Die Berücksichtigung inhaltlicher und räumlicher Unschärfe bei der GIS-gestützten Erstellung von Bodenkarten

The consideration of contentwise and spatial fuzziness in the GIS-based creation of soil maps

Die vorliegende Arbeit beinhaltet die Entwicklung einer Methode zur objektivierten Erzeugung von Flächendaten für Bodenkarten. Ziel ist es, Daten, die sich in Maßstab, Datum, Art, Herkunft und Güte unterscheiden, zu bewerten, zu verknüpfen und unter Berücksichtigung ihres Raumbezuges zu einem Zielthema zusammenzuführen. Es werden zunächst der informationstheoretische Hintergrund, sowie bestehende Regionalisierungsverfahren und -ansätze betrachtet. Eine wichtige Rolle spielt die AuseinandersetzunDie vorliegende Arbeit beinhaltet die Entwicklung einer Methode zur objektivierten Erzeugung von Flächendaten für Bodenkarten. Ziel ist es, Daten, die sich in Maßstab, Datum, Art, Herkunft und Güte unterscheiden, zu bewerten, zu verknüpfen und unter Berücksichtigung ihres Raumbezuges zu einem Zielthema zusammenzuführen. Es werden zunächst der informationstheoretische Hintergrund, sowie bestehende Regionalisierungsverfahren und -ansätze betrachtet. Eine wichtige Rolle spielt die Auseinandersetzung mit dem Sequenz- und Vergesellschaftungsprinzip, sowie der Maßstabsproblematik. Es wird ausführlich auf die vorhandenen Informations-grundlagen eingegangen. Ausgangspunkt ist, sämtliche zur Verfügung stehenden Datenbestände in die Analyse zu integrieren. Die Beschreibung und das Aufzeigen von Analyse- und Bewertungsmöglichkeiten dieser sehr heterogenen Daten nimmt dabei einen zentralen Platz ein. Eine wichtige Rolle spielt stets die Interaktion von Computer und Experten. Die Methode durchläuft die Kette Aufbereitung, Verarbeitung, Auswertung und Visualisierung bodenkundlicher Informationen. Als Bausteine werden bekannte, aber auch neu entwickelte Methoden verwendet, diskutiert und kombiniert. Die Entwicklung der Gesamtmethode bzw. des methodischen Ablaufs an sich steht dabei im Vordergrund. Hauptziel ist die Ausweisung von Kern- und Übergangsbereichen. Es wird besonderer Wert darauf gelegt, die intrinsischen Unterschiede in den Daten herauszuarbeiten und während des gesamten Methodenablaufs mitzuführen. Dazu wird konsequent das Abstufungsprinzip für die inhaltliche und räumliche Komponente gleichermaßen angewendet. Der Umgang mit der inhaltlichen und räumlichen Unschärfe bildet den Schwerpunkt der Arbeit. Es werden Zielkategorien definiert, die die Bewertungs-grundlage für die räumlich auszuweisenden Bodenformen darstellen. Der gesamte Methodenablauf ist eingebettet in die fuzzy-logischen Arbeitsschritte Fuzzifizierung, Inferenz und Defuzzifizierung. Es wird ein Ansatz vorgestellt, der die Verarbeitung unscharfer bodenkundlicher Informationen zu optimieren versucht. Durch eine gewichtete, inhaltlich-räumliche In-Beziehung-Setzung von Daten, durch eine Analyse von qualitativen und quantitativen Daten und die Einbeziehung sprachlicher Modifikatoren wird eine Konzeptkarte mit objektivierter Arealabgrenzung erarbeitet, die auf einer reproduzierbaren Datenverarbeitung und einer quantifizierten Aussagesicherheit fußt. Datenbank, GIS und Bildverarbeitung bilden dabei softwareseitig die Hauptkomponenten. Zur Ergebnis führenden Ausweisung der Kern- und Übergangsbereiche wurde die Bildverarbeitungsmethode der Segmentierung gewählt. Diese wurde mit der Software eCognition vorgenommen. Inhalt und Abgrenzung der Segmente wurden mit den Punktdaten eines Transektes von der Hochfläche über die Niederung zur Hochfläche überprüft. Im Zusammenhang mit der Darstellung der Aussagesicherheit in Karten wird das Prinzip der Raumübertragung und Übertragungsgütemaße aufgegriffen und diskutiert. Es wird ein Zwei-Karten-Konzept angeregt, das neben der Karte mit der eigentlichen Fachinformation stets eine Karte der Aussagesicherheit vorsieht. Weiterhin wird auf Aspekte der Visualisierung der inhaltlichen und/oder räumlichen Komponente eingegangen. Ziel ist dabei die synoptische Darstellung von Infor-mationsergebnissen für den Nutzer.show moreshow less
The available work contains the development of a method for the objectified production of areal data for soil maps. A goal is it, data that are different in scale, calendar date, kind, derivation and quality, to assess, to link and to unit with consideration of its space reference into a target matter. First the information-theoretical background, as well as existing regionalization procedures and approaches are regarded. An important role plays the argument with the sequence and association priThe available work contains the development of a method for the objectified production of areal data for soil maps. A goal is it, data that are different in scale, calendar date, kind, derivation and quality, to assess, to link and to unit with consideration of its space reference into a target matter. First the information-theoretical background, as well as existing regionalization procedures and approaches are regarded. An important role plays the argument with the sequence and association principle and the scale problem. It deals with the existing information bases in detail. Starting point is the integration of all available data volumes into the analysis. The description and pointing out of analysis and evaluation possibilities of these very heterogeneous data takes thereby a central place. An important role always plays the interaction of computer and expert. The method goes through the chain preparation, processing, evaluation and visualization of soil information. As components are used, discussed and combined common, in addition, newly developed methods. The development of the total method rather the methodical operational expiration is actually the central point of attention thereby. Principal purpose is the delineation of core and transition areas. Special value is put on it to work out the intrinsic fuzziness work in the data and carry during the entire expiration of method. It is consistently applied the gradation principle for the contentwise and spatial component equally. Handling with the contentwise and spatial fuziness forms the emphasis of the work. Target categories are defined, which represent the basis of evaluation for the soils which can be proven spatially. The entire expiration of the method is embedded into the fuzzy logical work procedures fuzzification, inference and defuzzification. A approach is presenting, which tries to optimize the processing of indistinct soil information. By a weighted, contentwise-spatial in-relationship-setting of data, through an analysis of qualitative and quantitative data and the inclusion of linguistic modifiers a concept map with objective area delineation is compiled, which is based on a reproducible data processing and a quantified stating security. Data base, GIS and image processing form thereby the main components in terms of software. For the delineation of core and transition areas the image processing method of segmentation was selected. This was made with the software eCognition. Contents and demarcation of the segments with the point data of a transect from highland across lowland to highland were examined. In connection with the representation of stating security in maps, the principle of the space transmission and the transmission of the quality is picking up and discussing. It is proposing a two-map concept, which always plans a map of stating security beside the map with the actual specialized information. Finally is going into the aspects of the visualization of the contentwise and/or spatial component. A goal is the synoptic representation of information results for the user.show moreshow less

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Metadaten
Institutes:Geowissenschaften
Author: Jens Hannemann
Advisor:Prof. Dr. Bernd Huwe
Granting Institution:Universität Bayreuth,Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Date of final exam:02.02.2010
Year of Completion:2010
SWD-Keyword:Bodenkartierung; Expertensystem; Fuzzy-Logik; Kernzone; Segmentierung
Tag:Bodenform; Bodenkarten; Zielkategorie; Zugehörigkeitsgrad; Übergangsbereich
core area; fuzzy logic; membership value; soil map; target category
Dewey Decimal Classification:500 Naturwissenschaften und Mathematik
RVK - Regensburg Classification:ZC 13200
URN:urn:nbn:de:bvb:703-opus-7165
ISBN:978-3-8322-9269-0
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):26.08.2010