Anpassung von 2D Vektordaten und digitalen Oberflächen-/ Geländemodellen im Rahmen von ATKIS® (2011)

Projektpartner:         

 - Landesbetrieb Landesvermessung und Geobasisinformation Niedersachsen (LGN)
- Landesvermessungsamt Schleswig-Holstein
- Institut für Kartographie und Geoinformatik der Leibniz Universität Hannover (ikg)

Motivation und Ziele

Hauptkomponenten des Amtlichen Topographisch-Kartographischen Informationssystems (ATKIS^®) sind das Digitale Landschaftsmodell (DLM) und das Digitale Geländemodell (DGM), die als Geobasisdaten vielseitige Verwendung in der Verwaltung, Forschung und Wirtschaft finden. Während das DLM in Form von zweidimensionalen topographischen Vektordaten (Punkte, Linien und Flächen), sowie zusätzlichen Attributen verschiedene Objekte, wie Verkehrswege, Gewässer oder bebaute Flächen, modelliert, stellt im Gegensatz dazu das DGM eine 2.5D Repräsentation der Erdoberfläche dar. Die Höheninformation wird dabei mit Hilfe von möglichst repräsentativen Geländepunkten in einem regelmäßigen Raster oder einer Dreiecksvermaschung modelliert.

Für viele Anwendungen ist es wünschenswert, die zweidimensionalen Objekte und die zugehörigen Höhen gemeinsam zu visualisieren bzw. zu verarbeiten. Dafür ist eine Integration der beiden Datensätze erforderlich. Durch unterschiedliche Aufnahme- und Produktionsverfahren sowie unterschiedliche Modellierungen entstehen aber Inkonsistenzen zwischen DGM und DLM, die vor oder während der Integration beseitigt werden müssen. In Abbildung 1 sind die Auswirkungen einer Integration ohne Berücksichtigung der Semantik der Objekte bzw. ohne gegenseitige Anpassung der Datensätze dargestellt. So führen diese Inkonsistenzen zum Beispiel zu stehenden Gewässern, die starke Höhenvariationen aufweisen, oder zu Straßen mit unzulässigen Längs- und Querneigungen. 

Da die Informationen über die DLM-Objekte im DGM nur implizit enthalten sind, ist es notwendig, Merkmale (Kanten, markante Punkte), die einzelnen DLM-Objekten zugeordnet werden können, im DGM zu extrahieren. Diese können dann bei der Integration von DGM und DLM als Verknüpfungen dienen. Als Beispiel zeigt Abbildung 2 extrahierte Bruchkantenpunkte an einem Straßendamm vor dem Hintergrund des zugehörigen DGM. Weiterhin werden im Projekt Algorithmen untersucht, die in der Lage sind, ohne den Schritt der Merkmalsextraktion die implizite Lageinformation im DGM in Bezug auf einige DLM-Objekte zur Anpassung der Datensätze zu nutzen. Eine Modellierung der DLM-Vektordaten als Aktive Konturen ermöglicht beispielsweise die Verwendung des DGM als externe Energie zur Herstellung von in der Lage konsistenten Datensätzen.

Stehendes Gewässer	Straßennetz
Abbildung 1: Inkonsistenz bei der Integration von DLM und DGM (Koch, 2005)         Abbildung 2: Extrahierte Bruchkantenpunkte an einem Straßendamm als mögliche Verknüpfung des DGM mit DLM-Objekten (Brzank, 2008)