DE:Coastline

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Küstenline

Eine Küstenlinie wird als Mf area.png geschlossene Linie (Polygon) gezeichnet und umschliesst eine Landfläche.
Das Polygon wird mit dem Schlüssel natural=coastline versehen.
Damit lange Küstenlinien bearbeitbar bleiben, sind sie in zusammenhängende Abschnitte aufgeteilt.

Dieses Tag wird in der Regel nur für die Meeresküste verwendet. Binnenseen und deren Inseln sollten mit natural=water bzw. als Multipolygone getaggt werden.

Grundlagen

Die Küstenlinie ist immer eine Mf area.png geschlossene Linie, ein Polygon. Unabhängig davon, ob sie einen ganzen Kontinent umschliesst, oder eine kleine Insel. Sie ist in OpenStreetMap aber immer in kleine zusammenhängende Abschnitte geteilt, damit der Renderer diese schnell berechnen kann. Definitionsgemäss liegt dann das Land (weiss) links von der Linienrichtung, das Meer (blau) rechts davon. Die einzelnen Abschnitte müssen vom Land aus gesehen also immer im Gegen-Uhrzeigersinn gerichtet sein.

Die Küstenlinien sind in vielen Teilen der Erde noch sehr grob bzw. ungenau, da sie aus einem schlecht aufgelösten Datensatz (Prototype Global Shoreline (PGS)) importiert wurden. (Der Import ist nicht 100% abgeschlossen, siehe (Übersicht). Ungenaue Küstenlinien erkennt man meist an einer sägezahnähnlichen Form. Denn in der Wirklichkeit bilden Küstenlinien meist sanfte Kurven, an Sandstränden sind diese sehr lang gestreckt.

Achtung
  • Küstenlinien verlaufen (meist) anders als die Grenzen!
  • Küstenlinien haben eine andere Funktion als Grenzen:
    Die Küstenlinie ist die Grundlage zur Höhenmessung.
    Grenzen hingegen begrenzen die politische Zuständigkeit.
  • Küstenlinien verändern sich durch Veränderungen in der Natur.
  • Grenzen verändern sich durch politische Entscheidungen.

Deshalb sollen Grenzen und Küstenlinien in OSM durch getrennte Linien dargestellt werden.
Nur so lassen sich spätere Veränderungen einfach in die Geodaten umsetzen.

Anleitung zum Auftrennen von übereinanderliegenden Grenz- und Küstenlinien und vermischten Relationen/Attributen

Linien an der Küste

obere Küstenlinie
nasser Sand
obere Küstenlinie
Strandgut

In den meisten Ländern mit Gezeitenunterschieden gibt es eine "obere" und eine "untere" Küstenlinie. Bei OSM wird nur die obere Küstenlinie mit natural=coastline erfasst. Sie trennt das Land vom Watt. Hier im Bild etwas oberhalb der deutlich sichtbaren Line des nassen Sandes. auf dem zweiten Bild etwas da wo das Strandgut liegt.

Der Sandstrand beginnt also ein Stück oberhalb der Küstenlinie und endet deutlich unterhalb der Küstenlinie. Wo der Strand unten genau endet, kann man nur durch Ortskenntnis ermitteln, oder durch Luftaufnahmen die bei Ebbe gemacht wurden (aber das ist meist unbekannt).

"Küstenlinien" in OSM

In OSM werden folgende Linien an der Küste unterschieden:

Bezeichnung Schlüssel Definition
Küstenlinie natural=coastline Ebene zur Bestimmung von Höhen ü. Meer
- Gezeitengewässer: Mean High Water Springs
- Gewässer ohne Gezeiten: Mean Sea Level
Basislinie boundary=administrative
+ boundary:type=baseline
administrative Grundlinie zur Bestimmung der 12-Meilen-Zone
die Basislinie ist politisch festgelegt und ist verschieden zur Küstenlinie
Gemeindegrenze boundary=administrative
+ admin_level=*
Katastergrenze (in DE die obere Küstenlinie)
Staatsgrenze boundary=administrative
+ admin_level=2
+ maritime=yes
12-Meilen-Zone
die Statsgrenze ist politisch festgelegt und ist verschieden zur Küstenlinie
Landmasse in OSM noch nicht genau definiert

Die obere Linie (Mean High Water Springs) ist auf Luftbildern oft gut erkennbar: da wo das Wasser den Strand nicht regelmässig berührt, hat der Strand eine andere Färbung, oder man sieht zwischen diesen Bereichen eine deutliche Linie. Sie ist aber nicht identisch mit der aktuell sichtbaren Wasserlinie auf dem Luftbild!

Problematik von Küstenlinien in Karten

Siehe Küstenlinie in Wikipedia

Küstenlinien sind kartografisch nicht trivial.

Die Küstenlinie ist abhängig von:

Der aktuelle Wasserstand ist seinerseits abhängig von:
  • Gezeiten (Ebbe und Flut)
  • Wind (Fetch)
  • Strömung
  • Seegang

In Wattenmeeren kann man das schön beobachten: manchmal kann man trocken wandern, manchmal braucht man Gummistiefel, manchmal müsste man schwimmen, und manchmal ist das Ganze ein reissender Fluss.

Besonders chaotisch wird es weltweit dadurch, dass

  • für Höhen an Land und für Wassertiefen unterschiedliche Referenzhöhen verwendet werden
  • jedes Land eine anderere Referenzhöhe anwendet
  • Deutschland sogar unterschiedlich für Ostsee (MSpNW) und Nordsee (LAT)

Zur Bezugsgrösse der "Null-Linie" siehe LAT und Springniedrigwasser [1] für Wassertiefen, und Normalhöhennull [2] für Höhen an Land.

Unklarheiten
wann genau geht eine Küste in einen Fluss über
wann genau gehört eine künstliche Konstruktion, Aufschüttung, Ausbaggerung zur Küste und wann nicht --> Hafen
wie werden stetige natürliche Veränderungen kartografiert (Flussdelta, Priel, Sandbank)
wie werden Gezeitenreviere kartografiert
wie werden Flüsse kartografiert in deren Unterlauf Gezeiteneinflüsse stattfinden

Prüfen der Küstenlinie

Der Coastline error checker ermöglicht einen tagesgenauen und weltweiten Überblick, wo es bei neu hochgeladen Küstenlinien Probleme gibt.

Angezeigt werden:

  • fehlende Abschnitte (dicker roter Punkt)
  • unterbrochene Küstenlinien (kleiner roter Punkt)
  • falsche Richtung der Linie (rote Linie)

Direktlink: Error Checker

Verbessern der Genauigkeit

Die Detailinformationen der Küstenlinie können mit den Werkzeugen Potlatch oder JOSM bearbeitet werden. Sie werden in der zentralen OSM-Datenbank gespeichert. Wenn für den Küstenbereich Bing- oder Yahoo-Satellitenbilder vorliegen, kann die Küstenlinie anhand der Bilddaten präzisiert werden, oder so verschoben werden, dass sie zu den Bilddaten passt. Die Bilddaten sind immer wesentlich besser als die importierten Sägezahnlinien.

Bitte prüfe beim Hochladen von Küstenlinien immer auch die Qualität der Abschnitte links und rechts davon mit dem Coastline error checker.

keine Generalisierung

Infrarot-Bilder

Von der NASA stehen Landsat-Infrarotaufnahmen zur Verbesserung der Küstenlinie zur Verfügung. Mit Infrarot kann man manchmal Unterschiede zwischen Wasser und Land besser erkennen (aber manchmal auch schlechter!). Diese kann man in JOSM als WMS-Layer laden und damit die Küstenlinie verbessern.

URL zum Eintragen ins WMS-Tool:

http://onearth.jpl.nasa.gov/wms.cgi?request=GetMap&layers=global_mosaic&styles=IR1&format=image/jpeg&

Problematik beim Abzeichnen aus Luftbildern

Schwierig sind solche Stellen: http://sautter.com/map/?zoom=18&lat=58.22926&lon=16.9565&layers=00B000TFFFFF

Sowas schafft man meist nur mit Ortskenntnis (oder Referenzbildern).

Zeitpunkt der Aufnahme

Zu beachten ist immer der Aufnahmezeitpunkt der Luftbilder. Leider liegen genaue Aufnahme-Zeitstempel meist nicht vor. Also kann bei Küsten mit Tidenhub nicht zweifelsfrei entschieden werden, ob ein Luftbild brauchbar ist oder nicht, da man nicht weiss, ob es gerade Ebbe oder Flut war.

Tips für Luftbildauswertung

Für die Luftbildauswertung bezüglich Küstenlinie ist wichtig:

  • nur in Nicht-Tidengewässern (Tidenhub < 30 cm)
  • nur an Steilufern (Genauigkeit ist mit abhängig vom Tidenhub)
  • möglichst bei ruhiger See (Wind und Wellen können den Wasserstand massiv verändern)
  • an Steilufern Schatten richtig interpretieren
  • Bewuchs (an Land und im Wasser) richtig interpretieren

An flachen Küsten ist die Küstenlinie nicht einfach zu erkennen. Sie liegt meist oberhalb von Schwemmholz, oberhalb des nassen Sandes, und unterhalb der ersten Vegetation.

Das Tool mit variabler Transparenz ist beim Luftbildauswerten sehr hilfreich. Mit hin und her schieben des Reglers und leicht zugekniffenen Augen ("periphere Sehen") kann man im Vergleich mit anderen Stellen genauer sehen wo die Grenze zwischen Wasser und Land verläuft.

Masken erzeugen und digitalisieren

Die alte grobe Sägezahn-Linie automatisch importierter PGS-Daten, hat bis 50 m Kantenlänge.

Um solche Küstenlinien effizient zu verbessern, kann man aus Luftbildern "Küsten-Masken" erzeugen, diese digitalisieren, und die alten Küstenlinien mit JOSM dagegen austauschen. Besonders geeignet sind Infrarotbilder von Landsat. Eine ausführliche Anleitung gibt es hier:

Verbessern von PGS-Küstenlinien (englisch)

Darstellung der Küstenlinie

Die Darstellung einer Küstenlinie erfolgt bei jedem Renderer sehr unterschiedlich.

mit Osmarender

Osmarender-Karten werden mit Tiles@home in einzelnen Kacheln erstellt. Tiles@home stellt alle mit natural=coastline ausgezeichneten Elemente als detaillierte Küstenlinie dar. Der technische Hintergrund zur Darstellung einer Küstenlinie ist in Coastline Support beschrieben (englisch).

mit Mapnik

Zoom-Stufen 0-9

In den groben Zoom-Stufen stellt Mapnik alle Meere als blau gefüllte Bereiche dar. Deren Begrenzungen werden aus zwei Shapefiles entnommen, je eines für die Zoom-Stufen 0-6, beziehungsweise für die Zoom-Stufen 7-9. Diese Bereiche haben eine geringe Auflösung.

Zoom-Stufen 10-15

In den genauen Zoom-Stufen werden die Linienzüge der Küsten direkt aus dem natural=coastline-Polygon erstellt. Die Daten bezieht der Mapnik-Prozeß aus einem großen Shapefile, welches wiederum durch den coastline error checker erzeugt wird. Diese hoch aufgelösten Daten werden derzeit nur im Abstand einiger Wochen aktualisiert, weshalb Änderungen an der Küstenlinie nicht zeitnah mit sonstigen Aktualisierungen sichtbar werden. Dabei wird auch geprüft, ob die Daten einigermaßen korrekt aussehen.

Es ist durchaus möglich, dass die verschiedenen Verwender von Mapnik noch andere Wege gefunden haben, Küstenlinien darzustellen.