Lexikon der Fernerkundung

Geographisches Informationssystem (GIS)

Syn. Geoinformationssystem, gelegentlich auch Rauminformationssystem (RIS), raumbezogenes Informationssystem (RBIS); im engeren Sinne eine Software, die Geodaten erfasst, verwaltet und ausgibt. Sie verfügt darüber hinaus umfangreiche Funktionen zur Datenanalyse. Im weiteren Sinne wird ein Geoinformationssystem als ein System aus Software, Hardware (Computer, Scanner, Drucker), Daten und den Anwendungen verstanden, wobei letztere immer die Abbildung von Realität in einem Modell bedeuten. Danach besteht ein GIS in der praktischen Anwendung aus den Bestandteilen Dateneingabe, Datenverwaltung, Datenanalyse, Datenausgabe und Datenbestand.

GIS unterscheiden sich von anderen Zeichenprogrammen oder einfachen Download-Bildern dadurch, dass sie geographische Bezüge (Geometriedaten) der dazustellenden Objekte oder Erscheinungen (Sach- oder Attributdaten) verwenden. Jeder Eintrag bekommt bestimmte Koordinaten im 3D-Raum zugewiesen , die die genaue Lage auf der Erde beschreiben. Die GIS-Daten können sowohl einen Punkt, eine Linie, wie auch eine Fläche darstellen.

Die Daten sind in thematische Schichten unterteilt. Zum Beispiel, könnte eine Schicht names "Menge der produzierten Ernte" eine Schicht sein, in der Flächen (Polygone) als Felder definiert sind, denen jeweils ein bestimmter Wert zugeschrieben wird, der die Menge der produzierten Ernte der jeweiligen Felder in einem bestimmten Jahr wiedergibt.

EDV kann ortsgebundene Informationen nicht direkt in ihrem räumlichen Zusammenhang speichern, wie es z.B. eine konventionelle Karte erlaubt. Daher werden Konzepte (Modelle) zur Speicherung des Raumbezuges in ein GIS eingeführt. Die wichtigsten Formate sind die Vektorform und die Rasterdarstellung.

Vektordaten sind das am häufigsten verwendete Format von GIS-Daten. Wie bereits erwähnt, kann es sich bei den Darstellungen des Vektorsystems um Punkte, Linien oder Polygone handeln. Jede dieser Darstellungen kann mit einem oder mehreren Werten in den thematischen Schichten verknüpft werden. Vektordaten sind räumlich sehr genau. Rasterdaten hingegen können den Raum in einem Gitter erfassen. Jedes Quadrat wird wie ein Vektorpolygon behandelt und mit einem oder mehreren Werten verknüpft. Rasterdaten entstehen oft aus Fernerkundungsaufnahmen, da der Sensor die Daten in Form von Pixeln aufnimmt.

Wenn mehrere Schichten in einem GIS verknüpft werden, bekommt jeder einzelne Punkt im Raum viele Attribute und Charakteristiken zugeschrieben. Ein Theater, zum Beispiel, kann mit einem Punkt dargestellt werden, welcher ein bestimmtes Koordinatenpaar hat. Zusätzliche Informationen für diesen Punkt können der Name des Theaters, dessen Adresse, dessen Kapazität, und das Erbauungsjahr sein. Da alle Punkte in einem gemeinsamen Koordinatensystem verbunden sind, ist es möglich zahlreiche räumliche Operationen durchzuführen, die den Ort der Punkte mit dessen assoziierten Attributen verknüpfen.

GIS-Schichten Das Layer-Konzept von Geographischen Informationssystemen

In der neben stehenden Abbildung besteht die Schicht "Kunden" aus Punkten, die Schicht "Straßen" aus Linien und die Schicht "Zellen" aus Polygonen. Bei diesen Dreien handelt es sich um Vektorschichten. Die Schichten "Höhe" und "Landnutzung" sind dagegen Rasterschichten, die durch die Verarbeitung von Fernerkundungsaufnahmen entstanden sind.

Quellen: SEOS / NOAA

Ein GIS kann im Mindestfall als eine hoch entwickelte Karte dienen, die eine große Vielfalt an Informationen liefern kann. Die digitale Speicherung der Daten ermöglicht die Erstellung von Karten mit unterschiedlichen Themen, je nach Gebrauch. Viel wichtiger ist jedoch, dass die digitale Form der Daten eine schnelle Verarbeitung und das Ausführen zahlreicher Analysen erlaubt.

Mit einem GIS lassen sich übergreifende Fragestellungen (z.B. Naturschutz, Wasserwirtschaft, Altlastenkataster, Luftüberwachung) beantworten. So wird eine transparente Grundlage für Entscheidungen in Umwelt- und Planungsfragen geschaffen. Interdisziplinäre Aufgaben (z.B. eine Umweltverträglichkeitsprüfung) sind ohne den Einsatz eines modernen GIS nicht mehr vorstellbar.

GIS ist auch in einem engen Zusammenhang zu sehen mit den Methoden der Fernerkundung. FE mit ihren Luft- und Satellitenbildern ist eine unverzichtbare Informationslieferantin für viele GIS-Aufgabenstellungen. Fernerkundungsdaten werden oft als Hintergrund oder als Input für die Geoverarbeitungsfunktionen innerhalb der GIS-Software verwendet. FE ist mit GPS verbunden, da die Bilder als Hintergrund im GPS-Gerät verwendet werden können und einen visuellen Kontext liefern, wenn eine Person ein GPS-Gerät zur Datenerfassung oder Navigation verwendet. Die FE ist mit dem Internet-Mapping verbunden, denn auch hier können die Bilder als Hintergrund verwendet und als Web-Kartendienst bereitgestellt werden. Dies kann in Web-oder Mobilanwendungen genutzt werden und diesen Anwendungen einen visuellen Kontext verleihen, wenn sie für die Navigation, die Routenplanung oder die Anzeige anderer räumlicher Daten wie interessante Punkte, Verkehrsfluss, betroffene Gebiete usw. verwendet werden. Insofern ist die Fernerkundung ein integraler Bestandteil aller Aspekte von GIS und ortsbezogenen Informationen.

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