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Geographische Informationssysteme

Einführung

Es wird oft verstanden, dass geographische Informationssysteme (nachfolgend GIS) nur die Software für die Sammlung, Speicherung, Verarbeitung und Anzeige von räumlichen Daten sind. GIS im „richtigen“ Sinn ist jedoch ein Informationssystem, dass ein reales Territorium mit seinen komplexen dynamischen Prozessen simuliert. Wenn Sie alle verfügbaren geografischen Daten in einem einzigen Bereich auf einem Haufen sammeln, erhalten Sie kein GIS — Sie erhalten eine Menge Daten. Wenn Sie jedoch Verbindungen zwischen verschiedenen Komponenten des Systems herstellen und eine umfassende Analyse durchführen, die Ihnen qualitativ neues Wissen vermittelt, dann können Sie sagen, dass Sie über ein effektives geografisches Informationssystem verfügen. Wenn wir einer strengeren akademischen Definition folgen, dann:

Geographisches Informationssystem ist eine computergestützte Technologie und Methodik zum Sammeln, Speichern, Manipulieren, Abrufen und Analysieren von räumlichen Daten oder georeferenzierten Daten [1].

Oder sollte ich sagen:

Geographisches Informationssystem ist ein System aus Hardware, Software, Daten, Personen, Organisation und institutioneller Anordnung zum Sammeln, Speichern, Analysieren und Anzeigen von Informationen über die Gebiete der Erde [1].

Heutzutage sind Geoinformationstechnologien tief in das Leben jedes Menschen eingedrungen: Kartendienste werden in Smartphones eingesetzt und Ihre Koordinaten werden ständig an Server von interessierten Unternehmen übermittelt, um Erkenntnisse für gezielte Werbung oder andere Zwecke zu gewinnen [2]. Sie können zwei Tasten auf Ihrem Handy drücken, und in einer Sekunde erhalten Sie eine detaillierte Route, wie Sie von Punkt A zu Punkt B fahren können. Und Sie denken nicht einmal, dass diese Route von einem komplexen Algorithmus gezeichnet wurde, der auf einem graph-Modell eines Strassennetzes, während das Strassennetz selbst durch halbautomatische Interpretation von Bildern von Fernerkundungssatelliten der Erde (im Folgenden ERS-Satelliten) erzeugt wurde.

GIS verwendet ein Ebene-nach-Ebene-Prinzip um echte Territorien zu modellieren
GIS verwendet ein Ebene-nach-Ebene-Prinzip um echte Territorien zu modellieren

Noch 30 Jahre zurück konnten sich nur Regierungsorganisationen den Einsatz von GIS leisten — damals waren Computer riesig und teuer, und Programmierer und GIS-Spezialisten waren Gold wert [3] [4] [5]. GIS als Teil eines grossen Feldes der Informationstechnologie hat sich damit entwickelt. Ursprünglich waren GIS Desktop-basiert und arbeiteten mit Dateien. Dann begannen sie mit relationalen Datenbanken zu interagieren, und so viele Menschen konnten sich über das Netzwerk mit diesen Datenbanken verbinden und gleichzeitig mit denselben Daten arbeiten. Dann ging GIS ins Internet und bekam eine freundliche Schnittstelle. So wurde GIS anstelle von Desktop-Anwendungen, die nur für einen sehr engen Kreis von Spezialisten geeignet waren, zu einfach zu bedienenden Internetdienste und Anwendungen für Smartphones [6].

Der Einsatz von GIS in der Archäologie

Viele Menschen, die mit GIS nicht vertraut sind, aber aus verschiedenen Gründen geografische Forschung betreiben müssen, beginnen mit Google Earth zu arbeiten. Dies ist ein grossartiges Programm, mit dem hochauflösende Satellitenbilder in einer dreidimensionalen Umgebung betrachtet werden können, aber es beschränkt die Fähigkeit des Forschers, völlig neue Daten zu erstellen. Mit wahren GIS können Sie neue Datensätze aus vorhandenen Daten ableiten. In archäologischen Forschungen und Projekten, um versteckte Merkmale oder Prozesse in der Landschaft zu finden, erlauben solche GIS:

  • Geodaten aller möglichen Typen in einem Koordinatensystem zu sammeln:
    • Gescannte Papierkarten
    • ERS-Daten von verschiedenen Sensoren
    • Digitale Höhenmodelle
    • Koordinaten von Objekten aus schriftlichen Berichten von Expeditionen oder Büchern
    • Alle anderen digitalen Informationen, die eine Koordinatenreferenz haben (sogar Nachrichten aus sozialen Netzwerken mit Geotags können in GIS integriert werden)
  • Erstellen von analytischen Modellen, die die Frage „Was wäre, wenn…?“ beantworten. Zum Beispiel:
    • Was, wenn wir versuchen, Muster für bereits gefundene archäologische Funde in den Landschaftsmerkmalen zu finden und dann erworbenes Wissen anzuwenden, um nach neuen Objekten zu suchen?
    • Können wir überprüfen, ob der Punkt A an einem Berghang von Punkt B am Hang eines anderen Berges sichtbar ist?
    • Wie steil ist der Hang an Orten, wo früher Siedlungen entstanden sind?
    • Ist es möglich, die Eignung des Gebiets für Siedlungen zu quantifizieren?
    • Und vieles mehr…
  • Neue Daten und Karten zu erstellen. Wenn Sie beispielsweise ein multispektrales Satellitenbild in Ihrem GIS-Projekt haben, können Sie die Landschaft halbautomatisch in verschiedene Typen einteilen und das Ergebnis als neue Ebene speichern. Mithilfe einer gewichteten Überlagerungsanalyse können Sie eine Karte der Eignung des Gebiets für die menschliche Wirtschaftstätigkeit erstellen.
  • Irrelevante Flächen für das Forschungsgebiet ausbleichen — es kann die Arbeitszeit erheblich verkürzen. Zum Beispiel können Sie alle Bereiche mit einer Höhe von mehr als 3000 m über dem Meeresspiegel oder mit einem steilen Hang von mehr als 60° verbergen.
  • Erstellen von professionellen und druckfertigen kartographischen Materialien für die Druckerei: Karten, Atlasse, Plakate u.s.w.

Wir empfehlen Ihnen, das wunderbare Buch „Remote Sensing in Archeology“ (Wiseman; El-Baz, 2007) [7] zu lesen, dass Beispiele für die erfolgreiche Anwendung von GIS und ERS für die archäologische Forschung in verschiedenen Teilen der Welt enthält.

Wo kann man kostenlose Geoinformationssoftware bekommen?

Wenn wir nicht in der Welt der Open-Source-Software wären, wäre es sehr schwierig für uns, nach Paititi zu suchen, weil wir andernfalls viel bezahlen müssten, um auf lizenzierte professionelle Software zugreifen zu können. Glücklicherweise gibt es heute neben leistungsfähigen eigenentwickelten Softwaresystemen für das Arbeiten mit Geodaten auch eine Vielzahl von kostenlosen GIS, die für kommerzielle Zwecke genutzt und entsprechend Ihren Bedürfnissen weiterentwickelt werden können. QGIS ist eines dieser bekanntesten Programme. Wir verwenden es für unser Projekt zusammen mit dem relationalen Datenbanksystem PostgreSQL (mit PostGIS-Erweiterung) und dem GeoServer Mapping-Server für die Übertragung von Geodaten über das Internet. Mehr über die geographische Informationsstruktur des Paititi-Forschungsprojekts und unser Forschungs-GIS erfahren Sie im entsprechenden Kapitel „Testen unserer Möglichkeiten“.

Im Folgenden finden Sie eine Liste der unserer Meinung nach wichtigsten Open-Source-Desktop-GIS, die für Ihre eigene archäologische Forschung nützlich sein können.

  • QGIS ist ein kostenloses plattformübergreifendes geografisches Informationssystem, das von der internationalen Gemeinschaft entwickelt wurde. Es hat eine freundliche und intuitive Benutzeroberfläche und ist heute eines der beliebtesten Open-Source-GIS.
  • GRASS GIS ist eines der ältesten existierenden GIS (seit 1982). Es ist ein Open-Source-Softwarepaket zur Verarbeitung räumlicher Informationen und zum Aufbau geographischer Informationssysteme. Entwickelt unter Beteiligung der US-Regierung, Forschungsinstituten und Unternehmen. Diese Software kann nicht benutzerfreundlich genannt werden, daher müssen Anfänger hart arbeiten, um sie zu meistern.
  • SAGA GIS, unterstützt von der internationalen Entwicklergemeinschaft, ist ein GIS oder besser gesagt „Software zur räumlichen Informationsverarbeitung“, die eher für die Datenanalyse geeignet ist als für den Aufbau geographischer Informationssysteme (z. B. die Klassifizierung von Satellitenbildern, morphometrische Analyse von Geländemodellen u.s.w.)
  • gvSIG ist ein weiteres kostenloses GIS, das hauptsächlich von den Spaniern entwickelt wurde.

Verweise

  1. ELANGOVAN, K. GIS Fundamentals, Applications and Implementations, 2006. ISBN: 81-89422-16-2, S.3
  2. COONEY, Michael. Smartphone tracking apps raise security, privacy and legality questions. Network World, 11.05.2016. Abgerufen von https://www.networkworld.com/article/3068627/security/smartphone-tracking-apps-raise-security-privacy-and-legality-questions.html
  3. mbfleming. Data For Decision (part 1 of 3). YouTube, 2007. Abgerufen von https://youtu.be/eAFG6aQTwPk
  4. mbfleming. Data For Decision (part 2 of 3). YouTube, 2007. Abgerufen von https://youtu.be/3kFYsOHgDSo
  5. mbfleming. Data For Decision (part 3 of 3). YouTube, 2007. Abgerufen von https://youtu.be/ryWcq7Dv4jE
  6. PETERS, Dave. The Evolution of GIS Software. Esri Insider, 22.12.2014. Abgerufen von https://blogs.esri.com/esri/esri-insider/2014/12/22/the-evolution-of-gis-software/
  7. WISEMAN, James R.; EL-BAZ, Farouk (Eds). Remote Sensing in Archaeology, 2007. ISBN 978-0-387-44455-0, S.238-325