Qualitätsbewertung von heterogenen raumbezogenen Daten

Dauer der Arbeit: 5 Monate
Abschluss: Dezember 2016
Betreuer: Dr.-Ing. Volker Walter
Prüfer: Prof. Dr.-Ing. Uwe Sörgel

Durch die zunehmende Digitalisierung von Daten und mittlerweile auch von raumbezogenen Daten wird es immer wichtiger zu wissen, wie gut diese Daten sind. Darum sollen hier verschiedene Verfahren vorgestellt werden, mit denen raumbezogene Daten bewertet werden können. Als Datengrundlage dienen hierfür digitalisierte Karten mit unterschiedlichen Auflösungen, welche mit Hilfe einer Referenz und den Verfahren bewertet werden sollen.

Dafür wird eine Benutzeroberfläche erzeugt, welche eine einfache Datenverwaltung und Datenverarbeitung enthält und auch für zukünftig entstehende Daten verwendet werden kann.

Als Datengrundlage dienen digitalisierte Deutschlandkarten mit allen Bundesländern in zwei verschiedenen Detailierungsgraden der zu Grunde liegenden Datensätze vor. Der Datensatz von 2014 hat als Bildgrundlage eine Bilddatei Deutschlands mit einer Auflösung von 72 dpi in horizontaler und vertikaler Richtung, was in einer Abmessung von 605x781 realisiert ist. Der Datensatz von 2015 dagegen hat als Bildgrundlage eine Auflösung von 250 dpi in horizontaler und vertikaler Richtung, welche in einer Abmessung von 2926x4137 resultiert.

Als Referenzdatensatz dient ein mit der jeweiligen Bildgrundlage erstellter möglichst genauer Datensatz. Bei der Erstellung dieses Datensatzes wurde darauf geachtet einen Punktabstand von 5 km nicht zu überschreiten. Dies entspricht im Datensatz von 2014 ca. 4 Pixeln und im Datensatz von 2015 ca. 18 Pixeln.

Die erstellte GUI für die Bearbeitung der Bewertungsmaße, ist dafür in zwei Tabs aufgeteilt; der erste Tab dient dabei der Datenverwaltung und der Ausgabe von Rohdaten; der zweite Tab dient der Bewertung der Datensätze.

Im Speziellen zeigt sich die Verbesserung der Qualität der Kartendaten bei der Haußdorffdistanz, da diese stark von einer hohen Trennbarkeit zwischen Grenze und Nichtgrenze profitiert. Dies spiegelt sich auch direkt in den Ergebnissen der verschiedenen Datensätze wieder. Während 2014 noch die durchschnittlichen Abweichungen je nach Bundesland zwischen 2 km und 10 km schwanken, sind sie im Datensatz von 2015 relativ konstant zwischen 1 km und 3 km.

Des Weiteren profitieren anhand der Ergebnisse auch die Genauigkeit der Fläche und der Turningfunktion von den genaueren Kartendaten. Allerdings nicht ganz so stark wie die Haußdorffdistanz.

Lediglich beim Umfang findet eine Verschlechterung der Ergebnisse von 2014 auf 2015 statt.

Alle verwendeten Verfahren eignen sich prinzipiell zur Bewertung von heterogenen raumbezogenen Daten. Allerdings sind speziell die Haußdorffdistanz und die Turningfunktion sehr gut für eine genauere Bewertung geeignet, da diese groben Unregelmäßigkeiten gegenüber einem Referenzdatensatz, sofern dieser vorhanden ist, deutlich darstellen.

Da diese Verfahren aber relativ schwierig zu implementieren sind, empfiehlt sich für eine schnelle Anschauung der Schwerpunkt, da auch dieser schnell ersichtlich macht, ob die Abweichung eines Datensatzes zu einem Sollwert in einem gewissen Rahmen liegt.

Bei den Ergebnissen der Fläche, des Umfangs und den Momenten kann es in manchen Fällen zu gewissen Uneindeutigkeiten kommen, weswegen diese eher als zusätzliche Bewertungen für heterogene raumbezogene Daten verwendet werden sollten und nicht als alleinstehende Bewertungsmaße.

Die Schlussfolgerung dieser Arbeit ist, dass das Problem der Reflexion nicht behoben werden konnte und die Softwareprogramme im Moment deshalb noch zu ungenaue Punktwolken, bzw. Meshes erzeugen. Der Versuchsaufbau muss verbessert werden, um eine bessere Qualität der Bilder zu erreichen. Dann erst könnten die Softwarepakete daraus bessere 3D-Modelle generieren.