Grundkurs – Lektion 4 – Mit Höhendaten arbeiten

Mit Höhendaten arbeiten

In diesem Abschnitt beschäftigen wir uns mit Höhendaten. Höhendaten sind Daten, die durch Vermessung vom Boden aus, aus der Luft oder von Satelliten gewonnen werden. Mit den Höhendaten kannst Du ein dreidimensional wirkendes Bild erzeugen.

Lernziele:

  • Ordnerstruktur erweitern
  • Höhendaten laden
  • Höhendaten klassifizieren und interpolierenInterpolieren Werte zwischen bekannten Werten einer Funktion errechnen.
  • Temporärlayer erstellen und speichern
  • LayerLayer Einzelne Ebenen welche Informationen enthalten (Punktlayer, Linienlayer, Polygonlayer). gestalten
  • SchummerungSchummerung Eine Schummerung ist eine Flächentönung, mit der in der Kartografie ein räumlicher Eindruck der relativen Höhenunterschiede des Geländes erzeugt wird. Die Schattierungen entstehen meist durch die Beleuchtung mit einer imaginären Lichtquelle. vergleichen, Höhendaten und Schummerung kombinieren und speichern
  • Farbverlauf erstellen (dgm cubic)
  • DGM1 laden und Schummerung auswählen
  • PyramidenPyramiden Pyramiden sind Darstellungen des Datasets mit reduzierter Auflösung, die zur Verbesserung der Performance verwendet werden. Pyramiden können die Anzeige von Raster-Daten beschleunigen, da nur die für die Anzeige erforderlichen Daten in der vorgegebenen Auflösung abgerufen werden. und 3-D-Karten erstellen

Inhaltsverzeichnis

 

Ordnerstruktur erweitern

Im Allgemeinen ist es wichtig eine sinnvolle Ordnerstruktur (Link) zu erstellen. Zudem kann es hilfreich sein Projektstände chronologisch zu nummerieren, um den letzten Projektstand nachzuvollziehen.

Lege im Ordner “1_Geodaten” einen neuen Ordner mit dem Namen “3_Höhendaten” an. Lade die SRTM30-Höhedaten zu Kassel herunter und speichere die Daten im Ordner “3_Höhendaten” ab. Zusätzlich gibt es die Möglichkeit über “open data”-Portale vielfältige Daten für den Gebrauch mit GIS herunterzuladen, z.B. Höhenmodelle NRW oder opendata NRW.

 

So legst Du den Ordner “Höhendaten” richtig an

  1. Erstelle in Deinen Dateien im Ordner “1_Geodaten” einen neuen Ordner “3_Höhendaten”

Der Ordner für die Höhendaten ist angelegt.

So legst Du Höhendaten in den Ordner “3_Höhendaten” ab

3. Lade die Höhendaten Deiner Wahl (siehe oben, z.B. SRTM30-Höhendaten zu Kassel) herunter und speichere diese im Ordner “3_Höhendaten” ab

Die Höhendaten sind abgespeichert und im richtigen Ordner abgelegt.

Höhendaten laden

Lade die Höhendaten aus der Datenquellenverwaltung in Dein Projekt und passe anschließend die Einstellungen an.

So lädst Du die Höhendaten aus der Datenquellenverwaltung (abhängig von Format)

  1. Öffne die Datenquellverwaltung (Strg+L)
  2. Wähle in der Datenquellverwaltung “getrennte Texte”, wenn Deine Höhendaten als Textdatei vorliegen (.xyz, .txt) oder wähle “RasterRaster Rasterdaten geben Information über die Erdoberfläche und ihre Topographie. Luft- und Satellitenbilder werden als Rasterdaten verwendet, sie haben keine eigene Datenbank.” (.tif, .jpg, etc.)
  3. Navigiere zum Ordner “3_Höhendaten” und wähle ggf. die entsprechende Textdatei (hier: dgm10) aus

 

So passt Du die Einstellungen bei Textdateien an

  1. Wähle unter Trennzeichenwahl die richtigen Einstellungen: “Kein Kommatrennzeichen CSV” und “Benutzerdefiniert Leerzeichen”
  2. Setze einen Haken bei “erster Datensatz enthält Namen”

Die Einstellungen sind angepasst.

 

Setze einen Haken bei “erster Datensatz enthält Namen”, sonst fehlt Dir ggf. ein Punkt 😉

 

6. Klicke auf Hinzufügen, um den Layer in das Projekt zu laden.

Höhendaten sind geladen. 

Höhendaten klassifizieren

Schau Dir Deine Datenstruktur an, indem Du die Höhendaten über eine abgestufte Darstellung klassifizierst.

So erstellst Du eine abgestufte Darstellung

  1. Wähle in den Symbolisierungseinstellungen “abgestufte Darstellung”
  2. Wähle nun das Feld mit der Höheninformation an (hier Feld 3)
  3. Such Dir einen schönen Farbverlauf aus und klicke auf Klassifizieren

Du hast die Punktwolke anhand der Höheninformation eingefärbt.

Höhendaten interpolieren

Interpoliere die Höhendaten, damit Du ein kontinuierliches Raster erhältst. Passe anschließend die Einstellungen an und vergiss nicht die temporäre Datei im nächsten Schritt abzuspeichern.

So erzeugst Du ein kontinuierliches Raster

  1. Wähle die Verarbeitungswerkzeugkiste (Ansicht -> Bedienfelder -> Verarbeitungswerkzeuge) an
  2. Suche über das Suchfeld “cubic spline” und wähle es mit einem Doppelklick aus

So passt Du die Einstellungen an

  1. Du kannst die Standardeinstellungen beibehalten
  2. Wähle eine sinnvolle Zellengröße aus: Zellengröße: “10” -> Auflösung: “dgm10”

Temporäre Datei ist im ersten Schritt vorteilhaft, um keine Unmengen Datenmüll zu erzeugen.

Die  Einstellungen wurden angepasst.

 

 

 

Bei leistungsschwächeren Rechnern kann die Meldung “keine Rückmeldung” erscheinen. Falls Du so eine Meldung siehst, bleibe gelassen und warte erstmal in Ruhe ab.

 

 

Verwende je nach Bedarf nur die Auflösung dgm1 oder dgm10.

 

 

Achte beim Laden der Daten per drag and dropDrag and Drop Hineinziehen und Hinzufügen von Dateien in QGIS. darauf, dass dem Layer evtl. kein bzw. nicht das richtige KoordinatenbezugssystemKoordinatenbezugssystem Ein Koordinatenbezugssystem (KBS) bestimmt den Bezug der zwei-dimensionalen projizierten Karte im GIS zu realen Orten an der Erdoberfläche. zugewiesen wurde (da Textdatei) – Einst. Opt. KBSKoordinatenbezugssystem Ein Koordinatenbezugssystem (KBS) bestimmt den Bezug der zwei-dimensionalen projizierten Karte im GIS zu realen Orten an der Erdoberfläche. (für neue Layer setzen)

Temporärlayer speichern

 

Speichere den temporären Layer ab, indem Du das Raster exportierst.

  1. Speichere den temporären Layer ab, indem Du auf das interpolierte Raster rechts klickst
  2. Gehe auf Exportieren -> Speichern als
  3. Speichere den temporären Layer im Format GeoTIFF unter dem Namen “dgm10_cubic” im Ordner “3_Höhendaten”

Der Temporärlayer ist gespeichert.

  1. Lösche anschließend den Temporärlayer.

Der Speichervorgang ist beendet. 

 

Layer gestalten

Gestalte den Layer, indem Du zunächst einen Farbverlauf wählst und dann das Raster mit der Schummerung überlagerst, um die TopographieTopographie Beschreibung und Darstellung geografischer Örtlichkeiten. besser leserlich zu machen.

  1. Wähle einen beliebigen Farbverlauf für die Höhenkarte aus (Symbolisierung -> Abgestuft -> Spalte auswählen -> klassifizieren)
  2. Wähle im Layerfenster den Layer “dgm10_cubic” aus
  3. Erstelle eine Schummerung indem Du auf Raster -> Analyse -> Schummerung  gehst und mit Starte bestätigst
  4. Überlagere nun die Höhenkarte mit der Schummerung, indem Du im Layerfenster die Schummerung über die Höhenkarte ziehst

Die Topographie ist leserlich

 

Schummerung vergleichen

Vergleiche die Schummerung, indem Du zunächst eine Untergruppe erstellst und daraufhin unterschiedliche Schummerungen, die Du miteinander vergleichen kannst.

So erstellst Du eine Untergruppe

  1. Klicke auf dgm10_cubic
  2. Wähle mit der rechten Maustaste „gegenseitig ausschließende Gruppen“ an

So erstellst Du unterschiedliche Schummerungen

  1. Wähle im Layergestaltungsfenster in der Rubrik Symbolisierung unterschiedliche Optionen aus: „mehrgerichtete“, „einfache“, oder „kombinierte“
  2. Vergleiche die unterschiedlichen Schummerungen
  3. Wähle eine Schummerung aus

Die Schummerung ist eingestellt.

 

Höhendaten und Schummerung kombinieren

Höheninformationen und die Schummerung können miteinander kombiniert werden. Hierfür gibt es zwei Möglichkeiten: Mittels der Transparenz oder mithilfe des Mischmodus.

Möglichkeit 1: Transparenz

So kombinierst Du Höhedaten und Schummerung per Transparenz

  1. Ziehe im Layerfenster die Schummerung über das Höhenmodell (dgm10_cubic)
  2. Gehe im Layergestaltungsfenster in die Rubrik “Transparenz”
  3. Erhöhe die Transparenz der Schummerung, indem Du die Globale Deckkraft über den Schieberegler oder die Eingabe eines Wertes herabsetzt

Höhendaten und Schummerung sind kombiniert

 

Möglichkeit 2: Mischmodus

So kombinierst Du Höhedaten und Schummerung per Mischmodus

  1. Ziehe im Layerfenster das “dgm10_cubic” über die Schummerung
  2. Wähle den Layer “dgm10_cubic” im Layergestaltungsfenster an
  3. Wähle in der Rubrik Symbolisierung unter “Layerdarstellung” als Mischmodus -> Multiplizieren

Jetzt wird Mischmodus verwendet

4. Gehe auf das Dropdown-Menü bei Farbverlauf -> Erzeuge neuen Farbverlauf -> Katalog: cpt-city
5. Wähle je nach Geschmack einen Fabverlauf aus: z.B. „Schwarzwald“

Der Farbverlauf wurde ausgewählt.

Höhendaten und Schummerung sind kombiniert.

 

Polygone sind auch kombinierbar. Verwenden Sie immer möglichst wenig Polygone, da die Darstellung

sehr schnell überladen und unübersichtlich werden kann!

 

 

Schummerung speichern

Speichere die Schummerung, indem Du diese exportierst.

So speicherst Du die Schummerung

  1. Wähle eine Schummerung aus
  2. Exportiere die Schummerung, indem Du mit der rechten Maustaste auf den Layer klickst -> Exportieren -> Speichern als
  3. Speichere die Schummerung im Format “GeoTIFF” unter dem Namen „_hillshade _combi“ im Ordner “3_Höhendaten” ab

Die Schummerung ist gespieichert

Farbverlauf erstellen

Erstelle einen Farbverlauf im „dgm_cubic“, indem Du Gradientenstops anlegst und die gewünschten Farben auswählst.

So wählst Du Gradientenstops für den Farbverlauf aus

  1. Wähle den Layer “dgm10_cubic” im Layergestaltungsfenster aus und gehe anschließend auf die Rubrik “Symbolisierung”
  2. Wähle Abgestuft aus und klicke dann auf das Dropdown-Menü bei Farbverlauf -> Erzeuge neuen Farbverlauf -> Gradiente und bestätige mit ok

Die Gradienstops sind angewählt

So wählst Du die Farben aus

  1. Wähle mit der Pipette oder über die obigen beiden Farbfelder “Farbe 1” jede beliebige Farbe aus
  2. Bestätig Deine Auswahl mit ok

Die Farbe ist ausgewählt.

 

3D Karten erstellen

Mit QGIS lassen sich 3D-Karten erstellen. Es ist auch möglich über das PluginPlugin Erweiterung qgis2threejs 3D-Ansichten zu erstellen.

So erstellst Du eine 3D-Karte

  1. Öffne hierzu Ansicht -> Neue 3D-Kartenansicht (oder Strg+Umschalt+M)
  2. Wähle in der Konfiguration das entsprechende Höhenmodell (Gelände -> Höhe) aus, hier: dgm10_cubic
  3. Navigiere nach belieben, z.B. kippe die Karte, indem Du die Strg-Taste gedrückt hälst
  4. Wenn Du magst können beliebige Layer an- und ausgeschaltet werden und so zur Topographie hinzugefügt werden

Die 3D-Karte ist erstellt

Das hast Du gelernt!

Ziele Ergebnisse
Du kannst Höhendaten laden und interpolieren.
  • Du kannst Höhendaten laden: Datenquellverwaltung (Strg+L) -> „getrennte Texte“ -> entsprechende Textdatei in Ordner auswählen
  • Du kannst die Einstellungen anpassen: Trennzeichenwahl -> „Kein Kommatrennzeichen CSV“ & „Benutzerdefinierte Leerzeichen“ -> Haken bei „erster Datensatz enthält Namen“
  • Wenn Du Punktkoordinaten hast musst Du das X- und Y-Feld zuweisen
  • Du kannst Höhendaten interpolieren: Verarbeitungswerkzeugkiste -> „cubic spline“ suchen und auswählen (Doppelklick) -> Zellengröße 10 -> Auflösung dgm10

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Du kannst einen Temporärlayer speichern.
  • Du kannst einen temporären Layer speichern: Rechtsklick auf interpoliertes Raster -> Exportieren -> Speichern als -> Format: GeoTIFF, Datei benennen und Ordner auswählen
  • Der Temporärlayer kann anschließend gelöscht werden
Du kannst einen Layer gestalten.
  • Du kannst einen Layer gestalten: Farbverlauf für die Höhenkarte auswählen – Symbolisierung -> Abgestuft -> Spalte auswählen -> klassifizieren
Du kannst eine Schummerung erstellen.
  • Du kannst eine Schummerung erstellen: Höhenkarte anwählen -> Raster -> Analyse -> Schummerung -> Start
  • Zum Überlagern ziehst Du im Layerfenster die Schummerung über die Höhenkarte
  • Du kannst unterschiedliche Schummerungen auswählen: Symbolisierung -> „mehrgerichtete“, „einfache“, oder „kombinierte“
Du kannst Höhendaten und Schummerung kombinieren und einen Farbverlauf erzeugen.
  • A) Du kannst Höhendaten und Schummerung mittels Transparenz kombinieren: Schummerung liegt über Höhenkarte -> Schummerung anwählen -> Layergestaltungsfenster -> Rubrik Transparenz -> Globale Deckkraft reduzieren
  • B) Du kannst Höhendaten und Schummerung mittels Mischmodus kombinieren: Höhenkarte liegt über Schummerung -> Höhenkarte anwählen -> Layergestaltungsfenster -> Rubrik Symbolisierung -> Layerdarstellung -> Mischmodus -> Multiplizieren
  • Du kannst einen Farbverlauf erzeugen: Layergestaltungsfenster -> Symbolisierung -> Abgestuft -> Dropdown-Menü Farbverlauf -> Erzeuge neuen Farbverlauf -> z.B. Katalog: cpt-city oder Gradiente
Du kannst eine 3D-Karte erstellen.
  • Du kannst eine 3D-Karte erstellen: Ansicht -> Neue 3D-Kartenansicht -> Höhenmodell auswählen: Konfiguration -> Gelände -> Höhe
  •  Du kannst die Karte z.B. kippen (Strg-Taste gedrückt halten)

 

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