Berichte aus der Geoinformatik Stephan Maniak Datenaustausch in Geographischen Informationssystemen. Shaker Verlag Aachen 2004
Dr.-Ing. Stephan Maniak Columbia University, Seminars on Pollution and Water Resources University of West-Hungary Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar. Copyright Shaker Verlag 2004 Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen oder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen und der Übersetzung, vorbehalten. Printed in Germany. ISBN 3-8322-2841-1 ISSN 1618-1034 Shaker Verlag GmbH Postfach 101818 52018 Aachen Telefon: 02407 / 95 96-0 Telefax: 02407 / 95 96-9 Internet: www.shaker.de email: info@shaker.de
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Inhaltsverzeichnis 1 Vorwort... 1 2 Einführung in die Präzisionslandwirtschaft... 5 2.1 Ziele der Präzisionslandwirtschaft... 5 2.1.1 Informationen... 6 2.1.1.1 Feldeigenschaften... 6 2.1.1.2 Pflanzenproduktion... 7 2.1.1.3 Kreislauf in der Präzisionslandwirtschaft... 7 2.1.2 Technologien... 8 2.1.2.1 Global Positioning System... 9 2.1.2.2 Geographische Informationssysteme... 11 2.1.2.3 Grundlegende Verfahren in der Präzisionslandwirtschaft... 12 2.1.3 Management... 13 2.2 Probleme bei der Kombination verschiedener GIS-Produkte... 14 3 Koordinatensysteme... 15 3.1 System mit Längen-, Breitengrade und Höhe... 15 3.2 UTM-Koordinaten... 16 3.3 Koordinatentransformation... 18 4 Datenformate... 21 4.1 Rasterformat und Vektorformat... 21 4.2 Formate verschiedener GIS-Produkte... 23 4.2.1 RDS Precision Farming -Format... 23 4.2.1.1 Dateitypen... 23 4.2.1.2 Dateistruktur... 24 4.2.1.3 Auswertung einer RDS-Datei... 25 4.2.2 AGRO-MAP Basic -Format... 28 4.2.2.1 Dateitypen... 28 4.2.2.2 Dateistruktur... 29 4.2.2.3 Auswertung einer AFT-Datei... 30 4.2.2.3.1 Definition des AFT-Dateiheader... 30 4.2.2.3.2 Definition der AFT-Meßdaten... 31 4.2.2.4 Auswertung einer MWK-Datei... 32 4.2.2.4.1 Definition des MWK-Dateiheader... 32 4.2.2.4.2 Definition der MWK-Meßdaten... 33 5 Interpolation von Daten... 35 VII
5.1 Interpolationsparameter... 37 5.1.1 Rastergröße... 38 5.1.2 Suchregeln... 38 5.2 Interpolationskategorien... 39 5.3 Vorstellung und Bewertung verschiedener Interpolationsverfahren... 40 6 Datenaustausch... 45 6.1 Definition eines Datenaustauschformates... 46 6.2 Anwendung des GIS Exchange Format... 49 6.3 Verwendung von GIS-Operatoren... 51 7 Implementierung eines GIS-Datenaustauschmodules... 53 7.1 Design für Klassen des Austauschmodules... 53 7.2 Benutzeroberflächen des GIS-Datenaustauschmodules... 56 7.3 Beispiel für den GIS-Datenaustausch... 58 8 Aufbau eines GIS für Videobilder und andere elektrische Signale... 73 8.1 Konzepte zur Realisierung eines Bildaufnahmesystems... 74 8.2 Aufbau des Laborsystems... 76 8.2.1 NMEA-Protokoll 0183... 79 8.3 Softwarestruktur... 82 8.4 Benutzeroberfläche... 85 9 Feldexperimente... 93 9.1 Aufzeichnung von CCD-Bildern mit Online-Bildanalyse... 94 9.1.1 Auswertung... 95 9.2 Aufzeichnung von Infrarotbildern mit Online-Bildanalyse... 98 9.2.1 Optimierung der Parameter für die Online-Bildanalyse... 99 9.2.2 Auswertung... 102 9.3 Aufzeichnung von CCD-Bildern mit einer 360 -Linse... 103 9.3.1 Auswertung... 108 9.4 Durchführung einer Zugkraftmessung zur Bodenkartierung... 109 9.4.1 Auswertung... 110 10 Vorschläge für weiterführende Forschung... 111 10.1 Neue Konzepte für Bildaufnahmesysteme... 111 10.1.1 Integration weiterer Kameras... 111 10.1.2 Einsatz von Hubschrauber, Flugzeug oder Ballon... 111 10.2 Verbesserter Einsatz der CCD-Kamera zur Erstellung einer Pflanzendichtekarte... 113 10.3 Aufbau eines Systems zur dynamischen Pflanzenbehandlung anhand von Infrarotbildern... 114 10.4 Kostengünstige, Dynamische Bodenbearbeitung mit Zugkraftsensoren.. 115 VIII
11 Zusammenfassung... 117 12 Summary... 119 13 Acknowledgements... 121 14 Literaturverzeichnis... 123 15 Anhang... 133 15.1 RDS-Datenlexikon... 133 15.2 Anhang zum Softwaremodul GISEXF... 139 15.2.1 Klasse GISEXF (J++-Projekt GISEXF)... 139 15.2.2 Klasse INOUTForm... 140 15.3 Anhang zum Laborsystem... 140 15.4 Anhang zur Softwarestruktur im Laborsystem... 141 15.4.1 Klasse VideoCaptureForm (J++-Projekt VideoCapture)... 141 15.4.2 Klasse VideoCapCtl (C++-Projekt VideoCap)... 145 15.4.3 Klasse IOForm2 (Visual Basic-Projekt A822Control2)... 146 15.5 Anhang zum Feldsystem... 147 IX