6.4 Mobile Datenerfassung (MDE)
Klassische, geowissenschaftliche Feldkartierungen mit Kartierbrett, Feldbuch und Formblättern haben sich in
der Vergangenheit zur Geodatenerfassung bewährt. Um die gewonnene Geländeinformation innerhalb von Geoinformations-
(GIS) oder Fachinformationssystemen (FIS) zugänglich zu machen, müßen die Analogdaten jedoch aufwendig
digitalisiert und aufgearbeitet werden. Damit diese zeit- und damit kostenintensive
nachträgliche Digitalsierung der Punkt-, Flächen-, Linien- sowie Sachdaten entfallen kann, werden bereits 10
Jahren Systeme zur direkten digitalen, mobilen Geodatenerfassung (MDE) mit
DGPS-Unterstützung erfolgreich für unterschiedlichste geowissenschaftliche Zwecke eingesetzt
(Brinkkötter-Runde, 1995) .
GISPAD
Die Software GISPAD wurde prototypisch im Rahmen eines DFG-Projektes vom Institut für Geoinformatik (IFGI) der Universität Münster entwickelt (Streit et al., 1993) . Die Weiterentwicklung zu einem fertigen Produkt und dessen Vertrieb wird heute von der Firma con terra GmbH (Münster) übernommen (momentan Vers. 4.0) .
Die Funktionalität von GISPAD basiert auf grundlegend folgenden Kernanwendungen :
- DGPS-gestüzte, mobile Navigation und Positionierung im Gelände (GPS-Werkzeuge)
- Importmöglichkeit von Raster- und Vektordaten zur Orientierung bzw. Zusatzinformation (z.B. Flurkartenoder ArcView-shapes)
- attributierte, geocodierte Aufnahme von Geo-Daten (Fachdaten)
- flexible, interaktive Kartierverfahrensauswahl (Verfahrenseditor)
- Export-/Schnittstelle zur gängigen GIS-Formaten (SICAD, ArcInfo/View etc.)
- wissensbasierte Plausibilitätsprüfung der erfassten Daten
- Fachhilfe duch Hypertext-Werkzeuge
Das Programm ist so gestaltet, daß es den Bearbeitern bereits im Gelände die Möglichkeit gibt, im Rahmen der DGPS-Genauigkeit Flächen-, Punkt- und Sachdaten in digitaler Form auf einem Feld- oder PEN-Computer zu erstellen, sowie in eine Datenverwaltung nach Attributschlüssel zu überführen (Abb. 6.4.1).
Abb. 6.4.1: DGPS-gestützte Erfassung von Flächen mit Attributwerten unter GISPAD auf der Grundkarte im Gelände
Als Orientierungshilfe wird im Gelände neben der DGPS-Position zusätzlich eine digitale Feldkarte (meist DGK 5) im georeferenzierten Rasterformat hinzugezogen. Diese Karte läuft DGPS-unterstützt (Abb. 6.4.2) analog zur jeweiligen Position mit (engl.: panning), ermöglicht also das direkte, georeferenzierte Markieren und Erfassen von Punkten und Polygonen etc..
Abb. 6.4.2: Erfassung von Flächen mittels DGPS-Schnittstelle
Für die Bestandsaufnahme der Objekte stehen menuegesteuert (je nach Kartierverfahren) unterschiedliche Attributklassen bzw. Attribute zur Verfügung (Abb. 6.4.3). Die Fach-Online-Hilfe und Plausibilitätsprüfung erleichtern und unterstützen die sinnvolle Bestandsaufnahme von Geodaten bereits im Gelände.
Abb. 6.4.3: Erfassung von Flächen mit Attributwertabfrage
Über den Verfahrenseditor können Kartierverfahren modifiziert und den jeweiligen Fachanforderungen angepaßt werden. Bisher bestehen Kartierverfahren für die ökologische, pedologische, limnologische und z.T. geologische Erfassung von Objektdaten.
(Mehr zu GISPAD im Praktikum …)
GEO-mobile EZ
Ähnlich wie GISPAD stellt GEO-mobile EZ eine Datenerfassungssoftware für den mobilen Feldeinsatz dar. Entwickelt wurde es von der Firma Geo-Konzept, Umweltplanungssysteme GmbH in Adelschlag. Das Programm wird auf einem DGPS-geleitetenPEN-Computer (s.o.) unter Windows CE betrieben (Abb. 6.4.4) und erfüllt den Zweck der GIS-kompatiblen Geodatenerfassung mit einem Schwerpunkt in der agrarwirtschaftlichen Anwendung (Böhrnsen, 1998) .
Abb. 6.4.4: GEO-mobile im DGPS-gestützten Feldeinsatz (Böhrnsen, 1998)
Geokodierte Navigation und Datenerfassung von Punkt-, Flächen-, Linien- sowie Sachdaten, ihre Verknüpfung zu Datenbanken und der mögliche GIS-kompatible Export stellen die Kernelemente des Programms dar. Darüber hinaus verfügt die Software über einen Verfahrenseditor zur individuellen Gestaltung von Projekt-Formblättern (ähnlich wie GISPAD), so daß spezielle Aufnahmeverfahren durch die Nutzer selbst gestaltet werden können (freie Attributierung!). Die Desktop-Graphik bietet während der Aufnahmen eine Reihe von Werkzeugen und graphischen Hilfen (z.B. Flurkartenhinterlegung etc.), wie sie auch in anderen Programmen angeboten wird (Abb. 6.4.5)
Abb. 6.4.5: GEO-mobile Navigationsoberfläche
Die Attributierung erfolgt über Formblätter, deren Parameter im Vorfeld der Erfassung definiert werden können (Abb. 6.4.6), wobei die Standard-Software insbesondere die Kartierung landwirtschaftlicher Nutzflächen und die Bodenbeprobung (hier insbesondere mittels einer angebotenen variablen Gitterstruktur hinsichtlich möglicher Entnahmemuster der Proben) unterstütz (Abb. 6.4.7).
Abb. 6.4.6: GEO-mobile Graphik-Oberfläche zur attributierten Flächenaufnahme (Böhrnsen, 1998)
Abb. 6.4.7: Bodenprobennahme mittels GEO-mobile (Böhrnsen, 1998)
ArcPad
Ähnlich wie GISPAD oder GEO-mobile EZ stellt das Programm ArcPad eine Datenerfassungssoftware für den mobilen Feldeinsatz dar. Entwickelt wurde es von der Firma ESRI , welche im Bereich Geoinformationssysteme seit Jahren aktiv ist (ArcView, ArcInfo, ArcGIS). Ähnlich wie die oben beschriebenen Produkte der MDE läßt sich ArcPad direkt auf einem Feldcomputer betreiben um so die geowissenschaftliche Sachdateninformation mittels DGPS-Unterstützung sofort GIS-konform im Gelände aufzunehmen. Wesentliche Neuerung stellt jedoch die Tatsache dar, dass ArcPad auch auf vielen digitalen 'Pilots' zu betreiben ist, was seine Flexibilität erheblich erhöht!
ERSI formuliert dies so …
Mapping and GIS for Mobile Systems
ArcPad software is an easy-to-use, lightweight, low-cost solution for
mobile mapping and geographic information systems (GISs). ArcPad
enhances portable touch screen computers with intuitive mapping,
GIS, and GPS functionality. ArcPad makes field data collection fast
and easy, improves data accuracy, and provides immediate data
availability and validation.
Access Your Data via Wireless Technology
ArcPad downloads an image or map layer via wireless technology.
ArcPad can act as a client to ArcIMS, ESRI's Internet Mapping
and GIS software. Data is downloaded to ArcPad using a
TCP/IP connection, such as a wireless LAN, cellular phone, or a
wireless modem. Features can be readily identified on the image layer.
Leverage Your GIS
ArcPad leverages existing mapping and GIS software systems and
databases. There is no need to convert data to unique portable
formats. When a user is finished editing data in the field, changes and
additions can be uploaded into the master database in the office.
ArcPad supports a multilayer environment with industry-standard vector
map and raster image display that includes aerial photos and satellite imagery.
Moreover, ArcPad allows users to create custom input forms from their existing
GIS database for use in the field.
Abb. 6.4.8: 'Handheld pilot' mit ArcPad und GIS-konformen Raster- sowie Vektordaten (ESRI, 2005)
GPS-Enable Your GISArcPad can also be integrated with an optional global positioning system (GPS) or differential global positioning system (DGPS). ArcPad enhances GPS technology by limiting position information display not to numerical coordinates but rather to a moving crosshair on an actual map. This enables users to view their exact location in the context of a map.
Enhance Your GIS ArcPad is the low-cost solution for data capture projects in the field. The ability to compare data directly to geographic features in the real world adds a deeper sense of reality to the GIS database. ArcPad enables specialized mapping and data collection in a wide range of industries and applications including power pole maintenance and meter reading for utility companies, vehicle tracking, mineral exploration, habitat studies, crop management, and property damage assessment.