DE:GIS for Dummies (written by a dummy)

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Diese Seite ist als Einführung über einige Konzepte von GIS/Geografie für Leute wie mich gedacht, die kein Geograf oder GIS firm sind und auf OSM gestoßen sind.

Alles was ich während der Entwicklung von Merkaartor lernte habe ich unten niedergeschrieben. Scheue dich nicht etwas zu berichtigen falls ich Mist geschrieben habe.

Datum oder was ist dieses WGS84 Ding?

Jeder weiß doch, dass die Erde rund ist, oder? Nun, wie du sicherlich weißt, ist dies so nicht richtig. Auf Grund verschiedener Tatsachen ist die Erde derzeit an den Polen flacher und hat eher die Form einer Ellipse. Doch die Gestalt verändert sich laufend.

Wie du sicherlich weißt, kann jeder Punkt der Erde mittels Länge (Ost - West) und Breite (Nord - Süd) bestimmt werden. Das Problem jedoch ist, dass diese Koordinaten vom absoluten Nullpunkt (0,0)° definiert werden und sich dieser ständig ändert. Um jedoch eine annähernde Referenz zu haben, brauchen wir eine präzise Definierung jeden Meters der Erde und dies ist was das Datum definiert.

Der meist angewendete Standard (der von GPS und OSM genutzt wird) ist WGS 84.

  • Eine gute Ansammlung von Hintergrundartikel bezüglich dieses Themas kann auf GRASS Wiki Seite Basic GIS concepts gefunden werden. Tiefergehende mathematische Dokumentationen können hier gefunden werden:PROJ.4

Projektionen oder was ist Mercator

Mercator = Zylinder
Welt in Mercator

Weil die Erde rund ist (ok sie ist es nicht aber gehen wir einfach mal davon aus) müssen wir eine Möglichkeit finden wie wir eine dreidimensionale Kugel auf unsere zweidimensionalen Schirme (oder auch Karten) darstellen können. Das ist der Punkt wo Projektionen ins Spiel kommen. Durch einfache oder auch sehr komplizierte Mathematik, abhängig von der Darstellung, wird aus dem Globus eine zweidimensionale Oberfläche.

Es gibt eine Unmenge verschiedener Darstellungen für unterschiedliche Verwendungsbereiche. Für OSM ist Mercator und Platte Carrée erforderlich. Die Gründe dafür erfährst du später aber jede Darstellung kann den OSM Daten zugeordnet werden.

Fürs Allgemeinwissen:Gerardus Mercator war ein belgischer flämischer Kartografier aus dem 16. Jahrhundert.

TMS

Main page: TMS

TMS ist ein Standard für kachelbasierte Lieferungen von Kartenbildern durch das Internet. Während die tatsächlichen Einzelheiten variieren können, ist es jedoch so, dass der gemeinsame Nenner eine Karte ist, das die Zoom-Stufen in Einheiten von 256x256 Pixel je Zoomstufe vorgekachelt und von einem einfachen Webserver geliefert werden.

Die Projektion, die verwendet wird um Karten zu generieren, ist Mercator oder in speziellen Fällen auch als "Google-Projektion" bezeichnet. Das besondere an dieser Darstellung ist, dass eine Breite von über 85° Nord und Süd gedeckelt wird und das bei dieser Darstellung die Karte quadratisch ist. Diese Darstellung ist nur für visuelle Karten sinnvoll.

  • Google's Kartenkacheln und OSMSlippy map tilenames unterscheiden sich in der TMS Spezifikation davon, dass sie vom oberen linken Kartenraster anfangen zu zählen und nicht vom unteren linken Kartenraster. Siehe hier: TMS#The Y coordinate flipped

WMS

Hauptseite: WMS

WMS (Web Map Service) ist ein weiterer Standard zur Lieferung von Kartenbildern. Es unterscheidet sich deutlich von TMS in der Tatsache, dass punktgenau in Abhängigkeit von numerischen Parametern das angezeigt wird, was durch diese in der URL angegeben ist. Du gibst an was du sehen willst (Layer), die Gegend die angezeigt werden soll (Umrandung) und das Format des gelieferten Bildes (Kodierung und Größe).

Die "Darstellung", die von WMS genutzt wird ist epsg:4326. Ich habe Darstellung in Anführungszeichen gesetzt, weil epsg:4326 nicht wirklich eine Darstellung ist sondern lediglich nur ausdrückt, dass wir Länge/Breite in Verbindung mit dem WGS84 Datum nutzen. Das Equivalent dazu ist "Platte Carrée", was eine schöne Beschreibung ist für die Tatsache ohne eine Skalierung in Anspruch zu nehmen; 1° = 1 pixel. Als Result dessen erfolgt die Darstellung so: Länge von -180° bis +180° Breite von -90° bis +90° Die Darstellung der Erde erfolgt als Quadrat mit einer Skalierung von 2:1

Wege, Punkte und Polygone

Hier unterscheidet sich OSM von der meisten GIS-Software und Datenformaten. OSM präsentiert den Großteil seiner Kartendaten mit zwei einfachen element Typen: Notizen und Wege. Die meisten anderen Formate verwenden Polygone, die die zweidimensionalen Gebiete darstellen. In OSM werden Polygone nur zu Darstellung von gesperrten Wegen verwendet.

Dateiformate - Was ist ein "Shape"?

Das am häufigsten verwendetete Dateiformat zum Austausch von GIS-Daten ist das .shp Format, auch bekannt als Shapefile. Es wurde von ESRI (bekannt durch ArcGIS) entwickelt und ist heute DER Standard in der Szene. Viele GIS-Programme können damit arbeiten oder sind in der Lage Daten einer shape Datei in jedes andere Format umzuwandeln und damit zu arbeiten. Eine shape Datei enthält immer mehrere "reale" Dateien. Somit ist es möglich diese durch zu häufiges Kopieren / Einfügen zu zerstören.

Layers - sind wir in GIMP oder was?

Die meisten GIS-Programme unterstützen "layer" - ein Konzept, dass die meisten von Bearbeitungsprogrammen wie Photoshop oder GIMP kennen dürften. Die Grundidee dahinter ist ganz einfach: Anstatt alle Daten auf eine Plattform zu packen, wird verschiedene Datentypen übereinander gestapelt. Dies macht einiges einfacher bzw kraftvoller für verschiedene Datentype zwecks Gebrauch/Handling/Analyse. Hier ein Beispiel aus der GIS-Welt:

Einige Forscher haben ein Satellitenbild von Sahel. Für seine Arbeit möchte er a) wichtige Straßen und b) Wasserlöcher identifizieren. Dafür verwendet er das Bild als Grundlage und kreiert zwei weitere zum "Drüberlegen" - eines für die Wege (Straßen), ein weiteres für Punkte (Wasserstelle). Dies ist aus zwei Gründen wichtig:

  1. Die Daten bleiben sortiert: Straßen und Wasserstellen sind zwei verschiedene Aspekte. Beide zusammenzulegen wäre keine saubere Arbeit.
  2. Einige Formate können. um geobestimmte Daten (.shp ist das meist verwendete) zu speichern, nur einen Datentyp pro Datei verarbeiten.

In OpenStreetMap arbeiten wir nach dem Motto keep it simple. Es ist ein entscheidender Aspekt des Projekts, dass neue Bearbeiter sich ganz schnell mit der Software zurecht finden und dies so schnell und einfach wie möglich. Die Kartendaten werden alle auf eine Ebene zusammengeworfen. Einige Bearbeiter bevorzugen verschiedene Ebenen aber nutzt man Regel nur um Datenquellen zu mischen bzw zu verwenden. Dies ist nicht wirklich eine Einschränkung. Es ist nur eine andere Möglichkeit um über die Schaffung einer Karte nachzudenken. OSM-basierte Karten zeigen oft verschiedene ausgewählte tags als separate Ebenen an (Onlinekarten zeigen klickbare Markierungen an). Jede Art der Umwandlung von OSM-Daten in Shape Dateien splittet die Daten in tags.

Bemerkung: Wir meinen hier die Layer, die man bei der GIS-Software sieht. Das Wort "Layer" wird auch in anderen Kontexten verwendet.