Lerneinheit 1 - Warm Up QGIS

Der Einstieg in eine komplexe Software ist mühsam und verlangt einiges an Frusttoleranz. Durch die Ähnlichkeit der Software-Werkzeuge und -Konzepte ist es sinnvoll Analog-Wissen aufzubauen und sich den Zugang zu den Arbeitsabläufen logisch-strukturiert und nicht durch auswendig lernen der einzelnen Arbeitsschritte zu erarbeiten. Das ist nicht geschenkt zumal GIS Softwarepakete wie ArcGIS oder QGIS zu den wohl komplexesten Softwarearchitekturen gehören.

Was wir in dieser Einheit vor haben

Zur Mühsal des Erlernes, sowohl neuer konzeptueller als auch technischer Problemfelder, kommt auch noch die Auseinandersetzung mit einer Softwarearchitektur mit einem ungewohnten Graphical-User-Interface (GUI) hinzu. Um diese Einstiegshürde etwas zu abzupuffern fangen Sie Schritt für Schritt an und beginnen in dieser ersten Einheit mit einigen grundlegenden und typischen Aufgaben, die im Wesentlichen dazu dienen sich an die neue Software und Datenformate zu gewöhnen.

Lernziele

Nach dieser Übung können Sie:

• QGIS installieren
• eine QGIS Projektdatei anlegen
• Datenformate und Datenmodelle unterscheiden
• Raster- und Vektordatensätze in QGIS öffnen
• Eigenschaften der Datenebenen kontrollieren
• Geometrien erzeugen (digitalisieren)

Benötigte Materialien

Daten

• Digitales Luftbild von Marburg und Umgebung (Beispiel RGB-Bild als Rasterdatensatz)
• OSM Wald Objekte Ausschnitt aus dem aktuellen (11/2020) Open Streetmap (OSM) Datensatz
• OSM Strassenobjekte Auszug aus dem aktuellen Open Streetmap (OSM) Datensatz
• OSM POIs OSM points of interest (POI) als Excel Tabelle.

Software

• QGIS. Die aktuelle Langzeit Release ist Versin 3.22. Es emfiehlt sich sehr bei der Installation dieser Release die folgenden Installationshinweise zu berücksichtigen:

• Windows osgeo4W Installers.
• macOS Mac Installationsseite.
• Linux Linux Installationsseite.

Einführende Materialien

• Eine sanfte Einführung in GIS: bietet einen gelungenen QGIS zentrierten Überblick der GI-Konzepte. Sehr zu empfehlende Zusatz-Lehrmaterialien
• QGIS Benutzerhandbuch 3.28 DE: Die aktuelle deutschsprachige Version. Es ist die Referenz für Nutzer.

Aufgaben Lerneinheit 1

Aufgabe 01-01

Dieses Arbeitsblatt dient der Einführung in die verschiedenen Datenmodelle im GIS. Zudem lernen Sie, wie Sie eigene Raumdaten ins GIS importieren oder auch selbst im GIS z.B. durch digitalisieren erstellen können.

• Erstellen Sie bitte ein Verzeichnis das ohne Sonderzeichen und Leerzeichen (im gesamten Pfad/Verzeichnisbaum) benannt ist
• Legen Sie ein QGIS-Projekt an
• Laden Sie die Datei marburg_RE.tif
• Informieren Sie sich über die Eigenschaften des Datensatzes. (Projektion, Datenmodell, Werte-Spektrum)
• Erzeugen Sie ein Unterverzeichnis namens Daten als Unterordner Ihres Projektverzeichnis. Laden Sie von der Downloadseite der geofabrik den Datensatz der Hessen enthält herunter. Entpacken Sie dieses Archiv in den Unterordner Daten.
• Laden Sie nach dem Entpacken des Archivs die Datei gis_osm_pois_free_1.shp in Ihr QGIS Projekt.
• Informieren Sie sich auch bei diesem Datensatz über die Eigenschaften. (Projektion, Datenmodell, Werte-Spektrum).
• Schneiden Sie den Datensatz gis_osm_pois_free_1 auf die Ausdehnung des Luftbildes marburg_RE.tif zu
• Exportieren Sie diese Punktdaten im geopackage Datenformat unter dem Namen mr_points
• Importieren Sie die Tabelle mr_objects.xls (Datensatz Räumliche Objekte) als einen räumlichen Layer in ihr QGIS-Projekt
• Erstellen Sie auf Grundlage des Luftbildes marburg_RE.tif mit dem Koordinatensystem EPSG:4326 WGS84:
  • Drei beliebige Flächen (Dateiname mr_poly),
  • drei beliebige Linienzüge (Dateiname mr_line)
  • ergänzen Sie schließlich den Layer mr_points um 3 beliebige Positionen (Punkte) Ihrer Wahl

Aufgabe 01-02

Leider können wir Sie nicht vollständig an dem Thema der korrekten Verortung von Geodatensätzen - also der adäquaten Projektion- vorbei manövrieren. Im Rahmen der Aufgabe 01-01 haben Sie Raster- und Vektordaten in QGIS importiert sowie eigene Vektordaten erstellt. Die räumliche Information der Daten lag jeweils in geographischen Koordinaten vor. Die von Ihnen benutzte Software QGIS führt immer eine Echtzeitprojektion durch mit dem Ziel diese Kugelkoordinaten auf den flachen Monitor zu projizieren. Dies hat jedoch im eigntlichen Sinn nichts mit einer kartographischen korrekten Projektion zu tun. Als Fausregel gilt jedoch, dass nahezu alle räumlichen Analysemethoden und geometrische Berechnungen nur auf korrekt projizierten Daten durchgeführt werden können.

Für den Beginn können wir Sie nur sehr nachdrücklich ermuntern das CRS (Coordinate Reference System) bzw KBS (Koordinatenbezugssystem) ihres Projekts und jeder Datenebene identisch zu halten. Für Deutschland ist das amtliche System ETRS89 UTM 32 . Durch diese Sorgfalt kann eine Fehlpositionierung und so einer der häufigsten Alltagsfehler in der GIS Welt vermieden werden.

• Erstellen Sie ein neues QGIS Projekt. Laden Sie als erstes die Rasterdatei marburg_RE.tif und dann im Anschluss die Vektordatensätze mr_roads und mr_nat ein.
  • Welche Projektionen besitzen die einzelnen Datensätze?
  • In welcher Projektion werden die Daten angezeigt?
  • Wo können Sie die Projektion definieren, die zur Darstellung der Daten verwendet werden soll?
  • Worin liegen etwaige Probleme einer on the fly bzw. Echtzeit Projizierung?

Gewichtung der Aufgaben in Lerneinheit 1

Aufgabenteil	Gewichtung Teilaufgabe	Gewichtung Gesamt
Aufgabe 01-01	0.5	0.05
Aufgabe 01-02	0.5	0.05
Aufgabe 01	1.0	0.1

Hilfestellungen

Als konkreten Einstieg für die Bearbeitung von Aufgabe 1 möchten wir Ihnen noch einige Einstiegshilfen für QGIS anbieten. QGIS ist ein komplexes Softwareprodukt, das nicht nur in unterschiedlichen Versionen auf allen gängigen OS-Plattformen verfügbar ist, sondern zusätzlich vollständig individuell anpassbar ist. Daher kursieren im Netz aus den vergangenen 20 Jahren eine Vielzahl von Hilfen, Handbüchern und Tutorials - bei weitem nicht jeder Google-Treffer ist geeignet und nicht jedes Tutorial passt auf Ihre genutze Version.

Einen ersten Anlaufpunkt für konkrete Informationen stellt die integrierte Hilfe des Softwarepakets dar. Darüber hinaus ist eine umfangreiche Dokumentation verfügbar. Die jeweils aktuelle QGIS Landing Page ist der zentrale Zugang zu allen offiziell vom Projekt verfügbar gemachten Dokumentationen.

Für alle Hilfeseiten gilt: achten Sie unbedingt darauf die Hilfe zu Ihrer passenden QGIS Version anzuschauen. Falls diese (noch) nicht verfügbar ist versuchen Sie es mit der jeweils nächsten Vorgängerversion und besser mit der englischsprachigen Hilfe, da diese die Referenz für alle Übersetzungen darstellt.

Achtung der Übergang von QGIS2.x auf QGIS3.x hat grundlegende Veränderungen mit sich gebracht. Als konkrete Anleitung für die aktuellen Versionen sind QGIS 2.x Tutorials und Hilfen faktisch unbrauchbar.

Einrichtung eines QGIS-Projekts

Wir raten Ihnen dringend bei Rechnern mit einem Heimatverzeichnis in der Cloud/im Netz (z.B. in der Uni-Pools) die Daten auf einer lokalen Festplatte abzuspeichern. Hierfür müssen Sie zunächst eine Ordnerstruktur für Ihr Projekt anlegen. Hilfe zur Projektdatei finden Sie unter Arbeiten mit Projektdateien.

Bitte achten Sie zwingend darauf keine Sonderzeichen, Umlaute oder Leerzeichen zu verwenden.

Digitalisieren von Geometriedaten

Die manuelle Erzeugung von Vektordaten wird allgemein als digitalisieren bezeichnet. Dabei erzeugen Sie auf z.B. Grundlage von Rasterbilddateien wie Satellitenbildszenen, Luftbildern, thematischen und topographischen Karten, einfachen Screenshots oder anderen Vorlagen Ihre eigenen vektorbasierten Datensätze. Schauen Sie sich dazu die QGIS Hilfe zur Digitalisierung an. Ein ausführliches Anwendungsbeispiel finden Sie unter Digitizing Forest Stands.

Zuschneiden von Vektordaten

Diese Aufgabe ist ein gutes Beispiel wie knifflig die Suche nach Hilfe sein kann. Natürlich gilt immer dass Sie das Internet durchsuchen können. Versuchen Sie es zum Beispiel mit “zuschneiden von vektordaten qgis”. Sie haben viele Treffer aber bei genauer Betrachtung finden Sie nichts über das Zuschneiden von Vektordaten mit Hilfe einer Raster-Datei. Was geschieht beim Zuschneiden? Sie müssen offensichtlich einem Werkzeug mitteilen was die gewünschte Ausdehnung ist. Fangen Sie mit diesem Wissen nochmal an. Nur diesmal nutzen Sie die Werkzeug-Leiste und tippen dort “zuschneiden” bzw. “clip” ein. Es werden einige Treffer angezeigt. Unter anderem auch Vektor auf Ausdehnung zuschneiden. Wenn Sie diesen auswählen können Sie bei der Ausdehnung drei Optionen wählen…

Tabellen in QGIS importieren

Der Import von Tabellen beinhaltet eine Vielzahl von Fallstricken. Ganz generell nutzen Tabellendaten in QGIS nur dann etwas wenn sie entweder selbst Koordinaten (also geographische Informationen) enthalten oder aber einen Schlüssel wie z.B eine ID die bereits existierenden Geometriedaten zuzuordnen ist. Generell können sie aber folgendem Schema folgen: Import von Tabellenblättern oder CSV-Dateien.

Arbeiten mit Projektionen

Das Kapitel Arbeiten mit Projektionen ist für Anfänger:innen zugegen nicht ganz leicht zu erarbeiten. Wichtig ist hier vor allem das korrekte Zuweisen von Projektionen. Für das Umprojizieren von Vektordaten lohnt sich ein Blick in Reprojecting and Transforming Data.