Auch wenn alle GIS Daten mit Raumbezug verarbeiten können, so gilt der
Umkehrschluß nicht: Nicht alle Programme, die Daten mit Raumbezug
verarbeiten können, sind GIS. So kann zwar ein CAD-Programm zum Zwecke
des Entwurfs von Maschinen oder Gebäuden Daten mit Raumbezug verarbeiten,
ist aber in der Regel kein GIS. Erst wenn darüber hinaus auch noch ein
geographischer Raumbezug hergestellt wird, möchte ich von einem GIS
sprechen.
Unter geographischem Raumbezug verstehe ich den Bezug zur
Erdoberfläche. Dieser Bezug kann entweder direkt oder indirekt hergestellt
sein (vgl. Abschnitt Raum und Raumbezug). Direkt wird er in Koordinaten
angegeben. Dazu schreibt BARTELME:
"Für das geodätische[1] Datum, also
den Bezug auf Koordinaten, die mit geodätischen Meß- und
Berechnungsmethoden hergestellt wurden, ergeben sich demnach die im GIS
hauptsächlich verwendeten Varianten
* geographische Koordinaten:
[Greekj], [lambda] (geographische
Breite und Länge),
h (ellipsoidische Höhe) bzw. H (orthometrische
Höhe)
* verebnete (ebene) Koordinaten: Ostwert, Nordwert
(Gauß-Krüger, UTM oder lokal), Höhe" [Bar95], S. 59)
Diese Definition ist jedoch noch nicht ausreichend. Zum einen ist noch nicht
gesagt, daß auch lokale Koordinaten einen geographischen Raumbezug
aufweisen müssen. Er würde hergestellt, wenn etwa bei einer lokal auf
das Hamburger Stadtgebiet bezogenen GIS-Anwendung angegeben würde,
daß sich der Ursprung der verwendeten Koordinaten bei einem bestimmten
Längen- und Breitengrad befindet. Auch die genannten verebneten
Koordinatensysteme (Gauß-Krüger und UTM) beziehen sich
letztlich wieder auf Längen- und Breitengrade.
Zum anderen ist noch etwas über den Raum selbst zu sagen, zu dem
ein Bezug hergestellt wird. So ist die Erdoberfläche zwar gekrümmt,
jedoch zunächst einmal lokal gut durch eine Ebene approximierbar[2]. Fehlt die Höhenangabe, so ist der
Raum zweidimensional (2-D). Aber auch ein globaler Raumbezug, der
sich lediglich auf Längen- und Breitengrade stützt, ist
zweidimensional.
Die Angabe einer Höhe ist neben den Lagekoordinaten oft zweitrangig.
"[...] ihr Charakter ist mehr der einer zusätzlichen Beschreibung (eines
Attributs), während die Lageangabe oft als Zugriffskriterium
(Schlüssel) verwendet wird." (s.[Bar95], S. 49 u. S. 81) Wenn die
Höhe nur als ein Attribut verwendet wird, dann wird dies als
zweieinhalb-dimensional (2,5-D) bezeichnet.
Wird die Höhe jedoch nicht nur als Attribut, sondern als gleichrangige
Koordinate verwendet, so ergibt sich ein dreidimensionaler (3-D) Raum.
Der wesentliche Unterschied zum 2,5-D-Raum ist, daß sich auch
mehrere Objekte übereinander befinden können und dadurch
Überhänge modelliert werden können. Ein Beispiel aus der
Ausbreitungmodellierung soll diesen Unterschied verdeutlichen: Von
Gebäuden in einem 2,5-D-Raum wird angenommen, daß sich ihre
Grundlinien auf Erdbodenniveau befinden, was wegen der hier üblichen
Bauweise zumeist als korrekt angenähert bezeichnet werden darf. Sollen
aber auf Säulen stehende Gebäude modelliert werden, so ist klar,
daß hier die Annahme zu falschen Ergebnissen führen muß. Auf
Säulen stehende Gebäude können von der Luft auch
unterströmt werden, was den Luftaustausch begünstigt. Ein
2,5-D-Raum als Modellgrundlage reicht hierfür nicht aus.[3]
Neben diesen drei Dimensionen wird auch Attributen gesagt, daß sie
einen Raum bilden. Jedes Attribut spannt eine weitere Dimension des
Raums auf. Attribute können kontinuierlich (Temperatur, Luftdruck) oder
diskret (Personen pro Haushalt, Stockwerke pro Gebäude) sein: Ein
Attributraum allein soll hier aber nicht im selben Sinne wie 2-D-Raum,
2,5-D-Raum und 3-D-Raum als ein Raum verstanden werden.
Ein Attributraum schafft also keinen Raumbezug.
Indirekter Raumbezug wird in Geographischen Informationssystemen zum
Beispiel durch Angaben wie Staat, Postleitzahl, Straße und Hausnummer
für ein Haus hergestellt, aus denen bei bekanntem Zuordnungsschema ein
direkter Raumbezug abgeleitet werden kann. Das hinter diesem Vorgang stehende
Verfahren wird auch Geocoding genannt. Auch wenn indirekter Raumbezug im
allgemeinen weniger exakt ist als direkter Raumbezug, so kann er durchaus
hinreichend exakt sein.
Indirekter Raumbezug ist aber nur eine zusätzliche Möglichkeit
des Raumbezugs neben direktem Raumbezug. Kann ein Programm nur Daten mit
indirektem Raumbezug verarbeiten, wie zum Beispiel eine Adreßdatenbank,
so ist es kein GIS.
[1] Die Geodäsie ist die Teildisziplin
der Geographie, die sich mit Landvermessung befaßt.
[2] Wie gut, das zeigt die Geschichte: ganze
Weltbilder beruhten auf der Annahme, es handele sich bei der Erde um eine
Scheibe
[3] Das im Rahmen des MOBILE-Projektes von
WEIHRAUCH erstellte Ausbreitungsmodell basiert auf einem 2,5-D-Raum
für die Eingabe und einem 3-D-Raum für das Windfeld. (vgl.
[Wei98])