Geographie & GIS

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Willkommen! Auch wenn Sie und Ihre KollegInnen aus sehr verschiedenen Fachdomänen kommen, haben Sie trotzdem etwas gemeinsam: Sie sind in den Kontakt mit räumlicher Information bzw. Geoinformatik gekommen. Das Schöne an GIS ist die Möglichkeit, als "Sprache" über Disziplingrenzen hinaus zu fungieren, wobei der räumliche Bezug als gemeinsamer Nenner dient.
Folglich ist es wenig überraschend, dass die Geographie eine der Disziplinen ist, mit der die Geoinformatik sehr eng verbunden ist. Beide widmen sich Objekten, Phänomenen und Prozessen, die auf der Erdoberfläche (bzw. in gewisser Nähe dazu) verortet werden können. Im GIS-Standardlehrbuch Link "Geographic Information Systems and Science" von Paul Longley und Kollegen wird die enge Verwandtschaft zur Geographie auf den ersten Seiten dokumentiert:

Longley

Viele rezente Konzepte der Geoinformatik sind auf räumliche Analysen aus der Geographie zurückzuführen, für die es zahlreiche Beispiele aus der "Prä-Computer-Zeit" gibt. Einige davon werden wir im Laufe dieser Lektion kennenlernen.

Lernziele

Nach Bearbeitung dieser Lektion ...

  • kennen Sie die Tradition der Geographie in Bezug auf räumliche Analysen und können den Bezug zu modernen GIS herstellen.
  • können Sie den Beitrag der räumlichen Perspektive in den unterschiedlichen Fachdomänen skizzieren.
  • können Sie erklären, inwiefern der geographische Raum als gemeinsamer Nenner für interdisziplinäre Fragestellungen geeignet ist.
  • Woher kommt die Behauptung, dass 80% aller Daten Raumbezug aufweisen?
  • Wie hoch ist der Anteil der Daten mit Raumbezug tatsächlich (hier geht es zur ausführlichen Version)?

 

 

1.1 Raumbezug

In der Argumentation für die Bedeutung der Geoinformatik wird häufig ein vermeintliches Faktum bemüht, das Ihnen vielleicht sogar schon begegnet ist. Demnach hätten, so wird behauptet, 80% aller Daten einen Raumbezug und lassen sich folglich in einem GIS verarbeiten. Wie Sie in den links referenzierten Quellen nachlesen können, handelt es sich bei dieser Zahl wahrscheinlich um einen lange tradierten Mythos. Der vermutlich niedriger liegende Anteil von Daten mit Raumbezug ändert aber nichts an der Relevanz, die die räumliche Perspektive - und damit die Geoinformatik - hat.

Räumliche Information spielt eine wichtige Rolle bei der Lösung vieler Probleme. Seien es alltägliche Aufgaben, wie der Weg zur Bushaltestelle, das Finden der nächstgelegenen Apotheke, oder komplexe Fragestellungen mit einer Vielzahl an involvierten Akteuren und Abhängigkeiten, wie beispielsweise die Evakuierung nach einem Katastrophenereignis.
Nehmen Sie sich für die folgende Präsentation Zeit und lernen Sie wie alltagsrelevant räumliche Fragestellungen sind und welche historischen Beispiele aus unterschiedlichen Fachdomänen den Beitrag der räumlichen Perspektive zum Informationsgewinn untermauern:

   

Klicken Sie hier um direkt zur interaktiven Ansicht zu gelangen.

Übung

In der Präsentation sind mehrere Fragestellungen enthalten. Teilen Sie Ihre Ergebnisse (gerne auch als Screenshots) Ihren KollegInnen im Blackboard Diskussionforum mit.

Das Diskussionsforum steht nur UNIGIS Studierenden zur Verfügung.

   

Wie in der Präsentation gezeigt wird, lassen sich viele Situationen auf räumliche Fragestellungen reduzieren. Diese wiederum unterscheiden sich hinsichtlich ...

  • Standort: Wo wird Kautschuk angebaut? Wo können Mozartkugeln gekauft werden? etc.
  • Muster: Wo treten Verkehrsunfälle gehäuft auf? Wo ist der Anteil von Senioren an der Gesamtbevölkerung am höchsten? etc.
  • Trends: Wo schmelzen die Gletscher am schnellsten ab? Wo fand im vergangenen Jahr der größte Zuzug statt? etc.
  • Umstände: Wo befindet sich ein Hotel mit direktem Zugang zum Skigebiet? Wo befinden sich Atomkraftwerke mit mehr als einer Million EinwohnerInnen im Umkreis von 50km? etc.
  • Folgerungen: Wie würde sich die Zustellroute ändern, wenn ein weiterer Kunde serviciert wird? Wie sieht das Einzugsgebiet aus, wenn das Krankenhaus an einem anderen Standort neu gebaut werden würde? etc.

Bei den beispielhaften Fragestellungen wird klar, dass sie sich in räumlicher, zeitlicher und thematischer Hinsicht unterscheiden. Diese Dimensionen wirken sich unmittelbar auf die Bearbeitung der Fragestellungen in einem GIS aus:

  • Räumlicher Maßstab: Für einen architektonischen Entwurf eines Stadtquartiers bedarf es räumlicher Information, die sich auf eine lokale Maßstabsebene reduzieren lässt. Grundstücksparzellen, Verkehrswege, Versorgungseinrichtungen, Topographie, usw. Dem gegenüber wird man bei der Analyse globaler Umweltveränderungen auf eine gänzlich andere Datenbasis zurückgreifen.
  • Zeitintervall: Sowohl der Beobachtungszeitraum an sich, als auch die Dauer der Bearbeitung einer Fragestellung sind relevante Größen. Ein langfristiges Monitoring stellt beispielsweise andere Anforderungen an ein GIS als eine spontane Datenakquise im Falle eines Katastropheneinsatzes. Genauso macht es einen Unterschied ob ein GIS zur Aufrechterhaltung eines bestehenden, operativen Betriebs eingesetzt wird, oder zur Unterstützung langfristiger, strategischer Entscheidungen.
  • Thematischer Kontext (Zweck): Viele Fragestellungen sind praktischer Natur und wirken sich entsprechend auf operative Systeme, Planungsentscheidungen oder Einsatzstrategien aus. Dem gegenüber stehen eher theoretische Fragestellungen, ohne unmittelbaren Alltagsbezug, wie zum Beispiel die Rekonstruktion prähistorischer Handelsrouten.

In jedem Fall bietet die Geographie den konzeptionellen Hintergrund und GIS das technische Umfeld, um räumliche Problemstellungen ganzheitlich zu bearbeiten:

 

Zeit

 

Al Gore

Weiterführende Ressourcen:

  • Internationale Gesellschaft für Digital Earth
  • Science Hub zu Digital Earth der Europäischen Kommission
  • International Journal of Digital Earth
  • Next Generation Digital Earth - Artikel führender GI Wissenschafter zu Al Gores Vision und weiterführenden Entwicklungen.
 

1.2 Digital Earth

Ende der 1990er Jahre präsentierte Al Gore seine Vision einer digitalen Hülle, die alle erdbezogenen Daten enthält. Unter dem Titel "Digital Earth" Link wurde seither ein Konzept geprägt, das sich die geographische Koordinate zunutze macht, um Daten und Informationen aus unterschiedlichsten Kontexten miteinander in Verbindung zu setzen. Al Gore sah darin eine Möglichkeit, komplexen, globalen Herausforderungen, wie beispielsweise dem Klimawandel, besser begegnen zu können, sowie Daten und Informationen auf Basis virtueller Globen (wie Google Earth) kommunizieren zu können.
Dass diese Idee nicht zwingend neu war, sondern in der Geographie bzw. in der räumlichen Analyse schon lange etabliert ist, zeigen die historischen Beispiele Link von Dr. Snow, Hägerstrand, McHarg und andere. Neu ist, dass durch den technischen Fortschritt, insbesonders die Verbreitung des (mobilen) Internets und die damit verbundenen GIS-Innovationen, es heute nicht nur möglich ist, die physische Realtiät abzubilden, sondern auch nicht-physische Informationen (wie z.B. Kommentare zu Einrichtungen, geokodierte Fotos oder Tweets) in der digitalen Hülle der Erde abbilden, erkunden und weiterverarbeiten zu können (mehr dazu in Lektion 9).

Twittermap
Werden geokodierte Tweets auf eine Kartenbasis Link projiziert, lässt sich sehr schön ein räumlich differenziertes Bild von Themen, die aktuell bewegen (zumindest den Teil der Bevölkerung, der Twitter benutzt) ableiten. Im Herbst 2017 ist München offensichtlich von der Demission des Fußballtrainers Carlo Ancelotti und dem Oktoberfest bewegt, während in Österreich die Nationalratswahl im Mittelpunkt steht.

Digital Earth

  • Das "Erste Gesetz der Geographie" von Waldo Tobler (1970) beschreibt die Beziehung von Dingen in Abhängigkeit des Standorts:
    "Everything is related to everything else, but near things are more related than distant things."
 

Das Wesen von Geodaten ist, sehr grob formuliert, die Verbindung von Lageinformation mit Attributinformationen. Genau darin liegt die bestechend einfache Möglichkeit, über die Lageinformation sehr unterschiedliche (Attribut-) Informationen aus mitunter weit von einander entfernten Fachdomänen zusammen zu bringen und dadurch neue Erkenntnisse zu generieren. DatenschichtenDie Bandbreite von Daten, die in diesem Kontext genutzt werden kann, ist, ebenso wie das vorhandene Datenvolumen, groß und wird stetig größer. Jede Datenschicht kann dabei, natürlich bei entsprechender Interpretation, zu einem besseren Verständnis der Gegebenenheiten vor Ort beitragen. Ein kurzes Beispiel soll diesen Mehrwert illustrieren:

BeispielFür die Planung eines stationsgebundenen Fahrradverleihsystems beziehen Sie von bestehenden Systemen operative Kennwerte. Dadurch wissen Sie, dass die Nachfrage, die für ein nachhaltiges Geschäftsmodell natürlich entscheidend ist, maßgeblich von der Anzahl der Personen, die im Umkreis von 300 Metern leben abhängt. Zudem erfahren Sie, dass Arbeitsstätten, Einkaufsmöglichkeiten und Sehenswürdigkeiten zusätzliche Nachfrage generieren. Um nun einerseits gute Standorte für Stationen zu finden und andererseits die Nachfrage je Station abschätzen zu können, sammeln Sie Daten aus unterschiedlichen Domänen. Am Ende umfasst Ihre Datenbasis das digitale Wegenetz, eine Datenbank mit POIs, statistische Kennzahlen und Daten des örtlichen Tourismusverbands. Werden diese miteinander in Verbindung gesetzt, können Sie räumlich genaue Aussagen zum geplanten Fahrradverleihsystem treffen. Diese, auf Strukturdaten basierende, Analyse kann durch eine kartenbasierte Umfrage noch wesentlich erweitert werden. Dabei können BürgerInnen Stationsvorschläge in einer Karte bewerten und kommentieren, oder alternative Vorschläge machen.

Wie in diesem Beispiel illustriert wird, kann, auf Basis des gemeinsamen Raumbezugs, Planungs-, Ingenieurs- und Wirtschaftswissen mit BürgerInnenbeteiligungsprozessen zusammengebracht werden. Dadurch entsteht ein umfassendes Bild, in dem sich die unterschiedlichen Perspektiven auf ein System - in diesem Fall ein Fahrradverleihsystem - widerspiegeln.

Übung

Übung Raumbezug in eigener Domäne

   

Die Bedeutung von Geographie und GIS für den Umgang globaler Herausforderungen, wird in diesem Video der UNO plastisch dargestellt. Gleichzeitig fasst es den wesentlichen Gedanken dieser Lektion ausgezeichnet zusammen:

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