TopoMap Nationalpark Hohe Tauern
Grossmassstäbige topographische Karten der Nationalpark-Region Hohe Tauern basierend auf Open Data
Projekt
Das Projekt TopoMap Nationalpark Hohe Tauern beschäftigt sich mit der Erstellung und Bereitstellung einer qualitativen, großmaßstäbigen, topographischen Hochgebirgskarte. Der Fokus liegt auf der Konzeption und beispielhaften Umsetzung einer Karte auf Basis frei verfügbarer Geodaten (Open Geodata), die nachhaltig für Kartierungszwecke und Forschungsarbeiten genutzt werden kann. Das Projekt wurde an der Universität Wien durchgeführt und von der Glockner-Öko-Fonds/Großglockner Hochalpenstraßen AG gefördert.
Das Ergebnis stellt eine digitale und in weiterer Folge eine analoge Umsetzung eines definierten Gebietes im Nationalpark Hohe Tauern dar. Die Verwendung von Open Geodata bringt den Vorteil der offenen Lizenzierung und damit die einfache Nutzung der Karte für Folgeprojekte. Aufgrund der besonderen Anforderungen an die frei verfügbare Kartengrundlage (Aktualität, Verfügbarkeit, Gestaltung) und die Geländesituation im Hochgebirge (Steilheit, Bodenbeschaffenheit, Fels, Gletscher, Gewässer) sind neue Produktionsmethoden erforderlich, um eine möglichst hohe Darstellungsqualität und Genauigkeit der topographischen Kartengrundlage zu erreichen.
Karte Nationalpark Hohe Tauern (NPHT)
Ziele
Zentrales Ziel des Projekts ist die Entwicklung neuer automatisierter Methoden, um die Darstellungsqualität von Open Geodata an die Qualität der amtlichen Karten anzunähern. Der Schwerpunkt der Arbeiten lag auf der Hochgebirgskartographie und der Nutzung der Ergebnisse für die Forschungsarbeit im Gelände. Im Rahmen des Projektes wurden wichtige Darstellungsformen für das Gebirge, wie Höhenlinien, Felsdarstellung, Vegetation und Gewässernetze, thematisiert und für die Umsetzung mit den oben genannten frei verfügbaren Geodaten optimiert.
Durch die angestrebte hohe Darstellungsqualität des Geländes in der Karte und die gleichzeitige freie Lizenzierung der Datengrundlage ist es möglich, Themen anderer Forschungsbereiche (Naturschutz, Geologie, Biologie, etc.) nicht nur als zusätzliche Layer in die Basiskarte zu integrieren, sondern auch direkt in die Kartengrundlage zu übernehmen. Die entwickelten Methoden zum Umgang mit Open Geodata im Hochgebirge werden veröffentlicht und können so für fachverwandte Projekte genutzt werden.
Methoden
Die folgenden Methoden, die im Projekt zum Einsatz kamen, dienen der systematischen und geordneten Herangehensweise zur Erreichung der Ziele und der Bearbeitung bestimmter Themen im Untersuchungsgebiet. Sie sind ein wichtiger Bestandteil des kartographischen Prozessablaufs und ermöglichen den Einsatz von automatisierten Bearbeitungsverfahren zur Optimierung der angestrebten Ziele. Die in Entwicklung befindliche topographische Karte - das Ergebnis dieses Projekts, die Karte NPHT - ist speziell auf die Bedürfnisse verschiedener Interessengruppen zugeschnitten, darunter der öffentliche Sektor, Anbieter touristischer Infrastruktur und Rettungsorganisationen. Sie kann als wertvolle Ressource für die Planung und das Management von touristischen Aktivitäten dienen und wird unter anderem die Entwicklung und Instandhaltung von Wanderwegen, Berginfrastruktur und Notfallsystemen ermöglichen.
Die verwendeten Methoden umfassen sowohl GIS-basierte Verfahren als auch Prozessautomatisierungen für die Verarbeitung von Raster- und Vektordaten unter Verwendung frei verfügbarer Software und Bibliotheken wie QGIS und GDAL und umfassen die folgenden Bereiche:
- Hangneigungsabhängige Höhenlinienglättung für steile und flache Gebiete
- Fels- und Schuttdarstellung auf DHM Basis - Spezialfall Gletscher
- Vegetation: Wald und Wiesen
- Gletscherseen und Topographie
- Halbautomatische Höhenlinienbeschriftung
- Umgang mit Datensätzen verschiedener Herkunft
- Namengut
Hangneigungsabhängige Höhenlinienglättung für steile und flache Gebiete
Aufgrund von Ungenauigkeiten der Höhenmodelle in flachen Regionen gibt es oft bei der Generierung von Konturen unstete Linien, die die Geländesituation nicht korrekt beschreiben. Um die fehlerhaften Linien zu korrigieren, ist die Glättung des Höhenmodells ein einfacher, aber effektiver Ansatz. Dies führt jedoch zu dem Problem, dass auch steile Geländeformen geglättet werden und damit wichtige Informationen über die typische Beschaffenheit des Reliefs verloren gehen. Die Methode der neigungsabhängigen Höhenlinienglättung zielt darauf ab, das Höhenmodell für die Erzeugung optimierter Höhenlinien vorzubereiten.
Fels- und Schuttdarstellung auf DHM Basis - Spezialfall Gletscher
Die Methode zur Darstellung von Felsen und Geröll basiert auf dem Detailgrad der gegebenen Geländestruktur des Höhenmodells. Die Weiterentwicklung und Automatisierung dieser Methodik ermöglicht eine genauere und realistischere Darstellung des Geländes im Hochgebirge. Mit Hilfe von Rasterverarbeitungstechniken werden Fels- und Schuttstrukturen herausgefiltert und visualisiert. Diese Darstellung wird mit einer benutzerdefinierten Gesteinsmaske verschnitten, die aus einer Kombination von Satellitenbildanalyse und Hangneigungsabfrage gewonnen wird.
Vegetation: Wald und Wiese
Die Darstellung der Vegetation ist ein wichtiges Orientierungsmerkmal in großmaßstäbigen topographischen Karten. Vor allem die Integration von Waldflächen ist eines der grundlegenden Elemente in topographischen Karten mit hohem Qualitätsanspruch. Für die Projektkarte NPHT wurde besonderes Augenmerk auf die Darstellung von Wald-, Latschenkiefer- und Wiesenflächen gelegt. Die Erstellung dieser Vegetationsflächen basiert auf der Auswertung von hochaktuellen Fernerkundungsdaten des Sentinel-2-Satelliten.
Gletscherseen und Topographie
Durch den raschen jährlichen Schwund der Gletscher kommt es auch zu Veränderungen in der Fläche der Gletscherseen. Aufgrund der Ungenauigkeit der Höhenlinien, die auf dem Höhenmodell basieren, können topologische Fehler bei der Darstellung der aktuellen Gletscherseenflächen in Verbindung mit den Höhenlinien auftreten. Für die Projektkarte wird ein speziell entwickeltes Pufferverfahren verwendet, um die Höhenlinien in Seenlandschaften anzupassen.
Halbautomatische Höhenlinienbeschriftung
Die Beschriftung von Höhenlinien ist ein wichtiger Aspekt der Orientierungsgrundlage einer Karte. Eine gleichmäßige Verteilung der Höhenlinien über das gesamte Kartenbild ermöglicht es der/dem NutzerInnen, schnell Informationen über die Topographie zu erhalten. Bei der vorliedenden, qualitativ hochwertigen Projektarte wird die Beschriftung der Höhenlinien in einem halbautomatischen Verfahren vorgenommen.
Umgang mit Datensätzen verschiedener Herkunft
Um den Karteninhalt aktuell zu halten, ist die Integration von Daten aus nutzeraktualisierten Quellen wie OpenStreetMap sehr attraktiv. Ein Problem ist jedoch die Qualität dieser Daten sowie die Verknüpfung mit anderen Basisdatensätzen aus offenen staatlichen Datenquellen (z. B. BEV). Im Rahmen des TopoMap NPHT-Projekts werden diese Daten sorgfältig manuell miteinander verknüpft.
Namengut
Die Setzung des Namenguts hat einen großen Einfluss auf die Lesbarkeit und das ausgewogene Erscheinungsbild der Karte. Bei der Umsetzung der Projektkarte wurde ein automatisiertes Verfahren zunächst für die grobe Platzierung verwendet und dann manuell für den dichten Karteninhalt der Darstellung im Maßstab 1:30.000 optimiert.
Perspektiven
Die kartographischen Ergebnisse und Erkenntnisse des Projektes, die in Form der topographischen Projektkarte NPHT realisiert wurden, sollen im Rahmen einer Kartengrundlage für Folgeprojekte genutzt werden. Weitere Themen, Ideen und Perspektiven für zukünftige Forschungskooperationen im Bereich der interdisziplinären Zusammenarbeit, des Tourismus, des Risikomanagements und der öffentlichen Sicherheit sollen hier angedacht respektive angeboten werden.
Topographische Karten können in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Disziplinen als Grundlage für Forschungsarbeiten dienen, bei denen die räumliche Information von zentraler Bedeutung ist. Die Verwendung einer großmaßstäbigen topographischen Kartengrundlage eröffnet dabei zahlreiche Möglichkeiten für detaillierte und präzise Analysen in verschiedenen Fachbereichen wie Naturschutz, Geologie, Biologie und anderen.
Durch die Integration zusätzlicher thematischer Ebenen in die Karte können spezifische Informationen in den Kartenkontext eingefügt werden, was die Forschung und Analyse in diesen Gebieten weiter verbessert. Ein weiterer Vorteil besteht in der freien Lizenzierung der Datengrundlage, die die Veröffentlichung von Folgeprodukten ermöglicht und somit den Wissenstransfer und die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Fachbereichen fördert.
Impressum / Kontakt
Universität Wien
Institut für Geographie und Regionalforschung
Arbeitsgruppe Kartographie und Geoinformation
Universitätsstraße 7
1010 Wien, Österreich
Team
Ass-Prof. Mag. Dr. Karel Kriz, Projektleitung
Univ. Ass. Benedikt Hajek, BSc. MSc., Projektbetreuung
Lukas Neugebauer, BSc. MSc., Geodatenkoordinierung
Mag. Daniel Nell, Kartenumsetzung
Dominik Wieser, BSc. MSc., Design
Elisabeth Pieringer, Design
- Karel Kriz: karel.kriz@univie.ac.at
- Benedikt Hajek: benedikt.hajek@univie.ac.at
Fördergeber
Glockner-Öko-Fonds/Großglockner Hochalpenstraßen AG
- Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen 2023
- OpenStreetMap Contributors 2023
- Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW) 2023
- Copernicus 2023