Einführung in GIS und räumliche Analyse

1.1 Was ist ein GIS?

Ein geographisches Informationssystem ist eine Umgebung mit mehreren Komponenten, die zur Erstellung, Verwaltung, Visualisierung und Analyse von Daten und ihrer räumlichen Entsprechung verwendet wird. Es ist wichtig zu wissen, dass die meisten Datensätze, denen Sie im Laufe Ihres Lebens begegnen werden, einer räumlichen Position zugeordnet werden können, sei es auf der Erdoberfläche oder innerhalb eines beliebigen Koordinatensystems (z. B. ein Fußballfeld oder eine gerasterte Petrischale). Im Grunde genommen kann also jeder Datensatz in einem GIS dargestellt werden: Die Frage lautet dann: „Muss er in einer GIS-Umgebung analysiert werden?“ Die Antwort auf diese Frage hängt vom Zweck der Analyse ab. Wenn wir beispielsweise daran interessiert sind, die zehn afrikanischen Länder mit den höchsten Konfliktindexwerten für den Zeitraum 1966-78 zu ermitteln, genügt eine einfache Tabelle, in der diese Werte nach Ländern aufgelistet sind.

Tabelle 1.1: Index der gesamten afrikanischen Konflikte für den Zeitraum 1966-78 (Anselin und O’Loughlin 1992).
Land Konflikte Land Konflikte
ÄGYPTEN 5246 LIBERIA 980
SUDAN 4751 SENEGAL 933
UGANDA 3134 TSCHAD 895
ZAIRE 3087 TOGO 848
TANSANIA 2881 GABUN 824
LIBYEN 2355 MAURITANIEN 811
KENIA 2273 SIMBABWE 795
SOMALIA 2122 MOSAMBIK 792
ÄTHIOPIEN 1878 ELFENBEIN COAST 758
SOUTH AFRICA 1875 MALAWI 629
MAROKKO 1861 ZENTRALAFRIKANISCHE REPUBLIK 618
SAMBIA 1554 KAMERUN 604
ANGOLA 1528 BURUNDI 604
ALGERIA 1421 RWANDA 487
TUNESIEN 1363 SIERRA LEONE 423
BOTSWANA 1266 LESOTHO 363
KONGO 1142 NIGER 358
NIGERIA 1130 BURKINA FASO 347
GHANA 1090 MALI 299
GUINEA 1015 GAMBIA 241
BENIN 998 SWAZILAND 147

Datenquelle: Anselin, L. und John O’Loughlin. 1992. Geographie des internationalen Konflikts und der Zusammenarbeit: räumliche Abhängigkeit und regionaler Kontext in Afrika. In The New Geopolitics, ed. M. Ward, pp. 39-75.

Eine einfache Sortierung nach der Konfliktspalte zeigt, dass ÄGYPTEN, SUDAN, UGANDA, ZAIRE, TANZANIA, LIBYA, KENYA, SOMALIA, ETHIOPIA, SOUTH AFRICA die zehn wichtigsten Länder sind.

Was ist, wenn wir wissen wollen, ob Länder mit einem hohen Konfliktindexwert geographisch geclustert sind, bietet uns die obige Tabelle dann genügend Informationen, um diese Frage zu beantworten? Die Antwort lautet natürlich: Nein. Wir benötigen zusätzliche Daten über die geografische Lage und Form der einzelnen Länder. Eine Karte der Länder wäre hilfreich.

Abbildung 1.1: Choroplethendarstellung der afrikanischen Konfliktindexwerte. Länder, für die keine Werte verfügbar waren, sind nicht abgebildet.

Karten sind allgegenwärtig: online und in verschiedenen Printmedien verfügbar. Aber wir fragen uns selten, wie die Grenzen der Kartenmerkmale in einer Computerumgebung kodiert sind? Denn wenn wir erwarten, dass uns Software bei der Analyse hilft, sollten die räumlichen Elemente unserer Daten in digitaler Form leicht zugänglich sein. Wenn Sie sich ein paar Minuten Zeit nehmen, um über diese Frage nachzudenken, werden Sie feststellen, dass einfache Tabellen oder Tabellenkalkulationen dieser Aufgabe nicht gewachsen sind. Es ist ein komplexerer Mechanismus zur Datenspeicherung erforderlich. Dies ist der Kern einer GIS-Umgebung: eine räumliche Datenbank, die die Speicherung und den Abruf von Daten erleichtert, die die räumlichen Grenzen, Linien oder Punkte der von uns untersuchten Einheiten definieren. Dies mag trivial erscheinen, aber ohne eine räumliche Datenbank wären die meisten Untersuchungen und Analysen räumlicher Daten nicht möglich!

1.1.1 GIS-Software

Viele GIS-Softwareanwendungen sind verfügbar – sowohl kommerzielle als auch Open-Source-Anwendungen. Zwei beliebte Anwendungen sind ArcGIS und QGIS.

1.1.1.1 ArcGIS

Eine beliebte kommerzielle GIS-Software ist ArcGIS, das von ESRI entwickelt wurde (ESRI, ausgesprochen ez-ree), war einst eine kleine Landnutzungsberatungsfirma, die erst Mitte der 1970er Jahre mit der Entwicklung von GIS-Software begann. Die ArcGIS-Desktop-Umgebung umfasst eine Reihe von Anwendungen, darunter ArcMap, ArcCatalog, ArcScene und ArcGlobe. ArcGIS gibt es in drei verschiedenen Lizenzstufen (Basis, Standard und Fortgeschritten) und kann mit zusätzlichen Zusatzpaketen erworben werden. So kann eine einzelne Lizenz zwischen einigen tausend Dollar und weit über zehntausend Dollar liegen. Zusätzlich zu den Kosten für die Softwarelizenzen ist ArcGIS nur für Windows-Betriebssysteme verfügbar; wenn Ihr Arbeitsplatz also eine reine Mac-Umgebung ist, würde die Anschaffung eines Windows-PCs die Kosten erhöhen.

1.1.2 QGIS

Eine sehr leistungsfähige Open-Source (kostenlose) GIS-Software ist QGIS. Sie umfasst die meisten der in ArcGIS enthaltenen Funktionen. Wenn Sie auf der Suche nach einer GIS-Anwendung für Ihre Mac- oder Linux-Umgebung sind, ist QGIS aufgrund seiner Multiplattform-Unterstützung eine hervorragende Wahl. In den aktuellen Versionen von QGIS sind Funktionen aus einer anderen Open-Source-Software integriert: GRASS. GRASS gibt es seit den 1980er Jahren und verfügt über viele fortschrittliche Funktionen zur GIS-Datenmanipulation, allerdings ist die Benutzung nicht so intuitiv wie die von QGIS oder ArcGIS (daher die bevorzugte QGIS-Alternative).

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