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geographisches Informationssystem (GIS)
1. Begriff: Ein rechnergestütztes, raumbezogenes Informationssystem, das die Speicherung, Verwaltung, Analyse, Modellierung und kartographische Repräsentation digitaler räumlicher Informationen integriert. Der Zweck eines GIS ist es, verschiedenste räumliche Bezugsflächen - von topographischen Elementen über administrative Bezirke bis hin zu speziell definierten Gebietseinheiten der Marktforschung, der postalischen Zustellbereiche, des Arbeitsmarktes, etc. - automatisch zu erfassen, zu speichern und zu integrieren und diese mit räumlich verorteten Daten der unterschiedlichsten Bereiche zu verknüpfen, um räumliche Struktur- und Verflechtungsanalysen sowie Modellberechnungen durchzuführen und in Form von Listen, Tabellen, Diagrammen und besonders Karten auszugeben. - Prinzipien: (1) Overlay-Konzept in der (digitalen) Kartenbibliothek. Das für ein GIS grundlegende Layer- oder Schichtenkonzept besagt, daß die verschiedenen räumlichen Informationen die einzelnen Schichten bilden, die mittels GIS beliebig überlagert, verknüpft und verschnitten werden. Dafür ist die Speicherung, schnelle Abfrage und Kombination umfangreicher Datenbestände erforderlich. (2) Von zentraler Bedeutung ist daher die Verbindung von geometrischen Informationen und von Sachdaten durch ein (relationales) Datenbankverwaltungssystem, das über Schnittstellen unterschiedliche Datenformate transformieren kann und vor allem redundante Datenspeicherung weitgehend reduziert. Dieses dient nicht nur der effektiven Nutzung der Speicherkapazität, sondern auch der Verringerung von Transformationsanomalien, Informationsverlusten und Verfälschungen. (3) Hybride Datenspeicherung (Vektor- und Rasterdaten). - 2. Probleme: Im Unterschied zur herkömmlichen Kartographie und räumlichen Analysetechnik ergeben sich einige, noch nicht zufriedenstellend gelöste Probleme. Dazu gehört insbes. das der Generalisierung. Die automatische Erfassung (Digitalisierung) von Linien und Polygonen aus konventionellen Karten bringt ebenso wie die Verknüpfung mehrerer Kartenblätter und verschiedener Maßstäbe Ungenauigkeiten und Anpassungsprobleme mit sich, die eine Generalisierung über einen mathematischen Algorithmus zur Datenreduktion und Kurvenglättung erfordern; hier sind erste Lösungsansätze für eine automatische Generalisierung durch die thematische Kartographie entwickelt worden. Ein weiteres Problem besteht in der Verknüpfung von Vektordaten (Linien) der konventionellen Kartenquellen mit Rasterdaten (Pixel-Bildern), welche die Fernerkundung liefert und die für alle Planungsbereiche (Landnutzung, Umweltbelastung, Verkehrsnetze, Bodenschätze, Siedlungsstrukturen, etc.) als aktuelle und flächendeckende Information zunehmend an Bedeutung gewinnen. Ebenso beinhaltet die Mustererkennung digitaler Daten (Satellitenbilder, Luftbilder, Karten) eine Schwierigkeit, da die automatische Klassifikation der Daten anhand von Testgebieten "trainiert" werden muß. Die Probleme der Flächenverschneidung (z. B. von agraren Anbauzonen und Bodentypen oder von Marktgebieten mit administrativen Einheiten) hingegen werden mit der wachsenden Leistungsfähigkeit von Microcomputern behoben werden können. Schwieriger ist die Schaffung einer Benutzeroberfläche, die auch einem kartographisch nicht ausgebildeten Anwender Unterstützung bei der Ein- und Ausgabe durch eine Kommunikation in natürlicher Sprache bietet. Neben den technischen Fragen ergeben sich beim Einsatz in der räumlichen Planung noch offene Probleme hinsichtlich der Transparenz und Kontrolle von Daten und Ergebnissen der GIS für die Planungsbetroffenen. - 3. Entwicklung: Begann in den 70er Jahren mit Programmen der computergestützten Kartographie (z. B. SYMAP - SYnapgraphic MAPping program). Ende der 70er Jahre gab es die ersten leistungsfähigen Systeme mit beschränkter interaktiver Bearbeitungsmöglichkeit und der Verarbeitung von Polygonstrukturen. Ausgereifte Mehrzwecksysteme mit modularem Aufbau, interaktiver Bearbeitungsmöglichkeit und anwenderorientierter Benutzer-Schnittstelle gibt es seit Mitte der 80er Jahre (z. B. ARC/INFO) mit dem Aufkommen von 32-bit Mikrocomputern, Multiprozessing und hochauflösenden farbgraphischen Terminals. Inzwischen sind die GIS-Programme auch vielfach hardwareunabhängig. In der zukünftigen Anwendung von GIS werden künstliche Intelligenz (insbes. Expertensysteme) weitere Fortschritte mit sich bringen, in dem die Programme aus den Anwendungen des Nutzers "lernen" und dessen Änderungen speichern und fortführen.
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