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GIS for Environmental Monitoring

Ed.: Hans-Peter Bähr; Thomas Vögtle

1999. 1. edition, XII, 360 pages, 187 figures, 35 tables, 16 color plates, 17x24cm, 850 g
Language: English

ISBN 978-3-510-65191-7, paperback, price: 45.00 €

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GIS environment monitoring

Contents

Synopsis top ↑

GIS for Environmental Monitoring is a gentle but thorough introduction to those fields of which a basic understanding is a must for using, designing, and understanding geoinformation systems. These include introductions to reference systems, surveying and its techniques, cartography, digital imaging, data quality assessment.
On that base, data processing and information extraction methods employed in GIS systems are discussed. In the last part of the book, actual GIS applications in environmental monitoring are presented.
The book consists of four parts: Introduction, information sources and data, data processing and information extraction, GIS applications for environmental monitoring. The individual chapters are organized in such a manner that they may be read independently. Each chapter concludes with exercises for students to control their progress.
GIS for Environmental Monitoring evolved from a cooperative EC-Tempus project of the Universities of Karlsruhe, Strasbourg, Delft and Budapest.

Audience: GIS for Erwironmental Monitoring addresses all users of geographical inforrnation systems and related techniques, that is engineers, geoscientists, surveyors, civil engineers, hydrologists as well as students of these fields.

Bespr.: GUG-Info 2/2000, 5. Jg, S. 16 top ↑

Der vorliegende Band ist Ergebnis eines TEMPUS-Projektes der EU zur Förderung der Kooperation zwischen ost- und westeuropäischen Universitäten. Abteilungen der Universitäten Budapest, Delft, Karlsruhe und Straßburg hatten die Aufgabe, ein Lehrbuch (Curriculum) zum Einsatz von Geo-Informationssystemen (GIS) im Umweltmonitoring auszuarbeiten.

Das Buch liefert Material für fortgeschrittene Kurse auf akademischem Niveau, ist aber auch als "Self-Study-Book" geeignet. Es ist jedoch nicht nur an Wissenschaftler/innen und Studierende mit umweltorientierten Spezialisierungen, sondern auch an praktizierende Ingenieure/innen adressiert. Grundkenntnisse in der Geodäsie, Geographie oder Hydrologie sollten vorhanden sein.

Die 16 Autor/inn/en verfolgen einen interdisziplinären, internationalen und pragmatischen Ansatz. Untergliedert ist die Publikation in drei theoretische Teile, denen ein Kapitel über GlS-Anwendungen folgt. Der erste Teil führt in Begriffe und Definitionen von GIS ein, beleuchtet politische und sozioökonomische Aspekte und arbeitet Unterschiede und Gemeinsamkeiten zur Kartographie heraus.

Im zweiten Kapitel stehen Informationsquellen und Daten zentral. Es wird ein Überblick über Referenzsysteme von geometrischen Daten, Projektionen, Koordinatensystemen und Transformationen gegeben. Dem folgen Abschnitte über die Datenaufnahme mit sowohl traditionellen Methoden der Vermessung (field surveying) als auch mittels GPS (Global Positioning System), Fernerkundung und Photogrammetrie. Weiterhin wird die Konstruktion topographischer Karten erläutert und in die Bildverarbeitung eingeführt. Anschließend werden länderspezifisch Datenquellen, Probleme bei der Datenbeschaffung sowie rechtliche Aspekte angesprochen. Danach werden das Feld der Datenqualität und Fehlerquellen vorgestellt. Das Kapitel schließt mit zwei Beiträgen zur Datenhaltung in relationalen Datenbanksystemen, deren Prinzipien und Anwendungen erläutert werden.

Die Beiträge im dritten Kapitel beschäftigen sich mit der Datenverarbeitung und Informationsdistraktion. Einleitend werden alle Schritte von der Datenakquisition über die Datenvorverarbeitung bis hin zur Kartengestaltung und-ausgabe erörtert. Ebenso werden Schritte bei der Bildverarbeitung und Bildklassifikation behandelt. Anschließend werden in zwei Abschnitten verschiedene Interpolationsmethoden, die Punktinformation auf die Fläche zu übertragen, vorgestellt. Danach werden Möglichkeiten der Fehlermodellierung und Fehlerfortpflanzung im GIS sowie Strategien eines Fehlermanagements und der Fehlerreduktion besprochen. Darauf folgen zwei Abschnitte, die den Datenimport durch Digitalisierung und Einscannen demonstrieren. Das gesamte Kapitel wird mit Beispielen hinterlegt.

Im vierten und letzten Kapitel stehen konkrete GIS-Anwendungen für die Umweltüberwachung zentral. Diese decken Bereiche der Erosionsforschung, Abfallwirtschaft, Hydrologie und Klimaüberwachung ab. Verdeutlicht werden auch die methodische Vorgehensweise bei der multithematischen Eignungsanalyse und Entscheidungsfindung sowie verschiedene Modellansätze und die Möglichkeiten, numerische Modelle an GIS zu koppeln.

Insgesamt liegt der Schwerpunkt des Buches eindeutig auf dem Umweltmonitoring mit Hilfe von Fernerkundungsdaten und Bildverarbeitung. Mir persönlich fehlen Beispiele aus der Güteüberwachung der Umweltqualität, z.B. von Luftqualität, Bodenbelastungen, Schadstoffen in Oberflächen- und Grundwasser.

Positiv hervorzuheben sind die grundlegenden und anschaulichen Erläuterungen von Begriffen und Methoden sowie die Möglichkeiten für den Leser, mit Hilfe der Fragen am Schluß eines jeden Teilkapitels den eigenen Lernerfolg zu überprüfen. Ebenfalls herauszustellen sind die Ansätze und vielen Verweise auf Fehlermöglichkeiten und Genauigkeiten von GIS-Anwendungen. Dies scheint mir sehr geeignet, um Anwender von GIS-Produkten für Fragen der Qualitätssicherung zu sensibilisieren. Allerdings hinterläßt das Buch teilweise einen etwas unstrukturierten Eindruck. Meiner Meinung nach hätte durch Umstellung einiger Abschnitte die Logik und damit der didaktische Aufbau des Buches verbessert werden können. Trotzdem bildet das Buch eine gute Grundlage und einen fundierten Einstieg in viele Aspekte der Geoinformatik. Durch die umfangreichen Literaturzitate hat man auch viele Ansatzpunkte, Bereiche gezielt zu vertiefen.

Annegret Thieken

GUG-Info 2/2000, 5. Jg, S. 16

Bespr.: ``Erdkunde'', Band 54, Heft 3, Jahrgang 2000 top ↑

GIS für Environmental Monitoring präsentiert einen breit gefächerten Überblick der Thematik von Grundlagen der Kartographie über Informationsquellen, Datenverarbeitung und Geostatistik bis hin zu umweltrelevanten GIS-Anwendungen. Das Buch ist in die drei Hauptkapitel Informationsquellen und Daten (27%), Datenverarbeitung und Informationsdistraktion (49%) sowie Anwendungen für Umweltüberwachung (24%) gegliedert. Generell ist eine Dominanz ingenieur-spezifischer Sichtweisen mit Schwerpunkt Fernerkundungsmethoden festzuhalten, was auch im Umfang des methodischen Kapitels, das knapp die Hälfte des Buches einnimmt, zum Ausdruck kommt. Positiv fällt auf, daß Probleme bei der Arbeit mit GIS wie falscher Umgang, zu hohe Erwartungen an GIS-Möglichkeiten, Technikgläubigkeit oder Undurchschaubarkeit des Systems angesprochen werden. Die Druckqualität der Abbildungen ist durchweg gut. Komplexere Karteninhalte werden auf 16 Farbtafeln am Ende des Buches in ausgezeichneter Qualität dargestellt.

Der Aktualität von GIS entsprechend muß das Buch mit anderen Überblickswerken wie etwa dem zweibändigen Geographical Information Systems, herausgegeben von LONGLEY, GOODCHILD, MAGUIRE und RHIND (Wiley & Sons), konkurrieren. Hier hebt sich GIS für Environmental Monitoring durch seinen klaren didaktischen Aufbau von den anderen Werken ab. Zum Selbststudium geeignet wird das Buch darüber hinaus durch die Fragen am Ende eines jeden Abschnitts.

Da das 1999 erschienene Buch auf Projektarbeit aus den Jahren 1992-1995 beruht, kann bei den Literaturverweisen und einigen Techniken nicht immer der aktuellste Stand repräsentiert werden. Die Qualität der englischen Übersetzungcn weist je nach Autor eine große Spannweite auf Hier wären einige Verbesserungen möglich gewesen. Je nach Buchabschnitt finden sich auch Summaries, die in der Introduction nochmals gleichlautend verwendet werden. Überraschend ist das Fehlen des Untertitels, auf den im Vorwort explizit verwiesen wird.

Insgesamt bietet das Buch eine ausgesprochen breite Perspektive von GIS-Anwendungen im Umweltmonitoring zu einem erschwinglichen Preis, wobei sehr breit auf Grundlagen, Methoden und Werkzeuge eingegangen wird. Wer sich einen anwendungsorientierten Überblick über GIS im Umweltmonitoring verschaffen will, ist dagegen mit vorliegendem Werk weniger gut beraten. Das Niveau der Beiträge ist durchweg für Studierende geeignet. Wer sich eingehender mit einer bestimmten Thematik beschäftigen möchte, findet n den Literaturverzeichnissen entsprechende Angaben.

MARTIN DEHN

``Erdkunde'', Band 54, Heft 3, Jahrgang 2000

Besprechung in: der Aufschluss" 1/2001, S. 64 top ↑

Der vorliegende Band ist Ergebnis eines TEMPUS-Projektes der EU zur Förderung der Kooperation zwischen ost- und westeuropäischen Universitäten. Abteilungen der Universitäten Budapest, Delft, Karlsruhe und Straßburg hatten die Aufgabe, ein Lehrbuch (Curriculum) zum Einsatz von Geo-lnformationssystemen (GIS) im Umweltmonitoring auszuarbeiten.

Das Buch liefert Material für fortgeschrittene Kurse auf akademischem Niveau. ist aber auch als "Self-Study-Book" geeignet. Es ist jedoch nicht nur an Wissenschaftler/innen und Studierende mit umweltorientierten Spezialisierungen, sondern auch an praktizierenden Ingenieuren/innen adressiert. Grundkenntnisse in der Geodäsie. Geographie oder Hydrologie sollten vorhanden sein.

Die 16 Autoren/innen verfolgen einen interdisziplinären, internationalen und pragmatischen Ansatz. Untergliedert ist die Publikation in drei theoretische Teile, denen ein Kapitel über GIS-Anwendung folgt.

Der erste Teil führt in Begriffe und Definitionen von GIS ein, beleuchtet politische und sozioökonomische Aspekte und arbeitet Unterschiede und Gemeinsamkeiten zur Kartographie heraus.

Im zweiten Kapitel stehen Informationsquellen und Daten zentral. Es wird ein Überblick über Referenzsysteme von geometrischen Daten. Projektionen. Koordinatensystemen und Transformationen gegeben. Dem folgen Abschnitte über die Datenaufnahme mit sowohl traditionellen Methoden der Vermessung (field surveying) als auch mittels GPS (Global Positioning System). Fernerkundung und Photogrammetrie. Weiterhin wird die Rekonstruktion topographischer Karten erläutert und die Bildverrarbeitung eingeführt. Anschließend werden länderspezifisch Datenquellen. Probleme bei derDatenbeschaffung sowie rechtliche Aspekte angesprochen. Danach werden das Feld der Datenqualtitat und Fehlerquellen vorgestellt. Das Kapitel schließt mit zwei Beiträgen zur Datenhaltung in relationalen Datenbanksystemen,deren Prinzipien und Anwendungen erläutert werden.

Die Beträge im dritten Kapitel beschäftigen sich mit der Datenverarbeitung und Informationsdistraktion. Einleitend werden alle Schritte von der Datenaquisition über die Datenvorverarbeitung bis hin zur Kartengestaltung und - ausgabe erörtert. Ebenso werden Schritte bei der Bildverarbeitung und Bildklassifikation behandelt. Anschließend werden in zwei Abschnitten verschiedene Interpolationsmethoden, die Punktinformation auf die Fläche übertragen, vorgestellt. Danach werden Möglichkeiten der Fehlermodellierung und Fehlerfortpflanzung im GIS sowie Strategien eines Fehlermanagements und der Fehlerreduktion besprochen. Darauf folgen zwei Abschnitte. die dem Datenimport durch Digitalisieren und Einscannen demonstrieren. Das gesamte Kapitel wird mit Beispielen hinterlegt.

Im vierten und letzten Kapitel stehen konkrete GIS-Anwendungen für die Umweltüberwachung zentral. Diese decken Bereiche der Erosionsforschung. Abfallwirtschaft. Hydrologie Und Klimaüberwachung ab. Verdeutlicht werden auch die methodische Vorgehensweise bei der multithematischen Eignungsanalyse und Entscheidungsfindung sowie verschiedene Modellansätze und die Möglichkeiten. numerische Modell an GIS zu koppeln.

Insgesamt liegt der Schwerpunkt des Buches eindeutig auf dem Umweltmonitoring mit Hilfe von Fernerkundungsdaten und Bildverarbeitung. Mit persönlich fehlen Beispiele aus der Güteüberwachung der Umweltqualität, z.B. von Luftqualität, Bodenbelastung, Schadenstoffen in Oberflächen- und Grundwasser.

Positiv hervorzuheben sind die grundlegenden und anschaulichen Erläuterungen von Begriffen und Methoden sowie die Möglichkeiten für den Leser, mit Hilfe der Fragen am Schluß eines jeden Teilkapitels, den eigenen Lernerfolg zu überprüfen. Ebenfalls herauszustellen sind die Ansätze und vielen Verweise auf Fehlermöglichkeiten und Genauigkeiten von GlS-Anwendungen. Dies scheint mir sehr geeignet, um Anwender von GIS-Produkten für Fragen der Qualitätssicherung zu sensibilisieren. Allerdings hinterläßt das Buch teilweise einen etwas unstrukturierten Eindruck. Meiner Meinung nach hätte durch Umstellung einiger Abschnitt die Logik und damit der didaktische Aufbau des Buches verbessert werden können. Trotzdem bildet das Buch eine gute Grundlage und einen fundierten Einstieg in viele Aspekte der Geoinformatik. Durch die umfangreichen Literaturzitate hat man auch viele Ansatzpunkte. Bereiche gezielt zu vertiefen.

Annegret THIEKEN

der Aufschluss" 1/2001, S. 64

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CONTENTS
I. INTRODUCTION
Preface V
GIS Introduction 1
II INFORMATION SOURCES AND DATA
II. 1 Reference Systems 10
II. 2 Field Surveying Data 18
II. 3 Topographic Maps 43
II. 4 Imagery 53
II. 5 Questionnaires and Other Sources 67
II. 6 Data Quality in GIS Environment 76
II. 7 Database Systems I 84
II. 8 Database Systems II 93
III DATA PROCESSING AND INFORMATION EXTRACTION

Methodology
III 1 Cartographic Reasoning and Cartographic Principles 99
III 2 Geometrical Models for Imaging Systems 145
III 3 Image Classification (Theory) 160
III 4 Geostatistics 174
III 5 Interpolation Schemes 183
III 6 Error Modelling in GIS Environment 190
Tools
III 7 Digitizing Maps 201
III 8 Digitizing Imagery 217
III 9 Image Classification (Examples) 233
III 10 Digital Terrain Models 252
IV. GIS APPLICATION FOR ENVIRONMENTAL MONITORING
Land
IV. 1 Erosion Modelling 259
IV. 2 Decision Making in GIS 265
IV. 3 Regional Monitoring of Environment 276
Water
IV. 4 Modelling of Hydrological Processes 283
IV. 5 Hydrologic Measuring Network Design 293
IV. 6 Runoff Irrigation in the Sahel Zone 308
IV. 7 Hydrological Modelling of Floods 321
Climate
IV. 8 Regio-Climate-Project (REKLIP) 329
Colour pages 337
Index 353
Authors 358