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GIS einfach erklärt: Daten, Layer und Analyse
Ein Geographisches Informationssystem (GIS) verbindet die Lage von Objekten mit beschreibenden Informationen. Dadurch kannst du Geodaten verwalten, verschiedene Kartenebenen kombinieren, räumliche Zusammenhänge untersuchen und Ergebnisse als Karte, Tabelle oder Diagramm darstellen.
Auf dieser Seite lernst du nicht die Bedienung eines bestimmten Programms. Du lernst das Grundprinzip, mit dem du eine räumliche Frage planst und GIS-Ergebnisse sinnvoll prüfst.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Was macht ein GIS besonders?
Stell dir eine digitale Stadtkarte vor. Sie zeigt Straßen, Gebäude und Grünflächen. Ein GIS kann diese Objekte nicht nur anzeigen, sondern auch mit Fragen untersuchen: Welche Wohngebiete liegen weit von einer Schule entfernt? Welche Straßen führen zu einer geplanten Feuerwache? Welche geschützten Flächen überschneiden sich mit einem Baugebiet?
Geodaten
Geodaten sind digitale Informationen mit Bezug zu einer Lage im geographischen Raum. Dieser Raumbezug kann zum Beispiel durch Koordinaten, Adressen, Stadtbezirke oder Flächen entstehen.
Ein GIS verbindet zwei Arten von Informationen:
- Geometriedaten beschreiben Form und Lage eines Objekts.
- Sachdaten beschreiben seine Eigenschaften, zum Beispiel Name, Nutzung oder Bevölkerungszahl.
Die Sachdaten werden häufig als Attribute in einer Attributtabelle gespeichert. Eine Schule kann dort etwa mit ihrem Namen und ihrer Adresse verknüpft sein.
Eine digitale Karte zeigt Daten. Ein GIS kann raumbezogene Daten zusätzlich verwalten, abfragen, miteinander kombinieren und analysieren.
Wie werden reale Objekte zu Geodaten?
Ein GIS bildet die Wirklichkeit vereinfacht ab. Ein reales Objekt wird dabei zu einem Feature, also zu einem modellierten Geoobjekt. Seine Form wird passend zur Fragestellung als Punkt, Linie oder Polygon dargestellt.
| Geometrie | Geeignetes Beispiel | Mögliche Attribute |
|---|---|---|
| Punkt | Baum oder Arztpraxis | Art, Adresse |
| Linie | Straße oder Fluss | Name, Straßenkategorie |
| Polygon | Gebäude oder Gemeindegebiet | Nutzung, Bevölkerungszahl |
Ein Punkt ist nicht automatisch die einzig richtige Darstellung. Ein Gebäude kann auf einer Übersichtskarte als Punkt erscheinen, auf einem detaillierten Stadtplan dagegen als Polygon. Die Modellierung richtet sich nach Maßstab und Fragestellung.
Neben solchen Vektordaten gibt es Rasterdaten. Sie bestehen aus Bildpunkten beziehungsweise Rasterzellen. Eingescannte Karten, Luftbilder und Satellitenaufnahmen können als Rasterdaten vorliegen.
Du möchtest untersuchen, welche Wohngebiete durch Schulen versorgt werden.
- Die Schulen modellierst du als Punkte.
- Die Wohngebiete modellierst du als Polygone.
- Straßen können als Linien hinzukommen.
- Zu den Schulen speicherst du beispielsweise Name und Adresse als Attribute.
So verbindet das GIS die Lage der Schulen mit Informationen über die dargestellten Objekte.
Wie funktionieren Layer?
Ein Layer ist eine Kartenebene mit zusammengehörigen Geoobjekten. Eine Stadtanalyse kann beispielsweise getrennte Layer für Gebäude, Straßen, Schulen, Gewässer und Grünflächen enthalten.
Du kannst Layer einzeln ein- und ausblenden, gestalten und miteinander vergleichen. Das ähnelt transparenten Folien, die übereinanderliegen. Für eine gut lesbare Darstellung liegen Flächen meist unten, Linien darüber und Punkte oben. So werden kleine Punktobjekte nicht von Flächen verdeckt.
Die sichtbare Reihenfolge allein führt jedoch noch nicht zu einer Analyse. Erst eine gezielte Abfrage oder Verknüpfung beantwortet eine räumliche Frage.
Für die Frage „Welche Wohngebiete liegen außerhalb der Einzugsbereiche von Schulen?“ brauchst du mindestens:
- einen Layer mit Wohngebieten,
- einen Layer mit Schulstandorten,
- eine festgelegte Darstellung der Einzugsbereiche.
Das GIS kann anschließend vergleichen, welche Wohngebiete innerhalb oder außerhalb dieser Bereiche liegen. Das Ergebnis zeigt mögliche Versorgungslücken. Ob ein Gebiet wirklich schlecht versorgt ist, muss zusätzlich anhand der gewählten Daten und Annahmen beurteilt werden.
Wie läuft eine GIS-Untersuchung ab?
Der Arbeitsablauf lässt sich mit EVAP merken: Erfassung, Verwaltung, Analyse und Präsentation. Jeder Schritt beantwortet eine andere Frage.
- Erfassung: Welche Daten werden erhoben oder eingelesen? Quellen können eigene Messungen, digitalisierte Karten, Luftbilder, Satellitenbilder oder Datenbanken sein.
- Verwaltung: Wie werden die Daten strukturiert, beschrieben und gespeichert?
- Analyse: Welche räumliche Operation beantwortet die Frage? Beispiele sind Abfragen, Pufferbildung und Verschneidung.
- Präsentation: Wie wird das Ergebnis verständlich dargestellt, etwa als Karte, Tabelle oder Diagramm?
Puffer und Verschneidung
Ein Puffer bildet einen festgelegten Bereich um ein Geoobjekt ab. Eine Verschneidung vergleicht räumlich überlagerte Layer und ermittelt, welche Objekte oder Flächen sich überschneiden.
Du untersuchst, ob ein geplantes Baugebiet geschützte Biotope gefährdet.
- Du erfasst oder übernimmst die Grenzen des Baugebiets und der Biotope.
- Du speicherst beide Datensätze in getrennten, eindeutig beschriebenen Layern.
- Du verschneidest die Flächen und prüfst ihre räumliche Überschneidung.
- Du präsentierst die betroffenen Bereiche auf einer Karte.
Der entscheidende Gedanke lautet: Die Karte zeigt nicht bloß beide Flächen. Die Analyse bestimmt ihre Überschneidung und erzeugt daraus eine neue Information.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Bei der werden Daten gewonnen oder eingelesen. In der werden sie strukturiert und gespeichert. Die räumliche Verarbeitung gehört zur . Eine verständliche Ergebniskarte ist Teil der .
Wie entwickelst du eine passende GIS-Frage?
Eine gute GIS-Frage enthält einen Raumbezug und lässt erkennen, welche Daten verglichen werden müssen. „Wo sind Schulen?“ ist eine einfache Standortabfrage. „Welche Wohngebiete liegen außerhalb der Einzugsbereiche von Schulen?“ verlangt bereits die Kombination mehrerer Ebenen.
Gehe beim Planen so vor:
- Formuliere eine konkrete räumliche Frage.
- Bestimme die benötigten Objekte und Eigenschaften.
- Wähle für jedes Objekt eine passende Geometrie.
- Ordne die Objekte sinnvollen Layern zu.
- Entscheide, welche Abfrage oder Analyse die Frage beantworten kann.
- Lege fest, wie du das Ergebnis verständlich präsentierst.
Frage: Welche Infrastrukturen liegen im Einzugsbereich eines geplanten Baugebiets?
Benötigte Layer: Baugebiet, Straßen und ausgewählte Infrastrukturen wie Schulen oder Arztpraxen.
Modellierung: Das Baugebiet erscheint als Polygon, Straßen als Linien und einzelne Einrichtungen als Punkte.
Analyse: Ein festgelegter Einzugsbereich wird mit den Infrastruktur-Layern verglichen.
Präsentation: Eine Karte hebt die Einrichtungen innerhalb und außerhalb des Bereichs unterscheidbar hervor. Die Legende muss erklären, welche Objekte und welcher Bereich dargestellt werden.
Wie prüfst du ein GIS-Ergebnis?
Ein GIS-Ergebnis ist nur so tragfähig wie seine Datengrundlage und die gewählte Modellierung. Eine präzise wirkende Karte ist deshalb nicht automatisch eine sichere Antwort.
Prüfe mindestens diese Punkte:
- Passung: Enthalten die Layer wirklich die Daten, die zur Frage gehören?
- Aktualität: Beziehen sich die Datensätze auf einen geeigneten Zeitpunkt?
- Raumbezug: Sind Objekte korrekt lokalisiert und räumlich vergleichbar?
- Vollständigkeit: Fehlen wichtige Objekte oder Eigenschaften?
- Modellierung: Passen Geometrien, Einzugsbereiche und weitere Annahmen zur Frage?
- Darstellung: Sind Legende, Symbole und Bezugsräume eindeutig erklärt?
Bei digitalen Karten solltest du außerdem beachten, welche Standortdaten du freigibst und ob eine automatische Auswahl beeinflusst, welche Informationen sichtbar werden.
GIS berechnet Ergebnisse aus Daten und Regeln. Es entscheidet nicht selbst, ob die Daten vollständig, die Annahmen sinnvoll oder die Schlussfolgerung gerecht sind.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- GIS
- verbindet Geometrie- und Sachdaten
- modelliert Objekte als Punkte, Linien oder Polygone
- ordnet zusammengehörige Objekte in Layern
- folgt dem Ablauf Erfassung, Verwaltung, Analyse, Präsentation
- beantwortet räumliche Fragen durch Abfragen und Verknüpfungen
- liefert Ergebnisse abhängig von Daten und Annahmen
Abschluss-Check
Du kannst ein GIS nun als Werkzeugkette verstehen: Du formulierst eine räumliche Frage, wählst geeignete Geodaten und Layer, analysierst ihre Beziehungen und prüfst anschließend, wie belastbar das dargestellte Ergebnis ist.