In diesem Abschnitt nähern wir uns ausgehend von analogen Informationssystemen wie Karten und Listen den Grundlagen digitaler GI-Systeme. Zur geometrischen Modellierung werden dort Punkte, Linien, Flächen und Körper herangezogen. Diese werden systemintern durch Vektoren oder Rasterstrukturen approximiert, die jeweils spezifische Eigenschaften besitzen. Alphanumerische Informationen werden als Attributdaten und auch in Form von Metadaten geführt. Geometrie und Sachdaten können Unschärfe besitzen und im Laufe der Zeit Veränderungen unterworfen sein.

Bei der Abbildung der uns umgebenden Welt in ihrer Komplexität und Vielfalt bedienen wir uns modellhafter Vorstellungen. Gleichzeitig beschränken wir uns auf einen Ausschnitt aus der Realwelt. Innerhalb dieses Ausschnitts beschäftigen wir uns mit bestimmten Phänomenen, die wir als Entitäten bezeichnen werden.

In der Abbildung sind zwei Entitäten eines Ausschnitts der Realwelt herausgegriffen. Die beiden Gebäude sind unterscheidbar
und – vereinfacht gesprochen – über Straße und Hausnummer eindeutig
identifiziert. Zueinander stehen sie in einer lagemäßigen Beziehung:
sie stehen nebeneinander. Daneben ist jede Entität noch durch weitere
Kennzeichen – sogenannte Sach- oder Attributdaten – näher
beschrieben.

Modellierung von Geodaten

Ein seit langem verbreiteter und auch in dieser Abbildung verwendeter Ansatz ist die Modellierung eines Ausschnitts der Realwelt über graphische Darstellungen. Diese kennen wir aus herkömmlichen geographischen Informationssystemen – alten und neuen Karten -, aus Bildern und beispielsweise auch durch graphische Darstellungen in Gebrauchsanweisungen. Umfangreiche, analoge Informationssysteme wurden auf der Grundlage dieses Modellierungsansatzes bereits aufgebaut und werden auf dem laufenden gehalten. Mathematische und geodätische Verfahren, große handwerkliche Tradition sowie kulturelles Erbe kennzeichnen dieses Darstellungsmodell. Wir sind es gewohnt und darin ausgebildet, diese modellhaften Darstellungen zu verstehen.

Ein zweiter, nahezu ebenso alter Modellierungsansatz besteht darin, Eigenschaften einer Entität aufzuschreiben (beschreibende Daten). Auch hierfür werden umfangreiche Sammlungen in Form von Karteien, Listen und Nachschlagewerken aufgebaut, aktuell gehalten und ausgewertet.

Für beide Informationsarten gilt, daß für sie Verfahren der Aufbewahrung (Speicherung), Nutzung und Weiterleitung entwickelt wurden.

Für die Speicherung graphischer Darstellung kennen wir Planschränke, für beschreibende Daten Karteikästen, Hängeregistraturen und große Dokumentenarchive. Diese Datenbanken erlauben es, die Information über längere Zeiträume zu bewahren und nutzbar zu machen.

In der Regel werden Karten und Pläne nicht nur von den Personen genutzt, die für die Erstellung der Unterlagen zuständig sind, sondern in Hinblick auf die Nutzung durch einen anderen Personenkreis gefertigt. In Energieversorgungsunternehmen gibt es dafür beispielsweise zentrale Zeichenbüros, die für die Bestandsdokumentation zuständig sind. In zeitlichen Abständen oder auf Anforderung hin werden die Pläne vervielfältigt und anderen Abteilungen oder externen Stellen ausgehändigt, dort genutzt oder auch in Verbindung mit anderen Informationen ausgewertet.

Im Bereich des Katasterwesens und der topographischen Erfassung des Landes sind Dienststellen der Vermessungsverwaltung für die Erfassung, Speicherung und Laufendhaltung der Information zuständig. Die Vielzahl der so vorgehaltenen Informationsarten wird über Kartenverzeichnisse und Blattschnittübersichten anderen zugänglich gemacht, die entsprechend ihren Informationsbedürfnissen – meist gegen Entgeld – Daten anfordern können. Durch diese Kommunikationswege werden die Informationen personen- und ortsübergreifend verfügbar gemacht.

Mit der Einführung und zunehmenden Bedeutung der elektronischen Datenverarbeitung wurden Methoden und Werkzeuge entwickelt, diese analogen Informationssysteme und Verfahren in digitale Systeme zu überführen. Hierbei sind verschiedene Themenkomplexe zu betrachten. Der eine ist die Geometrie der Daten. Hierfür gibt es geometrische Modellierungsansätze, die speziell für mathematisch-geometrische Verfahren und Rechnersysteme entwickelt wurden. Diese können im Vektormodell oder im Rastermodell rechnerintern abgebildet werden. Beide Modelle haben spezifische Eigenschaften, Stärken und Schwächen, die sie für bestimmte Aufgaben besonders geeignet oder weniger geeignet machen.

Der zweite Themenkomplex sind die beschreibenden Daten, die auch Attribute genannt werden, mit denen wir uns hier beschäftigen werden. Eine Erweiterung herkömmlicher Verarbeitungstechniken wird für multimediale Daten erforderlich. Eine weitere Besonderheit ist es, wenn zeitlich sich ändernde Phänomene in Geo-Informationssystemen abzubilden sind.

Grundlegende Anforderungen an Datenhaltungssysteme sowie vorhandene Datenbankmodelle werden separat beschrieben und in Hinblick auf GI-Systeme beleuchtet.

Neben der Datenhaltung spielt die personen- und ortsunabhängige Informationsbereitstellung eine große Rolle. Dies wird durch entsprechende Kommunikationseinrichtungen ermöglicht.