GIS-Grundlagen in der Stadt- und Raumplanung Übung 5 "Flächenbilanzierung"

Ziel dieser Übung war es, eine Flächenbilanzierung verschiedener Fachbereiche der TU Kaiserslautern durchzuführen.

Hierzu fügt man als erstes über "Vektorlayer hinzufügen" die Shapedatei "tu_kl.shp" ein. Die Attributtabelle zu diesem Layer sieht folgendermaßen aus:



Um die mehrfach aufgelisteten Fachbereich zusammenzufassen wählt man das Tool "Geoprocessing" und dann "Dissovle" aus. Der nun erstellte Layer wir TU_KL_Dissolve" genannt. Die Attributtabelle sieht nun so aus:



Im letzten Schritt klickt man auf "Tools", dann "Geometry Tools" und "Export/Add geometry columns" und nennt den neuen Layer "TU_KL_Bilanzierung". Hierdurch wurden in die Attributtablle "AREA" und "PERIMETER" eingefügt:



Zum Schluss sieht die Karte der TU wie folgt aus:

Übung 4 - GIS-Grundlagen in der Stadt- und Raumplanung - Geodatenverarbeitung

In dieser Übung war es unsere Aufgabe die FFH- Gebiete (Flora-Fauna-Habitat-Gebiete) und die Vogelschutzgebiete in den Landkreisen Birkenfeld und Bernkastel-Wittlich darzustellen.

Der erste Schritt war die Projekteigenschaften einzustellen. Der Name des Projektes war "Natura2000", die Karteneinheiten Meter und die KBS die Gauss-Krüger-Zone 2 (31466).

Als nächstes habe ich die Karten der Verwaltungsgrenzen der Landkreise, die Vogelschutzgebiete und die FFH-Gebiete von Rheinland-Pfalz eingefügt.
Um die Landkreisgrenzen der beiden Kreise Birkenfeld und Bernkastel-Wittlich darzustellen, klickt man mit rechtsklick auf den Layer "LK_RLP", sucht in der Attributtabelle die beiden Landkreise und fügt sie unter "Auswahl als Shapefile speichern" als Shapedatei neu in das Projekt ein (LK_BIR_WIL).

Die nächste Aufgabe war, die Vogelschutzgebiete zu markieren, die von beiden Landkreisen betroffen sind. Um dies zu tun klickt man in der oberen Leiste auf "Tools", dann auf "research tools" und dann auf "selected by location". Daraufhin öffnet sich ein Fenster, in dem man oben den Layer VSG_RLP auswählt und unten den Layer "LK_BIR_WIL", dann auf Okay klickt und danach die Auswahl wieder als Shapefile speichert (VSG_BIR_WIL).
Danach sollten die FFH-Gebiete markiert werden, die von beiden Landkreisen betroffen sind. Dabei geht man genau wie oben beschrieben vor, nur dass man statt VSG_RLP, den Layer FFH_RLP auswählt. Die neu entstandene Shapedatei nennt man "FFH_BIR_WIL".

Als nächstes sollten die Vogelschutzgebiete/FFH-Gebiete oder Teilgebiete innerhalb der beiden Landkreise gesucht werden. Man klickt auf "Tools", dann "Geoprocessing Tools", dann "Clip" und gibt dann unter "durchsuchen" den gewünschten Namen der Shapefile (hier FFH_BIR_WIL_clip bzw. VSG_BIR_WIL_clip) ein.

Als letztes sollen die Vogelschutzgebiete und FFH-Gebiete in den beiden Landkreisen zusammengefasst werden. Dazu klickt man wiederum auf "Tools", dann auf "Geoprocessing Tools" und dann auf "Union". Dann wählt man die beiden vorher erstellten clip-Shapefiles aus und benennt den neuen Layer als "FFH_VSG_BIR_WIL".

Nun fügt man noch die Karte von Rheinland-Pfalz TK100 ein und macht sie zu ca. 75% transparent.

Als letztes klickt man bei beiden "clip-Dateien" mit rechtsklick auf "Eigenschaften und stellt unter Darstellung "Eindeutiger Wert" und "GEBIETSNUM" ein und klickt auf klassifizieren.

Um die Karte zu layouten klickt man in der Leiste auf Plugins, dann auf Schnelldruck und richtet dann den Ausdruck ein.

Übung 3 GIS- Grundlagen in der Stadt- und Raumplanung

In Übung 3 sollten wir einzelne Gebäude der TU Kaiserslautern digitalisieren und nach ihren Fachbereichen farblich ordnen.



Dazu wurden als Erstes die TK25- Karte der Stadt Kaiserslautern, sowie die TU-Kaiserslautern.shp- Datei durch "Rasterlayer", bzw. "Vektrolayer hinzufügen" eingefügt.

Auf Grundlage dieser Karten habe ich dann die Gebäude 1,2,3,13,16,32,34,46,49,62 und 63 mit dem Tool "Polygon digitalisieren" umrandet, nachdem ich mit rechtsklick auf die Karte der TU Kaiserslautern den Bearbeitunsstatus umgeschaltet habe. Nachdem man ein Gebäude umrandet hat, schließt man dies mit rechtsklick ab, gibt dem Polygon eine Nummer (z.B. Gebäude 1) und gibt den dazugehörigen Fachbereich (z.B. ARUBI) an.
Als Nächstes stellt man bei Layereigenschaften die Beschriftung und die Darstellung ein.

Hierzu gibt man bei Darstellung den Legendentyp "Eindeutiger Wert" ein, ändert das Klassifizierungsfeld in "FB" und klickt auf Klassifizieren. Nun kann man den einzelnen Fachbereichen verschiedene Farben zuordnen.
Bei Beschriftung wird ein Kreuz bei "Zeige Beschriftung an" und gibt bei Beschriftungsfeld "NO" ein.

Übung 2 GIS- Grundlagen in der Stadt- und Raumplanung

In dieser Übung sollten wir ein kleines Quantum-GIS-Projekt erstellen.



Dazu musste man als erstes eine Karte von Rheinland-Pfalz als Rasterlayer eingefügt und in dem "Gauss-Krüger Zone 2" Koordinatensystem (31466)geöffnet.
Als Nächstes habe ich die Karten der Verwaltungsgrenzen von Landkreisen, Verbandsgemeinden und Ortsgemeinden geöffnet und die verschiedenen Layernamen geändert und die Layer in eine logische Reihenfolge gebracht.

Nun sollten die einzelnen Verwaltungsgrenzen-Karten verändert werden. Hierzu muss man auf die einzelnen Layer mit der rechten Maustaste das Fenster "Layereigenschaften" öffnen. Hier kann man in dem Bereich "Darstellung" die Umrandungsfarbe,- sowie stärke einstellen. Die einzelnen Layer sollten unterschiedliche Farben und Linienstärken haben (bei mir 1,2 und 3 sowie orange, gelb und blau). Bei den Naturschutzgebieten musste man, nachdem man die Karten eingefügt und umbenannt hat, bei Füllstil "Diagonalschraffur" auswählen.

Die Ortsgemeinden sowie die Naturschutzgebiete sollten nun noch eine Beschriftung erhalten. Um dies zu erreichen geht man ebenso wie bei den Umrandungsfarben,- stärken aus Layereigenschaften, dann allerdings aus Beschriftung. Bei den beiden Layern Naturschutzgebiete und Ortsgemeinden setzt man bei "zeige Beschriftung an" links oben in dem Fenster ein Kreuzchen und wähltdie Attriubte "GEBITESNAM" bzw. "NAME" aus.

Nun sollte als nächster Schritt ein Bild für den räumlichen Umfang der Verbandsgemeinde Weilerbach erzeugt werden. Dazu öffnet man (mit der rechten Maustaste) die Attributtabelle der Verbandsgemeinden und sucht die Gemeinde Weilerbach. Nun zoomt man zu dieser Stelle in der Karte und speichert das Bild, indem man bei "Datei" -> "Bild speichern unter" wählt.

Übung 1 GIS-Grundlagen in der Raumplanung

1. Was ist ein Ellipsoid?
Ein Ellipsoid ist die höher dimensionale Entsprechung einer Ellipse. Sie ist ein gestrecktes oder gestauchtes Bild einer Kugeloberfläche.
Als Beispiel lässt sich die Erde nennen. Sie ist ein Rotationsellipsoid mit einer Abflachung an der Polen und einer Ausdehnung am Äquator.

http://de.wikipedia.org/wiki/Ellipsoid


2. Wie ist die Bezeichnung des Ellipsoid der beim GK-System verwendet wird?
Die Bezeichnung des Ellipsoids, die beim Gauß-Krüger Koordinatensystem verwendet wird ist Bessel- oder Krassowskiellipsoid.

http://de.wikipedia.org/wiki/Gau%C3%9F-Kr%C3%BCger-Koordinatensystem


3. Worin besteht der Unterschied zwischen geographischen und projizierten, kartesischen Koordinaten?
Geographische Koordinaten:
- Beschreibung der Lage eines Punktes auf der Erde  hierzu wird die Erde in 360 Längengrade und 180 Breitengrade aufgeteilt
Kartesische Koordinaten:
- Rechtwinkliges, orthogonales Koordinatensystem
- Am häufigsten verwendetes Koordinatensystem im zwei- und dreidimensionalen Raum
- Unterscheidung in rechtshändiges und linkshändiges Koordinatensystem
- Beispiel: Gauß-Krüger-Koordinatensystem
Unterschiede: geographische Koordinaten sind in Graden und Minuten angegeben, kartesische Koordinaten dagegen sind metrisch bestimmt

http://www.koordinaten.de/informationen/koordinatenmodell
http://www.carto.net/papers/alex_medwedeff/gis_abfallwirtschaft_medwedeff_kap3.html
http://de.wikipedia.org/wiki/Geographische_Koordinaten




4. Welche Projektionsart liegt dem Gauß-Krüger-System zu Grunde? (kurze Erläuterung)
Dem Gauß-Krüger- System liegt eine transversale Mercator-Projektion zu Grunde.
Diese winkeltreue Kartenprojektion wurde früher oft in der Schifffahrt benutzt
Erläuterung: um die Erde wird ein Zylinder gelegt, der den Äquator berührt, ihn also längentreu abbildet
Nach Norden und Süden verzerrt sich die Karte natürlich.
Diese Projektion basiert auf dem Georeferenzmodell des Bessel-Ellipsoids.

http://www.basilautzkis.de/downloads/gausskruegersystem.pdf





5. Welche Vorteile bietet ein kartesisches Koordinatensystem?
- Räumliche Gebilde können dank einer 3. Achse (z-Achse) dargestellt werden
- Geometrische Probleme können rechnerisch gelöst werden


6. Um welche Einheiten handelt es sich bei GK-Koordinaten?
Bei den Gauß-Krüger- Koordinaten handelt es sich um metrische Einheiten (Meter).

http://de.wikipedia.org/wiki/Gauß-Krüger-Koordinatensystem



7. Was versteht man in diesem Zusammenhang unter dem Begriff 'Meridian'?
Der Meridian bezeichnet in der Geographie einen halben Längenkreis auf der Erdoberfläche, der von einem geographischen Pol zum anderen verläuft. Er ist die Verbindungslinie aller geographischen Orte, an denen die Sonne zur gleichen Zeit den höchsten Punkt ihrer Tageslaufbahn (Tagesbogen) am Himmel einnimmt. Alle Punkte mit gleicher geographischer Länge, also mit dem gleichem “Längengrad”, liegen auf ein und demselben Meridian.
Von einem Pol ausgehend wird der Abstand zwischen zwei Meridianen immer größer, bis er am Äquator sein Maximum erreicht.

http://de.wikipedia.org/wiki/Gauß-Krüger-Koordinatensystem





8. Warum werden im GK-System sog. Meridianstreifen verwendet?
Die Meridianstreifen sollen die Verzerrungen, die bei der transversalen Mercator-Projektion nördlich und südlich des Äquators entstehen verringer. Im Abstand von 3° wird der Zylinder gedreht. Somit entstehen mehrere Meridiane, die verzerrungsfrei sind.
Die Projektionen beeinträchtigen die Abbildungen hinsichtlich ihrer Winkel-, Flächen-, Abstands- und Maßstabstreue und ihrer Konformität.

http://www.geoinformatik.uni-rostock.de/einzel.asp?ID=-167347

http://www.geodaten.bayern.de/bvv_web/downloads/tipps_Erde.pdf


9. Wie erkennt man die Kennziffer des verwendeten GK-Streifens an einer Koordinate?
Da jedem Meridian eine Kennziffer zugeteilt wird (Nullmeridian= 0 ; Bezugsmeridiane 6°, 9°, 12°, 15° mit den entsprechenden Kennziffern 2,3,4 und 5) kann man die Kennziffer an der ersten Zahl der Koordinate erkennen.


http://www.basilautzkis.de/downloads/gausskruegersystem.pdf




10. Mit welcher Formel lässt sich einfachsten der Zentralmeridian eines beliebigen GK-Streifens berechnen?
Der Zentralmeridian lässt sich am einfachsten berechnen, indem man die Streifennummer/ Zonennummer mit 3° multipliziert. Ab dem 60. Streifen jedoch muss die Ziffer von 120 subtrahiert werden und wird erst dann mit 3° multipliziert.

http://www.olanis.de/knowhow/mapprj/mapprj8.shtml



11. Übersetzen Sie die Begriffe ‚Easting’ und ‚Northing’ im aktuellen Kontext.
„Easting“ bedeutet Rechtswert und ist die x-Koordinate (Ostrichtung positiv) in einem ebenen Koordinatensystem.
Im Gegensatz dazu bedeutet „Northing“ Hochwert und ist die y-Koordinate in einem ebenen Koordinatensystem.

http://www.geoinformatik.uni-rostock.de/einzel.asp?ID=572
http://www.geoinformatik.uni-rostock.de/einzel.asp?ID=1259


12. Was versteht man unter den Begriffen 'False Easting' und False Northing?
Um negative Werte Im Koordinatensystem zu vermeiden addiert man 500 000m dazu. Dies nennt man „false Easting“. Beim „False Northing“ addiert man 10 000m.

http://www.geoinformatik.uni-rostock.de/einzel.asp?ID=1719



13. Werden 'False Easting' und 'False Northing' beim GK-System eingesetzt? (Warum bzw. warum nicht?)
Ja „False Easting“ und „False Northing“ werden in GK-Systemen eingesetzt. In Deutschland kommt jedoch nur das „False Easting“ (500 000) zum Einsatz, da Deutschland in der nördlichen Hemisphäre liegt.




14. Erläutern Sie kurz die Abkürzungen 'OGC', 'SRS' und 'EPSG Code'.
a) OGC: Die OGC ist eine gemeinnützige Organisation (unter den 350 Mitgliedern sind z. B. Google, Microsoft und die NASA), die Entwicklung von raumbezogener Informationsverarbeitung (insbesondere Geodaten) auf Basis allgemeingültiger Standards zum Zweck der Interoperabilität festzulegen. Die Mitgliedschaft ist kostenpflichtig. Die OGC besteht aus Universitäten, privaten Industrien und Regierungsorganisationen. Das registrierte Markenzeichen ist OpenGIS.
b) SRS: SRS (Spatial Reference System) ist ein projiziertes oder geografisches Koordinatensystem
c) EPSG Code: EPSG Codes sind ein System mit 4- bis 5 stelligen Schlüsselnummern, die für Koordinatenreferenzsysteme gebraucht werden.

http://de.wikipedia.org/wiki/Open_Geospatial_Consortium




15. Welche 'EPSG Codes' werden in Deutschland (beim Einsatz des GK-Systems) verwendet?
• 31466 für DHDN Zone 2
• 31467 für DHDN Zone 3
• 31468 für DHDN Zone 4
• 31469 für DHDN Zone 5

http://de.wikipedia.org/wiki/EPSG

Übung 6 "Erstellung eines 3D- Stadtmodells"

In Übung 6 sollten wir den in Übung 5 bearbeiteten Platz in 3D mit dem Google-Programm Sketch-Up nachbauen.
Dazu haben wir die Grundrisskarte des Juliusplatzes in Sektch-Up eingefügt, mit dem Stift umrandet und skaliert. Die einzelnen Häuser ließen sich durch den Tool "Drücken/Ziehen" und der Höheneingabe (um unteren rechten Bildrand) recht einfach modellieren. Der nächste Schritt war, die vorher schon entzerrten Bilder in Sketch-Up einzufügen, auf die Fassaden zu legen und sie mit Hilfe er sogenannten "Stecknadeln" zu positionieren. Die Dächer der Häuser ließen sich auch noch ziemlich einfach herstellen, in dem man mit dem Stift eine senkrechte Linien zieht und die Seitenflächen der Dächer mit weiteren "Strichen" einfach schließt.... Komplizierter wurde es bei den Dachfenstern. Sie waren durch, nicht im 90° Winkel zueinander stehende Hauswände und somit auch schiefe Dächer nicht immer leicht zu modellieren und schwebten oft mitten im Raum.
Danach sollte der Platz durch Bodenbeläge, Bäume und Freiraummobiliar verschönert werden. Sobald man diese Dinge in den Platz einfügt wird das Programm extrem langsam und man kann schlecht noch etwas verändern, deshalb sollte man dies erst ganz zum Schluss machen. Auch der Schatten, der auf den 2. Februar 2009, 11:45 Uhr eingestellt wurde machte das Programm sehr langsam.
Am Ende positionerten wir einen Menschen auf dem Platz (Augenhöhe ca. 1,80m) und machten Bilder von dem Platz mit dem "Kamera-Tool". Diese Bilder wurden auf einem Plakat angeordnet, geplottet und auf dem Blog veröffentlicht.
Alles in Allem war dieses Übung sehr zeitaufwendig und es war gut, dass wir noch eine Woche mehr daran arbeiten druften.

Übung 5 "Fassadenentzerrung"

Unsere Aufgabe in dieser Übung war es, nach Neustadt zu fahren, dort den Juliusplatz zu suchen und alle Gebäude darauf, im bestmöglichen Winkel für die Entzerrung zu fotografieren.
Diese Bilder haben wir dann in Photoshop eingefügt um die Fassaden zu entzerren. Dazu benutzt man das Freistellungswerkzeug, dass die Fassade perspektivisch entzerrt und zieht es mit bearbeiten/transformieren/verkrümmen gerade. Dies ist eigentlich nicht sehr kompliziert. Komplizierter wird es bei den Feinarbeiten, wie dem Entfernen von störenden Bildteilen. Mit Hife von anderen Werkzeugen wie dem Kopierstempel, dem Wischfinger und dem Kopieren von, mit dem Poligonlasso ausgeschnittenen, Teilen wurden störende Objekte (wie z.B. Bäume oder Autos) aus den Fassaden entfernt.
Zum Schluss wurden die entzerrten Bilder und die originalen Bilder auf einem Poster angeordnet, dass wir dann geplottet abgegeben haben. Zusätzlich sollten alle Ergebniss auf eine CD gebrannt werden.