Datenbankunterstützung für Terrain-Datasets

Terrain-Datasets und die Daten, mit denen sie definiert werden, werden in einer Geodatabase gespeichert. Dadurch werden diese konsistent in Bezug auf alle andere GIS-Daten gespeichert. Es ist nicht erforderlich, Terrain-Datasets in speziellen Dateien außerhalb der Datenbank zu pflegen. Dies macht das Datenmanagement einfacher und effektiver. Terrains profitieren somit von den Vorteilen, die Geodatabases in Bezug auf ihre umfassenden Möglichkeiten zum Datenmanagement bieten.

Es werden ArcSDE-, Personal- und File-Geodatabases unterstützt. Sowohl große Organisationen, in denen viele Benutzer auf eine zentrale Datenbank zugreifen müssen, als auch kleinere Läden mit wenigen Benutzern, die auf Projektdaten zugreifen, können damit ein Datenbanksystem wählen, das ihren jeweiligen Anforderungen entspricht. Personal-Geodatabases bieten den geringsten Leistungsumfang und sollten nur für die Speicherung von Terrains mit 20 Millionen Punkten oder weniger verwendet werden. File-Geodatabases können bereits Terrains mit mehreren Milliarden Punkten speichern. ArcSDE ist das leistungsfähigste Datenbanksystem und geeignet für Terrains, deren Punktmengen Milliarden von Punkten umfassen.

Durch die Anwendung einer Datenbanktechnologie auf die vektoriellen Ausgangsdaten wird eine umfassende und leistungsstarke Lösung für die Verwaltung und regelmäßige Aktualisierung einer topographischen oder bathymetrischen Basis bereitgestellt. Es werden keine abgeleiteten Raster, sondern die ursprünglichen Messdaten gespeichert. Die Messdaten selbst können bearbeitet und Fehler korrigiert werden. Die Daten können jederzeit durch aktualisierte oder genauere Daten ersetzt werden. Aktualisierungen können auf Teilgebiete beschränkt sein. Raster- und TIN-Oberflächen, die häufig für alltägliche Analysen verwendet werden, lassen sich einfach erstellen. Konsequenterweise sollten Terrains daher als Datenmanagement-Werkzeug betrachtet und eingesetzt werden. Sie ermöglichen die Speicherung und Verwaltung der Ausgangsdaten und können bei Bedarf gleichzeitig zum Erstellen von Endbenutzerprodukten (z. B. DEMs) verwendet werden.

Überlegungen zur Geodatabase

Terrain-Datasets können in allen Geodatabase-Formaten gespeichert werden, die in ArcGIS unterstützt werden. Bei den einzelnen Speichermechanismen bestehen jedoch entwurfsbedingte Unterschiede in der Leistungsfähigkeit. Personal-Geodatabases sind auf eine Größe von 2 GB beschränkt, und die Koordinaten werden nicht komprimiert. Aufgrund dieser Einschränkungen sollten Terrains, die in Personal-Geodatabases gespeichert werden, nicht mehr als 20 Millionen Punkte enthalten. File-Geodatabases unterstützen größere Datasets. Wenn Sie ein Terrain kontinuierlich bearbeiten und aktualisieren möchten, stellt ArcSDE die beste Lösung dar, insbesondere bei größeren Datasets.

Speichern großer Punktsammlungen in der Geodatabase

Automatische Sensoren erfassen i. d. R. sehr viele Punkte. LIDAR- und SONAR-Technologien mit Mehrfachabtastung sind einige bekannte Beispiele hierfür. Das Definieren einer eigenen Datenzeile für jeden Punkt würde eine große Menge an Speicherplatz beanspruchen. Sowohl die Zugriffszeiten als auch die Speicheranforderungen wären nicht mehr vertretbar. Um dieses Problem zu lösen, fassen Terrain-Datasets und die zugehörigen Import- und Speicherwerkzeuge die Punkte zu Gruppen in Multipoint-Shapes zusammen.

Ein Multipoint ist ein Geometrietyp, mit dem mehrere Punkte dargestellt werden können. Tausende von Punkten können in einem einzigen Shape zusammengefasst werden. Die Geodatabase stellt eine entsprechende Multipoint-Feature-Class für die Speicherung bereit. Auf diese Weise können in einigen tausend Datensätzen mehrere Millionen von Punkten gespeichert werden. Punktattribute können hierbei natürlich nicht für jeden Punkt einzeln gespeichert werden. Gleichzeitig geben Punktsammlungen dieser Form jedoch i. d. R. keine spezifischen geographischen Features wieder, die dies erfordern würden. Die Sammlungen enthalten lediglich XYZ-Werte zur Erfassung der Oberflächengeometrie. Aber auch hier gibt es Ausnahmen.

LIDAR-Daten können zusätzliche Informationen pro Punkt enthalten. Obwohl diese Informationen häufig für die Anbieter der Daten von größerer Wichtigkeit sind als für den Nutzer, kann es unter bestimmten Bedingungen erforderlich sein, die Informationen in einer GIS-Datenbank zu speichern. Zu diesem Zweck können LIDAR-Attribute aus Dateien im LAS-Format in Arrays zusammengefasst und in BLOBs (Binary Large OBject) gespeichert und verwaltet werden. Somit lassen sich auch die Attribute bei Bedarf speichern. Es werden allerdings terrainspezifische Werkzeuge benötigt, um auf die Informationen in den BLOBs zuzugreifen.

Organisieren von Terraindaten in einer Geodatabase

Eines der primären Organisationsprinzipien lautet, dass Terrains in Feature-Datasets gespeichert werden und die erforderlichen Messdaten aus Feature-Classes in diesen Datasets beziehen. Sie benötigen daher ein Feature-Dataset mit einem ordnungsgemäß definierten Raumbezug, wobei auch Toleranzen und Auflösung berücksichtigt werden müssen.

Der Raumbezug für das Dataset sollte unter Verwendung eines projizierten Koordinatensystems definiert werden. Triangulation, Interpolation, Neigungsanalysen und Sichtbarkeit setzen XY-Koordinaten in einem kartesischen Koordinatensystem voraus. Die Verwendung geographischer Koordinaten wird nicht unterstützt.

Nach dem Erstellen eines Feature-Datasets verwenden Sie eine oder mehrere Feature-Classes, um die Terrain-Messdaten hinzuzufügen. Es gibt verschiedene dreidimensionale Datentypen, die Sie zum Füllen von Terrain-Datasets verwenden können.

Nachstehend sind allgemeine Beispiele für Quelldaten aufgeführt:

• Photogrammetrische Höhenangaben und Massenpunkte: 3D-Punkte, die aus Stereoaufnahmen auf oberflächenspezifischen Hoch- und Tiefpunkten ermittelt wurden, sowie Punkte, die mit einem durchschnittlichen Minimalabstand erfasst wurden und zur Kontrolle und Flächenabdeckung herangezogen werden.
• Photogrammetrische Bruchkanten: 3D-Linien ohne vertikale Abschnitte, die aus Stereoaufnahmen ermittelt wurden und Linien-Features mit signifikanten Neigungswechseln wiedergeben (beispielsweise Seeufer und Straßenränder).
• LIDAR: Aus Lasersystemen in der Luft (die an Hubschraubern oder Flugzeugen montiert sind) abgeleitete Punkte, die die Höhe der Erdoberfläche, der Vegetation und von Gebäuden messen. Diese werden häufig gefiltert, sodass sie nur die Bodenpunkte enthalten, um Modelle der unbebauten Erdoberfläche erstellen zu können.
• SONAR: Punkte, die mit Systemen auf Schiffen oder Unterseeboten gesammelt werden. Die Systeme zur Tiefenmessung arbeiten mit Schallwellen und werden für die bathymetrische Kartografie verwendet.

Wenn die Datendateien im ASCII-Format vorliegen, verwenden Sie zum Importieren das Geoverarbeitungswerkzeug "3D-ASCII zu Feature-Class". Für Dateien im LAS-Format verwenden Sie beim Importieren das Werkzeug "LAS zu Multipoint".