Von der Punktwolke bis zum Austauschformat: die wichtigsten Begriffe rund um Geodaten und ihre Datenformate.
Geodaten
Geodaten sind raumbezogene Informationen mit eindeutigem Bezug zu einer geografischen Lage. Sie beschreiben Objekte, Strukturen oder Zustände über Koordinaten. In der Vermessung entstehen sie unter anderem durch GNSS-Messung, terrestrisches Laserscanning, Drohnenbefliegung und Photogrammetrie.
Strukturiert werden sie meist als Raster- oder Vektordaten
und in GIS oder CAD weiterverarbeitet, etwa zu Lageplänen, Bestandsaufnahmen oder Geländemodellen. Nutzbar sind sie erst, wenn sie eindeutig referenziert
und in einem bekannten Format geliefert werden.
Eine Punktwolke ist eine dreidimensionale Sammlung einzelner Messpunkte. Jeder Punkt hat mindestens die Koordinaten X, Y und Z, oft zusätzlich Intensität oder Farbe. Sie entsteht durch LiDAR-Scanner oder durch photogrammetrische Auswertung
von Bildern.
Als Rohdatenbasis dient sie der Ableitung von Geländemodellen, Bauwerksmodellen und Bestandsaufnahmen. Die Punktdichte
schwankt je nach Verfahren stark und bestimmt Detailgrad und Genauigkeit. Erst nach der Klassifikation
in Boden, Vegetation und Bauwerke lässt sie sich fachgerecht weiterverarbeiten. Sie ist ein Zwischenstand, kein Endprodukt.
Ein 3D-Modell ist die geometrisch definierte, digitale Abbildung eines Objekts oder Geländes im dreidimensionalen Raum. Es kann aus Punktwolken, CAD-Konstruktionen oder Mesh-Strukturen entstehen. Anders als eine Punktwolke hat es in der Regel geschlossene Flächen und eindeutig definierte Kanten.
Genutzt wird es für Bestandsdokumentation, Planung, Visualisierung und Kollisionsprüfung. Bei Bauwerken zählen präzise Kanten und Flächen, bei Geländemodellen
die kontinuierliche Oberfläche. Seine Qualität hängt von der Messgenauigkeit
der photogrammetrischen
oder lasergestützten Datenbasis ab.
Ein Mesh ist eine polygonale Oberflächenstruktur aus vielen verbundenen Dreiecken oder Polygonen. Es wird meist aus Punktwolken
oder photogrammetrischer Auswertung
erzeugt und bildet die sichtbare Oberfläche eines Objekts oder Geländes ab.
Anders als in der Punktwolke sind die Punkte durch Kanten verknüpft, es entsteht eine geschlossene, texturierbare Oberfläche. Meshes dienen Visualisierungen, Volumenabschätzungen und digitalen Zwillingen, etwa bei Fassaden, Brücken oder Geländestrukturen. Wegen der großen Datenmenge werden sie für die konstruktive Planung oft vereinfacht oder in CAD-Strukturen überführt.
Rasterdaten bestehen aus regelmäßig angeordneten Pixel- oder Gitterzellen, denen jeweils ein Wert zugeordnet ist, etwa eine Höhe, Intensität, Farbe oder ein Grauwert.
Typisch sind Orthophotos
und Geländemodelle, bei denen jede Zelle eine Höhe enthält. Rasterdaten eignen sich für flächenhafte Analysen wie Hangneigung, Volumen und Oberflächenveränderung. Anders als Vektordaten
sind sie flächen-, nicht objektbasiert. Die Zellgröße legt die Auflösung fest: kleinere Zellen bringen mehr Detail und mehr Daten.
Vektordaten beschreiben Objekte über Punkte, Linien und Polygone. Jeder Geometrie lassen sich Sachdaten zuordnen, sodass Objekte räumlich und attributiv strukturiert sind.
In der Vermessung stehen sie für Grundstücksgrenzen, Leitungsverläufe und Bauwerkskonturen und bilden die Basis für Lagepläne und CAD-Planung. Anders als Rasterdaten
sind sie objektorientiert und geometrisch exakt definiert. Ihre Genauigkeit
hängt von den Messdaten und der korrekten Referenzierung
ab.
Ein Koordinatensystem legt fest, wie Punkte im Raum mathematisch beschrieben und verortet werden: wie die Achsen ausgerichtet sind und in welcher Einheit Koordinaten angegeben werden.
Von seiner Wahl hängt ab, ob Geodaten
zusammenpassen. Nationale oder projektbezogene Systeme sorgen dafür, dass Messdaten in bestehende Planungsgrundlagen eingehen. Geografische Systeme arbeiten mit Breite und Länge, projizierte bilden eine Ebene ab. Für Bau- und Infrastrukturprojekte werden meist projizierte Systeme genutzt, weil sie metrische Abstände direkt abbilden.
Referenzierung ist die eindeutige Zuordnung von Messdaten zu einem definierten Koordinatensystem. Ohne sie bleiben Daten lokal oder relativ und lassen sich nicht projektübergreifend nutzen.
Sie erfolgt über Passpunkte, GNSS-Messungen
oder bekannte Festpunkte, die Daten werden per Transformation
in ein übergeordnetes Bezugssystem überführt. Erst dadurch lassen sich LiDAR, Photogrammetrie und terrestrisches Scanning kombinieren. Fehler an dieser Stelle führen direkt zu Lageabweichungen in den Planungsunterlagen.
LAS ist ein standardisiertes Dateiformat für LiDAR-Punktwolken. Neben den Koordinaten speichert es Intensität, Klassifikation
und Rückstrahlinformationen. LAZ ist die komprimierte Variante.
Beide Formate dienen als softwareübergreifendes Austauschformat für rohe und klassifizierte Punktwolken, etwa für GIS und CAD. LAZ komprimiert verlustfrei: Die Datei wird kleiner, der Informationsgehalt bleibt gleich. Das hilft bei Übertragung und Archivierung großer Datensätze.
GeoTIFF ist ein Rasterdatenformat, das Bildinformationen mit geografischen Referenzdaten verbindet. Es erweitert das TIFF-Format um Koordinaten- und Projektionsangaben.
In der Vermessung trägt es Orthophotos
und Höhenmodelle ( DGM). Durch die eingebettete Georeferenz
lassen sich Dateien meist direkt in GIS und CAD einbinden. Die Qualität hängt von Auflösung, Referenzierung und der zugrunde liegenden Genauigkeit
ab.
