Visualisierung von Geoobjekten • Visualisierung als wichtige Erkenntnis- und Kommunikationsmethode • Computergraphik – Graphische Semiologie – Werkzeuge für Computergraphik – Koordinatensysteme – Farbmodelle – Geometrische Modellierung – Anwendungsbereiche • GeoVIS
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Visualisierung von Geoobjekten Visualisierung als wichtige Erkenntnis- und Kommunikationsmethode Computergraphik –Graphische Semiologie –Werkzeuge für.
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Visualisierung von Geoobjekten
• Visualisierung als wichtige Erkenntnis- und Kommunikationsmethode
Menschliches Sehvermögen = wichtige Hilfe beim Erkundenund Verstehen räumlicher Strukturen und Prozesse.
Menschliches Sehvermögen = wichtige Hilfe beim Erkunden und Verstehen räumlicher Strukturen und Prozesse.
Visuelle Darstellung von Geodaten für – Analyse und Interpretation räumlicher Zusammenhängen
und Veränderungen.
– Unterstützung von Modellierung und Entscheidungsfindung
"Ein Bild sagt mehr als tausend Worte."
Historisches Beispiel: Cholera-Ausbruch Mitte des 19. Jahrhunderts in
London. Dr. John Snow zeichnete die Wohnorte von 500 Cholera-Opfern in eine Karte ein=> Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen Wasserversorgung und Auftreten der Krankheit.
Aktuelles BeispielVisuelle Analyse eines Windereignisses
Visualisierung =
mit am frühesten benutzte und am häufigsten eingesetzte Erkenntnis- und Kommunikationsmethode des Menschen.
Erkenntnisgewinn und Kommunikation mittels Visualisierung geschieht häufig intuitiv.
=> Nutzung von semiotischen Regeln und Metaphern (Sinnbilder, sprachliche Bilder), um reale Objekte oder abstrakte Begriffe intuitiv verstehbar darzustellen.
Visualisierungstypen
- Externe Visualisierung Sichtbarmachen von Daten und ihren Strukturen => Informationserschließung
Entscheidend! Graphische Umsetzung von Daten mittels grafischer Darstellungsmethoden so durchzuführen, dass der Betrachter die in den Daten enthaltenen Informationen schnell und eindeutig erkennt.
Grundaufgabe der Computer-Grafik = Transformation formaler Objekte (Daten) in eine bildhafte Darstellung. Im Vordergrund des Interesses steht Bild-Synthese.
(im Unterschied zur Bild-Analyse z.B. bei der Merkmalsextraktion aus gescannten Bildern).
• Funktionen zur Handhabung von Farbmodellen, Betrachterstandort ("Kamera-Position"), Animation u.v.m
Koordinatensysteme
Zur Positionierung grafischer Objekte werden unterschiedliche Koordinaten-Systeme verwendet:
• Welt-Koordinaten: beschreiben die Lage der grafischen Objekte aus der Sicht des Anwenders (z.B. UTM)
• Geräte-Koordinaten: beschreiben die Lage der grafischen Objekte auf dem spezifischen Ausgabegerät (z.B. Anzahl der Bildpunkte in Zeilen- und Spaltenrichtung)
Farbmodelle
Farbe = wesentliches Element in der Computergrafik. Zu unterscheiden:– Farbtiefe, – Farbmodelle
Farbtiefe (farbliche Differenzierung):• 4-bit-Darstellung in 16 Farben Minimal-Farbpalette beim
PC, reicht für einfache Grafiken aus
• 8-bit-Darstellung in 256 Farben wird für anspruchsvollere Grafiken und einfache Farbbilder benötigt
• 24-bit-Darstellung in ca. 16,7 Millionen Farben wird für sog. true-colour-Bilder benötigt
RGB-Farbmodell = gebräuchlichstes Modell. Farben werden aus der additiven Überlagerung der drei Sekundärfarben Rot, Grün und Blau erzeugt.
Die drei Farben RGB bilden die Koordinaten-Achsen des Farbwürfels; der Farbanteil jeder Farbe kann zwischen 0 bis 1reichen. Jedem Punkt (Farbvektor) im Farbwürfelwird genau eine Farbkombination (r,g,b)zugeordnet. RGB(1,1,1) entspricht der Farbe Weiß.
• CMY-Farbmodell Subtraktives Farbmodell, Farben werden durch Subtraktion
der Primärfarben Cyan, Magenta und Yellow erzeugt.
• IHS-Farbmodell Farben werden aus Farbton (Hue), Farbsättigung (Saturation) und Helligkeit (Intensity) erzeugt.
(Wichtig bei Farbverwendung unterschiedlicher Geräte!)
Geometrische Modellierung
Unterscheidung in
- Vektorgraphiken - Rastergraphiken
Vorteile Vektorgraphik• sehr genaue Darstellung der
Grafik-Primitive und der daraus zusammengesetzten Grafiken
• einfache Transformation der grafischen Objekte (z.B. Streckung, Rotation)
• kleine Datenmengen • entspricht der Zeichentechnik
von Stiftplottern
Vorteile Ratsergraphik• gut geeignet für die Darstellung
von Foto-ähnlichen Bildern und flächenfüllenden Darstellungen mit Farbverläufen
• Operationen auf Pixel-Basis (z.B. Retuschieren, Farbe ändern) einfach durchführbar
• entspricht der Darstellungsweise am Monitor und der Druckart von Laserdruckern
Wichtige Anwendungsbereiche der Computer-Grafik
• Business-Grafik:Grafische Darstellung aller Arten von Diagrammen und einfachen Kartogrammen. = Repräsentationsgrafik zur visuellen Unterstützung bei Berichten, Publikationen, Vorträgen etc
• Computer Aided Design (CAD): Computerunterstütztes Konstruieren als Nachfolger des Technischen Zeichnens; wegen hoher Genauigkeitsanforderungen stets als Vektor-Grafik; Neben grafischen Grundfunktionen auch spezielle CAD-Funktionen wie z.B. Konstruktionshilfen, automatische Längen-, Flächen- und Volumenberechnung und Bemaßung;
• Digitale Bildverarbeitung: Nachbearbeitung gescannter Analogbilder (z.B. Fotos, Videos) oder originaler Scannerdaten (z.B. Satellitenbilder, digitale Kameras) mit Funktionen der Rastergrafik, z.B. Schattieren von 3D-Objekten, Texturierung von Objekten
• Virtuelle Realität: Interaktive Bewegung des Anwenders in virtuellen (scheinbaren) 3D-Räumen ("Cyberspace") mit automatischer Generierung von perspektivischen Ansichten (z.B. Architektur).
• Computerspiele
• Kartographie, Geoinformationssysteme GeoVis
GeoVisAnwendung der Computergraphik
in Kartographie und Geoinformationssystemen
Computer-Visualisierung zur Exploration raumbezogener Daten
Visuelle Analyse von Information
= Visuelles Denken durch Musterbildung
Ergänzung statistisch-mathematischer Analysemethoden durch graphische Datenexploration
Beispiele
Visuelle Analyse von räumlichen Prozessen Beispiel
Visuelle Analyse vonräumlich-statistischenDaten Beispiel
Visuelle interaktive Analyse von ParameterwertenBeispiel
Buziek, Dransch, Rase 2000
Computer-Visualisierung zur Präsentation raumbezogener Daten