GIS, Geodaten, Geoinformatik - Kartographie

Vokabular zur Präsentation thematischer Karten

nospam@example.com (GIS) — Tue, 30 Jun 2009 11:00:00 +0200

Eine typische Aufgabe im Studium kann es sein, eine thematische Karte als kurzen Vortrag präsentieren zu müssen. Gut, wenn man dazu das passende Vokabular auf dem Kasten hat!

Da heißt es dann etwa: Erläutern Sie die Karte aus kartographischer Sicht und gehen auf die Darstellungsmethoden ein. Geben Sie bergündete Wertungen ab und zeigen Alternativen auf.

Daher hier als Download: Vokabular zur Präsentation thematischer Karten

Mit diesem Buzzwords (siehe auch: Werbespot IBM) gewürzt bekommt der Vortrag auch die richtige Musik.

Als Strategie empfiehlt es sich, zuächst einmal die geschriebenen Informationen wiederzugeben um warmzulaufen und dann die Legende durchzugehen. Anschließend ist kann man dann immer noch seine eigene Meinung zu den auf der Karte verwendeten Methoden abgeben.

Signaturen

nospam@example.com (GIS) — Tue, 23 Jun 2009 10:00:00 +0200

Signaturen sind Kartenzeichen in der Kartographie für Punkte, meist in lagetreuer Verortung, für Punkte von Interesse, aber auch Linien und Flächen (mit Füllung oder Muster.

Die konkreten oder sprechenden Signaturen sind meist Aufrißbilder oder 3D-Darstellungen und der Inhalt der Darstellung erklärt sich von selbst wie z.B. Sehenswürdigkeiten. Alternativ wird oft auch eine abstrakte Darstellung für eine schematische Signatur gewählt werden, die für den Betrachter besser wieder erkennbar ist.

Häufungen dieser Signaturen z.B. in Ballungsgebieten erschweren aber die Erkennbarkeit. Der Abstand zwischen zwei Signaturen sollte so groß wie eine Signatur sein. Quantitative Angaben durch die Größe ist nur eingeschränkt möglich, ein verbreiteter Fehler ist dabei die Signaturen geteilt darzustellen (halbe Kühe oder anderes). Mit Punktsignaturen lassen sich auch Wertereihen darstellen. Durch die Innenausfüllung lassen sich mehr quantitative Stufen darstellen als nur durch Helligkeitswerte.

Abstrakte geometrische Signaturen (wie Dreieick, Quadrat, Kreis) sind für quantitative Aussagen gut geeignet und sind teilweise auch kombinierbar (Quadrat mit Kreis drin). Die Auswahl an Primärformen ist jedoch begrenzt und meist auf jeder Karte mit anderer Bedeutung so dass sie nicht intuitiv für den Betrachter interpretierbar ist.

Die Gruppenfähigkeit von Signaturen ist ein Maß für die Eignung durch geringe Veränderung zu abgeleiteten und verwendbaren Sekundärformen zu gelangen. So lassen sich Begriffshierarchien darstellen aus denen erkennbar ist wie Begriffe zu Oberbegriffen gehören. Dafür sind die sprechenden Signaturen nämlich nicht geeignet.

Unter der Kombinationsfähigkeit versteht man dagegen das Maß wie sich Signaturen kombinieren lassen, auch das klappt vor allem mit abstrakten Signaturen. Diese kombinierten Signaturen verdienen auch immer einen Eintrag in der Legende um keine Verwirrung zu stiften. Die redundante Verschlüsselung erhöht die Erkennbarkeit, z.B. Metallindustrie immer als Hexagon und zusätzlich immer in Blau.

Wird eine Signatur skaliert muss auch die Strichstärke proportional vergrößert werden. Bildhafte Signaturen zu entwerfen ist eine Kunst und erfordert Kreativität, hebt die Karte dann auch von der Masse positiv ab. Linearsignaturen wie die verbreitete Eisenbahnlinie oder Autobahn sind sehr verbreitet aber wirken recht belasten für das Kartenbild.

Quantitative Diagramme

nospam@example.com (GIS) — Tue, 16 Jun 2009 11:15:00 +0200

Für diskrete Daten werden auf einer Karte oft Zahlenwertfiguren wie die Zählrahmenmethode oder ein einfaches Quadratgitter eingesetzt. Kleinere Werte werden durch Stäbe visualisiert, die auf den entsprechenden Flächen abgestellt werden.

Die üblichen Diagrammtypen wie Kreis-, Balken- und Säulendiagramm werden auch oft verwendet und gern auch als Flügeldiagramm mit einem Trennbalken in der Mitte zur Gegenüberstellung alter und neuer Daten verwendet. Dabei ist immer darauf zu achten, dass nicht mehr als acht Variablen in die Darstellung eingehen.

Die Kleingeldmethode verwendet dann zusätzlich große und kleine Punkte für große und kleine Werteinheiten. Alternativ können auch dreidimensionale Blöcke gebildet werden. Werden sprechende Signaturen verwendet, dürfen diese nicht geteilt werden!

Für stetige Daten lassen sich größenvariable Figuren einsetzen (Quadrate, Kreise, Würfel...). Dabei ist darauf zu achten, dass die Figuren nicht zu groß werden! Abhängig von der Verteilung kann der Figurenmaßstab, der in der Legende darzustellen ist proportional oder willkürlich sein. Es ist auch möglich die Daten zu klassifizieren und dann gestufte Größen zu verwenden.

Die Darstellungen lassen sich auch als multivariates Diagramm kombinieren, also Kreisdiagramm z.B. als größenvariable Kreisfiguren.

Punktsignatur

nospam@example.com (GIS) — Tue, 16 Jun 2009 11:00:00 +0200

Die Punktstreuungskarten subsummiert mehrere Objekte repräsentativ und wird auch als dot density map bezeichnet. Eine Punktsignatur ist nicht unbedingt eine Lokalsignatur. Hier ist es eine Darstellungsmethode, die durch Punktsignaturen
sowohl Verteilung, Streuungsdichte und ungefähre Menge der Objekte wiedergibt

Dabei sollten Punktsignaturen gleichmäßig verteilt werden um die Interpretation zu vermeiden sie wären lokal verortet. Die Kategorien sind dabei durch Formen unterscheidbar bei gestuften Signaturgrößen.

Je nach Maßstab werden in der kartographischen Zusammenfassung die absolute Menge der benachbarten Objekte in einem Punkt zusammengefasst. Dabei liegt der Punkt im Schwerpunkt des Objekthaufens. Daher ist das Verfahren für Maßstäbe unter 1:5 Mio nicht geeignet.

Weitere mögliche Probleme: Zuviele Punkte weil die Werteinheit falsch gewählt wurde, oder aber die Punktsignatur ist zu groß oder zu klein und täuscht so zu hohe oder zu geringe Dichte vor. Vorteil der Punktsigantur ist aber die gute Verständlichkeit der räumlichen Verteilung.

Als Variante findet man selten auch Pseudoisolinien zur Abgrenzung der Gebiete unterschiedlicher Punktdichten.

Multivariate Karten

nospam@example.com (GIS) — Tue, 16 Jun 2009 10:00:00 +0200

Die multivariaten oder bivariaten Choroplethenkarten sind wegen ihrer Komplexität aus den Schulatlanten mittlerweile schon herausgenommen worden. Sie stellen mehrere Variablen gleichzeitig als Flächenmosaik dar.

Dabei wir die Legende als Matrix abgebildet und die Skala wird dann als Sättigung auf der einen und verschiedene Farbtöne auf der anderen Achse dargestellt. Der Nachteil dabei: Für metrisch skalierte Daten muss zwangsweise auf unterschiedliche Farbtöne zurückgegriffen werden.

Mit eine bivariaten Karte kann man beispielsweise die Verteilung der Bevölkerung in einem Gebiet darstellen. Dichte, Verteilung und absolute Menge sind dann direkt ablesbar. Eine Alternative wären Punktstreuungskarten oder Werteinheitssignaturen.

Zähleinheiten

nospam@example.com (GIS) — Tue, 09 Jun 2009 11:00:00 +0200

Innerhalb eine Zähleinheit sollten die Werte nicht zu stark variieren, da die Angabe sonst nicht mehr aussagekräftig für die Zähleinheit ist. Es wird zwar nie der Durchschnittswert für alle Stellen innhalb der Zähleinheit gelten, aber dieser Durchschnittswert sollte schon für diese Zähleinheit typisch sein.

Die Zähleinheiten sollten schon so groß sein, dass man die Klassensignatur auch noch erkennen kann. Dabei ist die Maximalgröße durch den vorhandenen Platz begrenzt. Möglicherweise ist es erforderlich, eine Aggregation durchzuführen, also Bezirke zusammenzufassen. Dabei muss man prüfen, ob die Art der Daten die zulässt, Berlin und Brandenburg dürfte man z. B. nie zusammenfassen.

Auf einer dasymetrischen Karte dagegen wurde disaggregiert. die Flächen werden mit geografischer Kompetenz um die unbewohnten Fläche (Anökumene) reduziert um die tatsächlichen Verhältnisse besser wiederzugeben. Für verschiedene Landnutzungen gibts es außerdem Korrektur-Koeffizienten. So lassen sich Landnutzungen den Choroplethen überlagern und Fehlinformationen vermeiden.

Für ein Dichtemosaik sind Hexagone perfekt da die Mittelpunkte hier immer gleich weit von einander entfernt sind. ArcGIS kann mit regular shapes diese Struktur über Karten legen.

Choroplethenkarte

nospam@example.com (GIS) — Tue, 09 Jun 2009 10:00:00 +0200

Die Choroplethenkarte ist eine flächenbezogene und oberflächenbestimmende Darstellungsweise für eine thematische Karte. Die plattdeutsch "enumeration map" genannte Flächenmosaikkarte kann neben bunten Flächen die Auskunft über den zu erwartenden Wert gibt auch Figuren, Diagramme, Mengenpunkte beinhalten.

Dabei werden die Flächen nicht durch Isolinien, sondern durch administrative Grenzen oder geometrische Zähleinheiten gebildet, also eine künstliche Zähleinheit wie Bezirke, Quadrate oder Hexagone.

Wichtig ist dabei, dass es sich nicht um echte Flächen handelt, also z.B. Wald oder die Fläche eines Sees, wo jeder Punkt der Fläche auch für die Angabe zutrifft, für die er steht. Für die Choroplethenkarte werden unechte Flächen verwendet, da ein Durchschnittwert gebildet werden muss, der sich auf die Fläche bezieht. Typisches Beispiel ist hier die Anzahl der Einwohner pro km² innerhalb einer administrativen Grenze oder die Anzahl der Pflanzen pro Zelle in einem Gitter auf einer Anbaufläche.

Für die Erstellung einer Choroplethenkarte sind daher diese Arbeitsschritte erforderlich:
* Datenerhebung für die statistischen Zähleinheiten
* Klassifikation durchführen
* Flächensignatur entwerfen
* Legende erstellen
* Basiskarte auswählen, auf der die benötigten Details erkennbar sind, damit der Betrachter sich orientieren kann, hier vor allem die administrativen Grenzen

Die Zähldaten sind Absolutwerte für die statistischen Zähleinheiten, es können auch Quoten oder Mittelwerte sein. Absolutwerte sind jedoch in Choroplethenkarten verboten! Die Summe würde sich mit der Flächengröße erhöhen und so den Kartenleser täuschen. Eine Ausnahme kann hier für gleich große Zähleinheiten gelten, da hier auch durch die gleich großen Flächen die Quotenbildung implizit erfolgt.

An die Choroplethenkarte sind somit drei Bedingungen zu stellen und zu prüfen:
1. Statistischen Zähleinheit?
2. Flächenbezogene Daten?
3. Keine echten Flächen?

Anamorphosen sind übrigens keine Choroplethenkarten sondern Kartogramme, also kartenähnliche Darstellungen, die einen bestimmten Zusammenhang deutlich machen sollen und dafür bewusst das Kartenbild verzerren.

Klassentypen

nospam@example.com (GIS) — Tue, 02 Jun 2009 10:00:00 +0200

Für die Klassenbildung gibt es verschiedene Ansätze. Egal welche Methode verwendet wird, sind die Obergrenzen für unterscheidbare Klassen nicht beliebig. Auf monochromatischen Karten lassen sich maximal 9 Klassen unterscheiden, auf Farbmosaikkarten maximal 12 nominale Daten. Ein bipolarer Verlauf sollte mit maximal 10 Klassen auskommen.

Äquidistante Klassen
Bei diesem Klassenbildungsverfahren sind alle Klassen gleich breit. Es ergeben sich gleichmäßige Klassen mit dem Risiko der leeren Klassen. Hier droht Informationsverlust, insbesondere wenn dann auch noch offene Klassen verwendet werden!

Mathematische Progression
Bei diesem Klassentyp nimmt die Klassenbreite additiv (arithmetisch) oder multiplikativ (geometrisch) zu um einen Betrag. Damit lassen sich schiefe Verteilungen wie L-Verteilung oder J-Verteilung darstellen.

Sinngruppen
Für Sinngruppen wird die mathematische Verteilung vernachlässigt und nur auf sachlogische Hintergründe abgezielt, wie z. B. Klein-, Mittel- und Großstädte. Dabei ergeben sich dann durchaus mehrgipflige Verteilungen.

Natural Break
Diese Verfahren bildet natürliche Klassen. Mathematisch betrachtet liegen die Klassengrenzen bei den lokalen Minima der Häufigkeitsverteilung. Anschaulich kann man sagen, dass geguckt wird, wo Häufungen und Lücken in der Verteilung auftreten, die Lücken werden dann als Klassengrenze gesetzt. Dabei ergeben sich leicht polymodale Verteilungen mit dem Risiko der schwer interpretierbaren Klassengrenzen und stark unteschiedliche Klassenbreiten mit mehr Nachkommastellen als Meßgenauigkeit.

Quantile
Die Klassen bekommen bei diesem Verfahren jeweils das gleiche Quantum an geografischen Objekten zugewiesen um ein ausgewogenes Kartenbild zu erreichen. Dabei sind alle Verteilungen möglich und Klassengrenzen können auf Maximalwerte fallen. Die Quantilmethode kann zwar als Grundlage für eigene Ideen zur Klassenbildung dienen ist aber an sich sehr problembehaftet, lässt sich aber über den Median in einem Programm sehr einfach anwenden.