Promotionsstipendium: Dr. Ulrich Lenk

Integration von Höheninformation in Digitale Situationsmodelle

Autorreferat: Beim gegenwärtigen Stand der Entwicklung der Geobasisdaten in ATKIS werden die objektstrukturierten Vektordaten der Digitalen Situationsmodelle (DSM) in den Objektbereichen 2000-5000 und 7000 rein zweidimensional modelliert. Es herrscht eine konzeptionelle Trennung der DSM von der Höheninformation, die zur Beschreibung der Geländeoberflächenform in ATKIS im Objektbereich 6000 durch Digitale Geländemodelle (DGM) und zusätzliche Information modelliert wird. Daraus ergeben sich Defizite, wenn DSM-Objekte in Kombination mit Höheninformation analysiert werden sollen (z. B. von Überflutungen betroffene Objekte bestimmen). Ziel der Arbeit ist es, einen Beitrag zur objektstrukturierten 2.5D-Modellierung von Geobasisdaten zu erarbeiten. Dabei werden im Wesentlichen zwei Ansätze untersucht. Der erste Ansatz basiert auf der Verknüpfung von flächenhaften Objekten mit mathematischen Funktionen. Aufgrund der Verwendung von bivariaten Flächenpolynomen werden die Objekte als Polynomflächenobjekte (PFO) bezeichnet. Sie können als Verallgemeinerung der heute üblichen Höhenschichtobjekte aufgefasst werden, bei denen flächenhafte Objekte mit einer konstanten Höhe, d. h. einem Polynom vom Grad Null, versehen werden. Durch eine sich anschließende Verschneidung wird Landschaftsobjekten bzw. Teilobjekten eine konstante Höhe zugewiesen. Zur Modellierung des Reliefs mit PFO müssen diese geometrisch gebildet sowie ihre Polynomgrade festgelegt und die Koeffizienten der Polynome berechnet werden. Verfahren aus der Geomorphologie und der Hydrologie erweisen sich zum Zweck der Tessellation der Ebene in disjunkte Objekte für PFO als nicht geeignet. Daher wird ein neues Verfahren entwickelt, das nach dem Prinzip der Gebietsvergrößerung (region growing) unter Einsatz von Ausgleichungs- bzw. Approximationsverfahren PFO aus DGM extrahiert. Damit kann das Relief mit einer absoluten Genauigkeit im Meterbereich und mit einer mittleren Genauigkeit von besser als 1 Meter approximiert werden. Als Testdaten wurden DGM5-Daten der Genauigkeitsstufe 2 (1 m) verwendet. Das zweite behandelte Verfahren basiert auf Triangulationen (triangulated irregular networks, TIN) und wird in der Fachliteratur auch unter dem Stichwort der Simplizialen Komplexe beschrieben. Existierende Vorgehensweisen der Integration von DGM-TIN und DSM werden hinsichtlich ihrer algorithmischen Effizienz und der morphologischen Qualität der Ergebnisse untersucht. Es wird ein neues Verfahren entwickelt, das gegenüber den bestehenden alle geometrischen Kombinationsmöglichkeiten der Eingangsdatensätze explizit berücksichtigt und darüber hinaus durch konsequente Nutzung vorhandener Topologien effizienter arbeitet. Der Ansatz führt, wie auch andere Methoden, zu redundanten Daten im Ergebnis. Daher wird das Datenmodell mit minimaler Anzahl von Knoten sowie ein Algorithmus zur Berechnung desselben entwickelt. Aspekte der geometrischen Modellvereinfachung werden behandelt. Eine vergleichende Beurteilung der zwei diskutierten Vorgehensweisen zeigt, dass der Ansatz mit TIN gegenüber dem mit PFO Vorteile aufweist. Er ist weniger aufwendig in seiner Berechnung, im Gegensatz zu PFO kein approximierendes Verfahren bzw. bei Modellvereinfachungen von der Qualität her gut steuerbar und fügt sich besser in bestehende Ansätze der Erfassung, Verwaltung, Analyse und Präsentation von Geodaten ein. Mit dem integrierten TIN sind Anwender in der Lage, raumbezogene Indexe, welche die Höhe miteinbeziehen, für Landschaftsobjekte zu erstellen und eine morphologisch qualitativ hochwertige objektstrukturierte 2.5D-Modellierung der Landschaft zu erzielen. Ebenso sind auf einfache Art parzellenscharfe landschaftsobjektbasierte (geomorphologische) Analysen hoher Qualität durchführbar. Die Dissertation erscheint in der Reihe der

Wissenschaftlichen Arbeiten der Fachrichtung Vermessungswesen der Universität Hannover unter der Nr. 244

sowie bei der Deutschen Geodätischen Kommission bei der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, Reihe C, Heft Nr. 546.