26.06.2003 Sarah Böckmann 1
Modellierung geomorphologischer Objekte
Digitale GeländemodelleModellierung geomorphologischer
Objekte
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Definition: Digitales Geländemodell
• unterscheiden zwischen DHM und DGM• DHM:
– Menge von 3D-Punkten zusammen mit einer Interpolationsvorschrift, wobei Z = Z(X,Y)
– beschränkt auf die Speicherung von Höhenwerten
• DGM:– kann zudem topologische und semantische
Informationen sowie Textur enthalten
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Anforderungen an DGM:
• Richten sich nach den Bedürfnissen verschiedener Anwendungsgebiete, deren Modelle und Analysen auf Geländedaten basieren.
• Anwendungsgebiete:– Geomorphologie, Hydrologie, Kartographie...
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Bedürfnisse einiger Anwendungsgebiete:
• Geomorphologie:– Bereich Geomorphographie beinhaltet
Beschreibung und Analyse vergangener und aktueller geomorphologischer Prozesse
– Informationen aus dem DGM ermöglichen Untersuchung gravitativer Massenbewegungen und damit Beurteilung von Naturgefahren
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Bedürfnisse einiger Anwendungsgebiete:
• Kartographie:– Wichtigste Aufgabe: automatische
Reliefgeneralisierung
– Tallinien und Kammlinien wichtige Geländeobjekte
für heuristische Verfahren, die versuchen das manuelle Vorgehen eines Kartographen durch Computerprogramme zu ersetzen
– Generalisierungsprozesse wie Auswählen, Weglassen, Vereinfachen anwenden
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Probleme:
• Vielfalt der Anforderungen an Methoden der Modellierung geomorphologischer Objekte
• einzelne Fachbereiche verlangen eine auf ihre Anwendungen und Zielsetzungen abgestimmte Modellierung
• Übertragung auf andere Bereiche stark eingeschränkt und mit erheblichen Änderungen verbunden
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Probleme:
• Definitionsunschärfe– Je nach Anwendungsgebiet existieren für
gleiche Geländeobjekte unterschiedliche Definitionen und unterschiedliche Namen
• Genaue Abgrenzung der Objekte i.d.R. nicht möglich– in vielen Fällen weisen die Objekte fließende
Übergänge auf
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Probleme:Grenze zwischen Berg und Tal?
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Zielsetzungen:
• Rahmen schaffen, der flexibel auf verschiedene Bedürfnisse reagieren und mit Definitionsunschärfen umgehen kann
• Eigenschaften der Geländeobjekte erfassen
• Semantik und Topologie zwischen den einzelnen Geländeobjekten abbilden
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Konzept:• Ausgangssituation:
Benutzer startet Anfrage, um spezielle Informationen über Hang zu bekommen
• Problem:
Benutzer hat eigene Vorstellung (Definition) von Hang
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Thesaurus
• Repräsentiert Synonyme der Anfrage und Beziehungen zu anderen Disziplinen
• Basiert auf den typischerweise benutzten Definitionen der verschiedenen Disziplinen
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Thesaurus
• Benutzer kann– Spezielle Synonyme für
weitere Anfragen auswählen
– Bei Mangel alle Synonyme befragen
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Diszipline perception
• Erweitert die reine Definition des Ausdrucks aus dem Wörterbuch
• umfasst detaillierte Daten über den Gebrauch des Ausdrucks
• Informationen nach jeweiligen Disziplinen geordnet
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Geometric Desciptor
• Konkrete Parameter festlegen
• Parameter: Neigung, Wölbung...
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Modellierung von Punktobjekten: Senke
• Nach Ansatz von PEUKER und DOUGLAS (1975)
• Definition Senke:
Alle benachbarten Punkte liegen höher als der untersuchte Punkt selbst.
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Modellierung von Punktobjekten: Senke
• Berechnung:
Höhe jedes Gitterpunktes wird von der Höhe der 8 umgebenen Punkte subtrahiert und als Sequenz gespeichert.
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Modellierung von LinienobjektenTallinie, Kammlinie
• Ansatz von WERNER (1988)• Ausgangspunkt: Abflusslinien und
Wasserscheiden • Verzahnte Netzwerke von
Abflusslinien und Wasserscheiden• geometrische Nachbarschaft: außer
in den Randbereichen muss ein Abschnitt der Wasserscheide immer zwischen zwei Abschnitten der Tallinien und umgekehrt liegen
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Modellierung von LinienobjektenTallinie, Kammlinie
• in der Realität zwischen den einzelnen Tallinien nicht immer Kammlinien
• Wasserscheiden und Abflusslinien nur potentielle räumliche Positionen echter Kamm- und Tallinien
Kurvatur
Selektion der Kamm- und Tallinien aus Abflusslinien und Wasserscheiden
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Kurvatur:
• berechnete Wasserscheiden mit den Gebieten homogener konvexer Regionen verknüpfen
• berechnete Abflusslinien mit Gebieten homogener konkaver Regionen
Kamm konvexe RegionenTal konkave Regionen
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Kurvatur:• Zentral verlaufende Netzwerkkanten selektieren• Methode: zentral verlaufende Netzwerkkanten
liegen entlang längerer Netzwerkpfade• zentral verlaufenden Kanten bilden die Kamm-
bzw. Tallinien
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Modellierung von FlächenobjektenHang
• Definition:Schräge Gebietseinheit, die mindestens von 2 anderen Einheiten begrenzt wird
Problem: fast alles würde als Hang klassifiziert
weitere Einschränkungen
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Weitere Einschränkungen:• Der Gradient von einem Hang liegt zwischen
einem höheren und einem niedrigeren Schwellenwert
• Kein Teil der Einheit darf eine Erhebung > obere Grenze und < untere Grenze besitzen
• Mindestmaß an Flächenausdehnung• Hänge sind Einheiten, wo Masse/Gravitationskraft
eine wichtige Rolle spielt• Benachbarte Einheiten mit einschließen
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Modellierung von Flächenobjekten:Hang
Ausgangssituation:Ausschnitt aus DHM
Semantisches Modell:1. Parameter der Neigung2. Parameter der Wölbung
Visualisierung:Erleichtert Erkennung
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Modellierung von Flächenobjekten:Hang
Visualisierung der Parameter:
Eigenschaften • Hangneigung: von 37° bis 40°• Wölbung: konkav
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Praxis
• wird in der Praxis bisher noch nicht durchgeführt
• Projekt ATGIS
• gemeinsame Plattform für die GIS-Anwender in den Landesregierungen der österreichischen Bundesländer
• Links zu allen Projekten in Bezug auf den praktischen Einsatz von Geographischen Informationssystemen der einzelnen Bundesländer Österreichs
• Modellierung vieler verschiedener Dinge von Verkehr über Natur und Umwelt bis zur Freizeit und Kultur
• Keine Modellierung geomorphologischer Objekte
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Modellierung geomorphologischer Objekte
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.