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Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Fakultät Geoinformation

Lehrmaterial für das Lehrgebiet Kartographie Modul FV 11 Diplomstudiengang Vermessungswesen (Fernstudium) Teil 1

zusammengestellt von

Prof. Dr.-Ing. Andreas Kowanda mit Beiträgen von Prof. Dipl.-Ing Ernst Dietrich Hoffmeister

Stand: September 2018

HTW Dresden – Fakultät Geoinformation – Prof. Dr.-Ing. Kowanda Lehrmaterial FV 11 (Kartographie)

Gliederung des Lehrmaterials Literaturquellen 1 Grundlagen der Kartographie 1.1 Grundbegriffe der Kartographie 1.2 Institutionen und Einrichtungen der Kartographie 1.3 Abbildungsformen der Erdoberfläche 1.4 Maßstabsbereiche 1.5 Kartographische Datenquellen und deren Nutzungsbedingungen 1.5.1 Bibliotheken und Archive 1.5.2 Bundes-, Landes- und Kommunalbehörden 1.5.3 Geodateninfrastrukturen 1.5.4 Kommerzielle Anbieter von GIS und digitalen Geodaten 1.5.5 Datenrecherche im Web 1.5.6 Urheberrecht 1.6 Kartennetzentwürfe 1.6.1 Grundlagen der Kartennetzentwürfe 1.6.2 Echte Entwürfe 1.6.3 Gesamtdarstellungen der Erde (unechte Entwürfe) 2 Kartographische Darstellungsmethodik 2.1 Theoretische Grundlagen kartographischer Darstellung 2.1.1 Informations- und Kommunikationstheorie 2.1.2 Semiotik und Wahrnehmung 2.1.3 Gestaltungslehre 2.1.4 Farblehre 2.2 Kartographische Darstellungsmethoden 2.3 Grundlagen der Generalisierung 2.4 Kartengestalterische Anwendungen 2.4.1 Reliefdarstellung 2.4.2 Luft- und Satellitenbildkarten 3 Amtliche Geobasisdaten und deren Anwendungen 3.1 Einführung und Begriffe 3.2 Entwicklung der amtlichen Kartographie 3.3 Geodätische Grundlagen 3.4 Inhalt und Gestaltung topographischer Kartenwerke 3.5 ATKIS und DTK 3.6 Geodateninfrastrukturen und Geoportale

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Literatur: /1/ Hake/Grünreich/Meng: Kartographie - 8., vollständig neu bearbeitete und erweiterte Auflage, Berlin, New York 2002 /2/ Bollmann, Jürgen und Wolf-Günther Koch (Hrsg.): Lexikon der Kartographie und Geomatik Gesamtausgabe in 2 Bänden, 968 S., 637 s/w Abb., 58 farb. Abb., 134 s/w Tab., gebunden im Schuber Heidelberg/Berlin: Spektrum Akademischer Verlag, 2001 /3/ Kohlstock, P.: Kartographie, 2. Aufl., UTB Schöningh, Paderborn u.a. 2010 /4/ Hennermann, K.: Kartographie und GIS, WBG Darmstadt 2006 /5/ Schweizerische Ges. f. Kartographie (Hrsg.): Topographische Karten, Kartengrafik und Generalisierung Kartographische Publikationsreihe Nr.16, Bern 2002 Weiterführende Literatur: /6/ Imhof, Eduard: Thematische Kartographie (Lehrbuch der Allgemeinen Geographie, Bd. 10) Walter de Gruyter Verlag, Berlin / New York: 1972. /7/ Landesvermessungsamt Sachsen (Hrsg.): Die Vermessung Sachsens. 200 Jahre Vermessungsverwaltung Sachsen. Verlag K. Gumnior Chemnitz 2006. /8/ Schaffer, J.: Topographische Landeskartenwerke im vereinigten Deutschland - die Notwendigkeit zur Angleichung und die Realisierung. In: Kartographische Nachrichten. - Bonn 44(1994)1. - S. 6 - 12 /9/ Schmid, D.: Die Topographischen Landeskartenwerke in der Bundesrepublik Deutschland In: Kartographisches Taschenbuch 1988/89 Bonn: Kirschbaum Verlag, 1989. - 225 S. - S. 21-46 /10/ Schirm, W.: Die topographischen Kartenwerke der DDR. In: Kartographisches Taschenbuch 1992/93 Bonn: Kirschbaum Verlag, 1992. - 346 S. - S. 13-30 /11/ Töpfer, F.: Kartographische Generalisierung, H. Haack, Gotha 1974. Fachzeitschriften, Periodika: „Kartographische Nachrichten – Fachzeitschrift für Geoinformation und Visualisierung“ (KN) Deutsche Gesellschaft für Kartographie e. V. (Hrsg.) http://www.dgfk.net/ > Publikationen > Kartogr. Nachrichten „Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement“ (ZfV) Deutscher Verein für Vermessungswesen (DVW) e.V. – Gesellschaft für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement (Hrsg.) http://www.dvw.de > ZfV > Jahrgang führt zu den letzten Jahrgängen/Heften der ZfV mit Zusammenfassungen der einzelnen Fachaufsätze „Nachrichten aus dem Karten- und Vermessungswesen“, Reihe I: Deutsche Beiträge und Informationen, Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) (Hrsg.) http://www.bkg.bund.de > Produkte > Schriften > Schriften-Reihen Kartographisches Taschenbuch, Kirschbaum Verlag, Bonn (aller 2 Jahre, zuletzt 2013)

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Internet-Adressen: /12/ http://www.dgfk.net/

Deutsche Gesellschaft für Kartographie e. V. > Links (u. a. zu Anbietern kartographischer Produkte) > Publikationen > Kartogr. Nachrichten /13/ http://adv-online.de Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) > Wir über und > Mitglieder > Bundesländer/Landesvermessungsämter > Geotopographie > ATKIS > Top. Landeskartenwerke > Metainformationssystem > Veröffentlichungen /14/ http://www.bkg.bund.de/ Bundesamt für Kartographie und Geodäsie in Frankfurt/Main und Leipzig (ehemals Institut für Angewandte Geodäsie - IfAG) > Produkte > Geodaten > Digitale Karten > Landkarten > Topographische Karten (Blattübersichten, Kartenbeispiele Topographischer Übersichtskarten) /15/ http://www.geodatenzentrum.de Geodatenzentrum des BKG Auskunft über Daten > Metadaten BKG bzw. Metadaten Bundesländer /16/ http://www.geoportal.de Gemeinsames Geoportal von Bund, Ländern und Kommunen - Datensuche, Themakarten, Geoviewer Amtliches Topographisch-Kartographisches /17/ http://www.atkis.de Informationssystem (ATKIS)

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1 Grundlagen der Kartographie 1.1 Grundbegriffe der Kartographie Kartographie Wissenschaft, Technik und Kunst der Sammlung, Verarbeitung und insbesondere Abbildung raumbezogener Informationen mittels kartographischer Darstellungsmethoden. Theoretische Kartographie -

Kartengestaltung Kartenredaktion Kartennutzung Geschichte der Kartographie

Praktische Kartographie -

Kartographische Technologien Drucktechnik Medientechnik Geoinformatik

Aktuelle Trends in der Geomatik Allgemeine Trends in den Geowissenschaften Computergrafik hat die manuelle Kartographie seit 1990 vollständig ersetzt. Geoinformationssysteme (GIS) speichern raumbezogene Informationen. Sie ermöglichen Analysen, Abfragen und textliche, graphische, oder akustische Präsentationen. Neue Medien erweitern die Möglichkeiten der Präsentation georäumlicher Sachverhalte. Mobile Kartographie – Smartphones und Tablets ermöglichen schnelle Orientierung an jedem Ort. GPS macht Lagebestimmung überall möglich. Navigationssysteme für Automobile und Wanderer. Das Internet ist weltweit wichtigstes Medium zum Austausch von Informationen. Die Nutzung von Routenplanern, EarthViewern und Open GIS werden alltägliches Werkzeug. Online Karten werden im Internet in großer Fülle veröffentlicht. Diese werden meist von Laien und Programmierern über Interaktive OnlineKartendienste und Open-Source Softwarelösungen bearbeitet. Navigationssysteme benötigen neben hochgenauer Topographie eine Fülle weiterer Echtzeitdaten. Diese werden in Cloud -Systemen gespeichert und dem Anwender zugeführt.

Schlussfolgerungen für die Geomatik Geomatik nutzt für die Präsentation des Georaumes die jeweils optimale Software und Gestaltungsmöglichkeiten Wandlung vom Kartenzeichner zum Geoinformatiker. Datenbankmanagement wird wesentlicher Arbeitsbereich des Kartographen. Aufbau von Geodateninfrastrukturen zur universellen Datennutzung. Visualisierung auf PC, Tablet, Folie, Smartphone. 3-D-Kartographie, Animationen , multimediale anwendungen Programmierung und Bearbeitung von Renderern löst Grafikprogramme ab. Gestaltung einfacher Kartengraphiken (Topogramme) für kleinformatige Displays mobiler Endgeräte. Kartenredaktion nutzt Internet zur Datenbeschaffung. Web- Map Services verknüpfen Daten unterschiedlicher Herkunft. GoogleEarth, openstreetmap.org Leaflet, Stepmap, welt-atlas.de Kartographen müssen hier verstärkt einwirken, um die graphische und gestalterische Qualität der Kartengraphiken im Internet zu verbessern. Die Fragen der Datenbeschaffung und verarbeitung dominieren gegenüber kartengestalterischen Aspekten. Die Kartographie muss hier wieder stärker einwirken. Programmierkenntnisse sind unverzichtbar.

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Karte: Maßstäblich verkleinerte, generalisierte und erläuterte Grundrißdarstellung von Erscheinungen und Sachverhalten der Erde, der anderen Weltkörper und des Weltraumes in der Ebene. (IKV 1973) Die Karte ist ein maßgebundenes und strukturiertes Modell räumlicher Bezüge. Sie ist im weiteren Sinne ein digitales, graphikbezogenes Modell, im engeren Sinne ein analoges graphisches Modell. Das graphische Modell verwendet einen Zeichenvorrat mit vereinbarten Bedeutungen. (Hake 1988) Eine Karte ist eine grundrissbezogene graphische Repräsentation georäumlichen Wissens auf der Basis kartographischer Abbildungsbedingungen. (Bollmann 2001) Namensursprung: charta (lat.) = Brief, Urkunde Landkarte: „Abgrenzung nach außen“ zu anderen Bedeutungsinhalten wie Spielkarte, Fahrkarte, Postkarte. Topographische Karte: Kartenart, die alle für die Orientierung im Gelände notwendigen Gegebenheiten der Erdoberfläche entsprechend dem Maßstab vollständig und lagerichtig wiedergibt. Grundkarte (= Grundmaßstab): Aufnahmemaßstab topographischer Landeskartenwerke, deren größter Maßstab. (Deutschland W: DGK 5, Deutschland O: TK 10) Thematische Karte: Kartenart, auf der Objekte oder Sachverhalte (Themen) nicht topographischer Art aus der natürlichen Umwelt, aus dem Wirtschafts- und Sozialbereich der menschlichen Gesellschaft abgebildet werden. (Koch in Lexikon der Kartographie und Geomatik) Grundlagenkarte (Basiskarte): Topographische Bezugsgrundlage für thematische Karten. Ermöglicht den Lagebezug bei der thematischen Kartierung und dient der Orientierung bei der Kartennutzung. Die graphische Form der Grundlagenkarte ist abhängig von Zweck, Maßstab und Thema der Karte. Kartographische Generalisierung Kartographische Generalisierung ist Auswahl und Verallgemeinerung der auf der Karte dargestellten Objekte entsprechend dem Zweck und dem Maßstab der Karte und den Besonderheiten des darzustellenden Territoriums. (SALISTSCHEW 1972) Die kartographische Generalisierung umfasst Theorien, Methoden und Verfahren zur Reduzierung und Verallgemeinerung von kartographischen Informationen. (BOLLMANN 2001)

Bildquelle: Topographische Karten kennen lernen, verstehen, nutzen. LGN Hannover o.J.

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Bildquelle: HTW Dresden, Prof. Dr.-Ing. Andreas Kowanda

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1.2 Institutionen der Kartographie in Deutschland Amtliche Kartographie Kreise und Kommunen

Bund

Länder

Amt für Geoinformationswesen der Bundeswehr (Euskirchen)

Landesvermessungsbehörden (z.B. Staatsbetrieb Geobasisinformation und Vermessung Sachsen) Geologische Landesämter

Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (Hamburg, Rostock) Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (Frankfurt, Leipzig)

Landesämter für Umwelt, Naturschutz etc. Statistische Landesämter

Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (Hannover, Berlin)

Landesämter für Raumordnung, Bodenordnung, Flurneuordnung

Statistisches Bundesamt (Wiesbaden) Umweltbundesamt (Dessau)

Kreiskatasterämter Städtische Vermessungsämter Kommunalverbände Landschaftsverbände Gebietskörper -schaften Umlandverbände Planungsgemeinschaften

Hochschulwesen Forschungsinstitute Fachhochschulen: Beuth HS Berlin HTW Dresden HfT Karlsruhe FH München Universitäten: TU Dresden Uni Bonn Uni Hannover TU München Uni Trier Forschungsinstitute: Inst. f. ökologische Raumentwicklung Dresden Institut für Länderkunde Leipzig Geoforschungszentrum Potsdam

Archäologische Landesämter Bergämter Landesforstverwaltungen Gewerbliche Kartographie überregional regional IABG (Industrieanlagen Betriebsgesellschaft) Appelt Verlag Gundelsheim Geodaten Factory Dresden Artifex Bad Langensalza Klett Perthes Stuttgart, Gotha Dr. Barthel Panitzsch Kober-Kümmerli+ Frey Köln Dr. Rolf Böhm Bad Schandau Mair Dumont Ostfildern CCV Varel Cornelsen Verlag Bielefeld (Baedecker, Marco Polo, Falk, Dumont, Mair, RV Verlag, Kompass, Hallwag, KümDeutscher Alpenverein München Fritsch Verlag Hof merly&Frey) Publicpress Gesecke Georelief, Dresden Städte Verlag Wagner& Mitterhuber MBM Systems, Dresden Fellbach Müller&Richert Gotha Westermann Schulbuchverlag Braunschweig Nelles Verlag München Nordland Verlag Schwerin Wissen Media Verlag Stuttgart Pietruska Verlag Rülzheim Sachsen Kartographie Radeburg B. Spachmüller Ingenieurbüro Schwabach u.v.a.

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1.3 Abbildungsformen der Erdoberfläche

Quelle: Herzog. KN 2/1988

Abbildungsformen der Erdoberfläche sind die allgemeinen Methoden mit denen georäumliche Objekte, Sachverhalte und Erscheinungen in unterschiedlichsten Medien präsentiert werden. 1 1.1 1.2 2 2.1 2.2 3 3.1 3.1.1

Verbale Abbildungen sprachliche Beschreibung, Erzählung Textbeschreibung, Reiseführer Graphische Darstellungen Photographie, Schrägluftbild Profil, Landschaftszeichnung, Gemälde Kartographische Darstellungen Zweidimensionale Darstellungen Karte mit Punkt-, Linien und Flächenelementen („Strichkarte“) oder als Luftbildkarte „Plan“ Großmaßstäbige Karte 3.1.2 Kartenverwandte Darstellungen 3.1.2.1 Grundrissliche Darstellungen Kartenskizze, „Mental Map“ Kartogramm (Lagebezug sind administrative Gebiete oder Pseudoareale) 3.1.2.2 Nicht- grundrissliche Darstellungen Schrägansicht Anamorphote (Flächengröße wird nach themenbezogenem Wertmaßstab ermittelt) Blockbild 3.2 Dreidimensionale Darstellungen 3.2.1 Globen 3.2.2 Reliefmodelle 3.2.3 Dreidimensionale Bildschirmdarstellungen

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1.4 Maßstabsbereiche Maßstab: Das lineare Verkleinerungsverhältnis der Karte zur Natur M=1:m < Maßstabszahl Maßstabsbereiche der Nachbarwissenschaften Maßstabsbereich

Bezeichnung

von ... bis

groß

geodätischer Bereich

1: 500 bis < 1: 10 000

mittel

topographischer Bereich

1: 10 000 bis < 1: 200 000

klein

geographischer Bereich

> 1: 200 000

1.5 Kartographische Datenquellen und deren Nutzungsbedingungen Originäre Datenerfassung Unmittelbare Erfassung am Objekt oder dessen unverändertem Abbild  Vermessung (Tachymetrie)  Topographische Aufnahme (Messtischaufnahme)  Thematische Kartierung  Photogrammetrie (Luftbildaufnahme)  Fernerkundung (Satellitenbildaufnahme) Sekundäre Datenerfassung Mittelbare Erfassung von Daten, die bereits in bearbeiteter Form vorliegen. Weiterführende Literatur:  Bernard, Lars, Fitzke, Jens und Wagner, Roland: Geodateninfrastruktur- Grundlagen und Anwendungen. s.l. : Herbert Wichmann Verlag, 2005.  Lewandowski, Dirk: Handbuch Internetsuchmaschinen. Heidelberg : Akademische Verlagsgesellschaft Aka Gmbh, 2009. ISBN 978-3-89838-607-4

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 Web Information: Retrieval-Technologien zur Informationssuche im Internet. Frankfurt am Main : Deutsche Gesellschaft für Informationswissenschaft und Informationspraxis e.V., 2005. ISBN 3-925474-55-2.  Ramm, Frederik und Topf, Jochen. OpenStreetMap. : Lehmanns Media, 2009. ISBN 9783-86541-320-8.

1.5.1 Bibliotheken und Archive Sächsisches Hauptstaatsarchiv Dresden 268 000 Karten Sächsische Landes- und Universitätsbibliothek Dresden 134 000 Karten und Ansichten, 950 Atlanten Die Deutsche Bibliothek – Deutsche Bücherei Leipzig 150 000 Karten, 4200 Atlanten Die Deutsche Bibliothek – Deutsche Bibliothek Frankfurt / Main 100 000 Karten und Atlanten Institut für Länderkunde Leipzig 50 000 Karten, 1520 Atlanten Sächsisches Bergarchiv Freiberg 85 000 Karten und Risse Justus Perthes Verlag Gotha 175 000 Karten und 100 000 geogr.- kartogr. Schriften Staatsbibliothek zu Berlin- Preußischer Kulturbesitz 855 000 Karten, 26 500 Atlanten, 31 000 kartographische Schriften Bundesarchiv Koblenz 400 000 Karten, 500 000 Luftbilder

1.5.2 Bundes-, Landes- und Kommunalbehörden Topographische Kartenwerke und Geobasisdaten Katasterkarten, ALK: - Kreiskataster- und Vermessungsämter - Städtische Vermessungsämter  Karten- und Produktverzeichnis, Online- Shop z.B. Städtisches Vermessungsamt Dresden, Datenangebot: Liegenschaftskarte, 3D- Stadtmodell, Stadtkarte Dresden, Luftbilder, Übersichtskarte Dresden u.a. Topographische Kartenwerke, Rasterdaten: - Landesvermessungsämter  Kartenverzeichnisse, Online- Shop - Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (Frankfurt/Main, Leipzig)  Kartenverzeichnis des BafKG Rasterdaten der topographischen Landeskartenwerke: TK 10, TK 25, TK 50, TK 100, ÜK 200, TIFF- Format, nach Elementfolien getrennt. Sachsen Top 50: Interaktive digitale Kartenserie der deutschen Landesvermessung Geobasisdaten: www.atkis.de AFIS/ALKIS/ATKIS Thematische Kartenwerke und Informationssysteme x Landesämter für Umwelt und Geologie x Ämter für Flurneuordnung und Landesentwicklung x Landesforstbehörden x Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (HH) x Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (H) x Umweltbundesamt (B) x Bundesforschungsanstalt für Landeskunde und Raumordnung (BN) x örtliche Planungsbehörden, z.B. Dresden, Dezernat für Stadtentwicklung und Bau Statistiken, Amtliche Veröffentlichungen: - Statistisches Jahrbuch der BRD (Statistisches Bundesamt WI) - Statistische Jahrbücher und Berichte der Statistischen Landesämter - Gemeindeverzeichnisse - Geographisches Namenbuch der BR Deutschland

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- Adressbuch Deutschland, Heyne Sachbuch Nr. 19/201, München - Kartographisches Taschenbuch (Behördenteil) Regional- und Nationalatlanten: Landesvermessungsämter, Institut für Länderkunde Leipzig, Wissenschaftliche Akademien und andere Träger.

1.5.3. Geodateninfrastrukturen und Geoportale Siehe Kapitel 3.6!

1.5.4. Kommerzielle Anbieter von GIS und digitalen Geodaten Luft- und Satellitenbildkarten Hansa Luftbild http://www.hansaluftbild.de Aphos Leipzig http://www.aphos.de TomTom (ehem. Teleatlas), s´Hertogenbosch (NL) Weltgrößter kommerzieller Anbieter von digitalen Kartendaten für Navigation, GIS und LBS (2300 Mitarbeiter, 127 Mio. € Umsatz) www.teleatlas.com Here (Navteq, Nokia) (Chikago, Veldhoven, Berlin) Seit 2015 von Audi, BMW und Daimler übernommen Kober Kümmerly+Frey, Köln (D) www.kartenwelten.de Maps for Illustrators (695 € je CD) IABG (Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbh) - Geodaten Factory (Dresden) http://www.iabg.de/index_de.php

1.5.5. Datenrecherche im Web Kostenloser download u.a.: ESRI World Basemap Data Download http://www.esri.com/data/download/basemap/how_to_download.html SRTM-Daten: http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/cbanddataproducts.html CIA - The World Factbook https://www.cia.gov/redirects/factbookredirect.html mapAbility- VectorMap http://www.mapability.com Weltweite Vektordaten (1: 250 000, 10 Thematische Layer) US Geological Survey EROS http://edc2.usgs.gov/geodata/index.php Weltweite Raster- und Vektordaten (DHM, Gewässer) und umfangreiche Daten der USA http://www.maps.ethz.ch Suchinstrumente, Bibliotheken, Archive zur Kartographie weltweit. Geography Network http://www.geographynetwork.com Weltweites ESRI- Netzwerk, Links zu kostenlosen Daten,Karten und Anwendungen http://www.lib.utexas.edu/Libs/PCL/Map_collection/ Map_ collection.html Kartensammlung der Universität von Texas, Austin Earth- Viewer Google Maps, Bing Maps, ...