Dieses Kapitel führt in die grundlegende Raum-Zeit-Kodierung in GIS ein. Ausgangspunkt ist die Frage, wie Orte, Objekte und Ereignisse eindeutig im Raum und — bei dynamischen Daten — auch in der Zeit verankert werden können. GIS ist damit nicht nur Kartensoftware, sondern ein System zur kontrollierten Referenzierung: Orte müssen so beschrieben werden, dass sie gefunden, verglichen, analysiert und mit anderen Daten kombiniert werden können.
Zunächst werden unterschiedliche Formen räumlicher Referenzierung vorgestellt. Ortsnamen, Adressen, lineare Referenzierung oder Katastersysteme können für bestimmte Anwendungen ausreichen, bleiben aber abhängig von Konventionen, Verwaltungsgrenzen oder lokalen Bezugssystemen. Für exakte räumliche Analysen werden deshalb geographische Koordinaten benötigt. Sie erlauben es, Positionen systematisch auf einer modellierten Erdoberfläche zu bestimmen.
Daraus ergibt sich das zentrale geodätische Problem: Die Erde ist keine perfekte Kugel. Für Koordinaten, Messungen und Karten muss sie durch geeignete Bezugskörper angenähert werden. Das Kapitel erklärt deshalb Referenzellipsoid, Ellipsoidnormale, Geoid, Lotabweichung, geodätisches Datum und geodätisches Referenzsystem. Entscheidend ist die Einsicht, dass Koordinaten nie „einfach Zahlen“ sind. Sie sind nur interpretierbar, wenn klar ist, auf welchen geodätischen Bezug sie sich beziehen.
Im zweiten Schritt wird gezeigt, warum Kartenprojektionen notwendig sind. Geographische Länge und Breite beschreiben Positionen auf einer gekrümmten Bezugsfläche. Für Karten, Rasterdaten, Luftbilder, Satellitendaten und viele GIS-Analysen müssen diese Koordinaten jedoch in ebene x/y-Koordinaten übertragen werden. Kartenprojektionen leisten genau diese Transformation — immer mit Verzerrungen.
Abschließend werden die wichtigsten Abbildungseigenschaften von Projektionen eingeführt: Längentreue, Flächentreue, Winkeltreue und vermittelnde Projektionen. Die Auswahl einer Projektion ist damit keine formale Nebensache, sondern Teil der fachlichen Analyse. Je nachdem, ob Entfernungen, Flächen, Richtungen oder lokale Genauigkeit wichtig sind, muss ein passendes Koordinatenbezugssystem gewählt werden.