Dissertation Neudeck

 

Zur Gestaltung topografischer Karten für die Bildschirmvisualisierung

 

Verfasser:  Stefan NEUDECK

Dissertation, Universität der Bundeswehr München, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Neubiberg.

Schriftenreihe des Studiengangs Geodäsie und Geoinformation der Universität der Bundeswehr München, Heft 74, Neubiberg, 2001, III, 132 S.
ISSN: 0173-1009
 

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Promotionsausschuss:

Vorsitzender:


1. Berichterstatter:


2. Berichterstatter:
 

Tag der Einreichung:
Tag der mündlichen Prüfung:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Reinhardt
Universität der Bundeswehr München

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Wilhelm Caspary
Universität der Bundeswehr München

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Kurt Brunner
Universität der Bundeswehr München

01.03.2001
11.06.2001

 

 

Zusammenfassung
 

Kartentechnik und kartografische Visualisierung befinden sich in einem Umbruch. Digitale Verfahren der Kartenherstellung zum einen und die Möglichkeiten der weitreichenden Verfügung über Karten in digitaler Form zum anderen begründen die Veränderungen. Als Nebeneffekt für die Kartografie ergibt sich, dass Kartengestaltung und -herstellung individuell durch eine einzelne Person erfolgen können. Motor für die Entwicklungen sind Fortschritte im Bereich der elektronischen, speziell der grafischen Datenverarbeitung. Die zu erwartende zukünftige Praxisreife einiger neuer Bilddarstellungstechniken und neue Wege der Datenübertragung werden auf dem Gebiet des Einsatzes von Karten in mobilen Geräten die Entwicklung weiter beschleunigen.

Die Ausführungen der vorliegenden Arbeit konzentrieren sich auf die Gestaltung von Karten für die Bildschirmvisualisierung. Intensiv wurde behandelt, dass der Bildpunkt des Monitors das sichtbare grafische Grundelement jeder Darstellung ist. Die Eigenschaften des Bildpunktes sind zu berücksichtigen, damit die Kartengestaltung mit dem Ziel der visuellen Unterscheidung zwischen Kartenzeichen durch Nutzung grafischer Variationen erfolgen kann. Die Arbeit mit dem Bildpunkt, die Festlegung notwendiger Mindestgrößen im Bildpunktmaß, die Berücksichtigung der auf dem sichtbaren Bildpunkt beruhenden Restriktionen, sind wesentliche Unterschiede zur Gestaltung konventioneller Karten. Das grafische Grundelement bedingt aber auch, dass der Maßstab, in dem die Karte am Monitor angezeigt wird, von Größe und Auflösung des Bildschirms abhängig ist. Darin liegt eine Beschränkung, die vor allem bei der Visualisierung von Rasterdaten beachtet werden muss.

Die Gestaltung der Karte für die Bildschirmvisualisierung mit geeigneten Mitteln ist der wichtigste Schritt zur Förderung der Lesbarkeit der Darstellung. Belegt werden konnte, dass einige konventionelle Gestaltungsmittel nicht auf die Darstellung am Bildschirm übertragen werden können. Für sie müssen Alternativen gefunden werden, die vom Kartenleser erkannt werden und von ihm nachvollziehbar sind. Andere Gestaltungsmittel, die in gedruckten Karten kaum verwendet werden oder simuliert werden müssen, eignen sich für die Bildschirmvisualisierung dagegen besonders. Die für das Auge kaum wahrnehmbare Bildstörung bei der Verwendung von Halbtönen fördert die Nutzung von Gestaltungsmöglichkeiten und gesamter Darstellungen, die überwiegend oder ganz aus Halbtönen bestehen. Die Visualisierung von Unschärfe und die Verwendung von Luftbildern, die eine Alternative zur Nutzung topografischer Karten sein kann, sind dafür Beispiele.

Des Weiteren wurde gezeigt, dass die spezielle Bildverbesserung den Grad der Lesbarkeit der Karte erheblich erhöhen kann. Mit diesem Gestaltungsmittel wird die Lage einzelner Kartenzeichen in der Bildpunktmatrix festgelegt. Sie hat den Erhalt dieser Lage bei Verschiebung der Darstellung zum Ziel. Ihre Mittel sind auch auf andere Grafik übertragbar und fördern so die grafische Qualität des auf elektronischen Bildträgern angezeigten Bildes. Die spezielle Bildverbesserung ist ein zweiter Schritt zur Entwicklung einer geeigneten Kartengestaltung.

Ein dritter Schritt ist die Bearbeitung der Karte mit Antialiasing. Dies ist eine allgemeine Bildverbesserung, mit der das Erscheinungsbild der gesamten Darstellung verändert wird.

Die Gestaltungsvarianten für die Darstellung topografischer Karten zur Bildschirmvisualisierung sind eingeschränkt. Der Bildträger lässt vor allem grafische Variationen von Form, Richtung und Muster kaum zu. Ein vertrautes Kartenbild kann dennoch weitgehend erhalten bleiben, wenn der Qualitätsumschlag, vor allem der von linearer Signatur zu Linie, der bereits in mittleren und großen Maßstäben erfolgt, und die Arbeit mit Linien und Flächen an Stelle der mit Linien- und Flächensignaturen als Erfordernisse akzeptiert werden.

Ein anstehender, weiterer Forschungsbedarf ist die Suche nach Möglichkeiten, mit denen die Gestaltung von Kartengegenständen, deren Visualisierung am Bildschirm mit Defiziten verbunden ist, verbessert werden kann. Es wurde verdeutlicht, dass bei topografischen Karten vor allem die Reliefdarstellung durch Höhenlinien unter den Eigenschaften der Bildpunktmatrix leidet. Geometrische Genauigkeit und Anschaulichkeit (Höhenlinien, Felszeichnung) gehen weitgehend verloren. Für die Wiedergabe des Reliefs im Speziellen ist festzustellen, inwiefern dreidimensionale Visualisierungen die im Kartenbild teilweise fehlende Anschaulichkeit wieder herstellen können und wie diese mit der Situationsdarstellung in geeigneter Weise zu verbinden sind.

Die erarbeiteten Gestaltungsvorschläge beschränken sich auf den Inhalt topografischer Karten. Die thematische Kartografie verfügt neben Gestaltungsmitteln, die in den vorstehenden Kapiteln beschrieben wurden, über weitere Ausdrucksmittel und zahlreiche darzustellende Thematiken. Für sie sind ebenso geeignete Darstellungsmittel zu entwickeln. Möglichkeiten der Visualisierung von Karten komplexen Inhalts, man denke zum Beispiel an geologische oder geomorphologische Karten, sind zu erproben. Ob die beschriebene interaktive Funktionalität (Ebenenkombination) die Wahrnehmung komplexer Zusammenhänge unterstützt, ist zu untersuchen.

Nach MORRISON (1994), HARBECK (1996) und PETERSON (1999) befindet sich die Kartografie in einem Paradigmawechsel. Nach Ansicht dieser Autoren resultiert dieser Wechsel daraus, dass inzwischen nicht mehr die topografische Karte, sondern digitale Datenbanken die primäre Informationsquelle in der Kartografie sind. Digitale Datenbasen liegen bereits für alle Maßstabsbereiche abstrahiert vor. Die Ableitung kartografischer Darstellungen aus ihnen wird deshalb in Zukunft noch größere Bedeutung erlangen als dies heute bereits der Fall ist. Für solche Karten sind ebenfalls geeignete Gestaltungsvorschläge zu erarbeiten. Die in der vorliegenden Arbeit aufgestellten Vorschläge können zwar genutzt werden, die dann zu verwendenden Linienstärken, Schrift- und Signaturgrößen sind jedoch in diesem Fall, im Unterschied zu den Betrachtungen der vorliegenden Arbeit, an die vorhandene Geometrie der Daten gebunden. Die Bildschirmvisualisierung lässt Darstellungsprobleme erwarten, die durch Maßnahmen der kartografischen Generalisierung zu lösen sind. Die Entwicklung von Gestaltungsvorschlägen für die Verwendung digitaler Datenbasen in der kartografischen Bildschirmvisualisierung ist eine weitere Forschungsaufgabe.

Letztendlich ist es notwendig, die Eigenschaften des Bildträgers, die sich daraus ergebenden Erfordernisse für die Bildschirmvisualisierung von Karten und kartenverwandter Darstellungen und die wachsenden Erkenntnisse über die Eignung bestimmter Gestaltungsmittel in eine Theorie umzusetzen, die sich später in Lehrbüchern wieder findet. HÄBERLING (2000) fordert dies bereits für topografische 3D-Karten.

 


 

Literatur:

HÄBERLING, C. (2000): „Topographische 3D-Karten“: Konzeption und Gestaltungsvariablen. In: SCHMIDT, B. und C. UHLENKÜKEN (Hrsg.): Visualisierung raumbezogener Daten: Methoden und Anwendungen. IfGI Prints, Nr. 8, Institut für Geoinformatik der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster., S. 59-76.

HARBECK, R. (1996): Anspruch und Stellung der Kartographie in der GIS-Welt. In: Kartographie im Umbruch – neue Herausforderungen, neue Technologien. Beiträge zum Kartographiekongress, Interlaken, S. 27-34.

MORRISON, J. L. (1994): The Paradigm Shift in Cartography: the Use of Electronic Technology, Digital Spatial Data, and Future Needs. In: WAUGH, T. C. und R. G. HEALEY (Hrsg.): Advances in GIS Research. Proceedings of the Sixth International Symposium on Spatial Data Handling, Band 1. Taylor & Francis, London, S. 1-15.

PETERSON, M. P. (1999): Elements of Multimedia Cartography. In: CARTWRIGHT, W. u. a. (Hrsg.): Multimedia Cartography. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, S. 31-40.

 

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