Quelltext der Seite Geoinformationssystem

'''Geoinformationssysteme''', '''Geographische Informationssysteme''' ('''GIS''') oder '''Räumliche Informationssysteme''' ('''RIS''') sind [[Informationssystem]]e zur Erfassung, Bearbeitung, Organisation, Analyse und Präsentation [[Geodaten|räumlicher Daten]]. Geoinformationssysteme umfassen die dazu benötigte Hardware, Software, Daten und Anwendungen.

== Anwendungsgebiete ==
Geoinformationssysteme werden in vielen Bereichen genutzt, unter anderem in der Geographie, Umweltforschung, [[Archäologie]], [[Marketing]], [[Kartografie]], [[Stadtplanung]], [[Kriminologie]] ([[Verbrechenskarte]]n), [[Logistik]], im [[Ressourcenmanagement]] und [[GIS im Gesundheitswesen|im Gesundheitswesen]]. Mithilfe eines GIS ist es dem Zivilschutz beispielsweise möglich, Informationen für [[Evakuierung]]spläne zusammenzustellen oder Gefahrenzonen, welche verstärkt von Naturkatastrophen betroffen sind, auszuweisen. Umweltschutzbehörden können bestimmen, welche Feuchtgebiete in besonders bedrohten Gebieten liegen. Marketingabteilungen können herausfinden, in welchen Gebieten neue Kunden gewonnen werden können, wo sich geeignete Standorte für neue Filialen befinden oder wie hoch die Versorgungsdichte in einem bestimmten Gebiet bereits ist.
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Datei:Gefahrenzonenplan Graz Stadtteil Mariatrost.png|Gefahrenzonenenplan der [[Wildbach- und Lawinenverbauung]] in Graz [[Mariatrost]].
Datei:QGIS2.8 heatmap by default.png|Punktdichte Auswertung zur Bestimmung der Dichte an Supermärkten und Bushaltestellen in QGIS.
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== Geschichte ==

=== Vorgeschichte ===
Bereits vor etwa 15.500 Jahren<ref>{{Internetquelle |url=http://www.culture.fr/culture/arcnat/lascaux/en/ |titel=Lascaux Cave |hrsg=French Ministry of Culture |offline=1 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20030601143347/http://www.culture.fr/culture/arcnat/lascaux/en/ |archiv-datum=2003-06-01 |abruf=2008-02-13}}</ref> zeichneten [[Cro-Magnon]]-Jäger Bilder ihrer Beutetiere an die Wände der [[Höhle von Lascaux]],<ref name="cave_paintings">{{Literatur |Autor=Gregory Curtis |Titel=The Cave Painters: Probing the Mysteries of the World's First Artists |Verlag=Knopf |Ort=NY, USA |ISBN=1-4000-4348-4}}</ref> wobei die Strichzeichnungen als Wanderrouten dieser Tiere interpretiert werden können. Nach Ansicht einiger Autoren stellen diese frühen Darstellungen zwei Elemente der Struktur moderner Geoinformationssysteme (ein Bild verknüpft mit Attributinformationen) dar.<ref name="BBC_caves">{{Internetquelle |autor=David Whitehouse |url=http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/871930.stm |titel=Ice Age star map discovered |werk=BBC |abruf=2007-06-09}}</ref>

1832<ref>{{Internetquelle |autor=Laura Tate |url=https://nobelsystemsblog.com/an-overview-of-gis-history/ |titel=An Overview of GIS History |hrsg=Nobel Systems Inc. |sprache=en |abruf=2022-05-15}}</ref> erstellte der französische Geograph und Kartograf Charles Picquet eine Karte, um die Ausbreitung der dort herrschenden Choleraepidemie in 48 Pariser Distrikten visuell darzustellen.<ref>{{Internetquelle |url=https://info.courthousedirect.com/blog/bid/381337/the-history-of-gis |titel=The history of GIS |hrsg=CourthouseDirect.com |datum=2014-04-04 |sprache=en |abruf=2022-05-15}}</ref> Die betroffenen Distrikte färbte er nach der Anzahl der Todesfälle ein.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.historyofinformation.com/detail.php?entryid=4237 |titel=Charles Picquet Maps One of the First Applications of Spatial Analysis in Epidemology |werk=HistoryofInformation.com |sprache=en |abruf=2022-05-15}}</ref> Dies ist eine der frühesten Anwendungen der [[Räumliche Statistik|räumlichen Statistik]] in Bezug auf [[Epidemiologie]]. Veröffentlicht wurde diese Darstellung 1834 in einem Prüfbericht des Kommissionsleiters Louis-François Benoiston de Châteauneuf, der selber Ökonom, Statistiker und Demograf war.<ref>{{Internetquelle |url=https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k842918 |titel=Rapport sur la marche et les effets du choléra-morbus dans ParisOffsite Link et les communes rurales du département de la Seine / par la commission nommée, avec l'approbation de M. le ministre du commerce et des travaux publics, par MM. les préfets de la Seine et de police ; année 1832 |datum=1834 |sprache=fr |abruf=2022-05-15}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.crouchrarebooks.com/books/the-first-epidemiological-maps |titel=Rapport sur la marche et les effets du choléra-morbus dans Paris et les communes rurales du départment de la Seine. |hrsg=Imprimerie Royale (Paris) |datum=1834 |sprache=fr |abruf=2022-05-15}}</ref>

[[Datei:Snow-cholera-map-1.jpg|mini|John Snows Karte der Häufung der Todesfälle während der Cholera-Epidemie 1854]]
1854<ref>{{Internetquelle |autor=GISGeography |url=https://gisgeography.com/history-of-gis/ |titel=The Remarkable History of GIS |werk=GISGeography |datum=2021-10-29 |abruf=2022-05-15}}</ref> entwarf der Arzt [[John Snow (Mediziner)|John Snow]] eine Karte der [[Cholera]]fälle in London. Dabei stellte er jeden Fall als Punkt an der entsprechenden Position dar.<ref name="Snow">{{Internetquelle |url=http://www.york.ac.uk/depts/maths/histstat/snow_map.htm |titel=John Snow’s Cholera Map |hrsg=York University |abruf=2007-06-09}}</ref> Durch Snows Studien der Verteilung der Cholerafälle konnte die Quelle der Krankheit, eine kontaminierte Wasserpumpe, ermittelt werden. Während die Grundelemente von [[Geodaten#Topologie|Topologie]] und Thema bereits zuvor in der [[Kartografie]] bekannt waren, zeichnet sich John Snows Karte dadurch aus, dass er diese kartographischen Methoden erstmals nicht nur zur Visualisierung, sondern zur [[Clusteranalyse]] von räumlichen Phänomenen nutzte.

Mit der raschen Entwicklung der Computerhardware in den 1960er Jahren entstanden die ersten universellen Kartenerstellungs-Applikationen.<ref name="map_printing_methods">{{Internetquelle |autor=Joseph H. Fitzgerald |url=http://www.broward.org/library/bienes/lii14009.htm |titel=Map Printing Methods |offline=1 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20070604194024/http://www.broward.org/library/bienes/lii14009.htm |archiv-datum=2007-06-04 |abruf=2007-06-09}}</ref>

=== Entwicklung moderner GIS ===
{{Belege fehlen}}
1963<ref>{{Internetquelle |url=https://www.esri.com/en-us/what-is-gis/history-of-gis |titel=History of GIS |werk=ESRI |sprache=en |abruf=2022-05-15}}</ref> wurde in [[Ottawa]] durch das Department of Forestry and Rural Development mittels System Design und dem Beginn der Entwicklung der Grundstein für das erste moderne GIS gelegt. 1965 wurde das System umgesetzt und sollte laut Plan mit 1976 finalisiert werden.<ref>{{Internetquelle |autor=R. F. Tomlinson |url=https://gisandscience.files.wordpress.com/2012/08/3-an-introduction-to-the-geo-information-system-of-the-canada-land-inventory.pdf |titel=An introduction to the geo-information system of the Canada land inventory |hrsg=Maurice Sauve, Minister of Forestry and Rural Developments |datum=1967 |format=PDF |sprache=en |abruf=2022-05-15}}</ref> Roger Tomlinson entwickelte ein GIS namens ''[[Canada Geographic Information System]]'' (CGIS). Es verfügte über Funktionen zur Speicherung, Analyse und Bearbeitung der Daten des ''Canada Land Inventory''. Ziel der Entwicklung war es, die Kapazitäten des Landes (Boden, Landwirtschaft, Wälder, wild lebende Tiere, Wasservögel, Landnutzung) im [[Maßstab (Kartografie)|Maßstab]] 1:50.000 zu ermitteln. Diese Daten wurden in Güteklassen kategorisiert, um Analysen zu ermöglichen. CGIS war das erste echte GIS und eine Weiterentwicklung der reinen Kartierungs-Applikationen, da es zahlreiche Zusatzfunktionen wie Overlay, Messungen und [[Digitalisierung]]/Scannen umfasst. Es unterstützte ein nationales Koordinatensystem, verarbeitete Linien als Bögen mit einer echten Topologie und speicherte die Attribute von den räumlichen Informationen getrennt in separaten Dateien. Durch diese Entwicklung wurde Tomlinson als „Vater von GIS“ bekannt. CGIS wurde bis in die 1990er Jahre genutzt und war die größte digitale Landressourcen-Datenbank Kanadas. Es wurde als [[Mainframe]]-System zur Unterstützung nationaler und regionaler Ressourcenplanung und -managements entwickelt. Eine seiner Stärken war die landesweite Analyse komplexer Daten. CGIS war nie in kommerzieller Form erhältlich.

1964 gründete Howard T. Fisher das ''Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis'' an der ''Harvard Graduate School of Design''. Dort wurden zahlreiche wichtige theoretische Konzepte für die Verarbeitung von Geodaten entwickelt. Bereits in den 1970er Jahren hatte das Team zahlreiche zukunftsweisende Programmcode-Abschnitte und Softwaresysteme wie „SYMAP“, „GRID“ und „ODYSSEY“ veröffentlicht. Diese waren Inspirationsquellen für spätere kommerzielle Entwicklungen.<ref name="Fisher">{{Internetquelle |autor=Lucia Lovison-Golob |url=http://www.gis.dce.harvard.edu/fisher/HTFisher.htm |titel=Howard T. Fisher |hrsg=Harvard University |offline=1 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20051030072118/http://www.gis.dce.harvard.edu/fisher/HTFisher.htm |archiv-datum=2005-10-30 |abruf=2007-06-09}}</ref>

In den 1980ern entstanden mit M&S Computing (später [[Intergraph]]), [[ESRI]], [[MapInfo]] und [[CARIS]] wichtige kommerzielle Produzenten von Geoinformations-Software. Ihre GIS umfassten zahlreiche Funktionen. Sie bauen auf dem herkömmlichen Ansatz auf, räumliche Daten von Attributdaten zu trennen, verwendeten aber bereits [[Datenbank]]en.

Parallel dazu begann das ''[[United States Army Corps of Engineers|U.S. Army Corps of Engineers Research Laboratory]]'' in Champaign, Illinois, mit der Entwicklung eines freien GIS namens [[GRASS GIS]].

In den späten 1980er und 1990er Jahren wuchs das Programmangebot durch den starken Anstieg der GIS-Nutzung zunächst auf [[Unix]]-, später auch auf [[Windows]]rechnern.

Ende des 20. Jahrhunderts gab es für die GIS-Technologie durch das [[Internet]] neue Entwicklungsmöglichkeiten. Heute gibt es mehr und mehr [[Open Source|Open-Source]]-GIS, die auf zahlreichen Betriebssystemen laufen und für Spezialanforderungen angepasst werden können.

== GIS-Software ==
Im gewerblichen Bereich dominieren kommerzielle GIS. Zu den bekanntesten Herstellern zählt [[ESRI]] mit seinen [[ArcGIS]] Produkten. Daneben sind noch Hersteller wie [[Autodesk]] (Topobase und Map3D), [[Bentley Systems]] ([[MicroStation]]), [[Hexagon (Unternehmensgruppe)|Intergraph]] (GeoMedia), [[Manifold System]], [[Pitney Bowes]] ([[MapInfo]] und pbEncom), [[Supergeo]] (SuperGIS) und [[Smallworld GIS|Smallworld]] zu nennen. Diese Hersteller bieten meist eine komplette Produktpalette mit Systemen in verschiedenen Ausbaustufen an. Behörden und das Militär nutzen meist spezielle eigens erstellte, angepasste (z.&nbsp;B. ESRI (ArcGIS), Pitney Bowes (MapInfo), [[IDS-Gruppe|CAIGOS]] (CAIGOS-GIS), GEOgraFIS, [[Polygis]]), oder [[Open Source|Open-Source]]-Softwareprodukte.

Open-Source-Lösungen werden mittlerweile häufig im akademischen Bereich verwendet. Die bekanntesten Open-Source-GIS sind [[GRASS GIS]] und [[QGIS]], beides sind Projekte der [[Open Source Geospatial Foundation]]. Es existieren zahlreiche weitere Systeme wie [[OpenJUMP]], [[DIVA-GIS]] und [[System für Automatisierte Geowissenschaftliche Analysen|SAGA GIS]] oder GIS-Werkzeuge wie [[GeoTools]] oder [[GDAL]] und Webmapping-Bibliotheken wie [[OpenLayers]] oder [[Leaflet]].

Verteilte, dienstbasierte Architekturen ermöglichen eine vereinfachte, kostengünstige Geodatendistribution. Die meisten Desktop-GIS unterstützen den Zugriff auf Web-basierte standardisierte Karten- und [[Geodienst|Geodatendienste]]. GIS, welche auf Webservices über das Internet zurückgreifen, werden als [[Web GIS|Web-GIS]] bezeichnet. [[Geoportal]]e als spezifische Ausprägung von Web-GIS sind [[Webanwendung]]en für eine Suche nach und einen Zugriff auf [[Geoinformation|geographische Informationen]] und Dienste (Darstellung, Editierung, Analyse) mithilfe eines [[Webbrowser]]s. In diesem Bereich dominieren [[Google Maps]] mit [[Google Earth]] als Desktop-Zugangssoftware, [[Bing Maps]], [[Here (Navigation)|HERE]], [[Yandex.Maps]], sowie als [[Open Data|Open-Data-Projekt]] [[OpenStreetMap]].

In den vergangenen Jahren konnten zwei wesentliche Trends im Kontext von GIS identifiziert werden. Zum einen lässt sich eine verstärkte Bedeutung von GIS im Internet beobachten, wie aktuelle Entwicklungen im Bereich des Web-GIS zeigen. Des Weiteren ist zu beobachten, dass GIS einfacher zugänglich werden und auch Laien zunehmend mit GIS in Kontakt kommen, ohne konkret zu wissen, dass es sich dabei um GIS handelt. Dies wird ermöglicht durch Geoportale im Internet oder Navigations-Apps (z. B. [[OsmAnd]], [[Organic Maps]] oder [[Google Maps]]), welche der Allgemeinheit nicht nur Geodaten in Kartenform bereitstellen, sondern auch die Erfassung (z.&nbsp;B. durch [[Track (GNSS)|Tracking-Aufzeichnungen]]), Verwaltung von Geodaten oder sogar einfache räumliche Analysen wie Entfernungsmessungen ermöglichen.<ref>{{Literatur |Autor=Ralf Bill |Titel=Grundlagen der Geo-Informationssysteme |Auflage=7., völlig neu bearbeitete und erweiterte Auflage |Verlag=Wichmann |Ort=Berlin Offenbach |Datum=2023 |ISBN=978-3-87907-716-8 |Seiten=166-174 |Abruf=}}</ref>

== Geodaten ==
{{Hauptartikel|Geodaten}}

=== Modellierung ===
==== Datenmodell ====
[[Datenmodell]]e beschreiben, welche Daten in einem Informationssystem gespeichert werden können und wie diese Daten strukturiert sind. Es handelt sich dabei um Informationen über verschiedene reale Objekte (Personen, [[Flurstück]]e, Flüsse). Diese Objekte werden durch ausgewählte Attribute beschrieben. Beispielsweise kann man allen Flurstücken die Attribute [[Gemarkung]]snummer, Flur, Flurstücksnummer und Nutzungsart zuordnen. Bei den genannten Eigenschaften handelt es sich um solche, die ein Objekt des Typs Flurstück eindeutig bezeichnen (Bundesland, Gemarkung, Flur, Flurstückszähler, Flurstücksnenner) und seiner Beschaffenheit nach beschreiben. Man spricht auch von „beschreibenden Daten“, „thematischen Daten“, „Sachdaten“ oder „Attributdaten“.

Die „klassischen“ Informationssysteme beschränken sich auf die reine Verwaltung und Verarbeitung von Sachdaten. In GIS werden den Sachdaten noch die sogenannten Geometriedaten gegenübergestellt. Sie beschreiben die geographische Lage, Form, Orientierung und Größe von Objekten (siehe auch [[Raumbezogenes Objekt|raumbezogene Objekte]]). Dafür werden [[Vektordaten]] verwendet. Vektordaten repräsentieren die Objektgeometrie anhand grafischer Elemente (zum Beispiel Punkte, Linien, Kreisbögen).
Bei Vektordaten gibt man die Geometrie eines Flurstücks in Form der Grenzpunktkoordinaten und der Geometrie der Grenzlinien (Strecke, Kreisbogen) an. Der Auszug eines digitalen Luftbildes (meist in Form eines [[Orthofoto]]s) liegt dagegen nur als [[Rasterdaten]] vor, kann aber damit überlagert werden.

Neben den Informationen der einzelnen Objekte speichern Informationssysteme noch Beziehungen zwischen diesen Objekten. Es kann sich um sachlogische Beziehungen oder raumbezogene Beziehungen handeln oder es können beide Beziehungskategorien abbildbar sein. Eine sachlogische Beziehung kann man z.&nbsp;B. zwischen Flurstücken und Personen herstellen: Eine „Person“ (Objekt) ist „Eigentümer“ (sachlogische Beziehung) des „Flurstücks“ (Objekt).

==== Datenstrukturmodell ====
Ein Datenstrukturmodell gibt an, auf welche Weise Objekte und ihre gegenseitigen Beziehungen in einem Informationssystem, hier speziell einem GIS, abgebildet werden können. Raumbezogene (=&nbsp;topologische) Beziehungen gehen zum Beispiel Flurstücke untereinander ein: ein Flurstück (präziser: die Flurstücksfläche) „ist Nachbar“ (topologische Beziehung) eines anderen Flurstücks.

Vektorbasierte Datenstrukturmodelle ermöglichen es, die Objektgeometrie mit Hilfe von geometrischen Elementen (z.&nbsp;B. Punkte, Kreisbögen, Linien) zu beschreiben; diese Elemente lassen sich durch geordnete oder ungeordnete Gruppierung zu höherwertigen Geometrien zusammenfassen (z.&nbsp;B. Linienzügen oder Flächen). Vektordaten lassen sich relativ einfach mit Sachdaten verknüpfen.

Das rasterbasierte Datenstrukturmodell kennt nur ein einziges Datenstrukturelement, nämlich das Rasterelement, je nach Rasterart auch [[Pixel]] oder „Bildpunkt“ genannt. Den Rasterelementen können zwei Eigenschaften zugeordnet werden: die geometrische und die radiometrische Auflösung. Die geometrische Auflösung gibt an, welche Länge und Breite ein Rasterelement in der Natur besitzt; die radiometrische Auflösung bezeichnet die unterscheidbaren Grauwerte je Rasterelement.

==== Topologie ====
Die Topologie bezeichnet die räumliche Beziehung von Geoobjekten zueinander (Nachbarschaftsbeziehungen). Im Gegensatz zur Geometrie, die die absolute Form und Lage im Raum betrifft, sind topologische Beziehungen zwischen Geoobjekten unabhängig von Maßen wie der Distanz. Die wichtigsten topologischen Beziehungen zwischen zwei Geoobjekten A und B nach Egenhofer sind:
* A ist [[Disjunktion|disjunkt]] zu B (berühren sich nicht und überdecken sich nicht)
* A liegt innerhalb B
* B liegt innerhalb A
* A überdeckt B
* B überdeckt A
* A berührt B
* A gleicht B

==== Dimensionen ====
Je nach Aufgabenstellung können Geoinformationssysteme Geodaten in einer bis vier Dimensionen verwalten und bearbeiten:
* entlang einer [[Geodäte|Linie]] (Straßen- oder Bahn[[Trasse (Verkehrsweg)|trasse]], Schacht, [[Grenze]] usw.),
* auf einer Fläche ([[2D]], was den häufigsten Fall darstellt),
* [[3D]]-[[Körper (Physik)|Körper]] oder 2D-Zeitreihen, oder
* kombiniert in Raum und Zeit (4D)

In älteren Systemen wurden die Formprimitiven aufgrund mangelnder 3D-Daten lediglich in den zweidimensionalen Raum eingebettet.

In einer Übergangsphase wurde die Höhenangabe als Attribut an zweidimensionale Objekte angefügt. Da dadurch aber noch keine 3D-Einbettung erfolgt ist, spricht man in diesem Fall lediglich von einer [[2½D|''zweieinhalbdimensionalen'']] Einbettung.

In modernen Anwendungen, zum Beispiel in den [[Geowissenschaften]], sind die Objekte in den [[dreidimensional]]en Raum eingebettet.

=== Qualität ===
{{Hauptartikel|Datenqualität (GIS)}}
Unter Qualität versteht man im GIS-Umfeld inwiefern Geodaten definierte Anforderungen erfüllen. Die konkrete Qualität der Daten wird in der Regel auf Basis von Qualitätsmerkmale im Hinblick auf eine konkrete Fragestellung und der entsprechenden Anforderungen beurteilt. Diese Datenmerkmale sollten in den entsprechenden [[Metadaten]] dokumentiert sein. Die ISO hat in der ISO-Norm [[ISO 19157]] Merkmale für die Qualität von Geodaten gelistet, welche sehr häufig angewandt werden.<ref>{{Internetquelle |url=http://homepage.univie.ac.at/wolfgang.kainz/Lehrveranstaltungen/Seminar/2006%20WS/Muellegger_Text.pdf |titel=Grundlagen der Datenqualität |hrsg=Christian Müllegger, Uni Wien |format=PDF |offline=1 |abruf=2009-05-03}}</ref>

=== Rechtliches ===
{{Hauptartikel|Rechte an Geoinformationen}}
Die Rechte an Geoinformationen leiten sich vor allem aus dem [[Urheberrecht]] ab. Wenn [[Geoinformation]]en öffentlich-rechtlich geführt werden, können zusätzlich auch Rechte nach dem [[Vermessungsrecht|Vermessungs-]] und [[Geoinformationsrecht]] bestehen.
Die Rechte von „Jedermann“ erlauben die eigene Ortsbestimmung, sowie Karten von öffentlich zugänglichen Orten anzufertigen, diese Daten selbst zu nutzen sowie zu verbreiten. Projekte wie [[OpenStreetMap]] verfolgen diesen Entwicklungspfad.

== Funktionen ==
Geoinformationssysteme erweitern die Nutzungsmöglichkeiten der klassischen [[Landkarte]]. Neben der [[Visualisierung]] gibt es zahlreiche Funktionen zur Analyse der Geodaten.

=== Datenerfassung ===
Moderne GIS nutzen digitale Informationen, für deren Erfassung unterschiedliche Datenerfassungsmethoden benutzt werden. Vor allem in der Anfangszeit war die Digitalisierung von Papierkarten und [[Vermessungsplan|Vermessungsplänen]] die gebräuchlichste Datenerfassungsmethode. Dazu wird mithilfe eines [[Grafiktablett|Digitalisierungsbrettes]] und Georeferenzierungsmethoden (in GIS- oder CAD-Programmen) die analoge Information in eine digitale Form übertragen. Zunehmend wichtiger ist die On-Screen-Digitalisierung von Satelliten- und Luftbildern. Dabei werden die gescannten oder bereits digital vorliegenden Bilder direkt am Bildschirm als Vorlage für die Digitalisierung genutzt.

Eine weitere Methode der Datenerfassung ist die Datenaufnahme im Feld mit GPS-Geräten. Mithilfe von [[Differential Global Positioning System|DGPS]] können auch für Vermessungszwecke brauchbare Genauigkeiten erzielt werden.

=== Datenbearbeitung ===

==== Daten-Konvertierung ====
Geodaten können in den unterschiedlichsten Dateiformaten und (Geo-)Datenbanken gespeichert werden. Praktisch jeder kommerzielle GIS-Hersteller liefert eigene Formate. Geoinformationssysteme bieten daher in der Regel Funktionen zur Konvertierung von Geodaten in unterschiedliche Dateiformate.

Da digitale Daten auf unterschiedlichste Weise gesammelt und gespeichert werden können, kommt es vor, dass Daten nicht mit einem Programm kompatibel sind. Das Geoinformationssystem muss daher in der Lage sein, Geodaten entsprechend zu konvertieren.

==== Raster-Vektor-Konvertierung ====
Die Verwendung von Rasterdaten bringt einige Probleme mit sich. Eine Möglichkeit ist die Konvertierung in Vektordaten. Ein häufig genutzter Ansatz ist, dass die Rasterzelle den Wert der Ausgangsfläche bekommt, die den größten Anteil an der Zelle hat. Ebenso kann es nützlich sein, bestimmte Eigenschaften zu bestimmen, die vorrangig oder mit höherem [[Gewichtung|Gewicht]] einer Zelle zugeordnet werden sollen.<ref name="lange">{{Literatur |Autor=Norbert de Lange |Titel=Geoinformatik in Theorie und Praxis |Verlag=Springer |Ort=Berlin Heidelberg |ISBN=3-540-28291-2}}</ref>

Bei der Raster-Vektorkonvertierung wird zwischen zwei Arten unterschieden:
* Aus benachbarten Zellen mit gleichen Attributwerten sollen Vektorobjekte generiert werden.
* Vorhandenen Geoobjekten sollen Attribute aus Rasterdatensätzen zugewiesen werden.<br />Diese Art der Raster-Vektorkonvertierung basiert in der Praxis fast ausschließlich auf der sogenannten [[Punktmethode]]. Dabei werden Geoobjekte mit den Mittelpunkten der Rasterzellen verschnitten. Falls der Mittelpunkt der Zelle innerhalb des Geoobjektes liegt, wird der Wert der Zelle zur Berechnung des Wertes des Geoobjektes verwendet (beispielsweise durch Mittelwertbildung).<ref name="lange" />

==== Koordinatentransformation ====
{{Hauptartikel|Koordinatentransformation}}
Geodaten liegen in unterschiedlichsten Koordinatensystemen vor. Um sie gemeinsam verarbeiten zu können, müssen sie auf dasselbe Koordinatensystem bezogen sein. Eine zentrale Funktion von Geoinformationssystemen ist daher die Koordinatentransformation. Die Koordinatentransformation kann ''on-the-fly'', d.&nbsp;h. im laufenden Betrieb, oder in einem eigenen Arbeitsschritt erfolgen.

==== Georeferenzierung ====
Unter [[Georeferenzierung]], Geokodierung oder Verortung versteht man die Zuweisung raumbezogener Referenzinformationen zu einem Datensatz.
Zur Herstellung des Raumbezuges werden in vielen Fällen [[Koordinatentransformation|Transformationen]] und Konversionen sowie [[Interpolation (Mathematik)|Interpolationen]] notwendig. Dazu gehören die Eliminierung geometrischer Verzerrungen und die Einpassung der Daten in ein gewähltes [[Koordinatensystem]].

Personenbezogene Daten können über die Adresse verortet werden. Dazu sind je nach Aufgabenstellung umfangreiche Adressdatenbanken notwendig, um beispielsweise straßenabschnittsgenau Werte zu erhalten.

Satellitenbilder und andere Rasterdaten können erst nach entsprechender Georeferenzierung eingebunden werden.

=== Datenverwaltung ===
Mit wachsenden Datenmengen und der immer stärkeren Verbreitung von Geoinformationssystemen wird es immer wichtiger, Geodaten effizient zu verwalten. Dazu ist es notwendig, [[Metadaten]] zu erfassen und kontinuierlich zu aktualisieren. Einige GIS bieten dazu eingebaute Funktionen, andere Systeme überlassen es dem Benutzer, Metadaten mithilfe anderer Softwareprodukte zu verwalten.

==== Geodatenbanken ====
Für die Speicherung der Sach- und Geometriedaten (vorrangig der Vektordaten) nutzten zu Beginn der GIS-Ära nur wenige GIS-Basissysteme marktgängige Datenbanksysteme (z.&nbsp;B. [[dBASE]] oder Oracle). Eine Vielzahl von Systemen basierten auf proprietären Datenbankmanagementsystemen. Heute hat sich die Nutzung von marktgängigen relationalen bzw. objektrelationalen Datenbanksystemen für die Geodatenverwaltung durchgesetzt. Auch die neuen Versionen von [[MS Access]] sind entsprechend angepasst worden.

Konventionelle Datenbanken können Geodaten meist nicht effizient verwalten. Daher gibt es für viele kommerzielle und Open-Source-Datenbanken Erweiterungen für die Verwaltung von Geodaten. Beispiele für [[Geodatenbank]]en sind: [[Oracle (Datenbanksystem)|Oracle Spatial]], [[PostGIS]] und [[SpatiaLite]]. Einige Hersteller bieten Schnittstellen zu unterschiedlichen Datenbanken an.

=== Räumliche Analysen ===
Der Begriff der räumlichen oder GIS-Analyse ist nicht eindeutig definiert. Für eine Analyse müssen Rohdaten in nützliche Informationen umgewandelt werden, um effektivere Entscheidungen treffen zu können. Analysen können Umstände und Zusammenhänge aufdecken, die sonst unsichtbar geblieben wären. In der Literatur wird der Begriff für folgende Bereiche verwendet:
* Räumliche Datenmanipulation (beispielsweise die [[Puffer (GIS)|Pufferzonen]]-Erzeugung)
* Räumliche Datenanalyse – deskriptiv und untersuchend
* Räumliche statistische Analysen (z.&nbsp;B. Interpolation durch [[Kriging]])
* [[Habitatmodellierung|Räumliche Modellierung für räumliche Vorhersagen]]

Weiter kann zwischen der qualitativen und quantitativen räumlichen Analyse unterschieden werden.

Für die räumliche Analyse ist es wichtig, zu wissen, in welcher Form Daten gespeichert sind und wie die räumlichen Phänomene repräsentiert werden. Die Qualität der Ausgangsdaten beeinflusst die Analyse entscheidend. Sowohl die Eignung der Daten als auch die Wahl geeigneter Analysegebiete sind von großer Bedeutung.

Zu den Methoden der räumlichen Analyse zählen: Abfragen, Messungen, Transformationen, deskriptive Zusammenfassung, Optimierung, Testen von Hypothesen und Modellierung.

Die Ergebnisse von räumlichen Analysen ändern sich, wenn der Ort der Untersuchungsobjekte verändert wird. Um Fehlinterpretationen zu vermeiden, erfordert jede räumliche Analyse eine fachgerechte Interpretation der Ergebnisse.

==== Abfragen und Selektionen ====
[[Abfragesprache|Abfragen]] dienen der Lösung von Fragestellungen zu sachlichen oder räumlichen Kriterien und zur Selektion der Ergebnisse in der [[Karte (Kartografie)|Karte]].

'''Beispiele'''
* sachlich: Wie viele Einwohner hat eine bestimmte Stadt?
* räumlich: Wie viele und welche Städte liegen am Ufer eines bestimmten Flusses?

==== Puffer ====
Die Puffer-Funktion (engl. ''buffer'') ermöglicht die Bildung von [[Puffer (GIS)|Pufferzonen]] um Geoobjekte beliebiger Dimension. Abhängig von der Dimension spricht man von Punkt-, Linien- oder Flächenpuffern.<ref name="lange" />

Bei der Erzeugung der Pufferzonen wird um die ausgewählten Geoobjekte eine Fläche generiert. Die Pufferzonen umschließen das Geoobjekt und umliegende Gebiete innerhalb eines bestimmten Abstandes (fixer Wert oder abhängig von den Attributen der Geoobjekte) vom ursprünglichen Geoobjekt. Die ursprünglichen Geoobjekte werden bei diesem Vorgang nicht verändert.<ref name="lange" />

Puffer sind nicht nur grafische Darstellungen, sondern Objekte, mit denen man Analysen wie beispielsweise Verschneidungen durchführen kann.
Es ist möglich, mehrere Puffer um ein Objekt zu erstellen und diese unterschiedlich zu gewichten (beispielsweise verschiedene Schutzzonenkategorien).

==== Verarbeitung von Grenzen ====
Bei der Verarbeitung von Grenzen wird nur die Geometrie eines Datenlayers verändert. Die Attribute und Attributwerte werden dabei nicht angetastet. Nur der Flächeninhalt und der Umfang der entstandenen Teilflächen wird neu berechnet. Mögliche Modifikationen sind:<ref name="lange" />
* Zusammenführen von Geometrien
* Herausstanzen von Gebieten
* Aufteilen auf mehrere kleine Gebiete
* Herausschneiden/Löschen von Teilen aus dem Inneren eines Gebietes

==== Verschneidung ====
{{Hauptartikel|Verschneidung (Informatik)}}
Unter Verschneidung versteht man die Überlagerung von [[Themenebene]]n (Layer) oder [[Objektklasse]]n. Mithilfe von [[Boolesche Operatoren|Booleschen Operationen]] werden aus den Ausgangsdatenebenen neue Objekte gebildet, die die Attribute der Ausgangsobjekte kombinieren. Es entsteht eine neue Datenebene. Die Ausgangsdatenebenen werden nicht verändert.<ref name="lange" />

==== Zusammenlegen, Verschmelzen ====
Diese Funktion vereinigt Objekte mit gleichem Attribut, z.&nbsp;B. zur Entfernung von „[[Sliver-Polygon|Splitterpolygonen]]“, die durch Verschneidung entstanden sind.

==== Netzwerkanalysen ====
[[Datei:TSP Deutschland 3.png|mini|Optimaler Reiseweg eines Handlungsreisenden durch die 15 größten Städte Deutschlands]]

Die Analyse von Netzwerken gehört zu den zentralen Anwendungen von Geoinformationssystemen.

Anwendungsgebiete von ''Netzwerken'' sind die Modellierung von Verkehrssystemen wie Straßen- oder Schienennetzen, aber auch Leitungsnetzen wie z.&nbsp;B. Rohrleitungsnetze oder Telekommunikationsleitungsnetze. Netzwerke sind Mengen von Knoten und Kanten. Sie gehören zu den Graphen, wobei in der Praxis zumeist nur unsymmetrische und gewichtete Graphen vorkommen. Die Analyse von Netzwerken basiert auf der [[Graphentheorie]]. Netzwerke weisen eine Knoten-Kanten-Knoten-Topologie auf und bauen somit auf dem Vektormodell auf.<ref name="lange" />

Netzwerkkanten können Straßen, Eisenbahn- oder Schifffahrtslinien für ein Transportnetzwerk ebenso wie Leiterbahnen eines elektrischen Leitungsnetzes oder die Flüsse eines Flussnetzes darstellen. Die Knoten des Netzwerkes sind z.&nbsp;B. Haltestellen oder allgemeine Verknüpfungsstellen wie beispielsweise Kreuzungen. Den Netzwerkelementen können Eigenschaften zugewiesen werden, die je nach Aufgabenstellung in Analysen einbezogen werden können. Die Bewertung der Kanten erfolgt in der Regel durch die Weglänge zwischen zwei Knoten. Für die Fahrzeugnavigation kann auch die Fahrtzeit zur Bewertung herangezogen werden.<ref name="lange" />

Netzwerkanalysen werden zur Lösung folgender Probleme durchgeführt:<ref name="lange" />
* Ermittlung kürzester Wege zwischen zwei Punkten
* [[Problem des Handlungsreisenden]]
* Ermittlung von Einzugsbereichen

==== Interpolation ====
[[Datei:Voronoi diagram.svg|mini|Thiessen-Polygone, oder auch Voronoi-Diagramm]]
Leistungsfähige GIS bieten Verfahren zur räumlichen Interpolation und Modellierung von Flächen im Raum. Ausgehend von wenigen, im Raum verteilten Punkten (x<sub>i</sub>,y<sub>i</sub>) mit Attributwerten z<sub>i</sub> (beispielsweise Temperaturmessungen oder Höhenangaben) sollen für beliebige Punkte (x<sub>k</sub>,y<sub>k</sub>) Attributwerte z<sub>k</sub> bestimmt werden. Dazu wird mithilfe von Interpolationsverfahren von den bekannten Werten z<sub>i</sub> auf die unbekannten z<sub>k</sub>-Werte geschlossen. Dabei wird implizit angenommen, dass diejenigen Standorte (bzw. die zugehörigen Werte) den gesuchten Wert an einem neuen Standort stärker beeinflussen, die näher zu ihm liegen. Interpolationsverfahren laufen auf die Bestimmung gewichteter Mittelwerte hinaus.<ref name="lange" />

Klassische Anwendungsgebiete sind die Berechnung einer räumlichen Niederschlags- oder Temperaturverteilung, einer Gelände- oder Grundwasseroberfläche oder der räumlichen Verteilung von Stoffkonzentrationen im Boden.<ref name="lange" />

Zu den räumlichen Interpolationsverfahren zählen:<ref name="lange" />
* [[Trendflächenanalyse]]
* [[Räumliche Interpolation]] durch Mittelwertbildung
* [[Triangulation (Geodäsie)|Triangulation]] und [[Thiessen-Polygone]] (Voronoi-Diagramm bzw. Dirichlet-Zerlegung)

=== Präsentation ===
Die Möglichkeiten der Darstellung und Präsentation spielen in GIS eine entscheidende Rolle. Die herkömmlichen Auswertungen aus Datenbanken werden mithilfe eines GIS durch die Veranschaulichung zum Beispiel auf einer Landkarte oft verständlicher und bieten unterschiedliche Darstellungsmöglichkeiten. Die Funktionen sind deshalb sehr umfangreich. Hier einige wichtige Beispiele:
* automatische Erstellung von Legende, Maßstabsleiste, [[Nordpfeil]] und anderer Kartenrandangaben
* frei wählbarer Kartenmaßstab und beliebige Kartenausschnitte
* Darstellung in frei wählbarem [[Kartennetzentwurf]]
* frei definierbare Farb- und Mustergebung, sowie symbolische Darstellungen
* Ein-/Ausblendung und Kombination verschiedener Layer ([[Rasterdaten|Raster-]] und [[Vektordaten]])
* 3D-Darstellungen, [[Digitales Geländemodell|Digitale Geländemodelle]], „Drape“ (mit Raster- oder Vektordaten überlagertes 3D-Modell)
* Animationen (Flug über Gelände und Ähnliches)
* Geländeschnitte/Profile
* Einbindung von Diagrammen, Bild- oder Audiodaten

==== Generalisierung ====
[[Datei:Generalisierung Verbreitern.jpg|mini|Ein Beispiel für Generalisierung]]
Zusammenfassung, Verallgemeinerung, Vereinfachung und Selektierung von Objekten. [[Generalisierung (Kartografie)|Generalisierung]] über die Erfassungsgeneralisierung hinaus ist notwendig, wenn der [[Maßstab (Kartografie)|Maßstab]] verkleinert wird, um eine Beeinträchtigung der Lesbarkeit zu verhindern.

=== Automatisierung ===
Für wiederkehrende Aufgaben ist es sinnvoll, diese zu automatisieren, indem die notwendigen Abläufe zu Makros zusammengefasst werden. Solche Aufgaben können sein:
* [[Funktionsgraph|Plots]] von Karten und Plänen entsprechend einem bestimmten [[Blattschnitt (Kartografie)|Blattschnitt]] unter gleichen Randbedingungen
* Nachattributierung importierter Daten
* spezifische periodische Auswertungen für regelmäßige Berichte
* Regelmäßige Datenweitergaben an andere Ämter oder Firmen über definierte [[Schnittstelle]]n
* Prüfvorgänge zur Datenkonsistenz
* Einbeziehung extern gepflegter Sachdaten

Voraussetzungen für Automatisierbarkeit sind:
* Eine Makrosprache mit Schleifen, Bedingungen und Eingabemöglichkeiten
* [[Konsistenz (Datenspeicherung)|konsistente]], [[Redundanz (Informationstheorie)|redundanzfreie]] Daten (Ausnahme: wenn die Konsistenz erst durch das [[Makro]] geprüft wird).
* softwarelesbare, klassifizierte Datenattribute, nach welchen [[Selektion (Informatik)|selektiert]] werden kann.

== Ausprägungen ==

=== Landinformationssysteme (LIS) ===
{{Hauptartikel|Landinformationssystem}}
Landinformationssysteme verwalten detaillierte Geodaten, vor allem [[Basisdaten]] (primäre, ''direkt'' gemessene/erhobene Daten), die [[großmaßstäbig]] strukturiert sind. Landinformationssysteme werden meist von Vermessungsbehörden ([[Kataster]]- und [[Vermessungsamt]]) aufgebaut und geführt. Sie beziehen sich in erster Linie auf die vermessungstechnische Abbildung der Erdoberfläche in Form digitaler Karten und [[Grundbuch]].

=== Kommunales Informationssystem (KIS) ===
Kommunale Informationssysteme sind GIS in [[Politische Gemeinde|Gemeinden]]. Zentraler Bestandteil eines KIS sind die Geobasisdaten des LIS ([[Automatisierte Liegenschaftskarte]] und [[Automatisiertes Liegenschaftsbuch]] in Deutschland, [[Digitale Katastralmappe]] und [[Grundstücksdatenbank]] in Österreich) und [[Luftbildfotografie|Luftbilder]]. Sie ermöglichen den Mitarbeitern einer Kommune den schnellen Zugriff auf Informationen zu einem Flurstück (Eigentümer, Flächengröße, Nutzung …).

Neben dieser Grundlage enthalten KIS verschiedenste Zusatzlayer. Ein kommunales Umweltinformationssystem (KUIS) ist beispielsweise ein Instrumentarium für Aufgaben der Kommune im Bereich der [[Umwelt]], das Daten über alle Umweltbereiche räumlich, zeitlich und sachlich bereithält, verarbeitet und aktuell hält. Die ersten Zusatzlayer, die erfasst wurden, enthielten meist den [[Leitungskataster]] für Wasser, Kanal, Gas und Strom. Heute existieren diverse Zusatzlayer wie [[Grünflächenkataster]], [[Baumkataster]], [[Friedhofskataster]], [[Spielplatzkataster]] u.&nbsp;a.

=== Umweltinformationssystem (UIS) ===
{{Hauptartikel|Umweltinformationssystem}}
Umweltinformationssysteme dienen zur Bereitstellung von Umweltinformationen. Sie bestehen in der Regel aus mehreren Umweltdatenbanken zu verschiedenen Themen und bieten leistungsfähige Zugriffs- und Auswertemethoden zur Ableitung von Umweltinformationen. Umweltinformationssysteme dienen der Erfassung, Speicherung, Verarbeitung und Präsentation von raum-, zeit- und inhaltsbezogenen Daten zur Beschreibung des Zustandes der Umwelt hinsichtlich Belastungen und Gefährdungen und bilden die Grundlage für Maßnahmen des [[Umweltschutz]]es. Sie bestehen in der Regel aus vielen verschiedenen [[Fachinformationssystem]]en (FIS).

Ihre Aufgaben erstrecken sich von der Erfassung der Radioaktivität, der Kontrolle der Umweltmedien Luft, Wasser und Boden bis hin zu Biotopkartierungen und der Erhaltung der Artenvielfalt. Sie dienen der Notfallvorsorge, dem Verwaltungsvollzug und der Bürgerinformation im Umweltbereich.

Wegen der Vielfalt der potenziellen Nutzer eines UIS bestehen unterschiedlichste, teilweise divergierende Anforderungen an die Charakteristika eines UIS. UIS werden als Informationssysteme in der Verwaltung und in Unternehmen der freien Wirtschaft (so genannte Betriebliche Umweltinformationssysteme) eingesetzt. Frühe Nutzer waren beispielsweise Umweltbehörden wie das [[Umweltbundesamt (Deutschland)|Umweltbundesamt]] (UBA) oder Landesumweltministerien und deren nachgeordnete Landesämter.

=== Bodeninformationssystem (BIS) ===
{{Hauptartikel|Bodeninformationssystem}}
Bodeninformationssysteme umfassen [[Geologie|geologische Daten]]. Sie sind komplex und können nur in [[interdisziplinär]]er [[Kooperation]] aufgebaut werden.

Ein Bodeninformationssystem im engeren Sinn (A, CH) enthält Daten zur örtlichen Verbreitung der [[Bodentyp]]en und ihrer Eigenschaften wie Bodenaufbau, Humusgehalt, pH-Wert und Bodenschwere. Die [[Bodenkarte]]n können neben der [[Bodenart]] auch [[Bodenbelastung]]en oder die [[Bodenerosion|Erosionsgefährdung]] zeigen.

Ein Bodeninformationssystem im weiteren Sinn (z.&nbsp;B. das BIS-NRW oder das Niedersächsische Bodeninformationssystem [[Niedersächsisches Bodeninformationssystem|NIBIS]]) umfasst auch Daten zum [[geologisch]]en Aufbau der obersten Erdkruste sowie zur [[Hydrogeologie]], Belastbarkeit, Ingenieurgeologie und Geochemie. Die Daten enthalten [[Bohrung]]s-Beschreibungen, Analysedaten und Karten verschiedener Maßstäbe und Themen.

=== Netzinformationssystem (NIS) ===
{{Hauptartikel|Netzinformationssystem}}
Ein Netzinformationssystem dient Ver- und Entsorgungsunternehmen zur Dokumentation ihres Leitungsbestandes. Neben der grafischen Repräsentation der Leitungsverläufe und ihres Zustands werden Datensätze über Art und technische Daten in diesem Informationssystem verwaltet. Netzinformationssysteme werden von vielen Unternehmen angeboten und bei ingenieurtechnischen Planungen – etwa bei der Leitungsrecherche vor Baumaßnahmen – genutzt.

=== Fachinformationssystem (FIS) ===
''Fachinformationssysteme'' stellen eine besondere Klasse von Geo-Informationssystemen dar. Hierunter fallen die Spezialanwendungen, die mit den bisherigen Ausprägungen nicht abgedeckt sind. Sie sind Informationssysteme, die fachbezogene Aufgaben unterstützen und zur Bewältigung konkreter Fachanforderungen notwendig sind, beispielsweise für [[Bauwesen]], [[Geographie]], [[Geologie]], [[Hydrologie]], [[Lawine]]n- und [[Umweltschutz]], [[Verkehrsplanung]], [[Touristik]], [[Freizeit]]- und [[Routenplanung]].
Hauptabnehmer für Fachanwendungen sind Kommunen.

=== GIS in der Archäologie ===
{{Hauptartikel|Geoarchäologie|Archäoinformatik}}
Auch in der archäologischen Forschung werden Geoinformationssysteme eingesetzt. So werden z.&nbsp;B. archäologische Fundstellen mit den Informationen zu ihrer Umwelt wie Gewässer-, Rohstoff- und Nahrungsmittelentfernung, Bodengüte, Klimazone verknüpft. Hierbei arbeiten vor allem [[Geodät]]en, [[Geograph]]en und [[Archäologie|Archäologen]] in interdisziplinären Gruppen zusammen.

In der archäologischen Denkmalpflege verschiedener Länder und Staaten (Vorreiter sind in Europa u.&nbsp;a. die Niederlande) werden GIS vor allem zur Bestandserfassung, -visualisierung und -auswertung verwendet. So können beispielsweise für die Bauleitplanung Fundstellen und die zugehörigen Informationen schnell kartiert und mit geplanten Bauvorhaben abgeglichen werden. Neuerdings werden GIS zunehmend zur Berechnung von Lagekriterien noch unbekannter Fundstellen eingesetzt (sog. Prädiktionsmodelle; z.&nbsp;B. Archäoprognose Brandenburg.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.bldam.brandenburg.de/sixcms/detail.php?id=62325&template=archd1 |titel=Brandenburgisches Landesamt für Denkmalpflege und Archäologisches Landesmuseum |hrsg=Brandenburgisches Landesamt für Denkmalpflege und Archäologisches Landesmuseum |offline=1 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20070223102334/http://www.bldam.brandenburg.de/sixcms/detail.php?id=62325&template=archd1 |archiv-datum=2007-02-23 |abruf=2009-09-26}}</ref>)
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In der archäologischen Forschung dienen GIS häufig dazu, prähistorische Siedlungsfundstellen und ihre Verteilung in der Landschaft zu analysieren. Grundlage sind dabei naturräumliche Faktoren wie etwa die Geländeform, der Boden oder das Klima. Außerdem untersucht man mit ihrer Hilfe menschliche Verhaltensweisen in Beziehung zu ihrer Umwelt und hofft, Aussagen zu antiken Sichtweisen auf Landschaft und Umwelt treffen zu können. Mithilfe implementierter Rechenverfahren können u.&nbsp;a. Sichtverbindungen von Punkten in der Landschaft (ist z.&nbsp;B. von einer Siedlung aus die zugehörige Grabfundstelle sichtbar gewesen) ebenso untersucht werden wie das mögliche Einzugsgebiet einer Fundstelle auf der Grundlage des sie umgebenden Naturraums. So gehörte zu einer Siedlung immer auch ein wirtschaftlich genutztes Umfeld (Äcker, Weiden, Wälder), dessen Ausdehnung u.&nbsp;a. vom Gelände abhing. Gut erreichbare Lagen (z.&nbsp;B. flaches Gelände, nicht durch breite Gewässer von der Siedlung getrennt) wurden als Äcker sicher gegenüber solchen bevorzugt, die z.&nbsp;B. erst nach Überwindung eines Moores zu erreichen waren. Ein GIS ist in der Lage, alle diese Faktoren (Hangneigung, Gewässerhindernisse, Bodenbeschaffenheit …) miteinander zu verknüpfen und daraus das Modell eines potentiell mit möglichst wenig Aufwand zu erreichenden Umfeldes zu berechnen.
-->

=== GIS bei der Veranstaltungsplanung ===
GIS dienen auch als Werkzeug zur Planung von Großveranstaltungen. In dem Projekt GEOLYMPIA demonstriert der GIS-Cluster der Universität Salzburg die verbesserte Planung und Durchführung sportlicher Großereignisse. Die Optimierungen wurden bei Ereignissen wie der Rad-WM 2006, der Fußball-EM 2008 oder bei Olympia 2014 zur Planung eingesetzt. Die Gruppe entwickelt Module für Szenarien zum nachhaltigen Ressourceneinsatz und zur Erhöhung der Sicherheit derartiger Großveranstaltungen.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.giscluster.at/index.php?id=116 |titel=GEOLYMPIA |titelerg=GIS bei Großveranstaltungen |abruf=2011-10-22}}</ref>

=== GIS in Transport und Logistik (GIS-T) ===
Geoinformationssysteme für Transport und Logistik (GIS-T) umfassen die Methoden und Anwendungen von GIS-Technologien für Problemstellungen im Transportbereich.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.people.hofstra.edu/geotrans/eng/ch1en/meth1en/ch1m4en.html |titel=Geographic Information Systems for Transportation (GIS-T) |hrsg=Shih-Lung Shaw, Jean-Paul Rodrigue |offline=1 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20110629134951/http://www.people.hofstra.edu/geotrans/eng/ch1en/meth1en/ch1m4en.html |abruf=2009-09-17}}</ref> Eine wichtige Anwendung ist die Erstellung und Wartung von Straßengraphen.

== Standards ==
Die wichtigsten Standards im GIS-Bereich sind die Standards des Open Geospatial Consortiums (OGC) und die ISO Serie 191xx.

=== OGC-Standards ===
{{Hauptartikel|Open Geospatial Consortium}}
OGC Interface- und Protokoll-Spezifikationen ermöglichen die Kommunikation zwischen unterschiedlichen Web-GIS, standortbezogenen Diensten und Standard-IT-Technologien. Die Standards ermöglichen das Entwickeln von komplexen Geoanwendungen und deren Funktionen einer Vielzahl von Applikationen bereitzustellen. Beispiele für OGC-Spezifikationen sind [[Web Map Service]] (WMS), [[Web Feature Service]] (WFS) und [[Simple Feature Access]].

=== ISO Serie 191xx ===
Standards dieser Serie:
* [[ISO 19107]] (Raumbezugsschema)
* [[ISO 19109]] (Anwendungsschemata)
* [[ISO 19111]] (Koordinatenreferenzsysteme)
* [[ISO 19115]] (Metadaten)
* [[ISO 19136]] (Geography Markup Language / GML)

=== INSPIRE ===
Die ''[[Geodateninfrastruktur in der Europäischen Gemeinschaft]]'', {{enS|Infrastructure for Spatial Information in the European Community}} (INSPIRE) ist eine Initiative der [[Europäische Kommission|europäischen Kommission]] für eine europäische [[Geodateninfrastruktur]] insbesondere in der Umweltpolitik. Basis ist die Richtlinien 2007/2/EG und ihre Durchführungsbestimmungen. Sie regeln ein einheitliches Daten-/Metadaten-Format.

== Literatur ==
* Norbert Bartelme: ''Geoinformatik: Modelle, Strukturen, Funktionen''. Springer, Berlin 2005, ISBN 3-540-20254-4.
* Ralf Bill: ''Grundlagen der Geo-Informationssysteme.'' 5. Auflage. Heidelberg 2010, ISBN 978-3-87907-489-1.
* [[Henning Borggräfe]], Lukas Hennies, [[Christoph Rass]]: ''Geoinformationssysteme in der historischen Forschung. Praxisbeispiele aus der Untersuchung von Flucht, Verfolgung und Migration in den 1930er- bis 1950er-Jahren.'' In: ''[[Zeithistorische Forschungen]]'' Band 19, 2022, S. 148–169. [https://zeithistorische-forschungen.de/1-2022/6027 (zeithistorische-forschungen.de)]
* Michael Busch, [[Stefan Kroll]], Rembrandt D. Scholz (Hrsg.): ''Geschichte – Kartographie – Demographie. Historisch-geographische Informationssysteme im methodischen Vergleich'' (= ''Geschichte, Forschung und Wissenschaft''. Band 45). Lit, Berlin u.&nbsp;a. 2013, ISBN 978-3-643-12347-3.
* Frank Dickmann, Klaus Zehner: ''Computerkartographie und GIS.'' 2. Auflage. Westermann. Braunschweig 2001, ISBN 3-14-160338-3.
* Kerstin Droß: ''Zum Einsatz von Geoinformationssystemen in Geschichte und Archäologie.'' In: ''Historical Social Research / Historische Sozialforschung.'' (HSR) 31 (2006), Nr. 3. ([https://www.ssoar.info/ssoar/bitstream/handle/document/4999/ssoar-hsr-2006-no_3__no_117-dro-zum_einsatz_von_geoinformationssystemen_in.pdf ssoar.info], Volltext als PDF; 129&nbsp;kB)
* Helmut Saurer, Franz-Josef Behr: ''Geographische Informationssysteme. Eine Einführung''. Darmstadt 1997, ISBN 3-534-12009-4.
* Wolfgang Göpfert: ''Raumbezogene Informationssysteme.'' 1. Auflage. Wichmann-Verlag, Karlsruhe 1987, ISBN 3-87907-165-9.
* Martin Kappas: ''Geographische Informationssysteme.'' 2. Auflage. Westermann. Braunschweig 2012, ISBN 978-3-14-160362-0.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Geographic information systems|Geoinformationssystem}}
* [https://mapref.org/ MapRef.org] – Sammlung Europäischer Koordinaten-Referenz-Systeme (geodätische Referenzsysteme, Kartenprojektionen).
* [https://www.isotc211.org/ Int. Normierungsverein – Technisches Komitee Nr. 211 für Geoinformation]
* [https://www.unibw.de/inf4/professuren/geoinformatik Arbeitsgemeinschaft Geoinformationssysteme] Forschungseinrichtung für Geoinformationssysteme an der Universität der Bundeswehr

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4261642-6}}

[[Kategorie:Geoinformationssystem| ]]