Was ist ein geografisches Informationssystem (GIS)?

Was ist GIS?

Geographische Informationssysteme (GIS) speichern, analysieren und visualisieren Daten für geographische Positionen auf der Erdoberfläche.

GIS steht für Geografische Informationssysteme und ist ein computergestütztes Werkzeug, das räumliche Beziehungen, Muster und Trends in der Geografie untersucht.

Es wurde bereits 1854 (natürlich ohne Computer!) verwendet, um einen Seuchenausbruch in der Londoner City zu kartieren. Im Grunde genommen verwenden wir diese Art der räumlichen Analyse auch heute noch, allerdings in einer ausgefeilteren Form.

Zusammenfassend:

Daten ohne räumlichen Bezug bieten keinen geografischen Kontext. Und ohne geografischen Kontext kann man die Welt, in der wir heute leben, nicht vollständig verstehen.

Deshalb brauchen wir Geografische Informationssysteme (GIS) und wie kommt es, dass sie einen wesentlichen Einfluss auf unser tägliches Leben haben (den Sie vielleicht gar nicht bemerken).

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Was ist GIS Mapping?

GIS Mapping erzeugt Visualisierungen von Geodaten. Die 4 Hauptideen von Geographischen Informationssystemen (GIS) sind:

• Erstellen von geografischen Daten.
• Verwalten in einer Datenbank.
• Analysieren und Muster finden.
• Visualisieren auf einer Karte.

Da das Betrachten und Analysieren von Daten auf Karten unser Verständnis von Daten beeinflusst, können wir mit GIS bessere Entscheidungen treffen.

Es hilft uns zu verstehen, was wo ist. Die Analyse wird einfach. Antworten werden klar.

Was sind Anwendungen von GIS?

Täglich unterstützt GIS Millionen von Entscheidungen auf der ganzen Welt, wie diese 1000 GIS-Anwendungen. Sie haben einen großen Einfluss auf unser Leben, ohne dass Sie es vielleicht merken. Zum Beispiel verwenden wir GIS für:

• Die Suche nach neuen Ladenstandorten
• Die Meldung von Stromausfällen
• Die Analyse von Verbrechensmustern
• Die Routenplanung in der Autonavigation
• Die Vorhersage und Prognose des Wetters

Visualisieren Sie die Geographie mit Karten

Ich denke, Sie werden zustimmen:

Es ist WIRKLICH schwer, die Koordinaten von Breiten- und Längengraden in einer Tabellenkalkulation zu visualisieren.

Aber wenn man diese Positionen auf einer Karte addiert, erwachen plötzlich Tabellenkalkulationen zum Leben.

Das liegt daran, dass Karten geografische Informationen leichter verständlich machen.

Wenn man einen geografischen Zusammenhang hat, sieht man nicht nur auf einer Karte, wo sie sind. Man kann auch:

• Berechnen, wie weit Punkte voneinander entfernt sind
• Prüfen, ob Punkte nach Mustern und Trends geclustert sind
• Die optimale Route zwischen Städten finden

Komponenten von Geografischen Informationssystemen

Die 3 Hauptkomponenten von Geografischen Informationssystemen sind:

1. DATEN: GIS speichert Ortsdaten als thematische Schichten. Jeder Datensatz hat eine Attributtabelle, die Informationen über das Merkmal speichert. Die beiden Haupttypen von GIS-Daten sind Raster- und Vektordaten:

Raster
Raster sehen wie Gitter aus, weil sie Daten in Zeilen und Spalten speichern. Sie können diskret oder kontinuierlich sein. Zum Beispiel stellen wir oft Landbedeckung, Temperaturdaten und Bilder als Rasterdaten dar.

Vektor
Vektoren sind Punkte, Linien und Polygone mit Scheitelpunkten. Zum Beispiel sind Hydranten, Konturen und administrative Grenzen oft Vektoren.

2. HARDWARE: Hardware führt GIS-Software aus. Dabei kann es sich um leistungsstarke Server, Mobiltelefone oder eine persönliche GIS-Workstation handeln. Die CPU ist Ihr Arbeitspferd und die Datenverarbeitung ist das A und O. Doppelmonitore, zusätzlicher Speicherplatz und scharfe Grafikkarten sind ebenfalls ein Muss für GIS.

3. SOFTWARE: ArcGIS und QGIS sind die führenden Anbieter von GIS-Software. GIS-Software ist auf die räumliche Analyse mit Hilfe von Mathematik in Karten spezialisiert. Sie verbindet Geographie mit moderner Technologie, um unsere Welt zu messen, zu quantifizieren und zu verstehen.

Entscheidungen mit räumlicher Analyse treffen

Nie zuvor gab es dringendere Probleme, die eine raumbezogene Perspektive benötigen. Klimawandel, Naturkatastrophen und Bevölkerungsentwicklung sind beispielsweise allesamt geografisch bedingt. Diese globalen Probleme erfordern ortsbezogenes Wissen, das nur ein GIS liefern kann.

Die meisten Menschen denken, dass es bei GIS nur darum geht, „Karten zu erstellen“. Aber wir machen uns die Macht von GIS zunutze, weil wir die Erkenntnisse der räumlichen Analyse nutzen. Wir nutzen die räumliche Analyse durch Mathematik in Karten. Die räumliche Analyse ist mit Papierkarten schwierig, deshalb brauchen wir GIS. Hier sind Beispiele für räumliche Analysen:

BUFFER:

Das Pufferwerkzeug erzeugt ein Polygon um Merkmale in einem bestimmten Abstand. Durch das Erstellen von Puffern können Sie die umliegenden Merkmale finden, die sich innerhalb von Puffern befinden.

HOT SPOT:

Hot Spots heben Bereiche hervor, in denen sich Punkte häufen. Cold Spots hingegen weisen eine geringe Punktdichte auf.

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Dieses Zitat bedeutet, dass, wenn man 80% aller Behördendaten nimmt, 80% einen geografischen Kontext haben. Dieses Zitat stammt von Robert Williams in seinem Aufsatz „Selling a geographical information system to government policymakers“

Aber kürzlich haben Forscher diesen Prozentsatz auf 60 % im Jahr 2012 gesenkt. So oder so, Geografie ist ein wichtiger Bestandteil von Daten.

Von der Planung einer Pipeline bis zur Navigation von Schiffen – räumliche Probleme brauchen räumlich denkende Menschen. Aus diesem Grund haben sich Geografische Informationssysteme auf unzählige Disziplinen ausgedehnt. GIS-Berufe haben Hochkonjunktur für:

• KARTOGRAPHEN erstellen Karten. Der Begriff „Kartograph“ kommt von charta, was „Tafel oder Blatt Papier“ bedeutet, und graph „zeichnen“.
• DATENBANKVERWALTER speichern und extrahieren Informationen aus strukturierten Datensätzen in räumlichen Datenbanken.
• PROGRAMMIERER schreiben Code und automatisieren redundante GIS-Prozesse. Zu den GIS-Programmiersprachen gehören z.B. Python, SQL, C++, Visual Basic und JavaScript.
• FERNERKUNDENSPEZIALISTINNEN nutzen Luft- und Satellitenbilder sowie Fernerkundungssoftware.
• RAUMANALYSTEN verwenden Geoverarbeitungswerkzeuge, um geografische Daten zu bearbeiten, zu extrahieren, zu lokalisieren und zu analysieren.
• LANDVERMESSER messen die 3-dimensionalen Koordinaten auf dem Land.

WEITERLESEN: GIS-Gehaltserwartungen: Erklimmen Sie die GIS-Karriereleiter

GIS begann mit der Kartierung der Cholera

Im Jahr 1854 wurde die Stadt London, England, von der Cholera heimgesucht. Niemand wusste, wo die Krankheit begann. Also begann der britische Arzt John Snow mit der Kartierung des Ausbruchs. Dabei ging es nicht nur um die Krankheit. Er kartierte auch Straßen, Grundstücksgrenzen und Wasserleitungen.

Große Entdeckungen und Verbesserungen erfordern immer die Zusammenarbeit vieler Köpfe. Man mag mir das Verdienst zuschreiben, den Weg für GIS geebnet zu haben. Aber wenn ich mir die nachfolgende Entwicklung ansehe, habe ich das Gefühl, dass die Anerkennung nicht nur mir, sondern auch anderen gebührt.
-Roger Tomlinson

Als er diese Merkmale zu einer Karte hinzufügte, geschah etwas Interessantes. Er stellte fest, dass Cholerafälle nur entlang einer Wasserlinie auftraten. Dies war ein Durchbruch, der die Geografie mit der öffentlichen Gesundheitssicherheit verband. Aber das war nicht nur der Beginn der räumlichen Analyse. Es war auch der Beginn der Epidemiologie, der Untersuchung der Ausbreitung von Krankheiten.

Im Jahr 1968 begann ein Mann namens Roger Tomlinson, die moderne Datenverarbeitung mit Karten zu verbinden. In seinem Aufsatz „A Geographic Information System for Regional Planning“ prägte er erstmals den Begriff „GIS“. Zu diesem Zeitpunkt wurde GIS tatsächlich zu einem computergestützten Werkzeug für die Speicherung von Kartendaten. Im Jahr 2014 verstarb Roger Tomlinson, der für immer als der „Vater von GIS“ in Erinnerung bleiben wird.

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GIS-Nutzungen und -Anwendungen

Geografische Informationssysteme sind vollgepackt mit Anwendungsbeispielen. Wir haben zum Beispiel über 1000 GIS-Nutzungen und -Anwendungen gefunden. Im Folgenden sind einige Beispiele aufgeführt.

UMGEBUNG: Bei weitem die meisten Nutzer sind für die Umwelt. Naturschützer verwenden GIS zum Beispiel für Klimaveränderungen, Grundwasserstudien und Folgenabschätzungen.

MILITÄR UND VERTEIDIGUNG: Das Militär ist ein großer Nutzer von GIS. Sie verwenden es für Standortinformationen, Logistikmanagement und Spionagesatelliten.

LANDWIRTSCHAFT: Landwirte nutzen es für Präzisionslandwirtschaft, Bodenkartierung und Ernteproduktivität.

FORSTWIRTSCHAFT: Förster verwalten Holz, verfolgen Abholzung und inventarisieren Waldbestände mit GIS.

GESCHÄFTLICHES: Auf der geschäftlichen Seite dienen GIS der Standortwahl, der Erstellung von Kundenprofilen und der Kundenakquise.

IMMOBILIEN: Zu den Beispielen im Immobilienbereich gehören Marktanalysen, Hausbewertungen und Zoneneinteilung.

ÖFFENTLICHE SICHERHEIT: GIS zeigt die Ausbreitung von Krankheiten, Katastrophenschutz und öffentliche Gesundheit.

Was kann GIS für Sie tun?

Geografische Informationssysteme beantworten besser Fragen über Standorte, Muster und Trends. Zum Beispiel:

1. Wo befinden sich die Landmerkmale? Wenn Sie die nächstgelegene Tankstelle finden müssen, kann GIS Ihnen den Weg zeigen. GIS kann durch die Verknüpfung von Verkehrsaufkommen, Bebauungsinformationen und demografischen Daten den optimalen Standort finden.

2. Welche geografischen Muster gibt es? Im Naturschutz wollen wir den Lebensraum von Tieren mithilfe von GPS-Halsbändern und der Bodenbedeckung kennen. Wenn wir die Standorte der Tiere kennen, können wir die bevorzugten Landtypen mit den GPS-Standorten korrelieren. Am Ende haben wir eine riesige Datenbank mit allen Arten von Tieren.

3. Welche Veränderungen haben sich in einem bestimmten Zeitraum ergeben? Die Zeit ist das fehlende Element, um Veränderungen zu untersuchen. Wir verstehen zum Beispiel Veränderungen durch Fernerkundung der Umwelt. Außerdem können wir Katastrophen besser vorhersagen, wenn wir Veränderungen im Laufe der Zeit feststellen.

4. Was sind die räumlichen Auswirkungen? Wenn ein Unternehmen ein neues Projekt bauen will, eignet sich GIS hervorragend für die Speicherung von Umweltdaten. Die meisten Umweltbewertungen verwenden GIS, um die Auswirkungen von Projekten auf die Landschaft zu verstehen.

Was ist Geographische Informationswissenschaft (GISc)?

Während Geographische Informationssysteme Antworten auf das „Was“ und „Wo“ geben, beschäftigt sich die Geographische Informationswissenschaft (GIScience) mit dem „Wie“ und seiner Entwicklung.

Wie wird sich GIS in den nächsten Jahren entwickeln? Das ist eine Frage, die die Geographic Information Science am besten versteht.

Geographic Information Science liefert alle Bausteine für Geographische Informationssysteme. Sie schöpft aus den Bereichen Informatik, Mathematik, Geographie, Statistik, Kartographie und Geodäsie.

GIScience integriert das Wissen aus diesen Bereichen in Geographische Informationssysteme.

• Geographische Informationssysteme verbinden das Was mit dem Wo.
• Geographische Informationswissenschaft entdeckt das Wie.

Zusammenfassung: Was sind Geographische Informationssysteme?

Sie fragen sich vielleicht: Beantworten Geographen diese Fragen nicht schon seit Jahrhunderten? Ja, das haben sie. Aber Geographen können diese Fragen mit Geographischen Informationssystemen viel besser beantworten.

Als wir anfingen, Bestandsaufnahmen auf Papierkarten zu machen, war das ein ziemlich mühsamer Prozess. Aber was brauchten wir wirklich? Wir brauchten ein GIS, um Beobachtungen zu erfassen und zu speichern. Außerdem brauchten wir eine Tabelle, um Attribute zu den Daten zu speichern.

Was ist das Ergebnis? Mit geografischen Informationssystemen (GIS) können wir Daten interpretieren und Beziehungen, Muster und Trends erkennen. Die geografische Betrachtung und Analyse von Daten hat Auswirkungen auf unser Verständnis der Welt, in der wir leben.

• Was ist Geofencing?
• Was ist Fernerkundung? The Definitive Guide
• Was ist der Unterschied zwischen Geomatik und GIS?

1. Williams, Robert (1987), Selling a geographical information system to government policymakers. Papers from the 1987 Annual Conference of the Urban and Regional Information Systems Association.