Aufgabenteil I: Recherchieren zum Thema „GIS und Koordinatensysteme“
1. Was ist das Gauß-Krüger-System?
Das Gauß-Krüger-System ist ein kartesisches Koordinatensystem .
Mit Hilfe dessen, ist es möglich jeden Punkt auf der Erde mit einer Koordinate, eindeutig zu bestimmen .
2. Um welche Einheiten handelt es sich bei GK-Koordinaten?
Die verwendete Einheit ist Meter, somit kann man von metrischen Koordinaten sprechen .
3. Was ist ein Ellipsoid und welcher wird beim GK-System verwendet?
Ein Ellipsoid ist die dreidimensionale Darstellung einer Ellipse. Es entsteht durch die Drehung einer Ellipse, um eine ihrer Achsen. Beim GK-System wird das Bessel-Ellipsoid von Friedrich Wilhelm Bessel verwendet. Dieses stellt ein Referenzbild von Europa dar, welches von Bessel 1841 aufgrund großzügiger Vermessungsdaten abgeleitet wurde . Auf der Oberfläche können Koordinaten angegeben werden.
4. Welche Projektionsart liegt dem Gauß-Krüger-System zugrunde?
Die Transversale Mercator- Projektion : Diese Projektion ergibt sich aus der Zylinderprojektion. Bei dieser Projektion wird ein Zylinder (ein Blatt Papier) über einen Globus gestülpt. Dieser Zylinder berührt den Globus nur am Äquator. Somit werden jetzt alle Punkte vom Globus auf den Zylinder projiziert, ausgehend vom Projektionszentrum in der Erdmitte. Die entstandene flache Karte der Erdoberfläche stellt jedoch noch keine Mercator-Projektion dar, da lediglich der Äquator streckengetreu abgebildet wird. Die anderen Breitenkreise werden mit zunehmendem Abstand zum Äquator verzerrt dargestellt und haben in der Karte die gleiche Länge wie der Äquator, was jedoch nicht der Realität entspricht. Um eine realitätsnahe Abbildung, ohne Verzerrung zu erhalten, wird der Zylinder schrittweise um 3° weitergeschoben. So erhält man die Transversale Mercator-Projektion.
5. Worin besteht der Unterschied zwischen geographischen und projizierten, kartesischen Koordinaten?
Geographische Koordinaten: Geographische Koordinaten legen einen Punkt auf der Erde fest. Dies geschieht mit Hilfe von 360 Längengraden und180 Breitengraden. Diese Koordinatensysteme beziehen sich auf Kugeln oder Ellipsoide und werden durch Winkel-, Längen- oder Breitengrade beschrieben.
Projizierte, kartesische Koordinaten:
Projizierte Koordinaten: Aufgrund der Erdkrümmung ist eine Kartendarstellung eigentlich nur mit Verzerrung der Breitenkreise möglich. Um dies zu umgehen, muss eine Projektion durchgeführt werden. Hierbei wird die kugelförmige Gestalt der Erde geebnet, wie es auch der Transversalen Mercator-Projektion oder auch der Kegel- oder Zylinderprojektion der Fall ist.
Kartesische Koordinaten: Das kartesische Koordinatensystem ist ein orthogonales Koordinatensystem, welches aus zwei bzw. drei Achsen x, y und z besteht. Somit werden die Punkte im Raum dreidimensional dargestellt, und können somit in einem Raum lokalisiert werden .
6. Warum werden im GK-System sog. Meridianstreifen verwendet?
Im Gauß-Krüger-System werden Meridianstreifen verwendet, da die Projektionen nur in Äquatornähe bzw. in kleinen Bereichen unverzerrt bleiben. Das heißt, dass eine Projektion ohne Verzerrung der Flächen, Winkel, Form, Entfernung und Richtung nicht möglich ist. Um eine realitätstreue Abbildung zu erhalten, müssen viele Projektionsstreifen nebeneinander gereiht werden. Die Abbildungsfläche wird in sogenannte Meridianstreifen unterteilt. Diese Unterteilung erfolgt in 3° Abständen. Jeder Meridianstreifen stellt ein eigenes rechtwinkliges Koordinatensystem dar und ermöglicht, die Verringerung von Verzerrungen.
7. Wie erkennt man die Kennziffer des verwendeten Meridianstreifens an einer Koordinate?
Der Hochwert und der Rechtswert, geben die die Koordinaten von einem Punkt an. Der Hochwert steht in Bezug zum Äquator. Er gibt den gemessenen Abstand in Richtung Norden und dem Basispunkt auf der y-Achse an. Der Rechtswert gibt hingegen den Abstand zum Hauptmeridian (x-Achse) an. Die Kennziffer ergibt sich aus der ersten Ziffer des Rechtswertes.
Beispiel: Ist die Koordinate des Rechtswertes zum Beispiel: 5.454.313.295 , so entspricht die Kennziffer des GK- Streifens der ersten Stelle der Koordinate, also 5.
Aufgabenteil II:Erstellen eines Quantum-GIS-Projekts
Dieser zweite Teil der Übung bestand darin, eine Graphikdatei von dem räumlichen Umfang der Verbandsgemeinde Weilerbach mit dem Programm Quantum GIS zu erstellen.
Zunächst habe ich diverse Grundeinstellung vorgenommen. Hier habe ich unter „Einstellungen“ „Optionen“ gewählt, um die Maßeinheit Meter zu wählen und um das Ellipsoid für Abstandsberechnungen auf „Bessel 1841“ einzustellen.
Als weitere Grundeinstellung habe ich den Koordinatenbezug unter der Option „KBS abfragen“ aktiviert. Diese Einstellung ist ebenfalls unter „Optionen“ und der nachfolgenden Auswahl „KBS“ zu finden. Desweiteren habe ich hier als Koordinatenbezugssystem „Gauss-Krüger Zone 2“ gewählt, welche unter der Option „Projekteigenschaften“ zu finden ist.
Als letzte Grundeinstellung habe ich eine relative Pfadenspeicherung gewählt, um nachfolgend die Genauigkeit auf „Automatisch“ einzustellen.
Nach Abschluss dieser Einstellungen habe ich zunächst mit der Funktion „Rasterlayer hinzufügen“ die Topographische Karte TK 100 geöffnet. Anschließend habe ich über „Vektorlayer hinzufügen“ die Daten der Landkreise, Verbandsgemeinden, Ortsgemeinden und der Naturschutzgebiete geladen. Wobei hier die Quelltyp auf „Datei“ und die Kodierung „CP1252“ eingestellt sein muss.
Weiterführend wurden die Daten dieser Verwaltungsgrenze in die logische Reihenfolge gebracht, dass die größte Einheit, also die Landkreise unten liegen und die kleinste Einheit, die Naturschutzgebiet, als oberster Layer dargestellt werden. Allerdings befindet sich über diesem Layer der Naturschutzgebiete noch die Topographische Karte 100, so dass diese stets durchzusehen ist.
Anschließend habe ich durch Rechtsklick auf die Landkreise, Verbandsgemeinden, Ortsgemeinden und Naturschutzgebiete „Eigenschaften“ gewählt um unter „Darstellung“ die Umrandungsoptionen einzustellen. Hierbei habe ich für die Landkreise die Stärke 2 in rot gewählt, für die Verbandsgemeinden 1 in schwarz und für die Ortsgemeinden 0,5 in grau. Auch die Naturschutzgebiete haben die Umrandungsstäke 2 in grün erhalten, ebenso wie eine grüne Schraffur.
Im nächsten Schritt habe ich wieder durch Rechtsklick auf „Landkreise“ die Funktion der „Eigenschaften“ aufgerufen um unter „Darstellungen“ den Legendentyp „Eindeutiger Wert“ zu wählen. So gelangt man zu der Möglichkeit die einzelnen Landkreise unterschiedlich einzufärben. Dies kann man, indem man „NAME“ auswählt und dann „Klassifizieren“. Man erhält nur eine Auflistung aller Landkreise unter der eingestellten Farbe. Diese lässt sich manuell beliebig ändern. Durch die Markierung aller Landkreise ist es weiterhin möglich, die Umrandungsstäre 2 und die gewünschte Farbe für die Landkreise beizubehalten.
Danach habe ich durch die Funktion der „Beschriftung“ die Namen der Ortsgemeinden und Naturschutzgebiete hinzugefügt. Dies ist über die Auswahl „Beschriftung anzeigen“ möglich. Anschließend muss „Name“ ausgewählt werden. Nur kann die Schriftgröße und Schriftart ausgewählt werden. Die Ortsgemeinden werden bei mir in der Größe 14 und in rot angezeigt. Die Namen der Naturschutzgebiete sind etwas kleiner, kursiv und grün. Um eine gute Lesbarkeit zu haben, habe ich die Beschriftung „freigestellt“. Um eine Überlagerung der Beschriftung zu vermeiden, habe ich unterschiedliche Platzierungen ausgewählt.
Im letzten Schritt habe ich die Karte einmal als QGIS-Datei gespeichert und ein weiteres Mal als Bild im PNG-Format. Dies ist über die Auswahl „Bild speicher als“ unter „Datei“ möglich. Um den passenden Ausschnitt für die räumliche Ausprägung der Verbandsgemeinde Weilerbach zu finden, habe ich vorher die Verbandsgemeinden mit einem Rechtsklick angewählt, um die Attributtabelle zu öffnen. Hier braucht man nur „Weilerbach“ einzugeben und zu „Suchen“. Durch die Auswahl, dass das Suchergebnis in der Liste oben angezeigt wird, wird das Ganze vereinfacht und man braucht nur noch „zu den gewählten Zeilen zoomen“.
Die mit QGIS erstellte Karte für die räumliche Ausprägung der Verbandsgemeinde Weilerbach:
