G�nter Sokol
Landesamt f�r Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-W�rttemberg (LGRB)
Albertstrasse 5
79104 Freiburg im Breisgau
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Geodatenhaltung im LGRB Baden-W�rttemberg

- Vorgehensweise und Erfahrungen beim Aufbau
einer zentralen GIS-Datenverwaltung -

Abstract

In den letzten Jahren wurde am Landesamt f�r Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-W�rttemberg (LGRB) eine zentrale Geodatenhaltung aufgebaut. Wichtigste Komponente hierbei ist eine Verzeichnisstruktur, in der neben den Geodaten, s�mtliche GIS-spezifischen Daten wie Kartographieelemente, GIS-Makros, Dokumentationen abgelegt werden (Digitales Kartenarchiv - DKA). Das DKA wird von GIS-Datenerzeugern (ARC/INFO-Anwender) und GIS-Datennutzern (ArcView-Anwender) gleicherma�en genutzt. Erfassung, Verwaltung und Visualisierung der Geodaten wird durch verschiedene Softwareentwicklungen auf Basis von ARC/INFO AML und ArcView Avenue unterst�tzt. Metadaten zu den Geodaten orientieren sich am europ�ischen GEIXS-Standard der Geologischen Dienste und sind in einer ORACLE-Datenbank abgelegt. Geodaten und Programme des DKA k�nnen �ber eine Web-Oberfl�che im Intranet des LGRB recherchiert werden. Durch die Harmonisierung der Geodatenhaltung und der GIS-Verarbeitung konnte die Bearbeitungszeit reduziert und die Qualit�t der Produkte verbessert werden.

The Office for Geology, Raw Materials and Mining of Baden-W�rttemberg (LGRB) has created a server-based geodata administration over the last years. The main component is a file-based directory structure, where geodata as well as all GIS-specific data like cartographic elements, GIS macros and documentations are stored (Digital Map Archive - Digitales Kartenarchiv - DKA). The DKA is used both by GIS data creators (ARC/INFO users) and GIS data users (ArcView users). Creation, administration and visualization of geodata are supported by various software tools based on ARC/INFO AML and ArcView Avenue. Metadata of the geodata are created using the European GEIXS standard of the Geological Surveys and are stored in an ORACLE DBMS. Geodata and software components of the DKA are available through the Intranet of the LGRB. The harmonization of geodata administration and GIS-processing reduces the overall amount of work and improves the quality of our products.


Einleitung

Die geowissenschaftliche Landesaufnahme und damit verbunden die Herstellung von Kartenwerken ist eine zentrale Aufgabe im Landesamt f�r Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-W�rttemberg (LGRB). In den letzten Jahren haben sich durch den technologischen Wandel grunds�tzliche �nderungen in der Arbeitsweise mit Geodaten ergeben. Diese Ver�nderungen sind grundlegender Art und k�nnen nicht automatisch in den bestehenden Arbeitsbetrieb �bernommen werden. Beim Aufbau geowissenschaftlicher Informationssysteme gibt es daher zwei verschiedene Zielrichtungen. Einerseits die l�ngerfristige Konzeption, welche im Rahmen des Bodeninformationssystems l�nder�bergreifend erstellt wird (vgl. hierzu AD-HOC-AG KERNSYSTEME UND METHODENBANKEN DES AG "BODEN-INFORMATIONSSYSTEME DER LABO, 1994 und LANDESAMT F�R GEOLOGIE, ROHSTOFFE UND BERGBAU BADEN-W�RTTEMBERG, 1999). Andererseits besteht der Bedarf an kurzfristigen L�sungen, die es erm�glichen den Datenstrom, der in den Kartierungen und Projektbearbeitungen aktuell anf�llt, zu organisieren. Dies ist insbesondere auch deshalb erforderlich, weil die technische Entwicklung der letzten Jahre von propriet�ren Einzelplatzl�sungen hin zu einer beh�rdenweiten Geodateninfrastruktur zur Folge hat, dass viele Daten mit Systemen bearbeitet wurden, die mittelfristig nicht mehr zur Verf�gung stehen werden. Gerade im Hinblick auf die hohen Erfassungskosten und die Langlebigkeit geowissenschaftlicher Daten, ist zu gew�hrleisten, dass diese Daten langfristig gesichert werden und bei einem Technologiewechsel ohne gr��eren Aufwand �bernommen werden k�nnen. Dar�ber hinaus hat die individuelle Bearbeitung bei verschiedenen GIS-Bearbeitern und die Komplexit�t der GIS-Anwendungen in der Vergangenheit immer wieder dazu gef�hrt, dass der Datenaustausch und die gemeinsame Bearbeitung von Projekten erheblich erschwert wurde.

Aus diesem Grund wurde am LGRB in den letzten Jahren eine zentrale Geodatenhaltung (Digitales Kartenarchiv) aufgebaut mit dem Ziel alle Daten, die bei der Projektbearbeitung und Kartographie anfallen, einheitlich zu dokumentieren und zentral abzulegen. Damit stehen sie f�r weitere Projektbearbeitungen und Fortf�hrungen langfristig zur Verf�gung.

Ziele des Digitalen Kartenarchivs (DKA):

  • Erstellung eines Regelwerks und Datenpools f�r die GIS-Bearbeitung im LGRB (Nomenklaturregeln, Bearbeitungshinweise, Kartographierichtlinien)

  • Vollst�ndige Archivierung der Geodaten, GIS-Programmen und Kartographieelemente, die bei der Erstellung von Kartenwerken und Projektbearbeitungen anfallen

  • Erzielen von Synergieeffekten bei der Nutzung und Entwicklung von Softwaretools

  • Bereitstellung von Daten f�r ein ArcView-basiertes Informationssystem

Konzeption, Architektur und Projektbeispiele des DKA werden im folgenden beschrieben.


Konzeptionelle Grundlagen

Ein wesentlicher Punkt bei der Planung des DKA war es, dass die dort erarbeitete Konzeption unmittelbar in bestehende Projekte und Arbeitsabl�ufe bei der GIS-Bearbeitung integriert werden kann. Da ein Gro�teil der GIS-Bearbeitung und Kartographie mit ARC/INFO erfolgt, lag es nahe hier eine Verzeichnisstruktur aufzubauen, die auf ARC/INFO-Workspaces beruht. Ein zweiter wichtiger Punkt war die datenbezogene Sicht des Informationssytems im Gegensatz zur funktions- oder methodenbezogenen Sicht, die in �hnlichen Informationssystemen h�ufig als ma�gebliches Strukturierungsmerkmal dient (vgl. hierzu BARTSCH, 1997). Entscheidend f�r die Datenhaltung ist daher nicht die Art und Weise, wie ein geowissenschaftliches Thema erzeugt wurde, sondern wie es beschrieben wird. Das hei�t beispielsweise, dass eine Schichtlagerungskarte immer gleich definiert wird, unabh�ngig davon, ob sie durch manuelle Kartierung, z.B. durch Zeichnung eines Isolinienplans, automatisch �ber Interpolationsmethoden oder durch Digitalisierung einer analogen Karte erzeugt wurde.

Die Geodaten im DKA sind thematisch gegliedert, auf der Verzeichnisebene aber nach Projekten, bzw. Kartenwerken abgelegt. Das hei�t, gleichartige Themen k�nnen an verschiedenen Stellen in der Verzeichnisstruktur abgelegt sein, je nachdem in welchem Projekt die Daten erzeugt wurden, werden aber einheitlich beschrieben. Daten, die in einem Projekt oder einer Kartierung verwendet bzw. erzeugt wurden, werden zusammen in einem Verzeichnis abgelegt. Dar�ber hinaus gibt es �bergeordnete Elemente, die an zentraler Stelle abgelegt sind. Die f�r ein Projekt oder Kartenwerk verwendeten Daten werden nach ihrer Archivierung nicht mehr ver�ndert. Um die Ergebnisse nachvollziehbar zu machen, werden auch die Grundlagendaten, die zur Erzeugung des Projektergebnisses notwendig sind, zusammen mit den Ergebnisdaten abgelegt. Dadurch wird f�r jedes Projekt die aktuelle Datenlage dokumentiert. F�r Fortf�hrungen der Projekte gibt es eine Versionsverwaltung. Ein wesentliches Ziel ist es, dass Projektergebnisse und einmal erstellte, gedruckte Karten, reproduzierbar abgelegt werden und �nderungen an den Datengrundlagen keine Auswirkungen auf die fr�her erstellten Auswertungen haben ("Digitale Registratur"). Dadurch ist es einfach m�glich, verschiedene Bearbeitungsst�nde zu vergleichen.

Grunds�tzlich werden bei der Geodatenhaltung im LGRB Prim�rdaten und Sekund�rdaten unterschieden. Prim�rdaten sind Grundlagendaten, die kontinuierlich eingegeben und gepflegt werden. Sie werden in Datenbanken abgelegt. Sekund�rdaten sind Auswertungsdaten, die bei einer konkreten Bearbeitung �ber Auswertungsmethoden unter Nutzung der Prim�rdaten erzeugt werden. Ergebnis der Auswertung ist ein neuer Geodatensatz, der meist in Form einer Karte ausgegeben, bzw. in Form eines Berichts beschrieben wird. Eine Zusammenstellung der Eigenschaften von Prim�rdaten und Sekund�rdaten zeigt Tabelle 1.

Tabelle 1: Eigenschaften von Prim�rdaten (Grundlagendaten) und Sekund�rdaten (Auswertungsdaten)

Prim�rdaten (Grundlagendaten)
Sekund�rdaten (Auswertungsdaten)
  • kontinuierliche Eingabe
  • einmalige Auswertung im Hinblick auf eine konkrete Fragestellung, Produkt
  • dynamisch (der Datenbestand wird kontinuierlich weitergeplegt), Korrekturen m�glich
  • statisch (ein bestimmter Datenbestand wird festgehalten), nach Projektabschluss keine Korrekturen mehr m�glich
  • mehrere gleichzeitige Bearbeiter
  • ein Bearbeiter
  • grundlagenorientiert, Grundlagendaten
  • produktorientiert (Bericht, Gutachten, Stellungnahme, Kartenwerk)
  • Datenbank, Geodatenserver (ORACLE-DBMS, SDE-Layer)
  • Verzeichnisstruktur (ARC/INFO-Coverages, Shapefiles, Grafikdateien)
  • Versioning-Mechanismus des DBMS
  • Versionsverwaltung verschiedener Bearbeitungsst�nde

Die Prim�rdaten (Grundlagendaten) des LGRB werden fachbezogen in einer ORACLE-Datenbank abgelegt. Im LGRB werden zur Zeit folgende Informationssysteme eingesetzt (LANDESAMT F�R GEOLOGIE, ROHSTOFFE UND BERGBAU BADEN-W�RTTEMBERG, 1999):

  • Aufschlu�datenbank (ADB)

  • Labor- und Analysendatenbank (LAD)

  • Bodenkundliche Datenbank (BDB)

  • Rohstoffbetriebsdatenbank (RBDB)

  • Bergbauliches Informationssystem (RISL)

Die Sekund�rdaten (Auswertungsdaten) und ein Auszug der zur Auswertung zugrundeliegenden Prim�rdaten (Grundlagendaten)  werden im Digitalen Kartenarchiv themenbezogen abgelegt. Dadurch werden diese Prim�rdaten zwar teilweise redundant gehalten, dokumentieren aber den aktuellen Stand zum Zeitpunkt der Bearbeitung.


Architektur des DKA

Bei der Datenorganisation im DKA gibt es zwei verschiedene Betrachtungsebenen. Auf der logischen Ebene steht die Gliederung der Geodaten in geowissenschaftliche Themen im Vordergrund, auf der technischen Ebene die konkrete Realisierung in einer Verzeichnisstruktur. Je nach Anwender interessiert mehr die logische Sicht (Zugriff und Recherche der Daten) oder die technische Sicht (Verarbeitung und kartographische Aufbereitung der Daten).

Themenbezogene Beschreibung der Geodaten (Auswertungsdaten)

Abbildung 1 gibt einen �berblick �ber die logische Sicht auf die Geodaten des DKA. Wichtigstes Gliederungskriterium sind die nach fachlichen Kriterien gegliederten geowissenschaftlichen Themen, die in einem Themenkatalog zusammengestellt und beschrieben sind, z.B. Grenzfl�che einer geologischen Einheit, Grundwasserneubildung, Bodenart, Erdbebenzonen, Topographie. Eine Karte ist eine kartographische Visualisierung dieser Themen. Im LGRB werden Karten in der Regel �ber AML-Programme und Men�s erstellt. Zu einem Thema geh�ren eine oder mehrere Informationsebenen bzw. Datens�tze. Zum Thema Schichtlagerungskarte beispielsweise geh�ren die Informationsebenen Belegpunkte (Punkt-Coverage), Isolinien (Linien-Coverage), Verbreitungsgebiet mit St�rungen (Fl�chen- und Linien-Coverage) sowie die kontinuierliche Schichtoberfl�che (GRID, TIN) (vgl. Tab. 6). Die Geoobjekte der Informationsebene werden mit Attributen beschrieben, die im Normalfall in Basistabellen (Objektlisten, Lookup-Tabellen, Schl�ssellisten) erl�utert werden. In den Basistabellen werden die Attribute beschrieben und die kartographische Darstellung definiert. Ein wichtiges Ziel hierbei ist es, diese Basistabellen zentral aufzubauen und zu pflegen. Beispielsweise gibt es Basistabellen mit allen punkt-, linien- und fl�chenf�rmigen Geoobjekten, die in Karten des LGRB vorkommen k�nnen.

Abbildung 1: Prinzip der Datenorganisation im DKA (ER-Modell, vereinfacht)


Aufbau der Verzeichnisstruktur

Die im letzten Kapitel beschriebene logische Gliederung wurde in einer Verzeichnisstruktur auf der Grundlage von ARC/INFO-Workspaces umgesetzt. F�r alle Verzeichnisse und Dateien der Verzeichnisstruktur gibt es Namenskonventionen. Bei Geodatens�tzen gibt es dar�ber hinaus Richtlinien f�r die Vergabe von Attributen. F�r die wichtigsten Attribute gibt es Basistabellen und zentrale Symboldateien zur kartographischen Darstellung in ARC/INFO und ArcView. Die Dateien des DKA werden in vorgeschriebenen Formaten abgelegt.

Abbildung 2 zeigt einen Ausschnitt aus der Verzeichnisstruktur des DKA.

Abbildung 2: Auszug aus der Verzeichnisstruktur des DKA

Auf der obersten Gliederungsebene werden vier Bereiche unterschieden. Im Bereich "kartier" stehen blattschnittbezogene, landesweite Kartierungen. Die Daten sind dort nach Kartenwerk und Kartenblattnummer weiter untergliedert. F�r jedes Kartenblatt eines Kartenwerks gibt es ein Verzeichnis, in dem die Geodaten mit amtsweit eindeutigen Namen abgelegt sind. Es gibt Unterverzeichnisse mit weiteren blattspezifischen Daten. Dar�ber hinaus gibt es f�r alle Kartenbl�tter eines Kartenwerks Basistabellen, Symboldateien, Kartenelemente sowie AML-Makros und -Men�s, die an einer �bergeordneten Stelle in der Verzeichnisstruktur stehen. Im Bereich "projekte" werden Projektdaten abgelegt. Dieser Bereich ist weniger formalisiert als der Bereich Kartierungen. Die Daten werden projektbezogen in einem Projektverzeichnis abgelegt. In jedem Projektverzeichnis gibt es Unterverzeichnisse mit weiteren projektrelevanten Daten (siehe Tab. 2). Im Unterverzeichnis "karten" stehen Kartographiedaten, die ausschlie�lich f�r dieses Projekt verwendet wurden. Im Bereich "topo" der obersten Gliederungsebene stehen Fremddaten. Dies sind im wesentlichen die topographischen Basisdaten des Landesvermessungsamts.  Im Verzeichnis "karten" der obersten Gliederungsebene stehen amtsweite Basistabellen und Kartographieelemente (ARC/INFO-Symboldateien, Kartenelemente), die in allen Kartierungen und Projekten genutzt werden k�nnen.

F�r die einheitliche Verwaltung von Karten und Themen wurden weitreichende Namenskonventionen festgelegt. Jeder Datensatz (Coverage, Shapefile, ArcView-Projekt) des DKA hat, unabh�ngig vom Standort in der Verzeichnisstruktur, einen eindeutigen Namen. Dadurch ist es auch m�glich, dass die Datens�tze unabh�ngig von ihrem Standort unterschieden werden k�nnen. Dies ist z.B. notwendig, wenn die Daten in ArcView geladen werden oder wenn sich die Datenorganisation �ndern sollte.

F�r den Aufbau eines Projektverzeichnisses gibt es weitreichende Richtlinien, die im folgenden kurz erl�utert werden: Das Projektverzeichnis hat den Namen des Projektk�rzels, welches in der zentralen Projektverwaltung vergeben wird. Im Projektverzeichnis stehen

  • alle Geodaten in ARC/INFO lesbaren Datenformaten mit amtsweit eindeutigen Namen entsprechend der Namenskonvention,

  • eine README-Datei mit der Daten�bersicht und

  • Unterverzeichnisse f�r alle weiteren Daten.

Tabelle 2 gibt einen �berblick �ber die m�glichen Unterverzeichnisse eines Projektverzeichnisses.

Tabelle 2: Erl�uterung der m�glichen Unterverzeichnisse des Projektverzeichnisses

Verzeichnisname Inhalt
apr Im Unterverzeichnis apr stehen ArcView-Projekte zur Visualisierung der Projektergebnisse.
dok Im Unterverzeichnis dok steht die Projektdokumentationsdatei und andere Projektdokumente (Projektbericht, Schriftwechsel, projektspezifische Daten- und Programmdokumentationen).
gif Im Unterverzeichnis gif stehen Karten und Schnitte des Projektes im gif-Format. Die Daten sind auch �ber das Intranet des LGRB verf�gbar.
export Im Unterverzeichnis export wird dokumentiert, wann welche Daten vom LGRB an den Auftraggeber oder andere externe Stellen ausgeliefert wurden. Die ausgelieferten Daten werden komprimiert in einem Unterverzeichnis abgelegt.
karten Im Unterverzeichnis karten stehen Kartographiedaten f�r ARC/INFO. Hierzu geh�ren AMLs, welche die Karten erstellen , ARC/INFO-Symboldateien, ARC/INFO-Legendentexte (KEYFILES) und Map Compositions. Bei Kartierungen stehen diese Daten in zentralen Verzeichnissen.
plot Im Unterverzeichnis plot stehen ARC/INFO- und ADOBE-Plotdateien (VCGL, VDS, GRA, EPS, AI)
rohdaten Im Unterverzeichnis rohdaten stehen Grundlagendaten, die zur Projektbearbeitung verwendet wurden. Hierzu geh�ren zum Beispiel auch Daten, die von externen Stellen an das LGRB geliefert wurden.
schnitte Im Unterverzeichnis schnitte stehen (hydro-)geologische Schnitte im Adobe-Format oder GeODIN-Projektdaten, falls die Schnitte mit dem GeODIN-System erstellt wurden. Rasterbilder oder pdf-Dateien der Schnitte stehen im Verzeichnis gif.
slk Im Unterverzeichnis slk stehen die Einzelfl�chen von Schichtlagerungskarten. Zu jeder Einzelfl�che  geh�ren im allgemeinen drei Coverages. Ein Punktcoverage mit den Belegpunkten (Endung p), ein Liniencoverage mit den Isolinien (Endung l) und ein Coverage mit Linien- und Fl�chentopologie mit den Verbreitungsgrenzen der Einzelfl�che und Attributen f�r die Umri�linien (Endung n).
soft Im Unterverzeichnis soft stehen alle Programme, die bei der Projektbearbeitung verwendet wurden. Hierzu geh�ren Auswertungs-AMLs - ARC/INFO-Makros, die zur automatisierten Generierung neuer Themen verwendet werden -, ARC/INFO-Men�s, Shellskripts und andere projektspezifische Programme.
topo Im Unterverzeichnis topo stehen Geodatens�tze, die in den Karten als Hintergrundinformation verwendet werden. Dies sind in erster Linie die topographischen Basisdaten des Landesvermessungsamts, aber auch Datens�tze, die aus anderen Projekten des LGRB kommen.

In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Anforderungen, die in den bisher durchgef�hrten Projekten an die Datenarchivierung gestellt wurden, durch die Verzeichnisstruktur erf�llt werden konnten.


Nutzung des DKA
Metadaten

Ein entscheidender Punkt bei der Nutzung des DKA ist der Zugriff �ber Metadaten. Hierzu stehen in erster Linie README-Dateien zur Verf�gung, die auf allen Ebenen der Verzeichnisstruktur angelegt werden und die Dateien des Verzeichnisses nach einer vorgegebenen Struktur beschreiben. Dar�ber hinaus gibt es zu den Projekten fachliche Dokumentationen, die in den jeweiligen Projektverzeichnissen stehen.

F�r einen formalisierten Zugriff wird eine Metadatenverwaltung auf der Basis des europ�ischen GEIXS-Systems  von EuroGeoSurvey aufgebaut (http://eurogeosurveys.brgm.fr). Der GEIXS-Standard wurde hierzu an die logische Struktur des DKA angepasst. Entsprechend dieser Gliederung gibt es Metadaten zu Karten, Themen, Informationsebenen und Attributen (Abbildung 1).

Softwarewerkzeuge zur Erfassung, Verwaltung, Recherche und Visualisierung der Daten

Erfassung, Verwaltung, Recherche und Visualisierung der Daten des DKA werden durch Softwarewerkzeuge unterst�tzt. Je nach Nutzergruppe kommen dabei verschiedene Produkte zum Einsatz. Abbildung 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Geodateninfrastruktur und die eingesetzten Softwarewerkzeuge im Umfeld des DKA.

 

Abbildung 3: Geodateninfrastruktur im Umfeld des DKA (Digitales Kartenarchiv).

Prim�rdaten (Grundlagendaten) werden DBMS-basiert in den Datenbanken des LGRB verwaltet: ADB (Aufschlu�datenbank), LAD (Labor- und Analysendatenbank), RDBD (Rohstoffbetriebsdatenbank), BDB (Bodenkundliche Datenbank), RISL (Bergbauliches Informationssystem). Sekund�rdaten werden file-basiert im DKA abgelegt. Der Zugriff der einzelnen Softwarekomponenten auf die Datenbest�nde erfolgt entweder lesend (1 Pfeil), lesend und schreibend (Doppelpfeil)  oder lesend und in Ausnahmef�llen schreibend (Doppelpfeil ohne F�llung).

Eine grobe �bersicht �ber die Daten des DKA wird im Intranet des LGRB (LGRB-INFO-Service) zur Verf�gung gestellt. Ein Schwerpunkt hierbei ist es, sich schnell einen �berblick �ber die Daten und Programme des DKA zu verschaffen. Bei den einzelnen Kartenwerken und Projekten kann man sich �ber den aktuellen Bearbeitungsstand sowie bei abgeschlossenen Projekten �ber Projektergebnisse in Form von Berichten, Karten und Grafiken (z.B. geologische Schnitte) informieren. Ein Zugriff und eine Visualisierung auf die Geodatens�tze �ber ein WebGIS-Anwendung ist geplant.

F�r die Datenrecherche und Visualisierung durch die geologischen Bearbeiter stehen verschiedene Werkzeuge auf der Basis von ArcView zur Verf�gung. Dies sind zum Einen vordefinierte ArcView-Projekte, welche die Ergebnisse von Projekten enthalten und zentral abgelegt sind. Zum anderen sind dies ArcView-Extensions, die f�r die Recherche und Visualisierung der Geodaten im DKA entwickelt wurden. F�r die Recherche und Visualisierung der Aufschlu�daten in der Aufschlu�datenbank (ADB) und des DKA wurde die Extension ArcLGRB entwickelt. Prim�res Ziel dieses Werkzeugs ist es, den Geologischen Bearbeiter bei der Erstellung von Gutachten, Stellungnahmen und anderen Beratungst�tigkeiten zu unterst�tzen.

F�r die Geodatenerzeugung und Kartographie gibt es verschiedene Werkzeuge auf der Basis von ARC/INFO AML. Diese Werkzeuge werden von GIS-Bearbeitern und Kartographen genutzt. In der Anwendung GLAKARTENTOOLS werden men�gef�hrt, Funktionen zur Administration des DKA sowie zur GIS-Datenerzeugung angeboten. �ber das Werkzeug Qualit�tssicherung kann die Verzeichnisstruktur nach Inkonsistenzen und nicht definierten Dateien durchsucht werden. Mit dem Grafik-Programm ADOBE Illustrator werden nach der GIS-Bearbeitung die kartographischen Feinarbeiten ausgef�hrt.

�ber Schnittstellenprogramme werden die Geodaten des DKA weiteren Auswertungsprogrammen zugef�hrt. Diese sind beispielsweise FEFLOW zur Grundwassermodellierung und SGI Explorer zur dreidimensionalen Visualisierung der Geodaten. Je nach Umfang werden diese Daten ebenfalls im DKA in Unterverzeichnissen abgelegt. Bei Grundwassermodellierungen werden die Ergebnisdaten bei Bedarf in ARC/INFO-Daten konvertiert und entsprechend den DKA-Richtlinien abgelegt, um sie beispielsweise in ArcView zu nutzen. Dies k�nnen z.B. berechnete Wasserspiegellagen sein, die mit anderen Themen verkn�pft und weiterverarbeitet werden (WATZEL, 1999).


Aktueller Stand und Projektbeispiele

Das Digitale Kartenarchiv wird seit etwa vier Jahren am LGRB betrieben. Derzeit werden etwa 25 Gigabyte an Daten in der Verzeichnisstruktur verwaltet. Aktuelle Nutzer sind derzeit auf der Seite der GIS-Bearbeitung (ARC/INFO-Anwender) etwa 5 - 10 Mitarbeiter, auf der Seite der Datennutzer (ArcView-Anwender) etwa 30-40 Mitarbeiter. Neben den Neubearbeitungen werden sukzessive auch die Altdatenbest�nde in die DKA-Verzeichnisstruktur �bernommen. Tabelle 3 gibt einen �berblick �ber die derzeit abgelegten Kartierungen. Tabelle 4 zeigt eine Zusammenstellung gr��erer Projekte

Tabelle 3 :  �bersicht und Bearbeitungsstand der Kartenwerke im DKA des LGRB

FACHBEREICH KARTENWERK BEARBEITUNGSSTAND
Geologische Karten
  • Geologische Karte von Baden-W�rttemberg 1 : 25 000, vorl�ufige bzw. aktualisierte Ausgabe (GK 25v bzw. GK25 a)
117 Kartenbl�tter
 
  • Geologische Karte von Baden-W�rttemberg 1 : 25 000 (GK25)
2 Kartenbl�tter
 
  • Geologische Karte von Baden-W�rttemberg 1 : 50 000 (Projekt DAGIS)
2 Kartenbl�tter
Bodenkundliche Karten
  • Bodenkarte von Baden-W�rttemberg 1 : 25 000 (BK25)
52 Kartenbl�tter
 
  • Bodenkennwertskarten 1 : 25 000 (BKK25)
52 Kartenbl�tter
 
  • Boden�bersichtskarte von Baden-W�rttemberg 1 : 200 000 (B�K200)
6 Kartenbl�tter (landesweit)
Rohstoffgeologische Karten
  • Karte der oberfl�chennahen mineralischen Rohstoffe von Baden-W�rttemberg 1 : 50 000 (KMR50)
1 Kartenblatt

Der aktuelle Stand der Kartenwerke kann �ber die Homepage des LGRB unter http://www.lgrb.uni-freiburg.de/d/prod/data.htm abgefragt werden.

Tabelle 4: Zusammenstellung gr��erer abgeschlossener Projekte, die nach den DKA-Richtlinien strukturiert sind

NAME BESCHREIBUNG
Hydrogeologische Kartierung 1 : 50 000 Hydrogeologische Kartierung im Ma�stab 1 : 50 000
  • HGK Rhein-Neckar-Raum (Baden-W�rttembergischer Teil)
  • HGK Karlsruhe-Speyer
  • HGK Ostalb
Wasserschutzgebietsprogramm Fachtechnische Abgrenzung von Wasserschutzgebieten
Me�stellenprogramm Dokumentation von ca. 2300 Me�stellen f�r die Wasserwirtschaftsverwaltung Baden-W�rttemberg
Grundwassergleichenpl�ne Zusammenstellung von Grundwassergleichenpl�nen des LGRB
CD-ROM "Geowissenschaftliche �bersichtskarten von Baden-W�rttemberg 1 : 350 000" CD-ROM mit 20 landesweiten �bersichtskarten

Projektbeispiele aus dem DKA

Ein wichtiger Schritt bei der Projektkonzeption ist die Zusammenstellung der zu erstellenden Karten, Themen und Informationsebenen als Grundlage der GIS-Bearbeitung. Beispielhaft werden im folgenden Ausz�ge aus Projektdefinitionen vorgestellt.

Projekt DAGIS: Digitale Geologische Karte 1 : 50 000 (digitale GK50)

Im Projekt DAGIS werden die klassischen geologischen Karten im Ma�stab 1 : 25 000 und 1 : 50 000 digitalisiert und eine digitale GK50 erstellt. Hierzu wurden die Informationen der vorliegenden geologischen Karten thematisch strukturiert und ein Datenmodell entsprechend den DKA-Kriterien erstellt (vgl. hierzu auch US GEOLOGICAL SURVEY, 1997). F�r das Pilotblatt Stuttgart und Umgebung ergeben sich daraus 5 Karten, 14 Themen und 33 Informationsebenen (Coverages). Tabelle 5 zeigt einen Auszug aus diesem Datenmodell.

Tabelle 5: Karten, Themen und Informationsebenen der
Geologischen Karte 1 : 50 000, Blatt Stuttgart (Auszug)

KARTE THEMA INFORMATIONSEBENE GEOOBJEKT- ATTRIBUTE BASISTABELLE
SCHL�SSEL
Geologische Grundkarte Ausstrich Geologischer Einheiten, Grundfl�chen Geologische Punkte (/gis1/kartier/gl/stgt/stgtap) ARNUM LGRB-Aufschlu�datenbank
Geologische Fl�chen (/gis1/kartier/gl/stgt/stgtan) Fl�chentyp (NUMMER) LGRB-Fl�chenobjekte
Kartiereinheit (KE) LGRB-Geologische Karteneinheiten
Linientyp (NUMMER) LGRB-Linienobjekte
Geologische Linien (/gis1/kartier/gl/stgt/stgtal) Linientyp (NUMMER) LGRB-Linienobjekte
Beschriftung (Einschreibungen) (/gis1/kartier/gl/stgt/stgtba) - -
�berlagerungsfl�chen geologischer Einheiten Geologische Punkte (gis1/kartier/gl/stgt/stgtbp) ARNUM LGRB-Aufschlu�datenbank
Geologische Fl�chen (gis1/kartier/gl/stgt/stgtbn) Fl�chentyp (NUMMER) LGRB-Fl�chenobjekte
... ... ...
... ... ... ...
Schichtlagerungskarte der Grenze Keuper / Muschelkalk Schichtlagerung Keuper / Muschelkalk Belegpunkte ARNUM LGRB-Aufschlussdatenbank
... ... ... ... ...

Die Basistabellen werden blattschnitt�bergreifend und landesweit gef�hrt. In ihnen werden die Symbolik der einzelnen Geoobjekte sowie die Legendentexte definiert. Da alle geologischen Karten gleich abgelegt werden, kann ein Gro�teil der Bearbeitungsschritte automatisiert werden.

Projekt HGK Rhein-Neckar-Raum: Hydrogeologische Kartierung Rhein-Neckar-Raum

Gegenstand der Hydrogeologischen Kartierung Rhein-Neckar-Raum ist die quart�re Sedimentf�llung des n�rdlichen Oberrheingrabens, die durch feinklastische Horizonte in mehrere Schichtpakete untergliedert wird. F�r die einzelnen Grenzen der Schichtpakete wurden Schichtlagerungskarten erstellt und entsprechend den DKA-Richtlinien gegliedert. F�r die Oberfl�che des Zwischenhorizonts 1 ergibt sich das in Tabelle 6 skizzierte Datenmodell (vgl. auch SOKOL & WATZEL, 1997, OHNEMUS, SOKOL & WATZEL, 1999)

Tabelle 6: Karten, Themen und Informationsebenen der HGK Rhein-Neckar-Raum (Auszug))

KARTE THEMA INFORMATIONSEBENE GEOOBJEKT- ATTRIBUTE BASISTABELLE
SCHL�SSEL
Karte der Oberfl�che des Zwischenhorizonts 1 (ZH1) Oberfl�che Zwischenhorizont 1 Belegpunkte (/gis1/projekte/rnr/rnrtzh1p) ARNUM LGRB-Aufschlussdatenbank
Linientyp (NUMMER) LGRB-Punktobjekte:
Bohrung
H�henwert des ZH 1 (WERT) -
Isolinien (gis1/projekte/rnr/rnrtzh1l) Linientyp (NUMMER) LGRB-Linienobjekte:
Isolinie, sicher
Isolinie, sicher
Sonstige Linien und Fl�chen (/gis1/projekte/rnr/rnrtzh1n) Linientyp (NUMMER) LGRB-Linienobjekte:
St�rung, sicher
St�rung, vermutet
Fl�chentyp (NUMMER) LGRB-Fl�chenobjekte:
Verbreitungsgebiet
Raster (/gis1/projekte/rnr/rnrtzh1g) H�henwert des ZH 1 -
Topographie Bild (Image Catalog) (/gis1/topo/bw/tk50pc) - -
Aquiferbasiskarte Auiferbasis Belegpunkte (/gis1/projekte/rnr/rnraqbp) ARNUM LGRB-Aufschlussdatenbank
... ... ... ... ...

In den Basistabellen LGRB-Punktobjekte, LGRB-Linienobjekte und LGRB-Fl�chenobjekte werden die punkt-, linien- und fl�chenf�rmigen Geoobjekte des DKA zentral gef�hrt. Zu jedem geowissenschaftlichen Thema wird festgelegt, welche Geoobjekte aus diesen Listen dazugeh�ren.

CD-ROM "Geowissenschaftliche �bersichtskarten von Baden-W�rttemberg 1 : 350 000"

Die CD-ROM "Geowissenschaftliche �bersichtskarten von Baden-W�rttemberg 1 : 350 000" enth�lt 20 landesweite �bersichtskarten aus dem Bereichen Geologie, Bodenkunde, Hydrogeologie, Rohstoffgeologie und Erdbeben. Neben den Karten, die im Rasterformat vorliegen, werden auf der CD-ROM auch die den Karten zugrundeliegenden Geodatens�tze im Shapefile-Format mitgeliefert. Ein Auszug aus dem Datenmodell, welcher der Erstellung der CD-ROM zugrundeliegt, zeigt Tabelle 7.

Tabelle 7: Auszug aus dem Datenmodell der CD-ROM: "Geowissenschaftliche �bersichtskarten von Baden-W�rttemberg 1 : 350 000", Beispiel Geologische Karte und Karte der Geogenen Grundwasserbeschaffenheit

KARTE THEMA INFORMATIONSEBENE GEOOBJEKT- ATTRIBUTE BASISTABELLE
SCHL�SSEL
Geologische Karte Geologische Einheiten Geologische Fl�chen
(/gis1/projekte/gla/glagvf)
Fl�chentyp (NUMMER) LGRB-Fl�chenobjekte:
Geologische Fl�chen
Kartiereinheit (KE) LGRB-Geologische Karteneinheiten
Tektonik Tektonische Linien (/gis1/projekte/gla/glagvtl) Linientyp (NUMMER) LGRB-Linienobjekte
Geologische Linien
Topographie Bild (georef. Image) - -
Karte der Geogenen Grundwasser- beschaffenheit Geogene Grundwasserbeschaffenheit Fl�chen (/gis1/projekte/gla/glahggf) ID Basistabelle Geologische Grundwasserbeschaffenheit
... ... ... ... ...

 


Diskussion und Ausblick

Beim Aufbau einer zentralen Geodatenhaltung hat sich gezeigt, dass zus�tzlich zu den eigentlichen Geodaten bei der GIS-Bearbeitung eine Vielzahl unterschiedlichster Daten anfallen. Dies sind zum Einen Dateien, die in der Kartographie zur Erstellung der Karten und f�r die Visualisierung in ArcView ben�tigt werden (Symbolsets, Keyfiles, Logos und andere Kartenelemente, AMLs und Men�s). Hinzu kommen Grafiken z.B. Geologische Schnitte, Projektberichte und Makros bzw. Men�s, die f�r projektbezogene Auswertungen erstellt werden. Um alle Daten und Programme zu dokumentieren und dadurch wiederverwendbar zu machen, hat sich gezeigt, dass eine Verzeichnisstruktur hier eine flexible L�sung ist. Dies ist sicherlich auch deshalb erforderlich, weil bei den verwendeten Programmen ARC/INFO und ArcView,  die Datenhaltung, die Datenanalyse und die Datenpr�sentation bzw. Kartographie konzeptionell nicht getrennt und nicht formalisiert sind.

Durch die weitreichenden Richtlinien des DKA bei der Namensgebung und den Datenformaten wird eine Grundlage geschaffen, die es erlaubt, Softwarewerkzeuge zu entwickeln, die auf einer transparenten und konsistenten Datenorganisation aufsetzen. Mit ArcView hat man eine komfortable Benutzeroberfl�che, um diese Geodaten zu recherchieren und zu visualisieren.

Beim Aufbau des DKA hat sich dar�ber hinaus gezeigt, dass eine zentrale Geodatenhaltung weitreichende Konsequenzen auf den gesamten Arbeitsablauf und die Organisationsstruktur hat. Eine Verzeichnisstruktur kann daher nur als �bergangsl�sung angesehen werden, die mittelfristig durch Datenbank-gest�tzte L�sungen, die in die Arbeitsprozesse integriert sind, ersetzt werden muss. Das prim�re Ziel der Harmonisierung und Sicherung der Datenbest�nde wird �ber eine Verzeichnisstruktur erreicht. Die Einf�hrung von Namenskonventionen und Richtlinien und die damit einhergehende Formalisierung der Geodaten hat zu Qualit�tspr�fungen und zu einer Qualit�tssteigerung der Produkte gef�hrt.

In Zukunft wird insbesondere die Metadatenverwaltung weiter ausgebaut, vor allem auch im Hinblick auf die externe Nutzung der Daten. Desweiteren ist geplant, die Themendefinition weiter zu vervollst�ndigen. Sie ist die Grundlage einer beh�rdenweiten Geodatenbeschreibung und damit verbunden dem Aufbau einer zukunftsweisenden Geodateninfrastruktur.


Literatur
  1. AD-HOC-AG KERNSYSTEME UND METHODENBANKEN DES AG "BODEN-INFORMATIONSSYSTEME DER LABO (1994): Aufgaben und Funktionen von Methodenbanken des Bodeninformationssystems als Teil von Umweltinformationssystemen. - Bodenschutz Heft 2, 36 S.- Hrsg.: Bund/L�nder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz (LABO); Karlsruhe.

  2. BARTSCH, H.U. (1997): Architecture of the NIBIS soil information system of Lower Saxony. - IN: Workshop on Land-Information Systems, developments for planning the sustainable use of land resources, november 20.-23., Hannover; Workshop proceedings.

  3. GEIXS (Geological Electronic Information Exchange System)  URL: http://eurogeosurveys.bgrm.fr

  4. LANDESAMT F�R GEOLOGIE, ROHSTOFFE UND BERGBAU BADEN-W�RTTEMBERG (1999): Anwendung geowissenschaftlicher Informationssysteme.- Landesamt f�r Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-W�rtt., Informationen, 11: 82 S., 89 Abb.; Freiburg i. Br.

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  6. SOKOL, G. & WATZEL, R. (1997): Organizing GIS Data for Hydrogeological Applications. - In: 1997 Esri User Conference CDROM, Proc. of the 1997 Esri User Conference July 8-11, San Diego, CA. URL: http://www.Esri.com/library/userconf/proc97/PROC97/TO250/PAP209/P209.HTM

  7. US GEOLOGICAL SURVEY (1997): Digital Geologic Maps Data Model. URL: http://ncgmp.usgs.gov/ngmdbproject/standards/datamodel/DMprogrpt.html

  8. WATZEL, R. (1999): GIS-gest�tzte Grundwassermodellierung.- In: 4