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Digitales Geländemodell

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Inhaltsverzeichnis

Definition und Grundlagen

In einem digitalen Geländemodell legt man in bestimmten Abständen ein Rastergitter über einen Teil der als Kugel gedachten Erdoberfläche. Jedem Punkt P´(x,y,0) dieses Gitters ordnet man die Höhe über/unter dem Meeresspiegel zu. Dieser Raumpunkt P(x,y,h) ist ein Punkt der realen Erdoberfläche. Das Gitter mit seinen Höhendaten wird normalerweise in einer sequentiellen Datei gespeichert, wobei im vorangehenden Header der Datei Zeilenzahl und Spaltenzahl des Gitters steht.

Dig4.gif

Verbindet man drei Punkte A,B und C, so ist eine Ebene im Raum festgelegt. Mit Mitteln der Vektorgeometrie kann man die Hangneigung (Neigung der Ebene(A,B,C) gegen die Ebene(A´,B´C´), die Exposition des Hanges sowie den Punkt D berechnen, der auf der Strecke [AB] beruht und die gleiche Höhe hat wie C. (Höhenlinienpunkte).

Klibras.gif

Ordnet man bestimmten Höhen(bereichen) oder bestimmten Neigungswinkeln bzw. der Exposition (sinnvolle) Farbwerte zu, so entstehen Visualisierungen des digitalen Geländemodelles.

Die rechts abgebildete Karte von Südamerika ist ein Ergebnis einer Arbeitsgemeinschaft(Jg 9/10), die sich mangels kostengünstiger Programme das Ziel gesetzt hatte, die GTOPO30-Daten des USGS mit einem Programm in der Programmiersprache Turbo-Pascal zu visualisieren.

Die mathematischen Überlegungen und Visualisierungen einer Hangneigungskarte ist auf dem RSG-Wiki zu finden. Wenn auch die Hangneigungs- und Expositionskarte bei einem 1-km-Gitter nicht sehr sinnvoll ist, so zeigt dieses Beispiel mögliche Vorgehensweisen zu deren Erzeugung in heutigen hochauflösenden digitalen Geländemodellen.

Kartendarstellungen und Ableitungen digitaler Geländemodelle

Je nach verwendetem Programm, mit der man das digitale Geländemodell auswertet, gibt es folgende Darstellungsmöglichkeiten (nicht vollständig)

  • Höhenschichtkarte
  • Höhenlinienkarte
  • Hangneigungskarte
  • Expositionskarte
  • 3-D-Ansicht
  • Overlay-Möglichkeit mit georeferenzierten Ortho-Fotos oder Satelliten-Kompositen
  • Overlay-Möglichkeit mit georeferenzierten GIS-Daten jeglicher Art

Programme zur Visualisierung digitaler Geländemodelle

Freies Programm zur Visualisierung von GTOPO30-Daten und zur Erzeugung von virtuellen Flügen
Mit einer älteren Version wurden z.B. folgende virtuelle Flüge erzeugt

WEB-Anwendungen

WEB-GIS-Anwendung zu den unterschiedlichsten naturräumlichen Themen in.
Jedes Thema kann in geeignetem Maßstab in 3-D-Darstellung angezeigt werden
Dabei gibt es verschieden Möglichkeiten der Beleuchtung und der Himmelsrichtung, aus der man auf die Landschaft sieht sowie des Neigungswinkels unter dem man die Landschaft betrachtet

Datenbezugsmöglichkeiten

Globale DEM

Bequemes Modul um verschiedene frei verfügbare DEMs (z.B. ASTER, SRTM, GTOPO30)regional einzuschränken und herunterzuladen.
  • GTOPO30 - Die Welt in 1000m horizontaler Auflösung
US-Geological Survey
Datendownload
Der USGS hat aus den GTOPO30-Daten Hydrogeographische Karten abgeleitet

Regionale DEM

  • Für hochauflösende digitale Geländemodelle muss man sich an die Vermessungsverwaltungsbehören richten.
In Bayern bekommen Schulen im Rahmen eines mit der jeweiligen Schule zu schließenden Vertrag Zugang zu einem räumlich eingeschränkten Geo-Datensatz. Darin ist zwar kein höchstauflösendes digitales Geländemodell enthalten,sondern auf Landkreisebene das DGM25. RSG-Wiki Siehe auch hier.

Was ist heute technisch möglich?

Vom digitalen Höhemodell zur filmreifen Landschaft

Einige Anwendungsmöglichkeiten

  • Erosionsgefährdung
  • theoretische Berechnung von Einstrahlungswerten unter Berücksichtigung von Hangneigung und Exposition (Schatten)
  • Suche geeigneter Standorte für Freiflächenphotovoltaikanlagen
  • Berechnungen und Simulationen (Hochwasser, Lärmschutz, Lawinen)
  • Erdmassenberechnungen
  • Visualisierungen für Bauvorhaben

Beispiele:

  • Visualisierung der Wasserkonzeptes in Solingen

  • Planung von Windkraftanlagen in den South Downs

Digitale Geländemodelle im Unterricht

Unterrichtseinheiten mit integriertem DGM/DEM

Didaktik - Methodik

Links

Für Begriffe und Erklärungen

Für Datenquellen und Programme