Umfang der Datenerfassung

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Allgemeine Fragestellungen

Der Umfang der Datenerfassung hängt von folgenden Faktoren ab und muss individuell entschieden werden:

  • Für welche Anwendungszwecke sollen die Daten genutzt werden?
    • Sind Flächen notwendig, oder reicht ein Knoten-Kanten-Modell aus, bei dem die Flächengrößen attributiv hinterlegt werden?
    • Muss das Knoten-Kanten-Modell routingfähig sein?
  • Welchen Erfassungs- und Pflegeaufwand kann ich betreiben?
    • Kann das Netz sehr detailliert aufgenommen werden oder soll aus Aufwandsgründen eine gröbere Netzaufnahme erfolgen?
    • Welche Datengrundlagen liegen für die Digitalisierung des Netzes vor?
    • In welchen Zeitabständen muss eine Aktualisierung der Daten erfolgen?
  • Welche Fachdaten muss ich erfassen?
    • Welche Fachdaten sind für die kommunale Doppik notwendig?
    • Welche Fachdaten sind für das Erhaltungsmanagement notwendig?
    • Für welche Geschäftsprozesse möchte ich zusätzliche Daten erfassen?


HINWEIS: In diesem Erfassungsleitfaden können nur Hinweise zum Umfang der Datenaufnahme gegeben werden.


Knoten-Kanten-Modell und/oder Flächenmodell?


  • Die Erfassung und Pflege eines Knoten-Kanten-Modells ist weniger aufwendig als die Erfassung eines Flächenmodells.
  • Die Flächengrößen (z.B. für die kommunale Doppik) können im OKSTRA kommunal auch ohne eigene Flächengeometrien durch Nutzung der Objektart Querschnittsstreifen attributiv versorgt werden (z.B. über mittlere Breiten oder Breiten am Anfang und am Ende eines "Teilabschnitts" sowie über Attribute wie "Wahre Fläche").
  • Das Flächenmodell erlaubt eine genauere und hierarchisch gliederbare Aufnahme der Flächen im Straßenraum.
  • Für die meisten verkehrstechnischen Anwendungen ist ein Knoten-Kanten-Modell notwendig.
  • Routing kann nur im Knoten-Kanten-Modell durchgeführt werden.
  • Ein Flächenmodell sollte möglichst in Verbindung mit einem Knoten-Kanten-Modell (nicht alleine) versorgt werden.


Grobe oder detaillierte Netzaufnahme?


Detaillierungsgrad.png

  • Der OKSTRA kommunal schreibt nicht vor, wie detailliert ein Netz aufgenommen werden soll. Das Knoten-Kanten-Modell und auch das Flächenmodell lassen viele Freiheitsgrade bei der Abbildung des Netzes. Bei der Datenerfassung muss abgewägt werden, wie das Verhältnis zwischen Aufnahme- und Pflegeaufwand und dem Nutzen des jeweiligen Detaillierungsgrad ist.
  • Bei Aufnahme eines detaillierten Netzmodells können die an den Kanten vorhandenen Querschnittstreifen und damit die z.B. für die kommunale Doppik oder das Erhaltungsmanagement wichtigen Flächengrößen realitätsnäher abgebildet werden.
  • Die verkehrlichen Aspekte (z.B. die verkehrlichen Beziehungen an den Knotenpunkten) können bei einer detaillierteren Aufnahme besser abgebildet werden.
  • Es ist zu entscheiden, ob Verkehrsanlagen für den Fußgänger- oder Radverkehr als eigene Achsen abgebildet werden, oder diese Anlagen als Querschnittsstreifen einer Achse, resultierenden aus der Fahrbahn zugeordnet werden.
  • Auch wenn ein komplexes Knotenpunktsystem (Kreisverkehr oder planfreier Kreuzungspunkt) nur durch einen Verbindungspunkt im Knoten-Kanten-Modell abgebildet wird, kann ein Routing realisiert werden.
  • Wenn ein komplexes Knotenpunktsystem im Knoten-Kanten-Modell aufgelöst wird, also durch mehrere Verbindungspunkte und Strassenelemente (z.B. für die Fahrbahn im Kreisverkehr) dargestellt wird, kann dieses Knotenpunktsystem durch die Objektart Komplexer_Knoten als ein Knotenpunkt abgebildet werden.



Welche Flächen?


  • Sollen im Flächenmodell nur die Fahrbahn oder auch Nebenflächen aufgenommen werden?
  • Sollen auch Flächen für nicht Straßenbegleitende Radwege und/oder Wirtschaftswege aufgenommen werden?


Es existieren noch eine Vielzahl anderer Fragestellungen, die in Bezug auf den Umfang der Datenerfassung gestellt werden können. Wir sind bestrebt diese Frageliste ständig zu erweitern.

Grundlagen der Datenerfassung

Hier sollen mögliche Grundlagen für die Versorgung von Knoten-Kanten- und Flächenmodellen vorgestellt werden. Generelle gibt es zwei Datenquellen, die aus dem Vermessungswesen bereitgestellt werden können:

  • einmal die Orthofotos oder Luftbilder aus denen Knoten und Kanten bzw. Flächen digitalisiert werden können und andererseits
  • können die Datenmodelle der digitalen Liegenschaftskarte (ALKIS) bzw. des digitalen Landschaftsmodells (ATKIS) ausgewertet werden.

Neben der Nutzung dieser Datenbestände können auch andere vorhandene Datenbestände wie GDF (kommerzielle Straßenkarten) oder Open Street Map (OSM) für die Erstellung einer Straßendatenbank genutzt werden. Muss das Straßennetz für den Aufbau der Datenhaltung neu erfasst werden, bieten sich die folgenden Vorgehensweise an:

  • manuelle Einmessung des Netzes
  • Videobefahrung
  • Befliegung (Auswertung von Orthofotos),

die im Folgenden beschrieben werden sollen.

Manuelle Einmessung


Die manuelle Einmessung des Netzes bietet sich ausschließlich für sehr kleine Netz an. Sie ist sehr zeit- und kostenaufwendig und liefert ausreichende Genauigkeiten nur unter Nutzung von GPS-Messung. Streckenbestimmungen mit dem Messrad sind eher als zu ungenau zu betrachten.

Die Einmessung kann entweder mit eigenem Personal der Verwaltung oder als Dienstleistung z. B. in Verbindung mit der Versorgung der Straßendatenbank durchgeführt werden. Problematisch bei der Einmessung der Straßenachsen ist die Gefährdung des Messpersonal, dass sich dazu praktisch auf den Schnittpunkt der Straßenachsen in der Mitte von Verkehrsknoten platzieren muss. Geometrien können vor Ort nur sehr ungenau eingemessen werden, da die Wahl der Stützpunkte schwierig ist. Zusätzlich zu der Einmessung von Knoten und Geometrie müssen vor Ort eine Vielzahl von Attributen, die teilweise auf den Abschnitten zu stationieren sind, erfasst werden.

Je nach Art der Erfassungsdokumentation müssen die Daten, die vor Ort aufgenommen worden sind, nochmals manuell in das Fachsystem eingegeben werden, was zu Übertragungsfehlern führen kann. Dies kann aber dadurch vermieden werden, dass die Erfasser vor Ort auf einem PDA oder einem mobilen PC die Fachanwendung direkt befüllen und im Büro eine Synchronisation der Daten mit dem lokalen/stationären System erfolgt. Eine Qualitätssicherung basierend auf Luftbildern oder Kartenwerken ist unbedingt notwendig. Insgesamt kann diese Methode nur in Ausnahmefällen empfohlen werden.

Videobefahrung


Bei der Videobefahrung werden aus dem fahrenden Fahrzeug in kurzen Abständen Fotos vom Straßenraum gemacht. Über GPS wird die Position des Fahrzeugs zu jeder Zeit ermittelt, so dass die Inhalte der Fotos georeferenziert werden können. Die Aufnahmen werden von mehreren Kameras gemacht, so dass durch Auswertung der redundanten Bilddaten Abstände/Längen in den Bildern vermessen werden können. Bei den verfügbaren Erfassungsfahrzeugen sind die Kameras nach allen Richtungen ausgerichtet, so dass für jede Station eine Vielzahl von Perspektiven vorliegt. Teilweise wird auch die Straßenoberfläche aufgenommen, um Aussagen über den Straßenzustand zu erhalten. Aus den Bildern können eine Vielzahl von Informationen abgeleitet werden:

  • Topologie und Geometrie des Straßennetzes
  • Anzahl, Art und Längen und Breiten der Querschnittselemente
  • Bestandsdaten zum Straßenkörper sowie zu einer Vielzahl von Ausstattungsobjekten wie Beschilderung, Markierung, Entwässerung usw.
  • u. U. auch Informationen zum Straßenzustand
  • Informationen zu Lage und Art von Ingenieurbauwerken

Die Erfassung des Straßenraumes durch Videobefahrung liefert sehr viele Detailinformationen, die nicht nur für den Aufbau eines Netzmodells für die Straßendatenbank genutzt werden kann. Durch die Erfassung des gesamten Straßenraumes – auch der Seitenräume – können eine Vielzahl von Bestandskatastern mit Daten versorgt werden. Teilweise sind die Messfahrzeuge neben den Kameras auch mit Laserscannern ausgestattet, die eine sehr genaue Entfernungsmessung zulassen. Insgesamt können bei diesem Verfahren der Datenausnahme sehr viele Informationen zum Straßennetz und zur Straßenausstattung gewonnen werden. Da die Daten archiviert werden können, ist eine stufenweise Versorgung von Bestandskatastern möglich.

Videobilder sind häufig auch ein sehr komfortables und gern genutztes Instrument um Informationen über die Situation vor Ort zu erhalten. Ein Bild in die Bilder der Videobefahrung ersetzen dabei teilweise eine aufwendige Ortsbesichtigung. Als Ausgangslage für ein umfassendes Straßendatenmanagement sind Videobefahrungen sehr geeignet. Je nach Zielsetzung ist zu entscheiden, ob der finanzielle Aufwand für die Videobefahrung gerecht fertig ist.

Teilweise sind auch die Fahrzeuge für die messtechnische Zustandserfassung mit Videokameras ausgestattet, so dass es denkbar ist, dass bei periodischen Erfassungskampagnen für den Straßenzustand im Rahmen der Straßenerhaltung auch Videodaten für die Versorgung des Straßendatenmanagements erfasst werden.

Orthofotos und Befliegung


Bei einem Orthofoto handelt es sich um eine natur- und maßstabsgetreue, verzerrungsfreie Fotografie der Erdoberfläche. Das Orthofoto ist georeferenziert, so dass die daraus digitalisierten Daten die Grundlage für einen georeferenzierten Straßendatenbestand liefern. Bei der Landesvermessung werden Orthofotos in der Regel mit einer Auflösung von 10 bis 25 cm erzeugt, Orthofotos von kommerziellen Anbietern haben ähnliche Auflösungen z. T. sogar bessere. Bei anderen Quellen (z. B. Satellitenbilder) ist die Auflösung geringer. Die Qualität der Orthofotos mit einer Auflösung von 20 cm ist generell ausreichend, um die Achsen und die Flächen des Straßennetzes zu erfassen. Bei den Flächen ist zu berücksichtigen, dass es aufgrund von Bäumen vor allem im Bereich der Nebenflächen u. U. zu Abdeckungen kommt, weshalb eine Luftbildaufnahme möglichst in der vegetationsarmen Zeit durchgeführt werden sollte. Neben den Daten zu Knoten, Kanten und Achsen können in Abhängigkeit der Qualität und der Auflösung der Orthofotos auch ergänzenden Informationen zu Fachdaten aufgenommen werden.

Für die Versorgung eines Straßendatenmanagement kann neben der Nutzung der Orthofotos, die von Vermessungsinstitutionen bereitgestellt werden auch eine eigene Befliegung zur Erfassung des Straßennetzes durchgeführt werden. Diese Befliegungen haben den Vorteil, dass eine Überfliegung in geringeren Höhen durch geführt werden kann, die speziell auf die Anforderungen zur Erfassung von Straßennetzdaten optimiert ist.

Neben der Ableitung eines Knoten-Kanten-Modells können aus den Orthofotos je nach Qualität und Auflösung weitere Fachdaten als Grundlage für Bestandskataster ausgewertet werden:

  • Daten zur Straßengrün und Bäumen z. b. als Grundlage für Baumkataster
  • Daten zu Straßenmarkierung
  • Daten zu Nebenflächen
  • Evtl. Daten zur Straßenentwässerung (z. B. Schächte)

Insgesamt liefern die Orthofotos weniger Informationen als die Videobefahrungen, stellen aber auch eine preiswertere Variante der Datenerfassung dar. Es können Zusatzinformationen zum Netz gewonnen werden, die beispielsweise in den Datenbeständen von ALK und ATKIS nicht enthalten sind. Hier ist wieder abzuwägen, ob die Mehrkosten für eine Befliegung vor dem Hintergrund der Mehrinformationen gerechtfertigt sind.

Hinweis: Quelle der folgenden Aussagen ist das Dokument GeoInfoDok Hauptdokument in der Version 5.1.

Digitale (automatisierte) Liegenschaftskarte ALK(IS)


Die ALK stellt die digitale Version der analogen Katasterkarte dar. Es werden die Lage und die Geometrie der Liegenschaften (Flurstücke und Gebäude), die Nutzungsarten, die charakteristische Topographie sowie öffentlich rechtliche Festlegungen (z. B. die Klassifizierung der Straßen nach Straßenrecht) dargestellt. Die ALK bietet eine flächendeckende aktuelle Bereitstellung der Grundrissdaten in analoger oder digitaler Form flächendeckend. Die in der ALK verfügbaren Informationen über die Flächen im Verkehrsbereich können die Grundlage für den Aufbau einer Straßendatenbank darstellt. Dabei bietet sich hier die Versorgung eines Flächenmodells an, da in der ALK die Flurstücke als Flächen dargestellt werden.

Im folgenden werden die für den Aufbau einer Straßendatenbank relevanten Objektartenbereiche und Objektartengruppen von ALKIS beschrieben. ALKIS stellt die ALK-Daten im neuen AAA-Modell (AFIS, ALKIS, AKTIS-Modell) dar. Jeder Bereich und jede Gruppe besitzt dabei eine Kennung. Im neuen AAA-Modell der Vermessungsverwaltungen ist eine Harmonisierung der Objekte in ALKIS und ATKIS durchgeführt worden, so dass Objekte sowohl in ALKIS als auch in ATKIS genutzt werden, wobei des aber Unterschiede z. B. in der Attributierung geben kann.


ALKIS-Objektartenbereich "Tatsächliche Nutzung" (AX_Tatsaechliche_Nutzung Kennung 40001)


In diesem Bereich wird flächendeckend die Nutzung der Erdoberfläche beschreiben. Es existiert eine Objektartengruppe Verkehr, die die folgenden Objekte enthält:

  • AX_Strassenverkehr (42001)
  • AX_Weg (42006)
  • AX_Platz (42009)
  • AX_Bahnverkehr (42010)
  • AX_Flugverkehr (42015)
  • AX_Schiffsverkehr (42016)

Der Objektartenbereich „Tatsächliche Nutzung“ wurde zwischen ALKIS und ATKIS harmonisiert und auf die Grundflächen von ATKIS abgestimmt. Hierbei sind insbesondere die semantischen Zusammenhänge und die Modellierung für die Objekte der tatsächlichen Nutzung des Liegenschaftskatasters und der korrespondierenden Objektartenbereiche des DLM und die Topographie des Liegenschaftskatasters und des ATKIS abgestimmt worden.

Die semantische Harmonisierung der Objektarten der Grundflächen im Objektartenbereich „Tatsächliche Nutzung“ wurde vollständig erreicht. In der geometrischen Ausprägung hingegen ist der linienhaften Modellierung von Straßen, Wege, Eisenbahnen und Gewässer in ATKIS Rechnung getragen worden. Somit werden diese in ALKIS flächenförmig modellierten Objekte in ATKIS aufgrund des Abstraktionsgrades des Basis-DLM zum Teil nur als linienförmige Repräsentanten von Flächen modelliert.


ALKIS-Objektartenbereich „Bauwerke, Einrichtungen und sonstige Angaben“ (AX_DQMitDatenerhebung Kennung 95104)


Die Objekte des Objektartenbereichs "Bauwerke, Einrichtungen und sonstige Angaben" sind immer im fachlichen Zusammenhang mit den Objekten des Objektartenbereichs "Tatsächliche Nutzung" zu sehen. Der Objektartenbereich "Bauwerke, Einrichtungen und sonstige Angaben" enthält auch Informationen, die eigentlich dem Bereich der "Tatsächliche Nutzung" zuzuordnen sind, die aber nach dem Dominanzprinzip nicht als Objekte des Objektartenbereichs "Tatsächliche Nutzung" geführt werden. Alle "Bauwerke, Einrichtungen und sonstige Angaben" zerschneiden die Grundflächen (Tatsächliche Nutzung) nicht, sondern überlagern sie.

Innerhalb dieses Objektartenbereiches existiert eine Objektartengruppe "Bauwerke, Anlagen und Einrichtungen für den Verkehr" mit den folgenden Objekten:

  • AX_BauwerkImVerkehrsbereich (53001)
  • AX_Strassenverkehrsanlage (53002)
  • AX_WegPfadSteig (53003)
  • AX_Bahnverkehrsanlage (53004)
  • AX_SeilbahnSchwebebahn (53005)
  • AX_Gleis (53006)
  • AX_Flugverkehrsanlage (53007)
  • AX_EinrichtungenFuerDenSchiffsverkehr (53008)
  • BauwerkImGewaesserbereich (53009)


ALKIS-Objektartenbereich "Gesetzliche Festlegungen, Gebietseinheiten, Kataloge"


Über die Objektartengruppe "Öffentlich-rechtliche und sonstige Festlegungen" werden auf den Grund und Boden bezogene Beschränkungen, Belastungen oder andere Eigenschaften nachgewiesen. Die materiellen Festlegungen gründen auf besonderen Rechtsvorschriften. Die Zuordnung, Einstufung, Widmung und Abgrenzung obliegt den hierfür zuständigen bzw. ausführenden Stellen. Im Bereich des Straßenverkehrs existieren die folgenden Objekte:

  • AX_KlassifizierungNachStrassenrecht (71001)
  • AX_AndereFestlegungNachStrassenrecht (71002)

Für die öffentlich-rechtlichen und sonstigen Festlegungen wird als Raumbezugsgrundform i.d.R. die geometrische Grundform "Fläche" verwendet, da nach den fachlichen Anforderungen keine topologischen Auswertungen vorgenommen werden brauchen. Die Objektarten "Klassifizierung nach Straßenrecht" und "Andere Festlegungen nach Straßenrecht" werden aus der abstrakten Objektklasse "AG_Objekt" geometrisch abgeleitet.

Der Auswahldatentyp "AG_Objekt" erlaubt es, Subklassen zu bilden, bei denen die konkrete Art des Geometrietyps (punkt-, linien- oder flächenförmig) erst auf Instanzenebene festgelegt wird. Diese Auswahlmöglichkeit erlaubt es, die genannten Objektarten je nach Inhalt eines Attributes in ALKIS als flächen- oder linienförmig (z. B. Anbauverbot) zu erfassen.

ATKIS


Im ATKIS-Basis-DLM wird die Landschaft durch punkt-, linien- und flächenförmige Objekte beschrieben. Der Abstraktionsgrad des ATKIS-Basis-DLM bedingt, dass Objekte, die in ALKIS flächenförmig modelliert sind, in ATKIS punkt- oder linienförmig abgebildet werden. Das Netz der Straßen, Hauptwirtschafts- und Wirtschaftswege, schienengebundene Verkehrswege und Gewässer teilt die Landschaft, sofern die Objekte auf der Erdoberfläche liegen, zunächst in Maschen auf. Diese Maschen werden in der Regel durch flächenförmige Objekte aus dem Objektartenbereich "Tatsächliche Nutzung" gefüllt, so dass jeder Teil der Erdoberfläche redundanzfrei und lückenlos beschrieben wird. Die weitere Beschreibung der Erdoberfläche erfolgt durch die überlagernden Objektarten der anderen Objektartenbereiche. Im folgenden werden die für die Einrichtung eines Straßendatenmanagements relevanten Objektartengruppen beschrieben.


ATKIS-Objektartenbereich "Tatsächliche Nutzung"


Die Objektartengruppe mit der Bezeichnung "Verkehr" und der Kennung "42000" enthält im Objektartenbereich "Tatsächliche Nutzung" die bebauten und nicht bebauten Flächen, die dem Verkehr dienen. Die Objektartengruppe umfasst die folgenden Objektarten:

  • 42001 AX_Strassenverkehr
  • 42002 AX_Strasse
  • 42003 AX_Strassenachse
  • 42005 AX_Fahrbahnachse
  • 42008 AX_Fahrwegachse
  • 42009 AX_Platz
  • 42010 AX_Bahnverkehr
  • 42014 AX_Bahnstrecke
  • 42015 AX_Flugverkehr
  • 42016 AX_Schiffsverkehr

Im Basis-DLM werden Straßen und Wege linienförmig modelliert. Eine Straße besteht i. d. R. aus einem Straßenkörper und einer Fahrbahn. Sind die Achsen des Straßenkörpers und der Fahrbahn im Rahmen der Genauigkeitsanforderungen identisch (Normalfall), wird nur eine Achse als Objektart AX_Strassenachse erfasst. Jedes raumbezogene Elementarobjekt (REO) AX_Strassenachse ist Bestandteil eines zusammengesetzten Objektes (ZUSO) AX_Strasse. Die angrenzenden Objekte aus dem Objektartenbereich "Tatsächliche Nutzung" werden bis an die Straßenachse herangezogen. Sind die Achsen des Straßenkörpers und der Fahrbahn im Rahmen der Genauigkeitsanforderungen nicht identisch, wird der Straßenkörper als Objektart AX_Strassenachse und die Fahrbahn als Objektart AX_Fahrbahnachse modelliert.

Bei Straßen mit baulich getrennten Richtungsfahrbahnen verläuft die Straßenachse in der Mitte der baulichen Trennung. Jede Richtungsfahrbahn wird als Objektart AX_Fahrbahnachse erfasst. AX_Strassenachse und AX_Fahrbahnachse sind Bestandteile des zusammengesetzten Objektes AX_Strasse. Die Flächen zwischen AX_Fahrbahnachse und AX_Strassenachse sowie zwischen AX_Fahrbahnachse und AX_Fahrbahnachse werden mit der Objektart AX_Strassenverkehr belegt. Die angrenzenden Objekte aus dem Objektartenbereich "Tatsächliche Nutzung" werden bis an die äußeren Fahrbahnachsen herangezogen.


ATKIS-Objektartenbereich Bauwerke


Der Objektartenbereich "Bauwerke, Einrichtungen und sonstige Angaben" besteht aus den aufgeführten Objektartengruppen:

  • 51000 Bauwerke und Einrichtungen in Siedlungsflächen
  • 52000 Besondere Anlagen auf Siedlungsflächen
  • 53000 Bauwerke, Anlagen und Einrichtungen für den Verkehr
  • 54000 Besondere Vegetationsmerkmale
  • 55000 Besondere Eigenschaften von Gewässern
  • 56000 Besondere Angaben zum Verkehr
  • 57000 Besondere Angaben zum Gewässer

Die Objekte des Objektartenbereichs "Bauwerke, Einrichtungen und sonstige Angaben" sind immer im fachlichen Zusammenhang mit den Objekten des Objektartenbereichs "Tatsächlichen Nutzung" zu sehen. Der Objektartenbereich "Bauwerke, Einrichtungen und sonstige Angaben" enthält auch Informationen, die eigentlich dem Bereich der tatsächlichen Nutzung zuzuordnen sind, die aber nach dem Dominanzprinzip nicht als Objekte des Objektartenbereichs "Tatsächliche Nutzung" geführt werden.

Die Objektarten des Objektartenbereichs "Bauwerke, Einrichtungen und sonstige Angaben" überlagern die Objekte des Objektartenbereichs "Tatsächliche Nutzung", ohne sie zu zerschneiden oder Flächen aus zu stanzen.

In den Objektartenbereich "Bauwerke, Einrichtungen und sonstige Angaben" fällt auch die Objektartengruppe 56000 "Besondere Angaben zum Verkehr". Zu dieser Objektartengruppe gehören die Objektarten AX_Netzknoten, AX_Nullpunkt, AX_Abschnitt und AX_Ast. Diese vier Objektarten bilden die Verknüpfungselemente zu den Fachdaten der Straßenbauverwaltung auf Länderebene. Ihre Modellierung erfolgt im Rahmen der gültigen Standards der Straßenbauverwaltungen (ASB, OKSTRA®) und bietet so die Möglichkeit, Daten auf automatisierte Weise zwischen den beiden Verwaltungen auszutauschen.


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