisard, A.: Spatial Databases with Application to GIS. Morgan Kaufmann, [Sa06] Samet, H.: Foundations of Multidimensional and Metric Data Structures. Elsevier Science & Technology, Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

80 Literatur [Bücher] [SaS03] Saake, G.; Sattler, K.-U.: Datenbanken & Java. 2. Aufl., dpunkt.verlag, [SC03] Shashi, S.; Chawlanjay, C.: Spatial Databases A Tour. Prentice Hall, [SV04] Schiller, J.; Voisard, A. (Hrsg.): Location- Based Services. Morgan Kaufmann, Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

81 Literatur [Bücher] [SX08] Shekhar, S.; Xiong, H. (Hrsg.): Encyclopedia of GIS. Springer, [UW06] Ueberschär, N.; Winter, A.: Visualisieren von Geodaten mit SVG im Internet. Wichmann, [WD04] Worboys, M.; Duckham, M.: GIS: A Computing Perspective. 2. Aufl., CRC Press, Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

82 Literatur [Bücher] [YB07] Yeung, A. K.; Brent Hall, G.: Spatial Database Systems. Springer, Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

83 Literatur [Zeitschriften und Tagungsbeiträge] [Ba08] Baumann, P.: Konzeptuelle Modellierung von Geodiensten. Informatik-Spektrum, Band 31, Nr. 5, 2008, pp [Br07] Brinkhoff, T.: Open-Source-Geodatenbanksysteme. Datenbank-Spektrum, Nr. 22, 2007, pp [DP73] Douglas, D.H.; Peucker, T.K.: Algorithms for the Reduction of the Number of Points required to represent a digitized Line or its Caricature. The Canadian Cartographer, Jhrg. 10, Heft 2, 1973, pp Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

84 Literatur [Zeitschriften und Tagungsbeiträge] [Gü94] Güting, R.H.: An Introduction to Spatial Database Systems. VLDB Journal, Band 3, Nr. 4, 1994, pp [Ne02] Neumann, K.: Funktionales Programmieren mit Polygonen. Mitteilungen des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie, (MdBKG), Band 22, 2002, pp [NE03] Neumann, K.; Eckstein, S.: Geography Markup Language (GML) Eine Einführung aus Informatiksicht. MdBKG, Band 24, 2003, pp Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

85 Literatur [Zeitschriften und Tagungsbeiträge] [NGNSW07] Neumann, K.; Grutza, M.; Nordmann, T.; Schlutow, F.; Wolf, C.: Metaautomation der Liegenschaftskarte. MdBKG, Band 39, 2007, pp [NKM05] Neumann, K.; Kupfer, A.; Mathiak, B.: Umsetzung des Signaturenkataloges SK25 bei der XML-basierten Erzeugung kartenähnlicher Graphiken. MdBKG, Band 34, 2005, pp Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

86 Literatur [Zeitschriften und Tagungsbeiträge] [NKP08] Neumann, K.; Kupfer, A.; Panse, F.: Generierung von Gebäude-Präsentationsobjekten für NAS-Bestandsdatenauszüge. In MdBKG, Band 41, 2008, pp [NMK04] Neumann, K.; Mathiak, B.; Kupfer, A.: Modellierung und kartographische Visualisierung von Geodaten mit XMLbasierten Sprachen. Proc. Modellierung 2004, B. Rumpe, W. Hesse (Hrsg.), LNI P-45, 2004, pp Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

87 Literatur [Zeitschriften und Tagungsbeiträge] [NPW06] Neumann, K.; Petri, J.; Wolf, C.: Erzeugung kartenähnlicher Graphiken: XML-basierte Verdrängung und Platzierung von Punktsignaturen. MdBKG, Band 36, 2006, pp [NSe01] Neumann, K.; Selke, M.: Elemente der Programmiersprache Java vorgestellt an einer Modifikation des Douglas/Peucker-Algorithmus zur Erhaltung rechter Winkel. MdBKG, Band 20, 2001, pp Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

88 Literatur [Zeitschriften und Tagungsbeiträge] [NTM09] Neumann, K.; Tauscher, S.; Melching, I.: Basis und Funktionalitäten eines universitären geographischen Informationssystems. Erscheint in MdBKG, [PP97] Petzold, I.; Plümer, L.: Platzierung der Beschriftung in dynamisch erzeugten Bildschirmkarten. Nachrichten aus dem Karten- und Vermessungswesen, (NaKaVerm), Reihe I, Nr. 117, 1997, pp [Se00] Sester, M.: Automatische Generalisierung mittels Ausgleichung. MdBKG, Band 17, 2000, pp Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem

89 Literatur [Zeitschriften und Tagungsbeiträge] [Se07] Sester, M.: Generierung von kartographischen Präsentationen im Maßstab 1: und 1: mit PUSH und TYPIFY. MdBKG, Band 39, 2007, pp [SH95] Schoppmeyer, J.; Heisser, M.: Behandlung von Geometrietypwechseln in GIS. NaKaVerm, Reihe I, Nr. 113,1995, pp Spatial Databases und GISe, Kap.1 / K.N., S.T. / SomSem