GIS-Abfragen

Von fachlichen Fragen zu thematischen, geometrischen und topologischen Bedingungen

Chris Reudenbach

Leitfrage der Sitzung

GIS-Abfragen sind keine reinen Werkzeugklicks.

Sie übersetzen eine fachliche Frage in Bedingungen, Operatoren und räumliche Beziehungen.

Fachliche Frage → Datenmodell → Attribute / Geometrie / Topologie → Auswahl → Interpretation

Der Kern der Sitzung ist deshalb:

Wie formuliere ich eine räumliche Frage so, dass ein GIS sie nachvollziehbar auswerten kann?

Lernziele

Nach der Sitzung sollten Sie erklären können,

• wie thematische, geometrische und topologische Abfragen unterschieden werden,
• warum Attributtabelle und Geometrie in GIS gemeinsam ausgewertet werden,
• wie Vergleichs-, arithmetische und logische Operatoren Bedingungen formulieren,
• warum Distanz, Fläche und Puffer vom Datenmodell abhängen,
• wie topologische Operatoren fachliche Lagebeziehungen übersetzen,
• weshalb Abfrageergebnisse immer geprüft und interpretiert werden müssen.

Abfragen beginnen mit Relationen

GIS-Daten bestehen im Vektormodell aus Geometrie und Attributen.

Die Attributtabelle organisiert die semantische Information in Feldern, Datensätzen und Werten.

Objektgeometrie + Attributwerte → Abfragefähige Relation

Eine Abfrage prüft also nicht „die Welt“, sondern die modellierten Daten.

Drei Grundtypen von Abfragen

Thematisch
Welche Objekte erfüllen Attributbedingungen?

Geometrisch
Welche Objekte erfüllen Messbedingungen: Distanz, Fläche, Länge, Puffer?

Topologisch
Welche Objekte stehen in einer bestimmten Lagebeziehung?

Direkte Abfrage oder neue Datenebene?

Eine Auswahl verändert die Ausgangsdaten zunächst nicht.

Sie markiert, filtert oder zeigt nur bestimmte Objekte.

Eine neue Datenebene entsteht erst, wenn das Ergebnis gespeichert, gepuffert, verschnitten, rasterisiert oder weiterverarbeitet wird.

Auswahl → Information
Analyseoperation → neuer Layer / neues Raster

Operatoren: die Sprache der Abfrage

Operatoren legen fest, wie Bedingungen formuliert werden.

Baumart = 'Lärche'
Vorrat_m3_ha > 110
Baumart = 'Lärche' AND Vorrat_m3_ha > 110

• Vergleichsoperatoren prüfen Werte.
• Arithmetische Operatoren berechnen neue Kennwerte.
• Logische Operatoren verknüpfen Bedingungen.

Auswahloperatoren im Überblick

Thematische Abfragen

Thematische Abfragen wählen Objekte anhand ihrer Attributwerte aus.

Die Geometrie bleibt erhalten, aber nur Objekte mit passenden Attributen werden ausgewählt.

Beispiele:

"Baumart" = 'Fichte'
"Bodentyp" = 'Redzina'
"Vorrat_m3_ha" > 120

Die Auswahl muss in Karte und Tabelle konsistent sein.

Von der fachlichen Frage zur QGIS-Abfrage

Eine gute Abfrage beginnt nicht mit Syntax, sondern mit Übersetzung.

Was möchte ich wissen?
→ Welche Attribute brauche ich?
→ Welche Bedingungen passen?
→ Wie lautet der QGIS-Ausdruck?
→ Welche Objekte werden ausgewählt?
→ Was bedeutet das Ergebnis?

Fachliche Frage → Ausdruck

Logische Operatoren in QGIS

AND verengt die Auswahl.
OR erweitert die Auswahl.
NOT schließt Bedingungstreffer aus.
XOR erlaubt genau eine von zwei Bedingungen.

Klammern legen fest, welche Bedingungen zusammengehören.

Klammern sind fachlich relevant

Zwei Ausdrücke können dieselben Bedingungen enthalten und trotzdem unterschiedliche Ergebnisse liefern.

Baumart = 'Lärche' AND Vorrat > 110 OR Bodentyp = 'Podzol'

ist nicht dasselbe wie:

Baumart = 'Lärche' AND (Vorrat > 110 OR Bodentyp = 'Podzol')

Ohne Klammern entscheidet die Operatorpriorität. Mit Klammern entscheiden Sie bewusst.

Geometrische Abfragen

Geometrische Abfragen messen Eigenschaften oder Distanzen von Geometrien.

Sie beantworten Fragen wie:

Wie weit ist Objekt A von Objekt B entfernt?
Wie groß ist eine Fläche?
Wie lang ist eine Linie?
Welche Objekte liegen innerhalb eines Puffers?

Geometrische Abfragen in QGIS

Distanz und Ausdehnung hängen vom Datenmodell ab

Im Vektormodell werden Geometrien direkt gemessen.

Im Rastermodell hängt das Ergebnis von Zellgröße, Nachbarschaftsregel und Klassifikation ab.

Eine Distanz ist deshalb nicht nur eine Zahl, sondern auch eine Modellentscheidung.

Puffer und Distanzzonen

Puffer übersetzen Nähe in eine Fläche.

Objekt → Abstandswert → Distanzzone

Im Vektormodell entsteht eine Puffergeometrie.
Im Rastermodell entsteht meist ein Distanzwert pro Zelle.

Distanzzonen und Puffer

Geometrische Abfragen prüfen

Geometrische Ergebnisse wirken oft eindeutig, sind aber abhängig von Parametern.

Zu prüfen sind insbesondere:

Welches Koordinatensystem?
Welche Einheit?
Welche Zellgröße?
Welche Pufferdistanz?
Einseitig oder beidseitig?
Vektor- oder Rasterlogik?

Topologische Abfragen

Topologische Abfragen prüfen Lagebeziehungen zwischen Geometrien.

Sie fragen nicht: „Wie weit?“
Sondern: „Wie liegt etwas zu etwas anderem?“

innerhalb | berührt | schneidet | überlappt | enthält | getrennt

Grundmuster topologischer Beziehungen

Topologie ist geometrietypabhängig

Ein Punkt kann in einer Fläche liegen oder auf deren Rand liegen.

Eine Linie kann eine Fläche schneiden oder vollständig innerhalb verlaufen.

Zwei Flächen können getrennt sein, sich berühren, überlappen oder ineinander enthalten sein.

Beziehungen zwischen Geometrietypen

Topologische Abfragen in QGIS

Dieselben Eingangsdaten können je nach Operator unterschiedliche Objekte auswählen.

vollständig im Wald
schneidet den Waldrand
Schwerpunkt im Wald

Das sind verschiedene fachliche Aussagen.

Operator fachlich wählen

Der häufigste Fehler ist, intersects als Allzwecklösung zu verwenden.

„liegt vollständig innerhalb“ ≠ „schneidet irgendwie“

Wer wissen will, ob Gebäude vollständig im Wald liegen, braucht einen strengeren Operator als für Gebäude, die den Waldrand schneiden.

Geometrisch oder topologisch?

Geometrisch

Wie weit liegt ein Gebäude vom Wald entfernt?
Wie groß ist ein Flurstück?
Wie lang ist ein Gewässerabschnitt?

Topologisch

Liegt ein Gebäude im Wald?
Berührt ein Flurstück eine Straße?
Schneidet ein Gewässer ein Schutzgebiet?

Kombinierte GIS-Abfragen

Komplexe GIS-Fragen verbinden häufig mehrere Abfragetypen.

Attributbedingung
+ Distanzbedingung
+ topologische Lagebeziehung

Beispiel:

Welche Waldflächen liegen innerhalb des Untersuchungsgebiets, sind größer als 2 ha und weniger als 200 m von einer Straße entfernt?

Kombinierte Abfragen als Workflow

Übung: geometrische Abfragen

Übung: topologische Beziehungen

Arbeitsauftrag

Formulieren Sie für eine eigene kleine GIS-Frage:

1. eine thematische Bedingung,
2. eine geometrische Bedingung,
3. eine topologische Bedingung,
4. einen kombinierten QGIS-Ausdruck oder Workflow.

Entscheidend ist nicht die Länge des Ausdrucks, sondern ob die Bedingungen zur fachlichen Frage passen.

Kernpunkt

GIS-Abfragen sind die Übersetzung fachlicher Fragen in Datenbedingungen.

Attributwert → thematische Abfrage
Distanz / Fläche / Länge → geometrische Abfrage
Lagebeziehung → topologische Abfrage

Eine korrekte Abfrage ist deshalb nicht nur syntaktisch gültig, sondern fachlich passend.