class: center, middle, inverse, title-slide # Das kleine GIS 1x1 ## CAS FAB: Räumliche Daten in R ### Nils Ratnaweera ### Forschungsgruppe Geoinformatik ### 2021-11-30 --- layout: true <style>.shareagain-bar { --shareagain-foreground: rgb(255, 255, 255); --shareagain-background: rgba(0, 0, 0, 0.5); --shareagain-twitter: none; --shareagain-facebook: none; --shareagain-linkedin: none; --shareagain-pinterest: none; --shareagain-pocket: none; --shareagain-reddit: none; }</style> # Was sind räumliche Daten? <!--2--> ---  <!-- https://pixabay.com/de/photos/karten-google-maps-navigation-4237764/ --> ??? Räumliche Daten sind mittlerweile omnipräsent ---  ---  ---  <!-- https://www.nature.com/articles/d41586-019-03060-y --> ??? Räumlich muss sich nicht immer auf unsere Erde beziehen! Zelluläre Prozesse haben durchaus räumlichen Charakter ---  <!-- https://www.esa.int/Space_in_Member_States/Germany/Mit_Infrarot-Augen_auf_Titan_blicken --> ??? Räumlich muss sich nicht immer auf unsere Erde beziehen! Infrarotaufnahmen von Titan, einem Saturn-Mond aus der Cassini-Huygens mission --- class: highlight-last-item -- - Räumliche Daten sind Daten mit einem *Raumbezug* -- - typischerweise handelt es sich um einen 2- oder 3-dimensionaler Raum -- - engl: spatial data -- - *Geo*daten sind räumliche Daten mit Bezug zur Erde -- - 2-, 3- oder n- dimensionaler Raum -- - Sie berücksichtigen Attribute (die Semantik) und ihre räumliche Information -- - das "was" und das "wo" -- - beide Aspekte können auf unterschiedliche Art und Weise beschrieben werden (konzeptionelle Raummodelle) ??? Semantik: Bedeutung, Inhalt (eines Wortes, Satzes oder Textes) --- layout: true # Konzeptionelle Raummodelle <!--5--> --- class: highlight-last-item  -- - **Entitäts-Modell** -- - Der Raum ist mit *diskreten Objekten* bevölkert -- - jedes Objekt verfügt über ein oder mehrere Attribute -- - jedes Objekt hat einen bestimmte Geometrie (Punkt, Linie oder Polygon) -- - entspricht einem Vektor-Datenformat -- - **Feld-Modell** -- - die räumliche Eigenheit hat eine *kontinuierliche räumliche Existenz* -- - jeder Punkt im Raum hat einen Wert -- - entspricht einem Raster-Datenformat --- .pull-left[  Skigebiet St Moritz: - Hotels - Ski Lifte - Wälder - Strassen - Berge ] -- .pull-right[  <!-- source: http://www.newdesignfile.com/postpic/2012/08/vector-and-raster-data-gis_131635.jpg --> <!-- Bildquelle: Heywood, I. et al. (2006). An Introduction to Geographical Information Systems, Pearson. --> ] --- layout: true # Entitätenmodel: Vector Datenformat <!--2--> --- ## Punkte ``` name geom <chr> <POINT [m]> 1 Europa (2782399 1150371) ``` <!-- --> --- ## Linien <!--2--> ``` name geom <chr> <MULTILINESTRING [m]> 1 Via Nouva ((2785946 1153895, 2785913 1153864, 2785870 1153819, 2785812 1153755)) ``` <!-- --> --- ## Polygone <!--2--> ``` name geom <chr> <MULTIPOLYGON [m]> 1 Hafnerwald (((2787615 1149733, 2787620 1149732, 2787612 1149732, 2787615 1149733))) ``` <!-- --> --- layout: false # Feldmodell: Raster Datenformat <!--2--> <!-- --> --- layout: true # Koordinatensysteme <!--4--> --- .pull-left[] .pull-right[ - die dargestellten Koordinaten beziehen sich auf ein Koordinatenreferenzsystem der Schweiz (`CH1903+LV95`) - der "Ursprung" (`1'200'000 / 2'600'000`) dieses Koordinatenreferenzsystem liegt in Bern (alte Sternwarte) - der Nullpunkt (`0 / 0`) liegt ausserhalb der Schweiz (im Atlantik) ] --- .pull-left[] .pull-right[ - altes schweizer Koordinatenreferenzsystem (`CH1903 LV03`) - musste aufgrund von Messungenauigkeiten und Bodenbewegungen ersetzt werden - ist am Zahlenbereich leicht zu erkennen - der Ursprung (`200'000 / 600'000`) liegt ebenfalls in Bern - der Nullpunkt (`0 / 0`) liegt ausserhalb der Schweiz (im Atlantik) ] --- .pull-left[   ] .pull-right[ beide Koordinatenreferenzsysteme - sind nur auf die Schweiz und Liechtenstein anwendbar - sind in Meter zu verstehen - sind *projezierte Koordinatenreferenzsysteme* ] --- layout: true # Projektionen <!--4--> --- .pull-left[  ] .pull-right[ - die Form der Erde lässt nur mit Verzerrungen auf eine 2D Fläche zwingen ("Orangenschalen-Problematik") - diese Verzerrungen kann man räumlich minimieren - So entwickelten sich eine Vielzahl unterschiedliche Projektionen und Koordinatenreferenzsystem ] --- .pull-left[   ] .pull-right[   ] ---  das Koordinatenreferenzsystem der Schweiz verwendet eine *schiefachsige, winkeltreue Zylinderprojektion* --- layout: true # Geographische Koordinatensysteme <!--4--> --- .pull-left[  <!-- https://gsp.humboldt.edu/olm_2018/Lessons/GIS/01%20SphericalCoordinates/Latitude_and_Longitude.html --> ] .pull-right[ *Geografische Koordinatensysteme*: - verwenden Längen- und Breitengrade - sind für globale Daten sinnvoll - sind für kleinräumige Anwendungen umständlich - unterliegen ebenfalls räumlichen ungenauigkeiten - sind in einer Vielzahl verfügbar, für uns relevant ist v.a. *WGS84* ] ??? - Projizierte Koordinatensysteme (wie `CH1903 LV95`) sind nur auf bestimmte Regionen anwendbar (Distanzen, Winkel und Flächen sind schwierig zu berechnen) (die Erde ist eine Kartoffel)