GIS/Arbeiten mit QGIS: Unterschied zwischen den Versionen
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==== Geographische Koordinatensysteme ==== | ==== Geographische Koordinatensysteme ==== | ||
Dieses Koordinatensystem beruht auf den Längen- und Breitengraden. Es wird meist vom Erdmittelpunkt ausgegangen, und anschließend der Winkel abgelesen, wenn man einen Punkt an der Erdoberfläche bestimmen will. | Dieses Koordinatensystem beruht auf den Längen- und Breitengraden. Es wird meist vom Erdmittelpunkt ausgegangen, und anschließend der Winkel abgelesen, wenn man einen Punkt an der Erdoberfläche bestimmen will. | ||
[[File:Latitude and longitude graticule on an ellipsoid.svg|thumb|links|Definition der geographischen Breite]] | [[File:Latitude and longitude graticule on an ellipsoid.svg|thumb|links|Definition der geographischen Breite Φ]] | ||
==== Projizierte Koordinatensysteme ==== | ==== Projizierte Koordinatensysteme ==== | ||
Hierunter versteht man auch kartesische Koordinatensysteme. Solche Koordinatensysteme gehen von Positionen auf der X- und Y-Achse aus. Die X-Achse ist als Ost-West definiert, die Y-Achse als Nord-Süd. Im digitalen Bereich kommen meist kartesische Koordinatensysteme zum Einsatz, weil sie sich besser im zweidimensionalen Raum darstellen lassen. Für unsere Arbeit mit QGIS werden ausschließlich Shape-Dateien verwendet. Diese selbst erstellten Layer liegen in unserem Fall in projizierten Koordinatensystemen vor. | Hierunter versteht man auch kartesische Koordinatensysteme. Solche Koordinatensysteme gehen von Positionen auf der X- und Y-Achse aus. Die X-Achse ist als Ost-West definiert, die Y-Achse als Nord-Süd. Im digitalen Bereich kommen meist kartesische Koordinatensysteme zum Einsatz, weil sie sich besser im zweidimensionalen Raum darstellen lassen. Für unsere Arbeit mit QGIS werden ausschließlich Shape-Dateien verwendet. Diese selbst erstellten Layer liegen in unserem Fall in projizierten Koordinatensystemen vor. | ||
Import von Opensource Layern: In Deutschland gibt es im Open-Source Bereich die [http://www.geofabrik.de/ Geofabrik]. Hier werden frei verfügbare Shape-Dateien in Form von Straßen, Gebäuden, Schienenverkehr und einigen weiteren Elementen angeboten. Diese Datensätze sind sehr umfassend und werden regelmäßig erweitert. | |||
[[Datei:Glühbirne klein.png|links|Tipp]] Import von Opensource Layern: In Deutschland gibt es im Open-Source Bereich die [http://www.geofabrik.de/ Geofabrik]. Hier werden frei verfügbare Shape-Dateien in Form von Straßen, Gebäuden, Schienenverkehr und einigen weiteren Elementen angeboten. Diese Datensätze sind sehr umfassend und werden regelmäßig erweitert. | |||
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Wir stehen also vor der Aufgabe die beiden Hochschulgebäude in die Karte „einzuzeichnen“. Wir ergänzen das ganze um einen neuen Layer bzw. um eine neue Ebene. Hierzu klicken wir auf die Registerkarte „Layer“=>„Neu“=>„Shapedateilayer anlegen“. | Wir stehen also vor der Aufgabe die beiden Hochschulgebäude in die Karte „einzuzeichnen“. Wir ergänzen das ganze um einen neuen Layer bzw. um eine neue Ebene. Hierzu klicken wir auf die Registerkarte „Layer“=>„Neu“=>„Shapedateilayer anlegen“. | ||
In diesem Fenstern erscheinen nun die verschiedenen Auswahlmöglichkeiten. | In diesem Fenstern erscheinen nun die verschiedenen Auswahlmöglichkeiten. | ||
Tipp | [[Datei:Glühbirne klein.png|links|Tipp]] Da wir unsere Hochschulgebäude einzeichnen möchten bietet sich hier die Auswahl [http://de.wikipedia.org/wiki/Polygon Polygon] an. | ||
Da wir unsere Hochschulgebäude einzeichnen möchten bietet sich hier die Auswahl | ==== KBS (Koordinatenbezugssystem): ==== | ||
Hierbei handelt es sich um eines der wichtigsten Elemente. Wie bereits erwähnt gibt es zwei Arten von Koordinatensystemen. Die meisten Karten sowie Navigationsgeräte haben das KBS: WGS84. OSM-Daten liegen immer in einem geographischen KBS vor, deshalb sind geographische Koordinatensysteme hier weit verbreitet. Diese Koordinatensysteme bauen jedoch auf Längen- und Breitengraden auf. Da wir im weiteren Verlauf die Längeneinheit Meter benutzen wollen, benötigen wir ein KBS, welches demnach auch unsere Daten in Metern darstellen kann und nicht in Grad. Ein in Deutschland weit verbreitetes projiziertes KBS ist das Gauss-Krüger-Koordinatensystem. Wir verwenden hier die [http://de.wikipedia.org/wiki/UTM-Koordinatensystem UTM-Zone 32 (32632)] | |||
==== Attributeigenschaften: ==== | |||
===== Name ===== | |||
Hierbei handelt es sich um den Namen, unter dem später die ganzen Attribute aufgelistet werden. In unserem Fall sind das die PH-Gebäude. | |||
===== Typ ===== | |||
Hier können wir zwischen Zahlen, Datum und Text wählen. Da wir unsere beiden PH-Gebäude namentlich benennen wollen, geben wir Text an. | |||
===== Breite ===== | |||
Gemeint sind die Zahlen bzw. Buchstaben, die wir unseren Gebäuden zuweisen werden. Wir setzen den Wert auf 20. Der Name den wir jetzt unserem Gebäude zuweisen, kann nicht mehr als 20 Zeichen enthalten. | |||
Sobald die Attribute festgelegt sind, klicken wir auf „Der Attributliste hinzufügen“. Der Übersichtlichkeit halber entfernen wir die Spalte „id“ in der Attributliste. Anschließend speichern wir die Datei unter dem Namen „PH“ ab. | |||
[[Datei:3 GebäudePH.mp4|thumb|links|Einen eigenen Layer in QGIS anlegen]] | |||
[[Datei:Glühbirne klein.png|links|Tipp]]Die Layer im linken Fenster kann man durch gedrückt halten (auf den Layernamen) der linken Maustaste nach oben bzw. nach unten verschieben. So lassen sich Prioritäten setzen. | |||
=== Das Polygon erstellen === | |||
Wir wählen in der Layerspalte unseren „PH“ Layer aus, und klicken anschließend auf den gelben Stift. Danach klicken wir auf: „Objekt hinzufügen“. Nun können wir das PH-Gebäude einzeichnen. Hierbei klickt man immer auf die Eckpunkte. Wichtig ist das man immer in eine Richtung umrandet. Nachdem wir ein Gebäude umrandet haben klicken wir mit der rechten Maustaste um die Aktion zu beenden. Jetzt geben wir dem gerade erstellten Polygon einen Namen. Zum Abschluss klicken wir auf das Diskettensymbol und dann wieder auf den gelben Stift. | |||
[[Datei:4 Polygonlayer NeuePH.mp4|thumb|links|Polygonlayer in QGIS erstellen]] | |||
Version vom 17. April 2014, 19:49 Uhr
Was ist ein GIS-System?
Bevor wir uns überhaupt mit einem Geoinformationssystem beschäftigen, klären wir die Frage, was ein solches System überhaupt ist. Zum besseren Verständnis betrachten wir zunächst ein Informationssystem an sich. Ein Informationssystem ist zunächst ein System, welches auf einen Datenbestand zurückgreift. Dieser Bestand kann extern, also bspw. über das Web, abgerufen werden; er kann sich aber auch innerhalb der Programminstallation befinden. Die Daten werden von dem System verarbeitet und ausgewertet. Zudem kann man über das Informationssystem bestehende Daten mit neuen Daten erweitern. Im Unterschied dazu kann ein Geoinformationssystem räumliche Daten verarbeiten, erweitern und auswerten. In allen Geoinformationssystemen werden Daten graphisch dargestellt. Sachverhalte werden graphisch sichtbar gemacht und können in Koordinatensystemen verankert werden. Hier besteht ein Bezug zur realen Welt. Dieser Umstand ist motivierend, da man Daten praktisch sichtbar machen kann.
Anwendungsbereiche
GIS-Systeme können überall dort eingesetzt werden wo man versucht, Daten auf räumlichen Flächen zu erheben, erstellen und zu verarbeiten.
Welche GIS-Programme gibt es?
Natürlich müssen die Daten über ein bestimmtes Programm verarbeitet und dargestellt werden, damit man sie überhaupt erst bearbeiten kann. Es gibt mittlerweile eine ganze Menge von GIS-Programmen. Viele davon sind kostenpflichtig, andere wiederrum basieren auf Open-Source Basis. Wir werden nachher einige Beispiele bearbeiten, die mit einem solchen Open-Source Programm erstellt werden. Bei diesem Programm handelt es sich um QGIS.
Download von QGIS
- Besuchen der Seite: http://www.qgis.org
- Auf der Homepage die aktuelle Version herunterladen (auf die jeweilige Bitversion achten).
- Installieren
Aufgabenstellung: Der „perfekte“ PH-Wohnort
Im Folgenden werden wir mit dem Programm QGIS eine Standortbestimmung vornehmen. Wir wollen einen Standort bestimmen, welcher anhand von verschiedenen Faktoren als Wohnort geeignet wäre, wenn man an der PH in Heidelberg studiert. Man kann für eine solche Standortanalyse zahlreiche Faktoren zur Filterung hinzufügen. In diesem Beispiel sollen folgende Faktoren eine Rolle bei der Auswahl spielen:
- Die Entfernung zum Hochschulgebäude
- Öffentliche S-Bahn-, bzw. Bushaltestellen
- Einkaufsmöglichkeiten
All diese Faktoren sind mehr oder weniger relevant wenn man eine Standortbestimmung vornimmt. Jeder hat individuelle Anforderungen an seinen Wohnort. Für manche Studenten dürften Freizeit, bzw. nächtliche Standorte im Vordergrund stehen, für andere die Anbindung an öffentliche Verkehrsmittel. Die folgenden Faktoren wurden hier nur beispielhaft gewählt. Hierbei steht nicht die Realisierbarkeit des Standortes im Vordergrund, sondern das Erlernen grundlegender Funktionen des Programmes QGIS. Nach der Selbstlerneinheit steht es jedem frei einen Standort mit eigenen Daten zu erstellen.
Bevor es losgeht…
Zunächst wird ein kleiner Überblick über den Aufbau des Programmes QGIS geschaffen. Anschließend werden wir eine Standortbestimmung vornehmen. Zur Hilfe stehen verschiedene Videos, Screenshots, Tipps und Verlinkungen. Am Ende gibt es ein kleines Quiz, welches das gelernte noch einmal überprüfen soll. Mehrere Arbeitsschritte werden ohne eine Hilfestellung sein. Sie bauen aber immer auf den vorherigen Schritten auf. Probleme sowie einzelne Schaltflächen des Programms werden ebenfalls erläutert. Nach jedem Abschnitt wird eine kurze Zusammenfassung über die gelernten Inhalte gegeben. Das Kapitel „QGIS: Erster Überblick“ beinhaltet grundlegendes Wissen rund um GIS-Systeme. Dieses Wissen ist nicht zwingend für die Standortbestimmung notwendig. Wer also bereits Vorwissen über die folgenden Punkte hat, kann das Kapitel „QGIS: Erster Überblick“ überspringen.
QGIS: Erster Überblick
Die Benutzeroberfläche
Im nächsten Schritt starten wir QGIS. Hierzu öffnen wir die Verknüpfung „QGIS Desktop“. Ist das Programm geöffnet, sehen wir das größte Feld, das Kartenfenster (1). Dort werden die Karten bzw. die Kartenausschnitte graphisch dargestellt. In dem Feld links daneben befindet sich das Layerfenster (2). Hier sehen wir später unsere Layer. Außerdem fallen die zahlreichen kleinen Symbole am linken Rand des Programms auf. Hierbei handelt es sich um verschiedene Arten von Layern die importiert werden können, indem man auf das jeweilige Symbol klickt (3).
Was ist ein Layer?
Neben einer ganzen Reihe von Datenbankerweiterungen, die über das Programm visuell dargestellt werden können, sind zwei von besonderer Bedeutung: Der Vektorlayer und der Rasterlayer.
Koordinatensysteme
Ein weiterer wichtiger Punkt für das Verständnis von Geoinformationssystemen ist die Unterscheidung der Projektionssysteme. Es gibt zwei Arten, wie man Karten darstellen kann:
Geographische Koordinatensysteme
Dieses Koordinatensystem beruht auf den Längen- und Breitengraden. Es wird meist vom Erdmittelpunkt ausgegangen, und anschließend der Winkel abgelesen, wenn man einen Punkt an der Erdoberfläche bestimmen will.
Projizierte Koordinatensysteme
Hierunter versteht man auch kartesische Koordinatensysteme. Solche Koordinatensysteme gehen von Positionen auf der X- und Y-Achse aus. Die X-Achse ist als Ost-West definiert, die Y-Achse als Nord-Süd. Im digitalen Bereich kommen meist kartesische Koordinatensysteme zum Einsatz, weil sie sich besser im zweidimensionalen Raum darstellen lassen. Für unsere Arbeit mit QGIS werden ausschließlich Shape-Dateien verwendet. Diese selbst erstellten Layer liegen in unserem Fall in projizierten Koordinatensystemen vor.
Import von Opensource Layern: In Deutschland gibt es im Open-Source Bereich die Geofabrik. Hier werden frei verfügbare Shape-Dateien in Form von Straßen, Gebäuden, Schienenverkehr und einigen weiteren Elementen angeboten. Diese Datensätze sind sehr umfassend und werden regelmäßig erweitert.
Arbeiten mit QGIS
Installieren von Erweiterungen
Der Anwendungsbereich von QGIS kann durch Erweiterungen vergrößert werden. Eine solche Erweiterung werden wir im nächsten Schritt installieren. Dafür klicken wir auf die Registerkarte „Erweiterungen“, anschließend auf „Erweiterungen verwalten und installieren“. Hier haben wir die Übersicht über bereits installierte und nicht installierte Programme. Wir benutzen das Suchfeld und geben „Openlayersplugin“ ein. Wir wählen das Plugin aus und installieren es. Mit diesem Plugin haben wir die Möglichkeit öffentliche Karten zu importieren.
Sobald wir das Plugin installiert haben, erscheint in dem Reiter „Erweiterungen“ am Ende der Leiste das „Openlayersplugin“. Für unsere Standortbestimmung benötigen wir der Übersichtlichkeit halber eine Luftbildkarte. Wir fügen also den „Google Hybrid Layer“ hinzu. Dieser Layer verbindet eine Satellitenbildkarte der Welt mit den Straßen und Orten, die in Google vorliegen. Sie wird für unsere nächsten Arbeitsschritte als Grundlage dienen. Natürlich hätten wir auch jede andere Karte nehmen können. Da eine Satellitenbildkarte aber immer die „reale“ Welt in Form von Satellitenbildaufnahmen darstellt, zusätzlich aber noch Straßen mit Namen beinhaltet, bietet sich eine solche Karte hier an.
Als nächstes zoomen wir mit dem Mausrad (oder mit den Lupensymbolen in der oberen Leiste) auf Heidelberg. Vor allem der Bereich nördlich des Neckars ist für uns von Bedeutung. Das Kartenbild sollte anschließend ungefähr so aussehen:
Noch einmal: Für unsere Standortbestimmung sind die bereits genannten Standortfaktoren relevant:
- Die Entfernung zum Hochschulgebäude
- Öffentliche S-Bahn-, bzw. Bushaltestellen
- Einkaufsmöglichkeiten
Die Entfernung zu den beiden Hochschulgebäuden
Wir stehen also vor der Aufgabe die beiden Hochschulgebäude in die Karte „einzuzeichnen“. Wir ergänzen das ganze um einen neuen Layer bzw. um eine neue Ebene. Hierzu klicken wir auf die Registerkarte „Layer“=>„Neu“=>„Shapedateilayer anlegen“. In diesem Fenstern erscheinen nun die verschiedenen Auswahlmöglichkeiten.
Da wir unsere Hochschulgebäude einzeichnen möchten bietet sich hier die Auswahl Polygon an.
KBS (Koordinatenbezugssystem):
Hierbei handelt es sich um eines der wichtigsten Elemente. Wie bereits erwähnt gibt es zwei Arten von Koordinatensystemen. Die meisten Karten sowie Navigationsgeräte haben das KBS: WGS84. OSM-Daten liegen immer in einem geographischen KBS vor, deshalb sind geographische Koordinatensysteme hier weit verbreitet. Diese Koordinatensysteme bauen jedoch auf Längen- und Breitengraden auf. Da wir im weiteren Verlauf die Längeneinheit Meter benutzen wollen, benötigen wir ein KBS, welches demnach auch unsere Daten in Metern darstellen kann und nicht in Grad. Ein in Deutschland weit verbreitetes projiziertes KBS ist das Gauss-Krüger-Koordinatensystem. Wir verwenden hier die UTM-Zone 32 (32632)
Attributeigenschaften:
Name
Hierbei handelt es sich um den Namen, unter dem später die ganzen Attribute aufgelistet werden. In unserem Fall sind das die PH-Gebäude.
Typ
Hier können wir zwischen Zahlen, Datum und Text wählen. Da wir unsere beiden PH-Gebäude namentlich benennen wollen, geben wir Text an.
Breite
Gemeint sind die Zahlen bzw. Buchstaben, die wir unseren Gebäuden zuweisen werden. Wir setzen den Wert auf 20. Der Name den wir jetzt unserem Gebäude zuweisen, kann nicht mehr als 20 Zeichen enthalten.
Sobald die Attribute festgelegt sind, klicken wir auf „Der Attributliste hinzufügen“. Der Übersichtlichkeit halber entfernen wir die Spalte „id“ in der Attributliste. Anschließend speichern wir die Datei unter dem Namen „PH“ ab.
Die Layer im linken Fenster kann man durch gedrückt halten (auf den Layernamen) der linken Maustaste nach oben bzw. nach unten verschieben. So lassen sich Prioritäten setzen.
Das Polygon erstellen
Wir wählen in der Layerspalte unseren „PH“ Layer aus, und klicken anschließend auf den gelben Stift. Danach klicken wir auf: „Objekt hinzufügen“. Nun können wir das PH-Gebäude einzeichnen. Hierbei klickt man immer auf die Eckpunkte. Wichtig ist das man immer in eine Richtung umrandet. Nachdem wir ein Gebäude umrandet haben klicken wir mit der rechten Maustaste um die Aktion zu beenden. Jetzt geben wir dem gerade erstellten Polygon einen Namen. Zum Abschluss klicken wir auf das Diskettensymbol und dann wieder auf den gelben Stift.
