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Die Nutzung eines GIS "light" mit kostenlosen Werkzeugen und Daten

tags: gis, geologische karten, openstreetmap, wms
Geologische Karten mit QGIS und Openstreetmap
Geologische Karten mit QGIS und Openstreetmap
Der Beitrag enthält eine präzise Schritt-für-Schritt Anleitung für die Verwendung eines eigenen GIS. Mithilfe von frei verfügbarer Software, kostenlosen Diensten und Daten lassen geologisch-topographische Karten erstellen. Als Beispiel dient hier die Software QGIS, die mit den freien Kartendaten von Openstreetmap arbeitet. Die Webdienste der Landesämter liefern die passenden geologische Daten.

Mittlerweile exisitiert QGIS 2.2 - auch mit der neuen Version sollte die (grobe) Vorgehensweise dieser Anleitung nachzuvollziehen sein. Ansonsten auf der Hersteller-Seite stöbern.

GIS (Geoinformationssystem) sind Informationssysteme zur Erfassung, Bearbeitung, Organisation, Analyse und Präsentation von Geo-Daten. Der Begriff "GIS" umfasst dabei die Hardware, Software/Anwendung und natürlich die verwendeten Daten selbst. Die dazu notwendigen Programme nennt man GIS-Software. Kommerzielle Produkte, beispielsweise von ESRI (ArcGIS) oder Autodesk (Map3D), sind teilweise sehr teuer in der Anschaffung. Die wohl bekannteste GIS-Software, die (in abgespeckter Form) kostenlos verfügbar ist, stammt von Google (GoogleEarth). Es existieren dutzende weitere Programme, die - mehr oder weniger - für verschiedene Anwendungen geeignet sind.

Die passende Software und Daten

Für dieses Beispiel wurde die Software Quantum GIS "Enceladus" genutzt. Das Programm ist Open-Source und unterliegt der GNU Lizenz GPL 3.

Als Quelle für die topographischen Daten kommt das OpenStreetMap Projekt zum Einsatz. In diesem Projekt á la Wikipedia sammeln und bearbeiten einzelne Nutzer Daten zu Straßen, Gebäuden u.vm.  und stellen sie kostenfrei zur Verfügung. Die Nutzung der Daten, die unter einer Creative-Commons-Lizenz stehen, ist ebenfalls kostenlos. Das Resultat auf Basis dieser Daten kann, sowohl im privaten, als auch im kommerziellen Bereich veröffentlicht werden.

Einige Geologische Landesämter der Bundesländer und die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) ermöglichen die kostenfreie Nutzung einiger geologischen Daten. Die Veröffentlichung der Resultate auf Grundlage solcher Daten ist normalerweise nicht erlaubt. Erforderlich ist die Genehmigung vom zuständigen Bereitsteller/Besitzer der Daten. Normalerweise sind das die jeweiligen geologischen Landesämter. 

Für die private Nutzung ist die Kombination von aktuellen und (teilweise) sehr umfangreicher topographischen Daten mit geologischen Informationen natürlich erlaubt. Die Möglichkeiten einer Veröffentlichung orientieren sich wohl am kleinsten gemeinsamen Nenner. Im folgenden Beispiel setzt sich unser "Datenpool" aus den Daten von OpenstreetMap (Lizenz: CC-BY-SA) und den nicht "freien" (im Sinne von nicht beschränkt nutzbar) Daten des  sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie zusammen. Inwiefern die Klausel "Weitergabe unter gleichen Bedingungen" des OpenstreetMap-Projektes  hier erfüllt werden kann bzw. darf und welche Lösung es für dieses Problem gibt, ist zu klären.

Im folgenden Beispiel werden die Daten über sogenannte Web Map Service (WMS) bezogen, d.h. bei Bedarf (on-demand) über das Internet heruntergeladen. Eine ständige, schnelle Internetverbindung ist daher unerlässlich. Vorteil von solchen WMS: Die Art der Darstellung, d.h. Farben und Größe der Straßen, Naturräume, etc. muss nicht eigens definiert werden, sondern ist bereits vorgegeben.

Einrichtung der Software

Quantum GIS (qgis.org) ist für viele Plattformen verfügbar. Die aktuelle Version kann unter www.qgis.org/en/download/current-software.html heruntergeladen werden. Für diesen Beitrag wurde die stabile Version 1.4.0 Enceladus Windows Standalone genutzt. Das Programm ist in deutscher Sprache verfügbar. Ebenso ein umfangreiches Handbuch (www.qgis.org/de/dokumentation/handbuecher.html.

QGIS

Abb. 1: Die Benutzeroberfläche von QGIS. Für mehr Informationen bitte das Handbuch zu QGIS  nutzen.

Wir beginnen mit einem neuen Projekt (Datei»Neues Projekt).

Einbindung über Web Map Service (WMS)

Bei QGIS besteht die Möglichkeit WMS-Layer einfach hinzuzufügen. Unter dem Menüpunkt "Layer" auf "WMS-layer hinzufügen" klicken und unter dem dritten Reiter "Serversuche" den Begriff "openstreetmap" eingeben.

QGIS

Abb. 2: Bequem: Die WMS-Serversuche in QGIS per Schlagwort.

Uns reicht eine einfache Darstellung - wir wählen daher den Dienst "10k simplified AGG OpenStreetMap WMS" von bund.de aus und klicken unterhalb der Liste auf  "gewählte Zeile der WMS-Leiste hinzufügen".

WMS-URL einer vereinfachten Darstellung von Openstreetmap

http://osm.prtr.bund.de/cgi-bin/mapserv?map=/data/umn/osm/osm_s_10k_opt_agg.map&

Danach findet sich dieses WMS in unserer persönlichen Serverliste. Im gleichen Fenster wechseln wir auf den ersten Registerreiter "Server" und klicken auf "Verbinden". Eine Auswahl aller verfügbaren Layer (Strassen, Gewässer, ...) wird geladen. Wir wählen Alle aus ("Hinzufügen"). Der Name des neuen Layers kann selbstständig gewählt werden.

QGIS

Abb. 3: Darstellung der Daten für verschiedene Maßstäbe

Analog dazu binden wir geologische Daten ein. Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe bietet Diese unter http://www.bgr.de/Service/geologie/ an.

BDR Geologie: GK1000 Grundgestein und Deckschicht

http://www.bgr.de/Service/geologie/gk1000/?

BDR Geologie: GUEK200 (basierend auf Rasterdaten)

http://www.bgr.de/service/geologie/guek200/?

Internationale Geologische Karte von Europa und angrenzende Gebiete 1:5 Millionen

http://www.bgr.de/Service/geologie/Igme5000/?

Internationale Quartärkarte von Europa Quartärgeologie: IQuaME2500

http://www.bgr.de/Service/geologie/IQUAME2500/?

Das Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Sachsen (LfULG) bietet ebenfalls WMS an. Allerdings unterstützt QGIS die "Art" der ausgelieferten Daten in der derzeitigen Version (1.3) nicht. Die vom LfULG ausgelieferten Rasterdaten können derzeit noch nicht interpretiert/reprojektiert werden, während das LfULG Sachsen derzeit keine Unterstützung für georeferenzierte Vektordaten anbietet, wie sie für QGIS z. Z. noch benötigt werden.

In Version 1.5 ist diese Beschränkung aufgehoben. Die Darstellung der WMS-Dienste (u.a. GÜK400) des LfULG ist möglich ( http://www.umwelt.sachsen.de/de/wu/umwelt/lfug/lfug-internet/interaktive_karten_11169.html).

Wer jedoch nicht ständig eine Breitbandinternetverbindung nutzen möchte, kann viele Daten auch herunterladen und dann im Projekt einbinden. Allerdings ist das mit Mehraufwand verbunden.

Download auf den Seiten oben rechts

Übersicht: http://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/geologie/7657.htm

Geologische Übersichtskarte Sachsen 1:400.000 (GÜK400)
   Karte ohne känozoische Sedimente (1995)
   Oberflächenkarte (1992)

WMS: http://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/infosysteme/arcims/wmsconnector/wms/capabilities/gk400.xml?

Geologische Karten Sachsen 1:100.000 (GK 100)
   Jizera – Karkonosze

Geologische Karten Sachsen 1:25.000 (GK25)
    einige Blattschnitte 1875-1972

Planet File des openstreetmap-Projektes
    Weltweit, Länder, Bundesländer

QGIS 1.5.0 und Web Map Services

Abb. 4: Topographische Daten des openstreetmap-Projektes (Orte+Straßen) und die Geologische Übersichtskarte von Sachsen 1:400.000 (LfULG Sachsen). Die Daten werden per WMS bereitgestellt.

Für Sachsen hat das Landesvermessungsamt unter http://www.landesvermessung.sachsen.de/ias/basiskarte4/service/register zahlreiche  WMS-Dienste (Topo 10k - 50k, Gemeindegrenzen, Luftbilder,..). Allerdings ist vor einer Veröffentlichung die Genehmigung des Landesvermessungsamtes einzuholen. Ob die Gegeben wird, ist mir nicht bekannt.

Dieser Artikel soll eine knappe Einführung in das Thema sein.  Es wurde Beispielhaft  die kostenfreie Software Quantum Enceladus verwendet. Es gibt dutzende Alternativen (Liste auf de.wikipedia.org). Der Marktführer bei kostenpflichtiger Software ist die Firma ESRI mit seinen Arc-Produkten (ArcGIS,...).

Die Nutzung von WMS ermöglicht mit relativ geringem Zeitaufwand  Karten nach eigenen Bedürfnissen zu erstellen. Die Frage der Nachnutzung dieser Karten, also die Veröffentlichtung, ist dabei jedoch zu beachten. 

Während Daten von Projekten wie Geodaten © OpenStreetMap und Mitwirkende, CC-BY-SA unter einer Creative Commons Attribution-ShareAlike 2.0 (CC-BY-SA) gestellt werden, sind die Daten etwa der Landesämter nicht ohne weiteres im nicht-privaten Bereich nutzbar.

Auf kreidefossilien.de sind Karten zu finden, die auf frei verwendbaren Daten (openstreetmap) und  auf geologische Basisdaten des Landesamtes für Umelt, Landwirtschaft und Geologie Sachsen basieren. Eine Genehmigung wurde kostenfrei erteilt.

Weiterführendes:

Kommentare (1)

  1. Riccardo:
    2. Februar 2015, 16:19 Uhr

    QGIS 2.6 ist bereits raus. Ihr könnt gern auf unsere Tutorial bei www.digital-geography.com verweisen ;-)

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