dc.contributor.author
Fuchs, Michael
dc.date.accessioned
2018-06-07T18:55:09Z
dc.date.available
2002-07-15T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/5562
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-9761
dc.description
### Titel und Zusammenfassung
#### Inhaltsverzeichnis
1. Einführung
1
1.1 Das Anliegen der Arbeit
1
1.2 Aufbau der Arbeit
2
2. Begriffsbestimmung und Stand der Forschung über GIS-gestützte geometrisch-begrifflicher Generalisierung
3
2.1 Begriffsbestimmung
3
2.2 Stand der Forschung
4
3. Die wesentlichen Elemente geologischer und bodenkundlicher Grundlagenkarten
7
3.1 Vergleich Bodenkarte - Geologische Karte
7
3.2 Das Wesen der Bodenkarte
10
4. Die Entwicklung der Bodenkarten in Deutschland mit Sicht auf die Zunahme von Informationsdichte und Komplexität
16
5. Die Erfassung, Beschreibung und Kennzeichnung der Bodendecke
19
5.1 Steuerungsfaktoren der Bodenbildung
19
5.2 Techniken der Bodenkartierung
20
5.3 Standardisierung der Bodenkartierung: Kartieranleitung (KA4) und
Bodensystematik
23
6. Generalisierung und Aggregierung, Konzepte in der praktischen Kartographie und der Bodenkunde
27
6.1 Kartografische Generalisierung
27
6.2 Bodenkundliche Aggregierung und Regionalisierung
29
6.3 Beispiele bodenkundlicher Aggregierung
32
7. Geo-Informationssystem (GIS) und Datenbanken in der Bodenkunde, Konzepte, Arbeitsweisen und Aufgaben
34
7.1 Begriffsbestimmung GIS, FIS und BIS
34
7.2 Bodenkundliche Flächendatenbank
35
8. Der Prozess der geometrisch-begrifflichen Generalisierung von Bodenkarten mit GIS-Werkzeugen
39
9. Die Methoden zur Unterstützung des Aggregierungsprozesses in der Bodenkunde
43
9.1 Landschaftsanalyse und Entropiemodellierung
43
9.1.1 Indizes zur Kennzeichnung der Diversität / Heterogenität
43
9.1.2 Gestaltindizes
45
9.1.3 Indizes zur Kennzeichnung der räumlichen Struktur
46
9.2 Multivariate Gruppierungsverfahren
49
9.2.1 Gruppierung durch den Experten
49
9.2.2 Hierarchische Clusteranalyse
50
9.2.3 Zweidimensionale Skalierung
51
9.2.4 Bewertung von Gruppierungen, F- und t-Werte
51
9.2.5 Formale Begriffsanalyse
54
9.2.6 Konfigurationsfrequenzanalyse
55
9.3 Kontextbasierte Regeln
56
9.3.1 Darstellbarkeitsindizes
56
9.3.2 Grenzlängenindex
57
9.3.3 Abstandsmessung, Verbindungsflächenermittlung und Flächenverschmelzung
58
10. Das Programm "Analytische Werkzeuge der Aggregierung und Generalisierung von Bodenkarten"
60
10.1 Einleitende Bemerkungen
60
10.2 Systemvoraussetzungen
61
10.3 Neue Softwareversion
61
10.4 Inhaltliche Voraussetzungen
61
10.5 Installation
61
10.6 Programmstart
62
10.7 Allgemeine Bemerkungen
62
10.8 Programmkomponenten
66
10.8.1 Gliederung der Programmkomponenten
66
10.8.2 Allgemein verfügbare Komponenten (Dienstprogramme)
67
10.8.3 Komponente "Landschaftsanalyse"
69
10.8.4 Komponente "Index maximaler Reduktion"
83
10.8.5 Komponente "Nachbarschaftskennzeichnung für ein Attribut"
86
10.8.6 Komponente "Nachbarschaftskennzeichnung aller Inhalte"
88
10.8.7 Komponente "Distanzmessung zwischen Polygonen verschiedener Inhalte"
89
10.8.8 Komponente "Verbindungsflächenermittlung"
91
10.8.9 Komponente "Verschmelzung von Flächen"
95
10.8.10 Komponente "Datenbankanbindung/Tabellenauswahl für multivariate
Statistik"
97
10.8.11 Die gemeinsamen Teilkomponenten der Gruppierungsverfahren
100
10.8.12 Komponente "Expertengruppierung"
102
10.8.13 Komponente "Hierarchische Gruppierung (Clustern)"
103
10.8.14 Komponente "Zweidimensionale Skalierung"
106
10.8.15 Komponente "Inventar-Entropie"
108
10.8.16 Komponente "Konfigurationsfrequenzanalyse"
110
10.8.17 Komponente "Visualisieren von Gruppenlösungen"
113
10.9 Literatur zur Herkunft der Formeln und Verfahren
114
10.10 Dokumentationen der eingesetzten Softwareprodukte
115
10.11 Glossar der wichtigsten verwendeten ArcInfo-Ausdrücke
115
10.12 Glossar der verwendeten Datenbank-Ausdrücke
116
11. Die geometrisch-begriffliche Generalisierung des Blattes Potsdam 1 : 50 000 (L3744) zur Darstellung in den Folgemaßstäben 1 : 100 000 und 1 : 200 000
118
11.1 Geologisch-morphologischer Rahmen zum Blatt L3744 Potsdam, anthropogene
Einflüsse und die wichtigsten Bodeneinheiten
118
11.2 Das Kartierungskonzept zur bodengeologischen Kartierung des Landes
Brandenburg im Maßstab 1 : 50 000 (BK 50)
121
11.3 Die Aggregierung des Beispielblatts mit den im GIS implementierten
Werkzeugen
123
11.3.1 Analyse der thematisch-kartographischen Konzeption der Ausgangskarte
und des Inventars der Legendeneinheiten
123
11.3.1.1 Bewertung der Ausgangskarte mit dem Index der maximalen Reduktion
123
11.3.1.2 Kennzeichnung der Heterogenität auf der Ebene der Ausgangskarte durch
Entropiemessung
123
11.3.1.3 Aufschlüsselung des Bodenformeninventars der Legendeneinheiten nach
Art der Dominanz des boden- und substratsystematischen Teilinventars
124
11.3.1.4 Typisierung des boden- und substratsystematischen Inventars in den
Hauptgenesegruppen durch die Konfigurationsfrequenzanalyse (KFA)
125
11.3.1.5 Join-Count-Statistik (JCS) für die Hauptgenesegruppen
126
11.3.1.6 Kennzeichnung von Auffälligkeit mit der standardisierten Entropie
126
11.3.1.7 Darstellung von Zusammenhängen zwischen den wichtigsten
landschaftsanalytischen Kenngrößen der Ausgangskarte
127
11.3.2 Der Aggregierungs- und Generalisierungsprozess
131
11.3.2.1 Die Bewertung der Darstellbarkeit in den angestrebten Folgemaßstäben
1 : 100 000 und 1 : 200 000
131
11.3.2.2 Die inhaltliche Aggregierung der Legendeneinheiten
131
11.3.2.3 Test auf Darstellbarkeit der neuen Legendeneinheiten, Erhalt des
Besonderen und die weitere Zusammenfassung nach der Vergesellschaftung
142
11.3.2.4 Verbindungsflächenermittlung und Eliminierung von Kleinstflächen
144
11.3.2.5 Formenvereinfachung, Glättung des Linienverlaufs
145
11.3.2.6 Inhaltliche Beschreibung der neuen Legendeneinheiten
145
11.3.3 Bewertung der Ergebniskarten
146
11.3.4 Vergleich des BÜK 200 - Ausschnitts mit dem Entwurf BÜK 200 Berlin
149
12. Anwendbarkeit der eingesetzten Verfahren und Indizes
154
12.1 Anwendbarkeit der Verfahren in den Teilschritten geometrisch-
begrifflicher Generalisierung
154
12.2 Gültigkeit der Verfahren in den Aggregierungsstufen der KA 4
155
13. Danksagung
157
14. Verzeichnisse
158
14.1 Literaturverzeichnis
158
14.2 Verzeichnis der digitalen Karten
161
14.3 Verzeichnis der Tabellen und Abbildungen
162
15. Legende der Bodengeologischen Karte 1 : 50 000, Blatt Potsdam L3744
166
15.1 Die verbale Beschreibung der Blattlegendeneinheiten der Bodengeologischen
Karte 1 : 50 000, L3744, Blatt Potsdam
166
15.2 Die substratsystematische Gliederung in der Bodengeologischen Karte 1 :
50 000, L3744, Blatt Potsdam
168
15.3 Die Bodenformen der Blattlegendeneinheiten der Bodengeologischen Karte 1
: 50 000, Blatt Potsdam L3744
169
16. Tabellen zum Vergleich BÜK 200 Entwurf und Ergebnis - Rohkarte im Maßstab 1 : 200 000
176
16.1 Das Bodenformeninventar der Ergebnis - Rohkarte im Maßstab 1 : 200 000
176
16.2 Zusammenstellung der Verschneidung des Entwurfs BÜK 200 Berlin CC3942 und
Ergebnis - Rohkarte im Maßstab 1 : 200 000
177
17. Lebenslauf
184
18. Selbständigkeitserklärung
186
Anlage
Die Bodenübersichtskarte
Die Bodenübersichtskarte
Programm "Analytische Werkzeuge der Aggregierung und Generalisierung von
Bodenkarten"
Download tag.zip
dc.description.abstract
#### Zusammenfassung
Die Arbeit befasst sich mit der geometrisch-begrifflichen Generalisierung von
Bodenkarten.
Bodenkarten nehmen unter den geowissenschaftlichen thematischen Karten eine
Sonderstellung ein. Die Sonderstellung ist durch das eng räumliche Muster der
Böden begründet. Bereits im großmaßstäbigen Darstellungsbereich werden die
einzelnen Bodenareale durch ein Gefüge von Böden, die unterschiedlicher
systematischer Einordnung sein können, beschrieben.
Bodenkarten werden digital erstellt und sind Grundlage von Auswertungskarten.
Die digitale Herstellung und Haltung von Bodenkarten verlangt für den Prozess
geometrisch-begrifflicher Generalisierung reproduzierbare Lösungswege.
Der Prozess geometrisch-begrifflicher Generalisierung von Bodenkarten ist in
vier Teilschritte zerlegt, die sequenziell bearbeitet werden. Diese sind:
1) die inhaltliche Aggregierung,
2) die Flächenaggregierung,
3) die inhaltliche Generalisierung,
4) und die geometrische Generalisierung.
Unter der Prämisse von Darstellbarkeit und Nutzeranforderung an einen
bestimmten Maßstab, werden Flächeneinheiten voneinander abgegrenzt. Die
Bodenareale sollen sich voneinander unterscheiden, im entsprechenden Maßstab
darstellbar sein und eine handhabbare innere Heterogenität besitzen.
Zur Bearbeitung in den vier Teilschritten geometrisch-begrifflicher
Generalisierung werden multivariate Verfahren, landschaftsanalytische und
informationstheoretische Kenngrößen und kontextbasierte Regeln genutzt. Die
Grundlage zur Anwendung dieser Methode ist durch die Flächendatenbank eines
bodenkundlichen Kartenwerkes gegeben. Die Flächendatenbank ist mit den
geometrischen Daten verknüpft und führt die inhaltlichen Beschreibungen der
Bodeneinheiten. Es existiert ein Regelwerk der Zuordnung von
Flächenkartiereinheiten zu bestimmten Merkmalskomplexen mit deren Wichtigkeit
im betrachteten Raum.
Die Teilschritte der geometrisch-begrifflichen Generalisierung von Bodenkarten
werden algorithmisiert. Es entstehen Lösungsvorschläge zur Zusammenfassung,
die nachvollziehbar sind. Der Prozess geometrisch-begrifflicher
Generalisierung von Bodenkarten gewinnt damit an Transparenz.
Im Programm "Analytische Werkzeuge der Aggregierung und Generalisierung" sind
die Methoden zur Unterstützung der geometrisch-begrifflichen Generalisierung
von Bodenkarten umgesetzt. Das Programm läuft unter der ArcInfo-Workstation-
Umgebung (geometrisch-topologisches Datenmanagement) und greift auf Access-
Datenbanken (semantisches Datenmanagement) zu. Im Leitfaden zum Programm sind
die zugrunde liegenden Formeln wiedergegeben und die aus den Berechnungen
resultierenden Ergebnisse und die Formate der Ergebnisdateien beschrieben.
Für ein Beispielblatt aus dem bodengeologischen Kartenwerk des Landes
Brandenburg, L3744, Blatt Potsdam 1 : 50 000, wird der Prozess geometrisch-
begrifflicher Generalisierung von Bodenkarten mit den programmierten
Werkzeugen geführt. Zwei Folgemaßstäbe, 1 : 100 000 und 1 : 200 000, werden
erarbeitet und bewertet. Die Gültigkeit der Verfahren in den Teilschritten der
geometrisch-begrifflichen Generalisierung und für die bodengeografischen
Dimensionen wird diskutiert.
Eine Automatisierung der geometrisch-begrifflichen Generalisierung von
Bodenkarten wird nicht erreicht. Der bodenkundliche Experte entscheidet auf
der jeweiligen Bearbeitungsstufe über Lösungsschnitte, plausible
Nachbarschaftszusammenfassung, Reichweite etc. Die implementierten Werkzeuge
sind zur Erarbeitung von Entscheidungsgrundlagen gedacht.
de
dc.description.abstract
#### Summary
The presented research focuses mainly on the geometrical-conceptual
generalisation of soil maps.
Soil maps often play a special role among geo-scientific thematic maps. Their
eminence is due to the tightly interwoven spatial pattern of soils. Even
large-scale soil maps already comprise soil associations representing mosaics
of different soils.
Soil maps are nowadays created digitally and form the basis for thematic geo-
referenced evaluations. The digital production and storage of soil maps
requires solutions which consist of verifiable, objective methods for the
geometrical-conceptual generalisation of soil map units. The process of such a
generalisation may be divided into four stages which are being sequentially
processed:
1) content-based aggregation,
2) spatial aggregation,
3) conceptual generalisation,
4) geometrical generalisation.
With the objective to provide transparency and user convenience for a given
spatial map resolution, soil map units can also be statistically defined.
Depending on the spatial scale the differences between soil units can then be
systematically assessed, while the remaining internal heterogeneity should
still be manageable for the user.
Multivariate statistics, information theory and landscape analysis, as well as
context-based relation-ships and rules, are used to implement all four stages
of the geometrical-conceptual generalisation. A map database containing a
regional set of soil maps was used to apply the proposed method. The database
is linked to geometrical data and also contains the descriptions of the soil
units. A set of rules was developed independently of this study to enable the
allocation of mapping units to certain characteristics and complexes of
features, including a ranking according to the importance within the
respective space.
Each step of the geometrical-conceptual generalisation is supported by
specific algorithms. Solution pathways comprehensible to the user for the
spatial aggregation of soil units result. Thus, the process becomes more
transparent.
In order to facilitate a verifiable, transparent and user-oriented processing
of the geometrical-conceptual generalisation of soil maps, the GIS/statistical
program "Analytic Tools of Aggregation and Generalisation" was developed. The
program runs under any ArcInfo workstation environment (geometrical-
topological data management) and accesses ACCESS databases (semantic data
management). The underlying formulas are presented in the manual of the
program, which also contains descriptions of the program output, including the
format of the resulting files.
The geometrical-conceptual generalisation of soil maps using these programs
was tested using a sheet of the soil map of the federal state of Brandenburg
at 1:50,000. Two scale aggregations, 1:100,000 and 1:200,000, were derived in
this study. The validity of the proposed methodological approach, the
individual procedures in the different steps of the geometrical-conceptual
generalisation, as well as soil geographical aspects, are discussed.
The results clearly reveal that a complete automation of the geometrical-
conceptual generalisation of soil maps is not possible without qualitative
decisions, e.g. on the evaluation of alternative aggregation scenarios or
choices between the most plausible neighbourhood relationships. These
decisions are, of course, dependent on the respective processing scale. The
implemented statistical and GIS tools were designed to provide valuable and
verifiable support in the processing of large amounts of background
information, qualitative and quantitative data, and to derive geo-referenced
and easily modifiable products for the decision making in soil map analysis
and bottom-up aggregation of soil maps.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
generalisation
dc.subject
replicable methods
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::550 Geowissenschaften, Geologie::550 Geowissenschaften
dc.title
Methoden zur objektiven Ableitung von Bodenkarten im Folgemaßstab
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Franz K. List
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Rolf Schmidt
dc.date.accepted
2002-07-01
dc.date.embargoEnd
2002-07-23
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2002001198
dc.title.subtitle
Unterstützung der geometrisch-begrifflichen Generalisierung von Bodenkarten
durch erweiterte Werkzeuge in einem Geo-Informationssystem
dc.title.translated
Methods for the objective derivation of soil maps in the subsequent scale
en
dc.title.translatedsubtitle
Support of the geometrical-conceptual generalisation of soil maps by extended
tools in a Geographical Information System
en
refubium.affiliation
Geowissenschaften
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000000846
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2002/119/
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