Drei wesentliche Repräsentationen von Layern mit geographischen Informationen

Jedes der leistungsstarken GIS-Verhalten zur Darstellung und Verwaltung von geographischen Informationen basiert auf drei wesentlichen Repräsentationen oder Ausdrucksarten geographischer Informationen:

• Features (Sammlungen von Punkten, Linien und Polygonen)
• Attribute
• Fernerkundungsdaten

Die einzelnen Typen sind hier beschrieben.

Features – Punkte, Linien und Polygone

Geographische Features sind Darstellungen von Objekten auf oder in der Nähe der Erdoberfläche. Sie können natürlichen Ursprungs (z. B. Flüsse und Vegetation), Bauten (z. B. Straßen, Rohrleitungen, Brunnen und Gebäude) und Gebietsunterteilungen (z. B. Länder, politische Bezirke und Flurstücke) sein.

In der Regel werden geographische Features durch Punkte, Linien oder Polygone dargestellt. Es gibt jedoch weitaus mehr Darstellungsmöglichkeiten.

• Punkte dienen zur Kennzeichnung einzelner Positionen von geographischen Features, die zu klein sind, um als Linien oder Flächen dargestellt zu werden, beispielsweise Brunnen, Telefonmasten und Wasserstandsanzeiger. Punkte können auch Adressen, GPS-Koordinaten oder Berggipfel darstellen.
  
• Linien repräsentieren die Form und Position geographischer Objekte, die zu schmal sind, um als Flächen dargestellt zu werden (wie Straßenmittellinien und Wasserläufe). Darüber hinaus werden sie zur Darstellung von Features verwendet, die zwar über eine Länge verfügen, aber keine Fläche aufweisen, beispielsweise Konturlinien und Verwaltungsgrenzen. Wie Sie später noch erfahren werden, sind Konturen von besonderem Interesse, da sie eine von zahlreichen Möglichkeiten zur Darstellung kontinuierlicher Oberflächen bieten.
  
• Polygone sind geschlossene Flächen (Figuren mit vielen Seiten), die zur Darstellung der Form und Position homogener Features wie Bundesländer, Landkreise, Flurstücke, Bodenarten und Landnutzungszonen dienen. Im folgenden Beispiel werden die Polygone zur Darstellung von Flurstücken verwendet.
  

Attribute

In Karten können anhand von Symbolen, Farben und Beschriftungen beschreibende Informationen vermittelt werden. Beispiele:

• Straßen werden basierend auf der Straßenklasse dargestellt (beispielsweise werden Liniensymbole für zweispurige Schnellstraßen, Hauptstraßen, Wohnstraßen, unbefestigte Straßen und Pfade verwendet).
• Wasserläufe und andere Gewässer werden blau gezeichnet, um Wasser zu symbolisieren.
• Straßen werden mit ihrem Namen und häufig mit Informationen zum Adressbereich beschriftet.
• Spezielle Punkt- und Liniensymbole kennzeichnen bestimmte Features wie Eisenbahnlinien, Flughäfen, Schulen, Krankenhäuser und verschiedene andere Ereignisse.

In einem GIS werden beschreibende Attribute in Tabellen verwaltet, die auf einer Reihe grundlegender Konzepte relationaler Datenbanken beruhen. Attributtabellen sind ein einfaches, universelles Datenmodell zum Speichern und Bearbeiten von Attributinformationen. Sie zeichnen sich durch eine offene Struktur aus, da sie aufgrund ihrer Einfachheit und Flexibilität eine Vielzahl von Anwendungen unterstützen. Zu den wichtigsten Konzepten gehören folgende:

• Beschreibende Daten werden in Tabellen organisiert.
• Tabellen enthalten Zeilen.
• Alle Zeilen in einer Tabelle verfügen über dieselben Spalten.
• Jeder Spalte ist ein Typ zugewiesen, z. B. Ganzzahl, Dezimalzahl, Zeichen, Datum.
• In relationalen Datenbanken kommt noch eine Reihe von relationalen Funktionen und Operatoren hinzu, die zum Verarbeiten der Tabellen und ihrer Datenelemente verwendet werden können. Dies wird als Structured Query Language oder kurz SQL bezeichnet.

Fernerkundungsdaten

Symbolik in GIS verweist oft auf eine Reihe von Typen der Zelle - oder pixelbasierten Datenquellen – für Satelliten, Luftaufnahmen, digitale Höhenmodelle, Raster-Datasets usw.

Fernerkundungsdaten werden als Raster-Datentyp verwaltet, der aus Zellen in einem Raster aus Zeilen und Spalten besteht. Neben der Kartenprojektion enthält das Koordinatensystem für ein Raster-Dataset die Zellengröße und eine Referenzkoordinate (normalerweise die obere oder untere linke Ecke des Rasters).

Aufgrund dieser Eigenschaften kann ein Raster-Dataset durch eine Reihe von Zellenwerten beschrieben werden, beginnend von oben links.

Jede Zellenposition kann anhand einer Referenzkoordinate für den Ursprung, die Zellengröße und die Zeilen- und Spaltenanzahl automatisch gefunden werden.

Zu den typischen Quellen für diese Daten gehören Kameras, deren Luftaufnahmen georeferenziert und anhand von Bodenkoordinaten korrigiert werden können (beispielsweise bei der digitalen Orthofotografie).

Die Fernerkundungsdaten werden auch zum Sammeln von Daten in den sichtbaren und nicht sichtbaren Bereichen des elektromagnetischen Spektrums verwendet. Ein solches System ist der multispektrale Scanner in Landsat-Satelliten, der Fernerkundungsdaten in sieben Bändern (bzw. Bereichen) des elektromagnetischen Spektrums aufzeichnet. Die Messdaten für die einzelnen Bänder werden in separaten Rastern erfasst. Zusammen ergeben die sieben Raster ein Multiband-Bild.