Geomatik

Geomatik wird in der Normenreihe ISO/TC 211 als die „ Disziplin, die sich mit der Erfassung, Verteilung, Speicherung, Analyse, Verarbeitung und Darstellung geografischer Daten oder geografischer Informationen befasst “ definiert. ^{[ 1 ]} Einer anderen Definition zufolge umfasst sie Produkte, Dienstleistungen und Werkzeuge zur Erfassung, Integration und Verwaltung geografischer (geospatialer) Daten. ^{[ 2 ]} Vermessungswesen war früher die gängige Bezeichnung für Geomatik. Die UNESCO- Enzyklopädie der Lebenserhaltungssysteme ordnet den Begriff der Technischen Geographie zu , die sich mit der Interpretation und Kommunikation räumlicher Daten befasst. ^{[ 3 ] [ 4 ]} In Deutschland werden häufig die Bezeichnungen „Geodäsie und Geoinformatik“ oder „Geodäsie und Geoinformation“ verwendet. Geodaten-Ingenieurwesen ist zudem eine alternative Bezeichnung für Geomatik.

Der Begriff wurde Ende der 1960er Jahre von dem Wissenschaftler Bernard Dubuisson im Französischen („géomatique“) vorgeschlagen, um den damals aktuellen Veränderungen in den Berufen von Vermessern und Photogrammetristen Rechnung zu tragen . ^{[ 5 ]} Am 1. Juni 1971 wurde der Begriff „Geomatik“ erstmals in einem Memorandum des französischen Ministeriums für öffentliche Arbeiten verwendet, mit dem ein „ständiger Ausschuss für Geomatik“ in der Regierung eingerichtet wurde. ^{[ 6 ]}

Auf dem hundertjährigen Kongress des Canadian Institute of Surveying (heute Canadian Institute of Geomatics ) im April 1982 wurde die neue Klassifikation im englischsprachigen Raum durch den französisch-kanadischen Vermessungsingenieur Michel Paradis in seiner Hauptrede weiter bekannt gemacht. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Paradis argumentierte, dass der Bedarf an geografischen Informationen Ende des 20. Jahrhunderts ein historisch beispielloses Ausmaß erreichen würde und dass es zur Deckung dieses Bedarfs notwendig sei, sowohl die traditionellen Disziplinen der Landvermessung als auch die neuen Werkzeuge und Techniken der Datenerfassung, -verarbeitung, -speicherung und -verbreitung in einer neuen Disziplin zu integrieren. ^{[ 9 ]}

Der Begriff, der seinen Ursprung in Kanada hat, wird mittlerweile von anerkannten Regierungsorganisationen wie der Internationalen Organisation für Normung (ISO) und dem Royal Institution of Chartered Surveyors (RICS) verwendet . ^{[ 10 ] [ 11 ]} Viele andere internationale Institutionen, beispielsweise in den Vereinigten Staaten, bevorzugen den Begriff „ Geodaten-Technologie “ , der als Synonym für „ Geoinformations- und Kommunikationstechnologie “ definiert werden kann.

Geomatik ist ein Oberbegriff für die Werkzeuge und Techniken zur Analyse der Erdoberfläche. Dazu gehören Vermessung , Fernerkundung , Seekarten, Geoinformationssysteme (GIS) und verschiedene andere Formen der Kartierung . Einige Wissenschaftler und Forscher beschränken den Begriff Geomatik auf die vermessungs- und ingenieurwissenschaftliche Perspektive der Geoinformation, um eine unklare Definition zu vermeiden. ^{[ 12 ]} Geoinformatik und Geoinformationswissenschaft wurden als alternative, umfassendere Begriffe vorgeschlagen; ihre Verbreitung ist jedoch, wie auch die der Geomatik, stark vom jeweiligen Land abhängig.

Die Methodik der Landvermessung umfasst die Messung und Analyse von Punkten im Gelände. Diese Messwerte liefern Informationen über Winkel, Entfernungen und Höhen der Punkte. ^{[ 13 ]} Sie gilt oft als die Kunst und Wissenschaft, die zur Festlegung von Grundstücksgrenzen beigetragen hat, aus denen sich heute rechtmäßiges Eigentum entwickelt hat. ^{[ 14 ]}

Die Landvermessung spielt eine wichtige Rolle bei der Planung und Gestaltung von Baugebieten, im Tiefbau und im Bauwesen. ^{[ 14 ]}

Geovisualisierung kombiniert Kartografie und Informatik , um räumliche Daten anschaulich darzustellen. Die verwendeten interaktiven Werkzeuge und Techniken unterstützen die Erkundung und vermitteln ein abschließendes Ergebnis. Im Gegensatz zu traditionellen Karten wird dadurch der Prozess der Wissenskonstruktion betont. ^{[ 15 ]} Diese können in Form von 3D-Modellen , Zeitrafferanimationen und bearbeiteten Bildern präsentiert werden. ^{[ 16 ]}

Die computergestützte Datenverarbeitung ermöglicht es Nutzern, visuelle Parameter schnell über Filterdatenebenen zu ändern, wodurch im Vergleich zu statischen Papierkarten ein deutlicheres Bild entsteht. ^{[ 17 ]} Im Bereich der Geomatik erfasst ein Geomatikingenieur Rohdaten, und die Geovisualisierung macht diese Informationen leicht verständlich. ^{[ 16 ]}

Das verwandte Gebiet der Hydrogeomatik umfasst den Bereich der Vermessungsarbeiten auf, über oder unter der Meeresoberfläche oder anderen Gewässern. Dieses Teilgebiet ist auch, und gebräuchlicher, als Hydrographie bekannt , ein Begriff, der Mitte des 16. Jahrhunderts geprägt wurde. ^{[ 18 ]}

Ein Pionier der Hydrogeomatik ist Alexander Dalrymple , der erste Hydrograph, der 1795 von der britischen Marine ernannt wurde. Seine Aufgabe war die Erstellung und der Druck von Seekarten, womit er einen wichtigen Beitrag zur Marine- und Handelsschifffahrt leistete. ^{[ 19 ] [ 20 ]} Dalrymples Geschichte ist eng mit den militärischen Wurzeln des Fachgebiets verbunden, und sein heutiges Spektrum hat sich erweitert und umfasst nun weitere Aspekte der Hydrogeographie, von der militärischen Überwachung bis zum Schutz ozeanischer Lebensräume . ^{[ 21 ] [ 22 ]} Nach der Gründung des britischen Hydrographischen Amtes (UKHO) im Jahr 1795 wurde 1854 das US-amerikanische Marineobservatorium und Hydrographische Amt (USNO) offiziell eingerichtet und ebnete damit den Weg für sichere Navigation, globale Schifffahrt und Verteidigung. ^{[ 23 ]}

Die US-amerikanische Regierungsbehörde National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) ist ein Beispiel für die Anwendung von Hydrogeomatik/Hydrographie. Gesucht wird die Unterwassertopographie (oder Bathymetrie ), und gängige Geomatiktechnologien wie Fächerecholote werden zur Kartierung des Meeresbodens eingesetzt. ^{[ 24 ]}

Die Gesundheitsgeomatik kann unser Verständnis des wichtigen Zusammenhangs zwischen Standort und Gesundheit verbessern und uns somit bei Aufgaben des öffentlichen Gesundheitswesens wie der Krankheitsprävention sowie bei einer besseren Planung der Gesundheitsversorgung unterstützen. ^{[ 25 ]} Ein wichtiges Forschungsgebiet ist die Nutzung offener Daten bei der Planung lebensrettender Maßnahmen. ^{[ 26 ]}

Die Bergbaugeomatik ist der Teilbereich der Geomatik, der sich mit dem Bergbau befasst. Sie konzentriert sich auf die Erfassung, Verarbeitung und Analyse räumlicher Daten über Objekte und Phänomene in Bergbauumgebungen, um Überwachung, Modellierung, Prognose, Visualisierung und Entscheidungsfindung im Bergbaubetrieb zu unterstützen. ^{[ 27 ]} Ihre Entwicklung ist zunehmend mit spezialisierter Ausbildung und der Ausbildung von Fachkompetenzen verbunden, die auf die Bedürfnisse des modernen Bergbaus zugeschnitten sind. ^{[ 28 ]}

Immer mehr Universitätsinstitute, die früher Bezeichnungen wie „Vermessung“, „Vermessungstechnik“ oder „ Topografie “ trugen, haben sich in „Geomatik“ oder „Geomatik-Ingenieurwesen“ umbenannt, während andere auf Programmbezeichnungen wie „Rauminformationstechnologie“ und ähnliche Namen umgestiegen sind. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

Der rasante Fortschritt und die gestiegene Sichtbarkeit der Geomatik seit den 1990er Jahren wurden durch Fortschritte in der Computerhardware , der Informatik und der Softwareentwicklung sowie durch luft- und weltraumgestützte Fernerkundungstechnologien ermöglicht .

Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) sind eine Sammlung von Geoinformationssystemen, die eine globale Abdeckung bieten. Die Technologie wird für verschiedene Zwecke eingesetzt, von der Kommunikation bis zur mobilen Navigation. ^{[ 31 ] [ 32 ]} Die sechs in Betrieb befindlichen GNSS-Konstellationen sind das US-amerikanische GPS Operational Constellation, das russische GLONASS (Global Navigation Satellite System ), das europäische Galileo , das chinesische BeiDou/Compass , das japanische Quasi-Zenith Satellite System ( QZSS ) und das indische Regional Navigation Satellite System ( IRNSS ).

Die Geomatik ist eine sich rasant entwickelnde Ingenieurdisziplin, die sich auf räumliche Informationen (d. h. Informationen mit Ortsbezug) konzentriert. ^{[ 33 ]} Der Ort ist der primäre Faktor für die Integration vielfältiger Daten zur räumlichen Analyse und Visualisierung. Geomatiker entwerfen, entwickeln und betreiben Systeme zur Erfassung und Analyse räumlicher Informationen über Land, Ozeane, natürliche Ressourcen und künstliche Strukturen. ^{[ 34 ] [ 35 ]} Geomatiker wenden ingenieurwissenschaftliche Prinzipien auf räumliche Informationen an und implementieren relationale Datenstrukturen unter Einbeziehung der Messwissenschaften. Sie nutzen somit die Geomatik und agieren als Ingenieure für räumliche Informationen. Sie befinden sich an der Schnittstelle von Geographie und Informatik. ^{[ 36 ]} Ein Geomatiker praktiziert Geomatik , indem er „Geo“ (die Erde) mit Information und Automatisierung kombiniert. ^{[ 37 ]}

Geomatik-Ingenieure verwalten lokale, regionale, nationale und globale Geodateninfrastrukturen. ^{[ 38 ]} Die Geomatik umfasst auch Aspekte der Informatik, Softwareentwicklung und des Bauingenieurwesens. ^{[ 39 ]} Geomatik-Ingenieure erfassen, messen, erstellen und verarbeiten Daten mithilfe eines Geoinformationssystems (GIS) und modellieren anschließend ortsbezogene Phänomene. ^{[ 40 ]} Geomatiker tragen alternative Berufsbezeichnungen, darunter GIS-Technologe, Geodatenanalyst, Stadtplaner und Kartograf.

Geomatiker sind häufig im öffentlichen Sektor tätig, beispielsweise in Grundbuchämtern oder Stadtplanungsämtern, wo sie Vermessungsarbeiten und Katasterkartierungen durchführen . Sie arbeiten aber auch im privaten Sektor, etwa in Kartierungsunternehmen, Verlagen oder Fernerkundungsunternehmen. ^{[ 41 ]}

Geomatiker decken die gesamte Wertschöpfungskette der Geodatenverarbeitung ab. Ihre Arbeit beginnt mit der Datenerfassung und -beschaffung. Geomatikspezialisten müssen zwischen topografischen Methoden (z. B. Tachymeter oder differenzielles GPS ) (die eine Vor-Ort-Messung erfordern) und Fernerkundungsmethoden (z. B. Photogrammetrie oder Lidar ) (Fernerkundung) unterscheiden können. Sie müssen außerdem planimetrische Messungen (x, y oder Breite, Länge), altimetrische Vermessungen (z oder H) oder Satellitentelemetrie-Messungen (Analyse von Messungen aus dem Weltraum) durchführen können. Die erfassten Daten werden anschließend bereinigt und für die Weiterverarbeitung bereitgestellt. ^{[ 42 ]}

Geomatiker sind für die Überprüfung der Genauigkeit (räumlich und zeitlich), Vollständigkeit und, falls eine Überprüfung nicht möglich ist (z. B. in unzugänglichem Gelände), der Plausibilität von Geodaten verantwortlich. Trotz Automatisierungsbemühungen müssen sie weiterhin den Standort und das geografische Koordinatensystem sowie mindestens zwei Koordinaten (Breiten- und Längengrad) und gegebenenfalls die Höhe von Objekten (Punkten, Linien, Flächen) und deren zugehörigen Attributen (z. B. Art, Fläche, Volumen, Bevölkerungsdichte und Anschluss an ein Trinkwassernetz) berechnen. Ihre Geodaten werden anschließend verarbeitet und analysiert, um Datenmodelle und somit Datenbanken zu erstellen. Bei Bedarf werden die Daten formatiert (Maßstab, Farben, Linienstärken und Legende), um Karten zu erstellen.

Qualifizierte Geomatiker sind Mangelware, und es gibt nicht genügend Nachwuchskräfte, die in der Lage sind, zwischen verschiedenen Datenaustauschformaten zu unterscheiden, diese zu konvertieren und Daten aus verschiedenen Quellen auszuwerten, zu interpretieren und zusammenzuführen. ^{[ 43 ]}

Die Arbeit von Geomatik-Ingenieuren umfasst die Analyse räumlicher Daten und Statistiken . ^{[ 44 ]} Diese Informationen modellieren „räumlich indizierte Abhängigkeitsstrukturen“ und stellen damit die Vorstellung eines unabhängigen und identisch verteilten Datensatzes in Frage. ^{[ 44 ]} Sie wird auch als Geodatenanalyse bezeichnet und umfasst Informationen zu einem bestimmten Ort im Georaum. Die von Geomatik-Ingenieuren in diesem Bereich durchgeführten Analysen liefern handlungsrelevante Erkenntnisse, die sich auf den jeweiligen Untersuchungsgegenstand beziehen. ^{[ 45 ]}

In Zusammenarbeit mit Bauingenieuren nutzen Geomatikingenieure GNSS und hochpräzise Instrumente, um die rechtlichen und geografischen Grenzen eines Gebiets zu bestimmen. ^{[ 46 ] [ 47 ]} Die Rohdaten werden in einer Geoinformationssystem-Datenbank (GIS) verarbeitet und dienen anschließend einem Team als Grundlage.

Um die optimale Anordnung zu ermitteln, wird der Entwurf unter Berücksichtigung von Randbedingungen wie Überschwemmungsgebieten, Feuchtgebieten und Steilhängen geprüft. ^{[ 48 ]} Ein Teilungsplan wird erstellt; dieser ist die rechtlich registrierte Karte, die Grenzen, Abmessungen und zugehörige Aufteilungen darstellt. ^{[ 49 ]}

Die Geomatik und die damit verbundenen Technologien haben in den Bereichen Klimaschutz, Bevölkerungsgesundheit und Meeresforschung bedeutende Fortschritte erzielt. ^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]} Dies zeigt sich besonders deutlich in der Photogrammetrie , bei der geomatische Bilder in 3D-Modelle umgewandelt werden können. ^{[ 53 ]} Darüber hinaus werden Daten aus Geoinformationstechniken von Regierungsbehörden genutzt, um Probleme an der Erdoberfläche zu verbessern . ^{[ 51 ]}

Die Fähigkeit, Geodaten zu interpretieren, treibt Unternehmen der Branche an, Netto-Null-Emissionen zu erreichen. ^{[ 54 ]} Weltweit fördern Abkommen und Pläne die Klimaneutralität, wie beispielsweise die Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) und die verschiedenen Ausgaben der UN-Klimakonferenzen . ^{[ 54 ] [ 55 ]}

Die von Christopher Fisher ins Leben gerufene Earth Archive Initiative hat zum Ziel, eine digitale Basislinie der Erde zu erstellen und die Klimakrise abzumildern. ^{[ 54 ] [ 56 ]} Mithilfe von LiDAR , einer Fernerkundungstechnologie, werden Scans der Landmasse des Planeten durchgeführt, die schätzungsweise 30 % der Erdoberfläche ausmacht. Die LiDAR-Scans liefern einen Datensatz, der sowohl aktuelle Daten als auch den zukünftigen Zustand der Erde umfasst. Dies trägt dazu bei, die Klimakrise mithilfe einer visuellen Darstellung besser zu verstehen und ihr entgegenzuwirken. ^{[ 57 ]}

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