Danksagung

An dieser Stelle möchte ich allen danken, die zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben. Dies sind insbesondere O. Univ. Prof. Dr. F. Kelnhofer und Ass. Prof. Mag. Dr. G. Gartner, die mir in zahlreichen Diskussionen wertvolle Tipps, Anregungen und Kritikpunkte während der Konzeptionierung und Erstellung der Arbeit gegeben haben. Angenehm war auch das stets freundliche Arbeitsklima am Institut für Kartographie und Reproduktionstechnik.

Nicht zuletzt möchte ich auch meinen Eltern Maria und Dipl. Ing. Karl Pauler danken, die mir das Studium durch ihre menschliche und finanzielle Unterstützung ermöglichten und so auch zum Gelingen beigetragen haben. Danke!

Inhaltsverzeichnis

1  Übersicht  1

1.1  Einleitung.  1

1.2  Atlas der Säugetiere Österreichs  1

1.2.1  Beschreibung der Verortungsdaten.  2

1.2.2  Beschreibung der Verortungsbasen.  2

1.3  Ziele.  3

2  Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen  4

2.1  Einleitung.  4

2.2  Visualisierung von Rauminformation mittels Kartengrafik  4

2.3  Auswirkungen der kartographischen Informationsbearbeitung.  6

2.4  Unterscheidung Geographisches Informationssystem (GIS) und  

Kartographisches  Informationssystem (KIS)  7

2.4.1  Geographische Informationssysteme (GIS)  7

2.4.2  Kartographische Informationssysteme (KIS)  10

2.4.3  GIS ist nicht KIS.  12

2.5  Verwendung von Kartendaten als Input für GIS.  14

2.6  Vom Primärmodell (DLM) prozessgesteuert zum Sekundärmodell (KM)?  14

2.7  Kartierungen in bestehende Kartengrafiken  17

3  KIS und GIS am Web  20

3.1  Technische Grundlagen und Geschichte des Internet  20

3.1.1  Dienste am Internet  21

3.2  Kartographie und Internet  22

3.2.1  Analogie zur Entwicklung der gedruckten Karte  22

3.2.2  Ein neues Kommunikations- und Präsentationsmedium - das WWW  23

3.3  Wieso sollen KIS und GIS ins Web?  24

3.3.1  Kartographische Informationssysteme am Web  25

3.3.2  Geographische Informationssysteme am Web.  29

3.4  Struktureller Aufbau von Anwendungen am Web.  31

3.4.1  Application Service Provider (ASP)  31

3.4.2  Distributed Geographic Information (DGI)  33

3.4.3  Die OGC Web Map Server Specification.  36

3.5  Die Client-Server Architektur  38

3.6  Thin Client vs. Thick Client  39

3.7  Serverseitiger Aufbau - MapGenerator oder Gateway zu GIS/KIS.  42

3.7.1  MapGenerator  43

3.7.2  Gatewayprogramm zu GIS/KIS  44

3.8  Das User Interface  45

3.8.1  User Interface Design.  46

3.8.1.1  Allgemeine Richtlinien für das User Interface Design.  46

3.8.1.2  Screen-Design Regeln für das User Interface Design  47

3.8.2  Der Web Browser - das Fenster ins WWW  49

3.8.3  Die User Interface Struktur der Ausgabeseite eines KIS/GIS Dienstes  50

3.8.3.1  Die Karte und ihre funktionelle Eigenschaft  51

3.8.3.2  Navigationselemente und KIS/GIS Elemente  52

3.8.4  Design von HTML - Seiten.  56

3.9  Gestaltung einer Karte für das Web / die Visualisierung am Bildschirm  58

3.9.1  Papier vs. Bildschirm  59

3.9.2  Neue Entwicklungen.  61

3.9.3  Die Folgen für die Kartographie  62

3.10  Ausgabe von HTML - Dokumenten auf Papier  63

3.11  Aufbau und Design einer Site  65

4  Techniken von Web-Applikationen  68

4.1  Von statischen zu dynamischen Web Seiten  68

4.2  Grundlagen.  68

4.2.1  HTML.  68

4.2.2  JavaScript  70

4.2.3  DHMTL und DOM  72

4.2.4  XML  73

4.2.5  HTTP und MIME  78

4.3  Kartenerstellung, View und Page Manipulation  81

4.4  Grafikformate für Karten am Web.  84

4.5  Techniken zur Bearbeitung/Erstellung von Karten on-the-fly.  87

4.5.1  CGI-Programme  89

4.5.2  Web Server APIs  97

4.5.3  Java Servlet.  100

4.5.4  ASP - Active Server Pages.  103

4.5.5  Java-Applets  107

4.5.6  PlugIn.  111

4.5.7  ActiveX Control.  113

4.6  Techniken zur Erstellung von WEB-Seiten on-the-fly.  118

4.6.1  JSP - Java Server Pages  118

4.6.2  DHTML und JavaScript  120

4.7  Gegenüberstellung der Techniken  121

5  Implementation der Anwendung  124

5.1  Applikationsumfang  124

5.2  Kartographische Betrachtung des Anwendungsfalles.  125

5.3  Gestaltung der Site  127

5.4  Allgemeine programmtechnische Fakten  130

5.5  Beschreibung der Implementation  133

5.6  Die Kartenerstellung - mammap.exe  136

5.6.1  Die Programmstruktur.  138

5.7  Erweiterungen und Verbesserungsmöglichkeiten.  140

6  Schlussbemerkung.  142

7  Literaturverzeichnis  145

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1 Übersicht

1 Übersicht

1.1 Einleitung

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Problem des automatischen Visualisierens von Verbreitungsdaten in vorgefertigten Verortungsbasen. Die schnelle Verfügbarkeit von einer Vielzahl von Informationen wird heute immer wichtiger - oft begleitet durch eine nur kurze Gültigkeit der Daten. Das Medium Internet ermöglicht einen rasanten Informationsfluss. Damit es zu keiner unnötigen Verzögerung der Daten durch manuelle Bearbeitung kommt, versucht man den Weg von der Datenerfassung über die Verarbeitung bis zur Präsentation möglichst vollautomatisch ablaufen zu lassen. Da eine Vielzahl von Anwendungen mit räumlichen Daten operiert, welche ihre Ergebnisse meist in Form von Karten präsentiert, und das Internet immer mehr auch Einzug bei den mittleren und kleinen Firmen hält, steigt die Anzahl von Karten und kartenähnlichen Werken, die über das Internet publiziert werden, ständig. Die vorliegende Arbeit soll die bis dato nicht gelöste Problematik der vollständig automatischen Kartenerstellung diskutieren und aktuelle Kompromisslösungen aufzeigen. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Betrachtung der technischen Möglichkeiten zur Präsentation von Kartensowohl im Vorhinein erstellte (statische) Karten, als auch zur Laufzeit bearbeitete (dynamisch, on demand) Karten - am Web. Praktische Anwendungsfälle sind z.B. thematische Karten zu Naturphänomenen wie Pollenbelastungen, Erdbeben oder Navigationssysteme. Als Anwendungsbeispiel dieser Arbeit dient der „Atlas der Säugetiere Österreichs“. Im Folgenden werden die Eckdaten dieser Anwendung vorgestellt, um in den folgenden Kapiteln einen bessern Praxisbezug herstellen zu können.

1.2 Atlas der Säugetiere Österreichs

Der „Atlas der Säugetiere Österreichs“ soll dem Benutzer wissenschaftlich belegte Vorkommen von Säugetieren in Österreich mit Hilfe von Karten visualisieren. Da eine flächendeckende Erhebung nicht möglich war, bedeuten Lücken in der Arealdarstellung entweder das Fehlen der Art im betreffenden Gebiet oder Nachweisdefizite. (vgl. [Spitzenberger2001])

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2 Übersicht

1.2.1 Beschreibung der Verortungsdaten

Die Meldungen von Vorkommen und Funden werden zentral in Wien im Naturhistorischen Museum, Abteilung Säugetiersammlung, gesammelt und nach einer Überprüfung in einer Access Datenbank eingetragen. Verspeichert werden u.a. der Tiername, die geographischen Koordinaten, die Art der Beobachtung (aktuelles Vorkommen, Gewöllefund, Sommerfund, Winterfund, etc.), die Zahl der gesichteten Individuen, die Zeitinformation und noch mehrere weitere Attribute, die hier nicht von Bedeutung sind. Die Bestimmung der geographischen Lage im Feld erfolgt mit Hilfe der ÖK50 mit einem 1x1 Minuten Rasteraufdruck. Die Koordinaten der Meldung bezeichnen die linke untere Ecke des Minutenfeldes. Es handelt sich also um eine Flächenmeldung. Mit der Zeit findet auch die Positionsbestimmung über GPS vermehrt Einsatz.

Die in der Datenbank der Säugetiersammlung des Naturhistorischen Museums Wien gespeicherten mehr als 100.000 Verbreitungsdaten, zu den 104 in Österreich lebenden Säugetieren, bestehen zu je knapp 40 % aus in der Sammlung aufbewahrten Belegexemplaren und Feldbeobachtungen

vorwiegend ehrenamtlicher Mitarbeiter. Dazu kommen 4000 Fundmeldungen aus Gewölleanalysen, mehr als 10 000 Literaturangaben und 1700 Belege aus anderen Museen. (vgl. [Spitzenberger2001])

1.2.2 Beschreibung der Verortungsbasen

Zur Visualisierung der erhobenen Daten und Erkennung von Zusammenhängen sollen thematische und topographische Karten als Verortungsbasen dienen. Die Kartenauflösung soll in einem sinnvollen Verhältnis zur Erhebungsauflösung (1x1 Minuten-Raster) stehen. Als Kartenprojektion soll die in Österreich gebräuchliche Lambertsche konforme Kegelprojektion mit den Schnittparallelen in 46° und 49° nördlicher Breite verwendet werden. Folgende für faunistische Verbreitungen relevante thematische Karten sollen wählbar sein: • Höhenstufenkarte

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3 Übersicht

• Gewässerkarte Zeigt das Gewässernetz von Österreich. • Bewaldungskarte

Als topographische Karte soll eine, nach Art der ÖK50, ähnliche Karte dienen.

1.3 Ziele

Die Arbeit verfolgt das Ziel, nach der Diskussion der Probleme, welche bei einer automatischen Kartierung entstehen, eine kartographisch sinnvolle Möglichkeit zur Visualisierung der Verortungsdaten zu wählen und als Schwerpunkt nach einer technischen Realisierung für das Medien Web zu suchen und dieses anschließend zu implementieren.

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4 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

2 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

2.1 Einleitung

Ziel dieses Kapitels ist es eine Antwort auf die Frage „Können topographische und thematische Karten als Verortungsbasen für on-the-fly (OTF) Kartierungen verwendet werden?“ zu finden. Als OTF-Kartierung wird eine Kartierung bezeichnet, bei welcher das Datenmaterial erst zur Laufzeit gegeben ist und somit eine vollautomatische Kartierung stattfinden muss. Als einfachstes Beispiel sei ein Navigationssystem in einem Auto genannt. Der aktuelle Standpunkt des Autos soll in eine bestehende digitale Straßenkarte eingetragen und auf einem Display visualisiert werden. Man nehme vorerst an, die digitale Straßenkarte sei eine einfache Verkleinerung der Wirklichkeit. Die Positionsbestimmung sei über GPS mit Korrektursignal erfolgt und habe daher eine Genauigkeit von 30m. Die erhaltenen GPS-Koordinaten werden sodann in das Landessystem transformiert und über Abbildungsgleichnungen in das Kartenkoordinatensystem gebracht, wo sie als aktueller Standpunkt kartiert werden können. Das Ergebnis wäre kartographisch unschön, da auf Grund der Unschärfe der Positionsbestimmung der Standpunkt höchstwahrscheinlich nicht auf der Straße, sondern irgendwo in Straßennähe zu liegen kommt. D.h. es muss ein weiterer Verarbeitungsschritt eingeschoben werden, welcher die vorläufigen Kartenkoordinaten auf den nächstgelegenen Straßenpunkt schiebt und so zur endgültigen Position der Kartierung kommt. Erst dann ist die Darstellung kartographisch in Ordnung. Wäre ein Mensch mit der Aufgabe betraut, auf der Straßenkarte die Stelle mit den ungefähren Koordinaten (x,y) zu markieren, so käme er sicher nicht auf die Idee den Standpunkt des Autos außerhalb der Fahrbahn zu markieren.

Man erkennt, dass die Verortung eines einzigen Punktes oft eine - aus den verschiedensten Gründen - nicht ganz triviale Angelegenheit darstellt.

2.2 Visualisierung von Rauminformation mittels Kartengrafik

Um beurteilen zu können, inwieweit eine Karte als Verortungsbasis verwendet werden kann, und um auftretende Probleme abschätzen zu können, müssen die Verarbeitungsschritte der Kartenerstellung diskutiert werden.

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5 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

Kartographische Darstellungen haben die Aufgabe, Rauminformation in einer überschaubaren Form so zu generieren, dass unterschiedliche räumliche Ausprägungen von Objekten oder Sachverhalten für den Kartennutzer erkennbar werden. Eine Grundvoraussetzung zur Erfüllung dieser Aufgabe stellt die maßstäbliche Verkleinerung des Informationsraumes dar, aus der sich zahlreiche Konsequenzen für die Informationsgestaltung infolge der Notwendigkeiten zur Erhaltung einer perzeptiv erfassbaren Kartengraphik ergeben (vgl. [Kelnhofer1996]).

Prinzipiell findet in der Kartographie die Grundrissdarstellung in einer maßstäblichen Verkleinerung Verwendung. Aus Gründen der perzeptiven Erfassbarkeit ist eine strenge Objektmaßstäblichkeit aller Kartenobjekte nicht einhaltbar. Kleinere aber wichtige Objekte würden bereits in größeren Maßstäben unter die Perzeptionsschwelle fallen und wären so von der Wiedergabe ausgeschlossen. Da es sich aber um wichtige Objekte handelt, würde dies zu einer Beeinträchtigung des räumlichen Kommunikationsprozesses führen. Um diesem Problem zu entgehen muss von der strengen Maßstäblichkeit zu einer unmaßstäblichen Symboldarstellung übergegangen werden. Da aber solche unmaßstäblichen Kartensymbole mehr

Darstellungsfläche beanspruchen als ihnen von ihrer Objektgröße zusteht, würde es zu einer teilweisen Überdeckung benachbarter Kartenelemente kommen. Diese visuelle Beeinträchtigung kann nur mehr durch eine Versetzung der umliegenden Kartenobjekte vermieden werden. Reicht dieses Vorgehen nicht aus, um zu einer sauberen Kartengraphik zu kommen, so bleibt nur die Möglichkeit der Objektauswahl und der Objektrepräsentanz. Aggregierbare Realobjekte werden bei kleiner werdenden Maßstäben durch repräsentative Superzeichen ersetzt, welche jedoch keinerlei Objektentsprechung in der Realität mehr besitzen. Handelt es sich um Objekte, bei denen ein solches Vorgehen nicht möglich ist, so bleibt als letzter Ausweg nur noch die Selektion. Sachverhalte, wie sie in themakartographischen Datenumsetzungen anfallen, werden in zwei aufeinander abgestimmten kartographischen Informationsebenen aufbereitet: die Topographieinformationsebene und die eigentliche Sachverhaltsebene. Die Sachverhaltsebene besitzt in ihrer Datenpräsentation oft überhaupt keine Bezüge zum Topographiemaßstab und realisiert Geosachverhalte meist in einer abstrakten Symbolik über eigene Wertmaßstäbe, Gruppenbildungen u.ä., die ebenfalls den perzeptiven Grundsätzen zu genügen haben. Bei Kartogrammen ist der Topographiebezug auf die Grenznetzwerke der Erhebungs- und Aggregierungseinheiten reduziert; eine Aussage über die räumliche Verbreitung eines Sachverhaltes innerhalb einer Einheit ist dadurch nicht möglich. (vgl. [Kelnhofer1996])

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6 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

2.3 Auswirkungen der kartographischen Informationsbearbeitung Das in Kapitel 2.2 beschriebene Prozedere von Maßnahmen zur

kartographischen Informationsbearbeitung und -gestaltung stellt den Normalfall für die Objektumsetzung in topographischen Karten dar und wird als Regelwerk der kartographischen Generalisierung bezeichnet (vgl. [Kelnhofer1996]). Die Folge ist, dass die topographische Informationsumsetzung in Abhängigkeit vom Auftreten und der Verteilung der Realobjekte und natürlich stark maßstabsabhängig, unvollständig, heterogen, teilweise semantisch aggregiert und mit erheblichen Geometriedeformationen behaftet, stattfindet. Noch dazu gibt es keine strengen Kriterien, die die Arbeitsschritte der Kartenerstellung festlegen. Zehn Kartographen, deren Aufgabe es ist aus den gleichen Primärdaten jeweils eine topographische Karte herzustellen, werden zehn verschiedene Endprodukte vorlegen. Keine Karte wird einer anderen exakt gleichen. Jede Karte für sich wird ihren Zweck - die Übermittlung von Rauminformation - ebenso gut erfüllen wie die neun anderen. Wichtig ist die Erkenntnis, dass topographische Karten keine strengen Inventarlisten der Realobjekte darstellen, sondern Sekundärmodelle zur räumlichen Objekts- und Sachverhaltsvisualisierung sind. Folgende Grafiken zeigen einige der Auswirkungen der kartographischen Informationsbearbeitung (Quelle: [Kelnhofer1997]):

Übergang von der Grundrissdarstellung zur Signaturendarstellung und Versetzung

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7 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

laterale Versetzung und Geometrievereinfachung

Selektion auf Grund von Mindestgrößen

2.4 Unterscheidung Geographisches Informationssystem (GIS) und

Kartographisches Informationssystem (KIS)

2.4.1 Geographische Informationssysteme (GIS)

Für den Begriff GIS gibt es eine Vielzahl von Definitionen, die sich oft erheblich unterscheiden. Während manche den begrifflichen Schwerpunkt von GIS auf die Geosachverhalte selbst legen (vgl. [Göpfert1991]), sehen andere im Gegensatz dazu die Funktionalität in Hinsicht auf Analysetools etc. als das entscheidende Kriterium für die Bezeichnung GIS (vgl. [Bill1991]).

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8 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

Ich möchte hier eine sehr allgemeine Definition von GIS geben: Unter einem Geographischen Informationssystem (GIS) wird ein computerbasiertes System zur Erfassung, Bearbeitung und Darstellung von raumbezogenen Daten verstanden.

GIS dient als Werkzeug zur Lösung raumbezogener Fragestellungen. Dazu ist es notwendig auf ein Modell der Realität (Geo-Objekte und Geo-Sachverhalte) zugreifen zu können. Ein solches wird von einem Datenbankmanagementsystem (DBMS) verwaltet.

Konzeption eines Geographischen Informationssystems

Die Datenerfassung erfolgt in zwei Stufen; die erste Stufe, die Sachverhaltsmodellierung - die Umsetzung der Realität in ein Modell - erfolgt unabhängig vom verwendeten GIS. Das Ergebnis dieses Schrittes ist das Primärmodell von Geo-Objekten bzw. Geo-Sachverhalten. In der zweiten Stufe

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9 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

muss das zuvor erstellte Modell in eine für das DBMS entsprechende Datenstruktur gebracht werden. Ein großes Problem stellen immer noch topographische Sachverhalte mit unscharfen Grenzen dar. In den meisten derzeit im Einsatz befindlichen GIS wird dieses Problem immer noch nicht beachtet. Der Grund dafür liegt in der enormen Komplexität für entsprechende Algorithmen in den Analysefunktionen.

Wie oben bereits beschrieben, soll - oder besser formuliert - darf GIS nur als Werkzeug zur Beantwortung einer Fragestellung bzw. zur Lösung eines Problems dienen. Der Systembenutzer alleine weiß, welche Geometrie- und Sachdatenoperation mit den zugrundeliegenden Primärdaten sinnvolle Ergebnisse bringen bzw. kann die Ausgaben richtig interpretieren. Sogenannte Metadaten beschreiben dabei die Primärdaten. Die Liste der Analysetools ist zwar abhängig vom entsprechenden GIS, doch eine Menge von sog. Standardfunktionen wie Flächenverschneidungen, Zonenbildung, Flächen- und Längenberechnungen, Punkt-in-Polygon Abfragen, Sachdatenabfragen etc. sind meist vorhanden.

Die Darstellung der Ausgaben von Anfragen an das System erfolgen entweder in tabellarischer Form oder in Form eines Grafikoutputs. Im Folgenden wird ausschließlich auf einen Teilbereich des Grafikoutputs - dem der Karteneingegangen. Die Karte ist das einzige Kommunikationsmittel um räumliche Situationen mit all den Beziehungen von Objekten darzustellen. Heutige GIS begnügen sich meist mit der Ausgabe von sog. Business-Grafiken. Dabei werden die durch die Analysefunktionen gefilterten Primärdaten maßstäblich verkleinert dargestellt. Eine solche Ausgabe nimmt keinerlei Rücksicht auf kartographische Regeln wie z.B. die Einhaltung einer perzeptiv erfassbaren Kartengrafik. Diesem Problem versucht man sich durch Einführung von weiteren Tools wie Zoom-Funktionen, Layer-Ein/Ausblendung, usw. wieder zu entziehen. Es stellt sich grundsätzlich die Frage ob es Sinn macht, eine GIS-Ausgabe nach den kartographischen Regeln zu bearbeiten. Meist stellt eine solche Ausgabe ohnehin ein Zwischenprodukt, eine Kontrollfunktion oder eine nur sehr kurz - für interne Zwecke - gebrauchte Karte dar. Diese Frage wird in 2.5.3 näher diskutiert.

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10 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

2.4.2 Kartographische Informationssysteme (KIS)

Kartographische Informationssysteme sind vom visuellen Standpunkt aus gesehen mit den herkömmlichen gedruckten Karten vergleichbar. Aus den Primärdaten wird über das Regelwerk der kartographischen Generalisierung ein für einen bestimmten Maßstab spezifisches Sekundärmodell abgeleitet.

Konzeption eines Kartographischen Informationssystems

Dieses Sekundärmodell der kartographischen Darstellung dient dem Zweck, dass sich der Nutzer mit Hilfe der dargebotenen Karteninformationen ein mentales Bild über einen oder mehrere Geosachverhalte machen kann (vgl. [Kelnhofer1996]); ganz im Sinne der modernen Definition von Kartographie als „die Übermittlung von räumlicher Information mit Hilfe von Karten“ (vgl. [Kraak1996]).

Das neuartige an KIS ist die Möglichkeit, den Benutzer in die Kartendarstellung bedingt eingreifen zu lassen. Es können z.B. in themakartographischen Darstellungen vorgegebene Wertgruppen durch eigene ersetzt werden oder

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11 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

über die Kartengraphik, in stark eingeschränktem Umfang, auch auf eine vorgegebene Auswahl an Primärdaten zugegriffen werden. Eine hohes Maß an Interaktivität bei der Darstellung darf jedoch nicht erwartet werden; vielmehr ist dies gar nicht möglich. Würde man dem Benutzer z.B. die freie Symbolwahl bieten, so käme es bereits durch Größenunterschiede zwischen dem vom Kartographen ursprünglich gewählten und neuen Symbol zu geänderten Generalisierungseffekten. Das Auflösen solcher Generalisierungseffekte ist die Kunst der Kartographie und kann derzeit noch nicht prozessgesteuert ablaufen. Ebenso darf die Kartengrafik nicht für irgendwelche geometrischen Berechnungen herangezogen werden, da es sich ja um ein Sekundärmodell handelt. So kann eine Entfernungsbestimmung zwischen zwei Orten nicht über die Längenbestimmung der Straßensignatur und des Maßstabes erfolgen. Vielmehr muss über das Straßenobjekt im Sekundärmodell auf das entsprechende Objekt im Primärmodell zugegriffen werden, um dort die Längenbestimmung durchzuführen.

Über diese sog. Links kann die Karte zu einem Index ausgebaut werden. Der Zugriff auf Texte, Bilder, Ton- und Videosequenzen ist damit möglich. Diese multimediale Karte beinhaltet somit ein Vielfaches mehr an Information als eine entsprechende statische Karte, wobei aber bemerkt werden muss, dass die Gesamtinformation nicht auf einem Blick erfassbar ist, sondern erst auf explorativem Weg wahrgenommen werden kann. Diese Funktion der Karte als Index darf nicht dazu missbraucht werden um ein schlechtes - nicht ausgewogenes - Kartenbild zu rechtfertigen.

Die Ausgabe von Karten in KIS erfolgt auf Bildschirmen. Im Vergleich zu einer gedruckten Karte muss die Resolution des Bildschirmes in etwa zehn mal schlechter veranschlagt werden (vgl. [Kelnhofer1996]); eine drastische Besserung dieses hardwarebedingten Problems ist momentan nicht in Sicht. Das hat zur Folge, dass Karten für dieses Ausgabemedium besonders stark von den kartographischen Generalisierungseffekten betroffen sind. Der Informationsgehalt pro Flächeneinheit ist daher in einem KIS deutlich geringer als auf einer gedruckten Karte. Erschwerend kommt noch hinzu, dass Karten meist größer als das Bildschirmformat sind und so die grobe räumliche Orientierung zusätzlich erschwert wird. Diesen Nachteilen versucht man mit speziellen Navigationstools entgegenzuwirken.

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12 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

2.4.3 GIS ist nicht KIS

Nachdem nun GIS und KIS jeweils für sich behandelt wurden, soll in diesem Abschnitt die Frage nach den Gemeinsamkeiten und Unterschieden erläutert werden.

GIS konzentriert sich auf das „visual thinking (exploration)“, während KIS auf „visual communication (explanation)“ abzielt (vgl. [Frank1995]). In GIS sind Karten Teil des räumlichen Analyseprozesses, wogegen die Karte im KIS ein Endprodukt zur Kommunikation von räumlicher Information darstellt. MacEachren (1994) visualisiert diese Gegensätze der Kartenverwendung in der Diagonalen seiner „map-use-cube“.

map-use-cube nach MacEachren (1994)

Karten können demnach in drei Richtungen klassifiziert werden. Die erste Achse beschreibt den Anwendungsbereich - ob öffentlich oder privat. Die zweite Achse geht auf die dargestellten Beziehungen der Daten ein - ob bekannt oder unbekannt. Die verbleibende dritte Achse gibt den Grad der Interaktivität anob gering oder hoch. In diesem Zusammenhang interessant ist die Diagonale: gedruckte Karten zielen auf die reine Präsentation von räumlicher Information ab; sie sind öffentlich (für den Gebrauch der breiten Masse bestimmt), die Beziehungen sind bekannt (wurden vom Kartographen aufgearbeitet) und die Interaktivität ist gering (beschränkt sich auf das Kartenlesen). Im Gegensatz dazu steht der Kartenoutput in einem GIS: Diese Karte ist für den privaten Gebrauch des GIS-Anwenders gedacht (zu Kontrollzwecken oder als Input für weitere Operationen); die Karte ist höchst interaktiv, da über die Karte auf die Primärdaten zugegriffen werden kann; und die Beziehungen der Daten sind weitgehend unbekannt (Zweck der Karte oder der Operation ist es diese

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13 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

Beziehungen zu erkennen). KIS beanspruchen in der „map-use-cube“ mehr Raum als gedruckte Karten, aber deutlich weniger als GIS. Karten aus KIS sind auf Grund der beschränkten Eingriffsmöglichkeiten in die Darstellung durch den Systemnutzer nicht mehr nur der öffentlichen Seite zuzuschreiben. Durch diese Eingriffsmöglichkeiten ist das Wissen um die Beziehungen der Daten zueinander nicht mehr als vollständig bekannt anzunehmen. Und durch die Verknüpfung von Kartenelementen mit Primärdaten und weiteren Daten kommt es zu einer begrenzten Interaktivität. Kartographische Informationssysteme weiten somit den Verwendungszweck analoger Karten aus, erreichen aber auf keinen Fall den Bereich der Geographischen Informationssysteme. Da es sich bei KIS um eine Einwegkommunikation handelt, bei der die Nutzer die Primärdaten nicht kennen, aber ein reibungsloser Kommunikationsprozess sichergestellt werden muss, ist es die Aufgabe und zugleich Kunst der Kartographie diese Informationsübermittlung durch die Überführung des Primärmodells in ein möglichst kommunikatives Sekundärmodell zu optimieren. Durch diesen kartographischen Bearbeitungsprozess kommt es zwangsläufig zu Geometriedeformationen, Heterogenität in der Übernahme von Objekten vom Primärmodell in das Sekundärmodell und semantischen Aggregierungen. Da es sich dabei um keine ein-eindeutigen Überführungsprozesse handelt, geht Information auf Kosten von kommunikativer Optimierung verloren. Der Manipulationsgrad der Primärdaten wird hauptsächlich vom Parameter Maßstab bestimmt. Zwölf Generalisierungsoperatoren (zehn geometrische und zwei semantische) werden von Shea und McMaster unterschieden (vgl. [Kilpeläinen 1995]) (es werden die englischen Begriffe angeführt, um übersetzungsbedingte Verzerrungen in der Bedeutung zu vermeiden): geometrische Operatoren simplification merging enhancement smoothing collapse displacement aggregation refinement amalgamation exaggeration

semantische Operatoren

classification symbolization

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14 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

Zu beachten ist, dass Abhängigkeiten unter den Operationen bestehen. Nur merging und refinement sind nicht von anderen Operatoren abhängig. Diese Vielzahl an Operatoren, welche sowohl die Objektgeometrie als auch die Objektsemantik der Kartenobjekte verändern, lässt erkennen, dass eine solche Karte nicht mehr einem weiteren GIS - Analyseprozess zugeführt werden darf, da eine Übereinstimmung mit Realobjekten nicht mehr gegeben sein kann. Eine Sonderstellung nimmt die finale Karte in GIS ein, die zur Präsentation der Ergebnisse und Erkenntnisse dienen soll. Da diese Karte Informationen einem größeren und uninformierten Publikum vermitteln soll - eventuell sogar nur in gedruckter Form - ist eine kartographische Bearbeitung notwendig. Für den Kartographen stellt der GIS-Output das Primärmodell für den Start seiner Tätigkeit dar; allgemein können Daten aus GIS gut als Quelle für das Primärmodell des Kartographen dienen.

Abschließend werden diese Zusammenhänge in untenstehender Grafik zusammengefasst.

GIS Karte vs. KIS Karte

2.5 Verwendung von Kartendaten als Input für GIS

In Kapitel 2.4.3 wurde die Frage nach der Verwendbarkeit von Kartendaten (Geometrie- und Sachdaten) als Input für GIS generell verneint. Das

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15 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

Grundproblem liegt in der nicht Ein-eindeutigkeit der in Kapitel 2.4.3 angeführten Geometrie- und Sachdatenoperatoren; aus dem kartographischen Modell (Sekundärmodell) kann das Landschaftsmodell (Primärmodell) nicht mehr ermittelt werden.

In Spezialfällen ist eine Übernahme von Kartendaten in GIS möglich. Dazu ist es notwendig die Auswirkungen der Operatoren zu beurteilen und eine Verträglichkeitsüberlegung in Hinblick auf die späteren Analyseaufgaben undtools durchzuführen. Als Beispiel wird eine topographische Karte mit Bezirksgrenzen diskutiert. Die Bezirksgrenzen sollen als Datenlayer für ein GIS digitalisiert werden. Es handelt sich also um geometrische, lineare Gebilde, die auf Grund der Operatoren simplification, smooting und displacement Geometriedeformationen erlitten haben. Diese Deformationen ähneln der Erfassungsungenauigkeit der realen Bezirksgrenzen; mit dem Hinweis, dass es sich bei den Erfassungsungenauigkeiten um ein normalverteiltes Phänomen handelt, was bei den durch kartographische Bearbeitung hervorgerufenen Geometriedeformationen keinesfalls zutrifft. Zu den genannten Ungenauigkeiten aus Primärdatenerfassung und kartographischer Bearbeitung kommt noch die Digitalisierungenauigkeit; bei letzteren beiden wird das Ausmaß hauptsächlich durch den Kartenmaßstab bestimmt. Der Geometriefehler des Datenlayers Bezirksgrenzen muss bei sämtlichen GIS-Operationen berücksichtigt werden; ein entsprechender Eintrag in den korrespondierenden Metadaten ist zu empfehlen. Die Verschneidung eines bereits vorhandenen und geeigneten Datenlayers Bewaldung mit dem Layer Bezirksgenzen zur Ermittlung der Waldanteile pro Bezirk stellt sicher keine Probleme dar, sofern es sich um die Ermittlung von Kenngrößen handelt.

Solange jeder Verarbeitungsschritt bezüglich der Daten genau überlegt ist, ist nichts gegen eine Verwendung von Kartendaten als GIS-Input einzuwenden; aus einer gewissenhaften Überlegung heraus wird sich jedoch meist eine Ablehnung von kartographisch generalisierten Daten als quasi Primärdaten für GIS ergeben.

2.6 Vom Primärmodell (DLM) prozessgesteuert zum Sekundärmodell (KM)? In diesem Abschnitt soll der Stand der Technik in Bezug auf automatische Kartenerstellung dargebracht werden. Es soll bereits hier in aller Deutlichkeit angemerkt werden, dass eine vollständig automatisierte Kartenerstellung, in der

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16 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

Form, dass ein allgemeines digitales Landschaftsmodell (DLM) gegeben ist und daraus prozessgesteuert eine kartographisch generalisierte Karte / kartographisches Modell (KM) abgeleitet wird, derzeit nicht möglich ist; und es scheint auch in naher Zukunft nicht möglich zu sein. Die kartographische Generalisierung ist die Abstrahierung und Vereinfachung von Objekten auf der Karte im Hinblick auf ihre relative Wichtigkeit und ihren Beitrag zum beabsichtigten Zweck der Karte. Generalisierung muss immer kontext-basiert betrachtet werden; eine Generalisierungsaktion wird nicht nur von einem Objekt selbst bestimmt, sondern auch von den Objekten in der Umgebung und dem kartographischen Ziel. [Geraint1995] Mit diesem Wissen kann man bereits erahnen, dass es sich bei der kartographischen Generalisierung um einen äußerst komplexen Prozess handelt. Der momentane Forschungstrend geht in die Richtung Artificial Intelligence (AI) [Weibel1995] - die Nachahmung der menschlichen Denk- und Handlungsweise durch einen Computer.

Der theoretische Weg vom DLM zum KM kann folgender sein: In einem ersten Schritt wird das allgemeine DLM durch einen Modell-Generalisierungspozess in ein, dem Zielmaßstab entsprechendes, DLM umgewandelt. Im Vergleich zur anschließenden kartographischen Generalisierung hat diese Modellgeneralisierung nichts mit künstlerischem Geschick und Intuition zu tun und ist daher vom Stand der Automation am weitesten fortgeschritten [Weibel1995]. So ist es auch möglich einige allgemein gültige Regeln für jeden Modell-generalisierungsalgorithmus festzulegen [Weib1995]:

Als Beispiel wird der bekannte Linien-Filter von Douglas und Peucker (1973) untersucht. Der Algorithmus erfüllt die oben genannten Bedingungen nicht zur

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17 Topographische und thematische Karten als Verortungsbasen

Gänze: Er liefert vorhersagbare und wiederholbare Ergebnisse und erzielt eine hohe Einsparung an Stützstellen, bei nur geringer Abweichung von der Originallinie. Auch ist er sehr effizient und wird nur durch einen Parameter gesteuert. Aber der Algorithmus kann Linien erzeugen, die sich selbst überkreuzen, da er keine Konsistenzprüfung enthält. Außerdem kann es passieren, dass sich benachbarte Linien nach der Generalisierung plötzlich überlappen oder schneiden, da der Algorithmus jede Linie nur für sich bearbeitet.

Viel komplexer als die Modell-Generalisierung ist die kartographische Generalisierung, da sie - wie bereits oben erwähnt - ein hohes Maß an Intuition und künstlerischem Geschick voraussetzt; beides Eigenschaften, die von Computeralgorithmen bis dato bei weitem unzulänglich erfüllt werden. All die Prozesse, welche versuchen das menschliche Denken und Handeln nachzubilden, werden unter dem Oberbegriff Artificial Intelligence (AI) geführt. Momentan wird an mehreren Prozesstechniken geforscht, die alle AI zum Ziel haben: wissensbasierte Systeme, Case-based Reasoning Systeme (CBR), Neuronale Netze, sog. genetische Algorithmen und Kombinationen davon. Alle sind theoretisch mehr oder weniger geeignet den kartographischen Generalisierungsschritt durchzuführen. An einer erfolgreichen praktischen Umsetzung - die Arbeitsschritte vom DLM zum KM prozessgesteuert ablaufen zu lassen - fehlt es bis dato und ist auch in naher Zukunft nicht zu erwarten.

2.7 Kartierungen in bestehende Kartengrafiken

Nach den zahlreichen vorbereitenden Diskussionen soll nun die eigentliche Frage von Kapitel 2 „Können topographische und thematische Karten als Verortungsbasen für on-the-fly Kartierungen verwendet werden?“, beantwortet werden. Ich reduziere die Fragestellung auf topographische Karten, da bereits thematische Karten topographische Karten als Verortungsbasen für deren thematische Inhalte benötigen und daher die thematische Karte aus Sicht der Verortungsproblematik keinen Unterschied zur topographischen Karte darstellt; einzige Ausnahme ist die meist geringere Kartenobjektdichte in thematischen Karten, die ein Hinzufügen von Daten im Hinblick auf die Überdeckungsproblematik erleichtert.

Um Daten - egal ob mit punkt-, linien- oder flächenhafter Ausprägung - zu kartieren, sind diese in einem ersten Schritt auf den entsprechenden Kartenmaßstab anzupassen. Dies ist der bekannte Vorgang der Modell-

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generalisierung, welche sich sowohl manuell als auch bei nicht allzu komplexen Daten ohne Benutzereingriffe automatisch durchführen lässt. Im folgenden Schritt müssen die geometrischen Ausprägungen der Daten für die Kartierung festgelegt werden. Dabei muss beachtet werden, dass sich die Grafik, die der bestehenden Kartengrafik überlagert werden soll, harmonisch einfügt und visuell gut erkennbar ist bzw. visuell in den Vordergrund tritt, da die hinzukartierte Information den wichtigeren Stellenwert unter den Kartenobjekten genießt. Es ist daher oft nicht möglich ein und dieselbe graphische Ausprägung bei verschiedenen Verortungsbasen einzusetzen.

Es folgt nun die Ermittlung der vorläufigen Kartenkoordinaten der einzelnen Kartierobjekte unter Zugrundelegung von Abbildungsgleichnungen. Daraus gewinnt man eine Überlagerung von bestehender Kartengrafik und Kartiergrafik. Dies entspricht sinngemäß der Verwendung von kartographischen Karten (bestehende Kartengrafik) als Input für GIS (Kartiergrafik) wie in Kapitel 2.4 erläutert. Es kommt zur Überdeckung von Kartenobjekten und durch lokale Geometriedeformationen in der bestehenden Kartengrafik (siehe Kapitel 2.4.2 und 2.4.3) ist eine konsistente topologische Beziehung zwischen den Objekten von bestehender und kartierter Grafik nicht mehr gegeben. Letzteres würde bei der Verwendung von reinen GIS Karten zu Verortungszwecken nicht auftreten und die Problematik der Überdeckung würde durch Zoomfunktionen gelöst werden. Es bliebe aber stets eine schlecht lesbare Karte nach Art der Business-Grafik. Da die Karte jedoch den Zweck der Informationspräsentation für die breite Masse haben soll (vgl. Kapitel 2.4.3 map-use-cube), muss das Produkt gut lesbar und kommunikativ sein. Ein einfaches Zusammenkopieren von bestehender Kartengrafik und Kartiergrafik scheidet damit aus kartographischer Sicht aus.

Damit ist festgelegt, dass eine kartographische Bearbeitung der Kartenobjektehauptsächlich bezüglich deren Lage - notwendig ist; Kartenobjekte sollen jeweils soweit versetzt werden, dass keine störenden Überdeckungen von Objekten auftreten und dass die relative Lage der Objekte zueinander gewahrt bleibt. Die erste Bedingung kann erfüllt werden; die zweite nach der relativen Lagerichtigkeit kann jedoch nicht immer eingehalten werden, da keine Informationen über das Ausmaß von Geometriedeformationen der bestehenden Kartengrafik verfügbar sind (die nicht Ein-eindeutigkeit der in 2.4.3 angeführten Geometrie- und Sachdatenoperatoren). Auf Grund der Wichtigkeit der Bedingung der relativen Lagerichtigkeit von Kartenobjekten ist damit die Frage nach der Verwendbarkeit von bestehenden Kartengrafiken als Verortungsbasen aus kartographischer Sicht abzulehnen. Es müsste auf das Primärmodell der bestehenden Karte zurückgegriffen werden können, um von der einfachen

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Überlagerung von Kartierung und Ausgangskarte eine neue kartographisch korrekte Karte erstellen zu können.

Ausnahmen, bei denen es zu keiner solchen Problematik kommt bzw. bei der eine solche vernachlässigt werden kann - z.B. wegen räumlicher Unschärfe der Kartierobjekte - sind sicher gegeben.

Die Frage, ob die Automatisierung einer Kartierung in eine bestehende Karte im Vergleich zu einer kompletten automatischen Erstellung einer Karte einfacher ist, muss größtenteils verneint werden, da der technisch schwierige Schritt der kartographischen Generalisierung (vgl. Kapitel 2.6) in beiden Fällen durchgeführt werden muss.

Wenn man es genau nimmt, ist bereits der Netzaufdruck auf Karten in Form von Linien (oder ähnlichen Figuren) und damit die Ableitung von Realkoordinaten nicht ganz richtig; auf Grund von lokalen Geometriedeformationen bei der kartographischen Generalisierung müssten die Netzlinien mitdeformiert werden. Eine scheinbar wahllos deformierte Netzlinie einem, mit der Materie nicht vertrauten, Kartennutzer zu erklären, wäre jedoch wahrscheinlich ein unmögliches Unterfangen.

Einen Sonderfall stellt die Verwendung derselben Karte für die Positionsbestimmung von Realobjekten bzw. Phänomenen und für deren Kartierung dar. Dadurch beinhalten die ermittelten Realkoordinaten bereits die Geometrie-deformation. Die Überführung dieser Realkoordinaten in Kartenkoordinaten führt daher zu lagerichtigen Kartenpositionen. Damit ist das Problem der kartographisch korrekten Kartierung von Daten in eine bestehende Karte in diesem Fall lösbar, da nur noch die Problematik der Überdeckung gelöst werden muss. Zur Lösung der Überdeckungsproblematik werden Eingriffe in die Kartenobjektpositionen sowohl in der Kartierung als auch in der bestehenden Karte zweckmäßig sein. Eine ausschließliche Bearbeitung der Kartiergrafik wird nur bedingt möglich sein.

Zusammenfassend muss festgestellt werden, dass es sich bei der Verwendung von topographischen und thematischen Karten als Verortungsbasen für on-thefly Kartierungen eher um eine GIS-Aktion, die Kartendaten (Verortungsbasen) als Input verwendet, als um einen strengen KIS-Prozeß handelt.

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3 KIS und GIS am Web

Ziel dieses Kapitels ist es der Frage nach der Bedeutung des Internets für Kartographische Informationssysteme (KIS) und Geographische Informationssysteme (GIS) nachzugehen. Ferner werden die zum Einsatz kommenden Strukturen und Designregeln solcher Systeme diskutiert. Somit wird in diesem Kapitel das Hintergrundwissen, das für die Implementation solcher Systeme nötig ist, erarbeitet.

3.1 Technische Grundlagen und Geschichte des Internet

Das Internet ist ein globales, dezentrales Netzwerk welches Computer weltweit miteinander verbindet und als Protokoll TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) verwendet. TCP/IP ist weder an eine bestimmte Hardware (Kupferkabel, Glasfaserkabel, Funk, usw.) noch ein bestimmtes Betriebssystem (Windows, UNIX, etc.) gebunden. Das Protokoll ist für die fehlersichere Übertragung von digitalen Daten zwischen Computern zuständig. Über TCP/IP wird die Adressierung der Rechner, das Aufteilen der zu übertragenden Daten in Datenpakete, die Suche des Empfängerrechners und die fehlersichere Übertragung der Pakete vorgenommen.

Im Jahre 1964 entwickelte Paul Baran von der Firma RAND Corporation für die US Air Force eine neuartige Netzwerkstruktur, das sogenannte Dezentrale Netzwerk. In diesem Netzwerk sollten einzelne Rechner mit mehreren Verbindungen gleichzeitig an andere Rechner angeschlossen werden, was ein maschendrahtähnliches Gebilde ergab. Diese Netzwerkstruktur sollte anhand eines paketorientierten Übertragungsprotokolls eine effizientere Datenübertragung ermöglichen. Der Vorteil eines solchen Netzwerks ist die geringe Anfälligkeit gegenüber äußeren Störungen; der Ausfall eines Knotens führt nicht zum Zerfall des Netzes in zwei isolierte Teilnetze. Verwirklicht wurde ein solches dezentrales Netzwerk 1969 im sog. ARPANet, welches vier große Forschungseinrichtungen zusammenschloss. Die verfügbaren Dienste in diesem Netz waren Telnet und FTP; 1971 kam eMail (Electronic Mailing) hinzu. Der eigentliche Durchbruch des Internets kam erst durch die Einführung des Dienstes WWW (World Wide Web). Der Brite und Informatiker Tim Berners-Lee entwickeltet im März 1998 am CERN, dem Institut für Teilchenphysik in Genf,

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dieses neuartige Hypertextsystem vorerst für das hauseigene Intranet. Mit speziellen Programmen, den sog. Browsern, können diese Hypertexte angezeigt werden. Besonders hervorzuheben sind die Fähigkeiten des WWW Text, Grafik, Töne und Videos zu multimedialen Präsentationen zu verbinden. Eine weitere und vielleicht sogar noch wichtigere Neuerung stellen die Hyperlinks dar, mit denen aus jedem WWW-Dokument zu einer anderen Ressource im Internet verwiesen werden kann; die strenge Linearität eines Dokumentes wird damit aufgehoben. Damit war es möglich, ohne größeres Fachwissen, einen Dienst des Internets bedienen zu können und auf einfache Weise Informationen zu suchen und zu veröffentlichen. Der Grundstein für die Nutzung des Internets durch die breite Öffentlichkeit war gelegt. Nachdem fünf Monate nach der Einführung des Dienstes WWW mehrere Fachmagazine und Tageszeitungen immer regelmäßiger über das WWW berichteten, setzte der nicht mehr aufzuhaltende Internetboom im März 1991 ein. (vgl. [Karadeniz2000])

3.1.1 Dienste am Internet

Ohne Dienste wäre das Internet nur ein Netz mit vielen Computern, die nur wenig auszutauschen hätten; erst mit der Einführung spezieller Dienste wird es zu dem leistungsfähigen Werkzeug wie wir es heute kennen und verwenden. Dienste sind spezielle Anwendungen und damit verbundene übergeordnete Protokolle am Internet, die Ihre Daten über TCP/IP austauschen. Der wohl bedeutendste Dienst am Internet ist WWW (World Wide Web). Daneben gibt es noch zahlreiche weitere bekannte Dienste wie etwa Electronic Mailing (eMail), NetNews (Newsgroups), File Transfer (FTP) oder Telnet. Das WWW ist aber der mit Abstand populärste Dienst am Internet. Erst mit dem WWW ist es möglich, multimedial aufgebaute Dokumente im Internet zu präsentieren und mit sogenannten Hyperlinks aktiv auf andere Ressourcen zu verweisen. Der Dienst WWW wird mit sog. Browsern benutzt. Als Protokoll wird http (Hyper Text Transfer Protocol) (siehe Kapitel 4.2.5) verwendet; für gesicherte Verbindungen (z.B. Online Banking) shttp (Secure Hyper Text Transfer Protocol).

Es existieren noch viele weitere Dienste die von Firmen für spezielle Anwendungsbereiche entwickelt werden (z.B. RealAudio von RealNetworks Inc. zur Echtzeitübertragung von Audiodaten über das Internet). Gemeinsam ist allen, dass sie TCP/IP als Kommunikationsgrundlage verwenden. Es ist

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durchaus denkbar, auch einen spezifischen Dienst für KIS und GIS Web-Applikationen, mit dafür optimierten Protokollen, zu entwickeln.

3.2 Kartographie und Internet

Die Anzahl der Karten, die derzeit pro Tag über das Internet übertragen werden, ist bemerkenswert. Site-Statistiken der vier größten Kartenanbieter am Web (XEROXParc, EarthViewer, TIGER Mapping und - der mit Abstand größte Anbieter - MapQuest.com) belegen einen enormen Zuwachs an der Verwendung von Karten am Internet (vgl. [Peterson2001]).

Quelle: [Peterson2001]

Ein Hauptgrund für das starke Wachstum der Verbreitung von Karten über das Internet sind die Kosten. Es ist viel billiger Farbgrafiken über das Internet zu verteilen, als Karten zu drucken und das Medium Papier zu verteilen (vgl. [PetersonA]).

3.2.1 Analogie zur Entwicklung der gedruckten Karte

Das Alter der ersten bekannten Karte wird auf 4500 Jahre datiert. Aber erst vor etwa 500 Jahren entdeckte der Mensch einen Weg eine Karte schnell und genau zu vervielfältigen. Bis zum Jahre 1400 wurden alle Karten in mühevoller Handarbeit durch Nachzeichnen reproduziert - was zur Folge hatte, dass nur wenige Karten erstellt werden konnten. In der späten Renaissance begann man

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in Europa Karten zu drucken. Diese Entwicklung ermöglichte es, dass Karten einfach und schnell originalgetreu reproduziert werden konnten; das wiederum bedeutete, dass eine größere Zahl von Leuten die Möglichkeit bekam, Karten zu verwenden.

Der Einfluss und die Bedeutung der Druckkunst auf die Kartographie kann in Analogie zur aktuellen Entwicklung, der Verteilung von Karten über das Internet, gesehen werden. Ebenso wie damals die Einführung des Kartendrucks revolutioniert heute das Internet die Verbreitung von Karten. Der Druck machte es möglich tausende von identischen Karten in kurzer Zeit herzustellen. Das Internet macht es möglich tausende von Karten gleichzeitig zu „vervielfältigen“ und zu verteilen.

Wie damals die Einführung des Druckes, revolutioniert heute das Internet die Kartographie in dem Sinne, dass es die Art wie Karten erstellt und benutzt werden neu definiert ([Peterson_A]). Diese Aussage ist doch etwas krass formuliert; immerhin ändert sich nichts am Prinzip der Erstellung der Kartengrafik - dem kontextspezifischen Ableiten eines Sekundärmodells aus einem Primärmodell unter Berücksichtigung von perzeptiven Vorgaben. Es kommen jedoch mediumsbedingte Eigenheiten und Möglichkeiten hinzu, die es zu berücksichtigen gilt. Karten am Internet können interaktiv sein, d.h. der Benutzer kann z.B. die Projektion oder den Detaillierungsgrad wählen. Technisch bedingt können Karten am Internet immer am aktuellsten Stand gehalten werden: Wetterkarten werden z.B. auf stündlicher Basis aktualisiert. Schließlich können Karten am Internet in die Hyperlink Struktur des WWWs eingebunden und selbst auch mit Hyperlinks ausgestattet werden. Damit ändert sich die Zugriffsweise im Vergleich zu einer gedruckten Karte. (vgl. [Peterson_A])

3.2.2 Ein neues Kommunikations- und Präsentationsmedium - das WWW Das WWW ist ein Kommunikations- und Präsentationsmedium für die breite Öffentlichkeit. Jede Epoche hat ihr jeweils neuestes und bevorzugtestes Kommunikations- und Informationsmedium vorzuweisen. Folgende wichtige Typen von Informationsträgern können in chronologischer Reihenfolge aufgelistet werden (vgl. [Winter2000]):

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Bemerkenswert ist, dass kein neues Medium seinen Vorgänger abschafft. Meist inkludiert ein neues Medium seine(n) Vorgänger. Für die Kartographie ist mit dem WWW ein neues Medium zur Kommunikation von Rauminformation entstanden, welches der gedruckten Karte auf Papier im Hinblick auf das Verbreitungspotential und mediumsbedingeter Möglichkeiten weit überlegen ist.

Das Medium WWW ist nur schlecht bis gar nicht vergleichbar mit herkömmlichen Printmedien, da es andere technische Eigenschaften und Möglichkeiten bietet. Daher entspricht die direkte Übernahme der Strategien wie sie bei den Printmedien zum Einsatz kommen keiner adäquaten und optimierten Nutzung des WWW. Die ersten Versuche kartographisches Material im Internet zu veröffentlichen glich einer Veröffentlichung auf Papier. Papierkarten wurden gescannt und als Grafik in eine Web-Seite eingebettet (vgl. [Richard1998]). Mit der Zeit werden die neuen Möglichkeiten immer mehr erkannt und genutzt. Heute können von MapServern über Suchfunktionen entsprechende Kartenausschnitte extrahiert und präsentiert werden; dabei wird bereits auf die mäßige Auflösung der Ausgabedevices (Bildschirm) Rücksicht genommen - Karten werden speziell für das Medium WWW erstellt. Betrachtet man die Fülle an wissenschaftlichen Publikationen zum Thema Internet und Kartographie, so kann davon ausgegangen werden, dass das Medium Internet aus kartographischer Sicht noch lange nicht ausgereizt ist.

3.3 Wieso sollen KIS und GIS ins Web?

Ziel bei der Schaffung des Dienstes WWW war es eine Möglichkeit zu entwickeln, mit der multimediale Informationen leicht präsentiert und durchsucht werden können. Dieser geniale Gedanke führte dazu, dass jeder durchschnittlich gebildete Mensch das WWW nutzen kann. Vor der Zeit des WWW war das Internet so gut wie nur von Wissenschaftlern genutzt, die mit den damals vorhandenen Diensten umzugehen wussten. Dies bedeutet jedoch