Entwicklung, Einsatzfelder und Erfolgsfaktoren von Geo-Informationssystemen

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung: Geo-Informationssysteme als effektive Instrumente zur Entscheidungsunterstützung

2. Geo-Informationssysteme: Begriffsklärung und Abgrenzung

3. Erfolgsfaktoren: Begriffsklärung und Abgrenzung

4. Entwicklung und Konzeption von Geo-Informationssystemen
4.1 Die Entwicklung von GIS in Forschung und Praxis
4.1.1 Die Entwicklung von GIS in der Forschung
4.1.2 Die Entwicklung von GIS in der Praxis
4.2 Die Komponenten von GIS
4.2.1 Hardware
4.2.2 Software
4.2.3 Daten
4.2.4 Anwender
4.3 Die Hauptfunktionen von GIS
4.3.1 Datenbeschaffung und -eingabe
4.3.2 Datenverwaltung
4.3.3 Datenanalyse
4.3.4 Datenpräsentation

5. Praktische Einsatzfelder und Anwendungsgebiete von GIS
5.1 GIS im Katastrophenmanagement
5.2 GIS in der öffentlichen Verwaltung
5.3 GIS in der Landwirtschaft – Precision Farming
5.4 GIS im Umweltschutz
5.5 GIS in der Wirtschaft
5.5.1 GIS zur Unterstützung von operativen Aufgaben
5.5.1.1 Betriebsmittelmanagement
5.5.1.2 Routenoptimierung
5.5.2 GIS zur Unterstützung von strategischen Aufgaben – Das Geomarketing
5.5.2.1 Standortplanung
5.5.2.2 Vertriebsoptimierung
5.5.2.3 Zielgruppenanalyse
5.5.2.4 Mediaplanung
5.5.3 Location Based Services (LBS) – Standortbezogene Dienste
5.5.3.1 Die Konzeption der LBS
5.5.3.1 Fallstudie: Der Einsatz von LBS am Flughafen München

6. Die Erfolgsfaktoren von GIS als Vorsteuerungsgrößen für den Unternehmenserfolg
6.1 Voraussetzungen für den erfolgreichen Einsatz von GIS:
Die GIS-Erfolgsfaktoren
6.2 Wettbewerbsvorteile durch erfolgreich implementierte GIS
6.3 Kritische Aspekte von GIS

7. Fazit und Ausblick

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Unterschiedliche Definitionen des „GIS“-Begriffs in der Literatur

Abbildung 2: Unterschiedliche Definitionen des Begriffs „Erfolgsfaktoren“ in der Literatur

Abbildung 3: Darstellung eines Raster- (a) und eines Vektordatenmodells (b)

Abbildung 4: Ausschnitt eines Netzbezirks

Abbildung 5: Die Funktionsweise des Geomarketing

Abbildung 7: Beispiel für Wohnumfeldtypologien

Abbildung 6: Das Prinzip der Layertechnik

Abbildung 7: Die Ist-Karte als Basis der Gebietsoptimierung

Abbildung 9: Die LBS-Komponenten

Abbildung 10: Suche einer Pizzeria – Beispiel für einen Pull-Service

Abbildung 11: LBS als Hilfsmittel zur Betonplattendokumentation: Suchhilfe von Schadstellen

Abbildung 12: Der zeitliche Zusammenhang zwischen GIS als internem Erfolgspotenzial und Erfolg

Abbildung 13: Die Wettbewerbsvorteile

1. Einleitung: Geo-Informationssysteme als effektive Instrumente zur Entscheidungsunterstützung

Geo-Informationssysteme rücken zunehmend ins Blickfeld des öffentlichen Interesses.^[1] Der rasante technologische Fortschritt der vergangenen Jahrzehnte und die damit einhergehende permanente Optimierung von Hard- und Softwarelösungen ermöglicht heute einer breiten heterogenen Anwenderschicht den Zugang zum weiträumigen Gebiet der Geo-Informationssysteme.^[2] So werden nicht nur in den traditionellen Einsatzgebieten des Vermessungswesens, der Raumplanung, der Versorgungswirtschaft und des Umweltschutzes raumbezogene Informationssysteme fortlaufend weiterentwickelt und professionalisiert, sondern auch in andere Bereiche mit weniger stark ausgeprägtem Geografiebezug halten Geo-Informationssysteme mittlerweile Einzug.^[3] Trotz rückläufiger Konjunkturentwicklung verzeichnet die Branche somit Wachstumsraten von 15 % jährlich.^[4] Ausschlaggebend für diese dynamische Entwicklung ist nicht zuletzt die sich zunehmend durchsetzende Erkenntnis über die signifikante Bedeutung raumbezogener Informationen: So weisen etwa 80 % aller für öffentliche oder privatwirtschaftliche Entscheidungen relevanten Informationen einen Raumbezug auf.^[5] Fundierte und objektive Entscheidungen lassen sich angesichts dessen nur mit Unterstützung von Geo-Informationssystemen, nämlich unter Einbeziehung digital aufbereiteter geografischer Informationen und Analyseergebnisse, treffen.

Zunehmender Verdrängungswettbewerb im Einzelhandel und die daraus resultierende Notwendigkeit einer flexiblen Reaktion auf individuelle Kundenwünsche haben Geo-Informationssysteme auch im betrieblichen Marketing zu einem wichtigen Instrument der Entscheidungsfindung werden lassen.^[6] Durch die Möglichkeit einer genauen und differenzierten Durchleuchtung des Zielmarktes mit Hilfe der Systeme sind Unternehmen heute im Rahmen des sog. Geomarketings imstande, Entscheidungen bezüglich der Standortplanung, der Vertriebsgebietseinteilung und der gezielten Kundenansprache auf ein sicheres Fundament zu stellen. Doch auch im Alltag jedes Einzelnen finden Geo-Informationssysteme zunehmend Verbreitung: Von Navigationssystemen in Fahrzeugen über Routenplaner für den Urlaub bis hin zu neuen, die Zukunft bereits vorzeichnenden standortbezogenen Diensten (Location Based Services), welche durch die genaue Ortung einer Person über Funk ein speziell auf dessen Standort und Bedürfnisse zugeschnittenes Dienstleistungsangebot ermöglicht.^[7]

Mit der vorliegenden Arbeit soll der im Hinblick auf die gegenwärtigen Marktentwicklungen besonderen Aktualität des Themas ‚Geo-Informationssysteme’ Rechnung getragen werden. Dabei stehen weniger technische Detailaspekte des Systems im Mittelpunkt der Betrachtungen, als vielmehr dessen vielfältige Einsatzmöglichkeiten, vor allem im wirtschaftlichen Bereich. Nach einem erläuternden Überblick über die Entwicklungsgeschichte und Grundkonzeption von Geo-Informationssystemen im ersten Teil werden im Hauptteil eine Reihe unterschiedlicher Anwendungsfelder vorgestellt. Hauptaugenmerk liegt hierbei auf dem Einsatz räumlicher Informationssysteme in der Wirtschaft: Unterstützungsmöglichkeiten im Bereich operativer Aufgaben und strategischer Marketingplanung sowie die Bereitstellung ortsgebundener Dienste (Location Based Services) sind in diesem Abschnitt Gegenstand ausführlicher Betrachtung. Das letzte Kapitel untersucht die wesentlichen Erfolgsfaktoren der Systeme sowie die Auswirkungen einer erfolgreichen Systemimplementation auf den Unternehmenserfolg. Die Arbeit schließt mit der kurzen Anführung kritischer Aspekte und einer Vorausschau auf die zukünftige Entwicklung der Geo-Informationssysteme.

2. Geo-Informationssysteme: Begriffsklärung und Abgrenzung

Um eine durchgängig einheitliche Interpretation des in der Arbeit tragenden Begriffs der „Geo-Informationssysteme“ zu gewährleisten, soll im Folgenden eine eindeutige Bestimmung und Abgrenzung dessen vorgenommen werden. Zunächst jedoch werden die unterschiedlichen, der umfangreichen Fachliteratur entnommenen Definitionen aufgeführt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Unterschiedliche Definitionen des „GIS“-Begriffs in der Literatur

Die in ihrer inhaltlichen Schwerpunktsetzung differierenden Definitionen spiegeln die jeweiligen Blickwinkel der Autoren aus den unterschiedlichen Anwendergruppen wider. Während Aronoff, Bartelme, Behr, Cremer/Richter/Schäfer, Fritsch, Gossmann, Linder und Schumann/Schmitt ausschließlich die technologische Seite des Systems herausstellen, berücksichtigen die übrigen Autoren in ihren Definitionen auch den Aspekt der Entscheidungsunterstützung als wichtigstes Ziel des Systemeinsatzes. Für die nachfolgenden Ausführungen dieser Arbeit soll die Definition Christiansens zugrundegelegt werden:

„A GIS is a system, consisting of hardware, software, data, procedures and a proper organisational context which compiles, stores, manipulates, analyses, models and visualises spatial data, to solve planning and management problems.”^[21]

(Hervorhebungen durch den Verfasser)

Diese Definition beinhaltet neben den technischen Komponenten die Funktionen des Systems sowie die grundlegende Zielsetzung der System-Implementation, nämlich die Unterstützung bei Problemlösungen in Führung und Planung. Somit bietet sie nicht nur die umfassendste und treffendste Erläuterung des Begriffs, sondern steht auch in Einklang mit der speziellen Gewichtung dieser Arbeit bezüglich Geo-Informationssystemen in ihrer Funktion als Entscheidungshilfe für das Management.

In der Literatur werden häufig synonyme Begriffe für Geo-Informationssysteme verwendet. So spricht man in dem Zusammenhang bspw. auch von Geographischen Informationssystemen, Landinformationssystemen, Rauminformationssystemen oder raumbezogenen Informationssystemen.^[22] Die Unterschiede in den Bezeichnungen resultieren auch hier aus den heterogenen Anwendergruppen der Systeme.^[23] Für den Begriff der Geo-Informationssysteme hat sich die mittlerweile gängige Abkürzung GIS durchgesetzt, auf welche auch der Verfasser in seinen Ausführungen zurückgreifen wird.

3. Erfolgsfaktoren: Begriffsklärung und Abgrenzung

Gegenstand der Betrachtungen im letzten Kapitel dieser Arbeit sind die wesentlichen Erfolgsfaktoren von GIS. Um auch für diesen Teil die notwendigen Voraussetzungen für ein angemessenes Verständnis des Untersuchungsobjektes zu schaffen, soll im Folgenden eine Klärung des Begriffs „Erfolgsfaktoren“ vorgenommen werden. Auch hier bietet die Fachliteratur eine Fülle unterschiedlicher Vorschläge zur Begriffsbestimmung:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Unterschiedliche Definitionen des Begriffs „Erfolgsfaktoren“ in der Literatur

Einigkeit in den Definitionen herrscht bezüglich der signifikanten Einflusskraft auf den Erfolg des Unternehmens bzw. strategischen Geschäftsfeldes als wesentliches Merkmal von Erfolgsfaktoren. Unterschiede in der Begriffsbestimmung ergeben sich allerdings hinsichtlich der Spezifizierung der Erfolgsfaktoren sowie der durch diese beeinflussten Erfolgsgrößen: Während Bruhn/Meffert/Wehrle, Corsten und Schneck Erfolgsfaktoren nicht weiter spezifizieren, sehen Aaker, Bradley, Bruhn/Homburg vor allem in den Fähigkeiten und Ressourcen eines Unternehmens die maßgeblichen Einflussfaktoren für den Erfolg. Als Einfluss objekt von Erfolgsfaktoren wird in der Literatur zumeist das Oberziel, die allgemeine Größe „Erfolg“ genannt. Lediglich Bradley gibt mit seiner Definition einen Hinweis auf relevante, durch Erfolgsfaktoren beeinflussbare Vorstufen des Erfolgs, nämlich die Stärkung der eigenen Marktposition durch Kostensenkung und Generierung von Kundennutzen.

Genau dieses Wissen über die wesentlichen Vorstufen des Erfolgs ist jedoch unverzichtbar bei einer Untersuchung von Erfolgsfaktoren. Deshalb sollte diesem Aspekt in der Begriffsbestimmung durchaus Rechnung getragen werden. Ebenso wichtig ist eine Betonung einer Langfristigkeit der Einflussnahme auf den Erfolg, wie sie Bruhn/Meffert/Wehrle herausstellen. In Anbetracht dessen möchte sich der Verfasser im weiteren Verlauf seiner Ausführungen auf nachstehende Definition stützen, die eine zweckmäßige Kombination der vorgenannten Definitionen darstellt:

Erfolgsfaktoren sind Fähigkeiten, Ressourcen oder sonstige Vorteile, welche durch ihren Beitrag zur Kostensenkung bzw. Kundennutzenstiftung die Marktposition einer Unternehmung stärken und somit auf den langfristigen Unternehmenserfolg Einfluss nehmen.^[32]

4. Entwicklung und Konzeption von Geo-Informationssystemen

In den vergangenen Jahren haben Informationen und daraus ableitbares Wissen immer mehr an Bedeutung gewonnen.^[33] Zu Anfang des 21. Jahrhunderts leben wir in einer Informationsgesellschaft, in der keine ökonomische Weiterentwicklung ohne die Nutzung von Informationen vollziehbar ist. Zugleich besteht das Phänomen einer unüberschaubaren und ungeordneten Informationsflut, welches den erforderlichen Transfer der Informationen in zweckmäßig anwendbares Wissen erschwert. Um diese komplexe Aufgabe zu bewältigen, sind unterschiedlichste Auskunfts- und Informationssysteme entwickelt worden, die den Prozess der Verarbeitung von Daten über Informationen bis hin zu abgeleitetem brauchbaren Wissen für den Nutzer erleichtern sollen. Im Bereich der Geografie werden zu dem Zweck geografische Informationssysteme eingesetzt, welche sich explizit mit raumbezogenen Informationen beschäftigen.^[34] Die Besonderheit dieser Art von Informationen liegt in ihrer Aussage über die räumliche Zuordnung von Daten bzw. Objekten:^[35] GIS ermöglichen deren eindeutige Lagebestimmung auf einer Karte und somit – daraus abgeleitet – auch in der realen Welt.^[36] Diese Form der exakten räumlichen Zuordnung von Objekten und Informationen wird als ‚Geokodierung’ bezeichnet und bildet die Grundlage für vielfältige weiterführende Analysen und Bewertungen.^[37]

Vorliegendes Kapitel gibt einen Überblick über die Entwicklung von GIS in Forschung und Praxis. Anschließend werden komprimiert die wichtigsten Funktionen von GIS und deren Komponenten behandelt, um beim Leser ein Grundverständnis für die Konzeption des Systems zu schaffen, auf das er im Hauptkapitel der GIS-Anwendungen an späterer Stelle der Arbeit zurückgreifen kann.

4.1 Die Entwicklung von GIS in Forschung und Praxis

4.1.1 Die Entwicklung von GIS in der Forschung

Lediglich wenige Autoren der einschlägigen GIS-Literatur gehen der Entwicklung von GIS in der Forschung nach. Ein Grund dafür liegt sicherlich in den noch relativ jungen Ansätzen zur theoretischen Konzeptualisierung von GIS.^[38] So bemerkt Blaschke, dass über lange Zeit eine relativ starke Konzentration der wissenschaftlichen Forschung auf technische Aspekte von GIS stattgefunden habe. Die „theoretische Fundierung“ von GIS wurde erst im Nachhinein während der 90er Jahre vorgenommen, woraus sich die neue und eigenständige Disziplin der „Geographic Information Science (GI Science)“ entwickelte.^[39] Im Mittelpunkt des Forschungsinteresses standen hier zunächst nicht etwa Methodologie und Konzeption, sondern vielmehr Standardisierung und Algorithmen von GIS.^[40] Mittlerweile beschäftigt sich die Arbeitsrichtung ‚GI Science’ mit der Fokusverlagerung von speziellen GIS-Anwendungen hin zur GIS-Kernkonzeption.^[41]

Die Entwicklung von Methodik und Technik des Systems verlief nicht gleichförmig:^[42] Während Innovationszyklen und technische Standards von GIS in direktem Zusammenhang mit den rasanten Fortschritten in der Informationstechnik standen, geschah die methodologische Auseinandersetzung und Festschreibung erst nachträglich.^[43] Blaschke spricht in dem Kontext gar von „langjährigen methodologischen Defiziten“^[44] in der GIS-Forschung.

Heute haben GIS einen festen Stellenplatz in Forschung und Lehre, was auch durch die Fülle an Literatur zum Thema, vor allem im angelsächsischen Raum, belegt wird.^[45] Zahlreiche Organisationen und Fachverbände beschäftigen sich mit dem Thema GIS und stellen ihre Ergebnisse in regelmäßigen Tagungen und Fachkonferenzen vor.^[46] Trotz der erfreulichen Tatsache, dass dem Thema GIS mittlerweile in Literatur und Forschung viel Aufmerksamkeit gewidmet wird, wird sich hier jedoch bis heute immer noch zu wenig tiefgründig und speziell mit den kritischen Aspekten von GIS auseinandergesetzt.^[47]

4.1.2 Die Entwicklung von GIS in der Praxis

Die frühe Entwicklung von GIS vollzog sich fast ausschließlich in Nordamerika. Bereits in den 50er Jahren wurde der Grundstein für GIS gelegt, als der Geograf Neef die Notwendigkeit einer integrativen, ganzheitlichen Planung und der dafür erforderlichen umfassenden Kenntnis des Planungsgegenstands – zzgl. dessen Einbettung in die Kulturlandschaft – für eine richtige Abschätzung der Planungsauswirkungen erkannte.^[48] Coppock/Rhind bezeichnen den Zeitraum der GIS-Entwicklung zwischen den späten 50ern und dem Jahr 1975 als „research frontier period“^[49]. Als Reaktion auf ein neu entstandenes Bewusstsein bzgl. der Begrenztheit natürlicher Ressourcen und dem daraus resultierenden Zwang, sich mit komplexen Themen der Umwelt auseinanderzusetzen, wurde in Kanada Mitte der 60er Jahre im Auftrag der Regierung das erste geografische Informationssystem der Welt entwickelt und in Betrieb genommen.^[50] Das erste GIS generierte und nutzte dabei überwiegend Datensätze mit lokalem und regionalem Bezug. Geprägt ist diese Früh-Phase der GIS-Entwicklung durch noch relativ primitive analytische Fähigkeiten und mangelhafte statistische Techniken der Systeme.^[51] Sie waren nicht in der Lage, die Anfragen des Nutzers auf effiziente Weise zu befriedigen, weshalb viele Versuche von GIS-Entwicklungen in dieser frühen Periode zum Scheitern verurteilt bzw. äußerst kurzlebig waren.^[52]

Zeitgleich mit der Industrialisierung vollzog sich Mitte der 70er Jahre eine rasante technologische Entwicklung von GIS:^[53] Weiterentwicklungen in der Computergrafik ermöglichten die erfolgreiche Einführung interaktiver grafischer Systeme.^[54] Zusätzlich wurden Speicherkapazitäten sowie Prozessgeschwindigkeiten der Systeme ausgebaut, und die Preise für die bislang teure Hardware nahmen rapide ab.^[55] Bei steigendem Mehrwert des Systems sanken so gleichzeitig seine Anschaffungs- und Nutzungskosten. GIS waren nun nicht mehr nur für staatliche Institutionen interessant, sondern auch für Universitäten, Forschungsabteilungen und innovative Unternehmen attraktiv und erschwinglich. Das System entpuppte sich ferner als ein hervorragendes Instrument zur effektiven Nutzung und Analyse bereits bestehender herkömmlicher Datenbanken von Unternehmen oder in der öffentlichen Verwaltung.^[56] An Universitäten wurden bald staatlich finanzierte GIS-Großforschungsprogramme ins Leben gerufen, die durch ihre eingehende Beschäftigung mit GIS zu einer schnellen Verbreitung neuer Techniken und Ideen beitrugen und somit die Akzeptanz des Themas in Wissenschaft und Praxis förderten.^[57]

Vor dem Hintergrund des zunehmenden Umweltbewusstseins der 80er Jahre werden sowohl von staatlicher als auch privatwirtschaftlicher Seite verschärfte Anforderungen an Funktionen und Fähigkeiten von GIS im Rahmen eines effizienten Ressourcenmanagements gestellt.^[58] Auch außerhalb Nordamerikas wird die Bedeutung von Geo-Informationssystemen erkannt, und Europa als auch Großbritannien beginnen sich mit der Entwicklung und Nutzung der Systeme zu beschäftigen.^[59] Zu Ende des Jahrzehnts waren bereits schätzungsweise 4.000 GIS allein in Nordamerika im Einsatz. Ferner setzte die technologische Entwicklung ihren Vorwärtstrend der 70er Jahre fort: Bislang herrschende Herstellerabhängigkeiten der Systeme wurden durch die Einführung sog. „offener Systeme“ beseitigt und ermöglichten einen dezentralen Einsatz von GIS.^[60] Größe, Leistungsfähigkeit und Zugänglichkeit von PC, Hardware und Software wurden permanent verbessert, die Kosten weiter reduziert und die Benutzerfreundlichkeit gesteigert.^[61] Ende der 80er Jahre verfügen GIS über einen relativ breiten Anwenderkreis, und die Forschungsarbeiten mehrerer wissenschaftlicher Organisationen wie z.B. NASA werden vor allem bei globalen Fragestellungen für die Gewinnung wichtiger geografischer Daten zu Analysezwecken in GIS einbezogen.^[62]

Kennzeichnend für die 90er Jahre waren die Entwicklung objektorientierter Methoden^[63] in der Softwareindustrie, die Weiterentwicklung der Möglichkeiten zur „räumlich-zeitlichen Modellierung“^[64] und eine starke Ausbreitung der Anwendungsbereiche von GIS auf Grundlage verfügbarer digitaler Daten.^[65] Gleichzeitig entstand eine gewaltige Nachfrage nach digitalen Daten, was die Etablierung eines eigenständigen Marktes für Geodaten zur Folge hatte.

Heute, zu Beginn des 21. Jahrhunderts, nehmen Einsatzbereiche, Geschäftsfelder und Aufgaben von GIS beständig zu.^[66] Die enorme Nachfrage aus vielen Anwendungsdisziplinen nach Geodaten führt zu einer wachsenden Anzahl von GIS-Dienstleistern und dem Aufkommen auf Geodaten spezialisierter elektronischer Marktplätze im Internet.^[67] Moderne Technologien, die Datenübertragung in Hochgeschwindigkeit erlauben, und das Internet mit seiner unbegrenzten Zugänglichkeit eröffnen GIS neue, ungeahnte Anwendungsmöglichkeiten:^[68] Im World Wide Web können Datenbanken mit wichtigen Grundlagendaten (digitale Karten, Statistiken und Bilder) hinterlegt, beständig aktualisiert und weltweit genutzt werden. Über die Möglichkeit des „Downloadens“ ist der Interessent innerhalb kürzester Zeit im Besitz seiner gewünschten Informationen. Der Trend geht zu einer weiteren Verschmelzung der Anwendungen von Internet und GIS.^[69] Durch Multimedia-GIS sollen in Zukunft auch „zeitabhängige Medien“, wie Videosequenzen, akustische Signale, Filmaufnahmen etc. für eine zusätzliche Visualisierung von Informationen hinzugezogen werden.^[70] Voraussetzung hierfür ist eine Synchronisation von Zeit, Raum und Inhalt sämtlicher beteiligter Medien. Das Ziel einer möglichst vollständigen Lösung von Herstellerabhängigkeiten der Systeme erhofft man durch die Einführung von Open GIS zu erreichen.^[71] Benutzerfreundliche Programmoberflächen und eine bequeme Anbindung an das Internet bzw. Intranet sind dabei ebenso wichtig wie die Entwicklung von Datenmodellen mit allgemeiner Gültigkeit, die eine Implementierung in unterschiedliche Systeme erlauben, ohne dass Verluste von Informationen oder Probleme zwischen den Systemschnittstellen auftreten. Im Gegensatz zu den 80er und 90er Jahren, wo GIS noch als Insellösungen galten, werden sie heute zunehmend in Unternehmensorganisation und Führungssystem integriert und als fester Bestandteil der Standard IT-Umgebung des Unternehmens gehandhabt.^[72]

4.2 Die Komponenten von GIS

Geo-Informationssysteme bestehen aus vier wichtigen Komponenten, deren Vorhandensein und Zusammenwirken Voraussetzung für eine einwandfreie und effektive Nutzbarkeit der Systeme ist:^[73] Hardware, Software, Daten und schließlich der GIS-Anwender.

4.2.1 Hardware

Der Begriff ‚Hardware’ bezeichnet „alle physischen Bestandteile einer Datenverarbeitungsanlage, also die Geräte. (...) Neben dem eigentlichen Rechner zählen zur Hardware auch die eigentlichen Peripheriegeräte, die im GIS-Bereich noch über das hinausgehen, was von der Informatikseite unter Hardware verstanden wird.“^[74]

Die Hardware für GIS muss auf die Anforderungen der spezifischen Aufgabenstellung von GIS zugeschnitten sein. So wird erst mit einer äußerst leistungsfähigen Zentralprozessoreinheit (CPU) und ausreichender Kapazität von Arbeits- und Festplattenspeicher die Arbeit mit den für grafische Verarbeitungen üblichen großen Datenmengen möglich.^[75] Der ideale GIS-Arbeitsplatz ist für ein grafisch-interaktives Arbeiten vollständig ausgestattet und beinhaltet somit neben dem Rechner und verschiedenen Laufwerken (Tape drives, Disk drives) Geräte für die Ein- und Ausgabe der Daten:

- Eingabegeräte

Die in GIS zu verarbeitenden Daten liegen zumeist nur in analoger Form vor, was deren Übertragung in eine von der EDV verwertbare Form notwendig macht.^[76] Dieser sog. Prozess der Digitalisierung findet über diverse Eingabegeräte statt. Neben den Standard-Eingabegeräten wie Tastatur und Maus spielen vor allem Digitalisiertablett (Digitizer) und Scanner eine wichtige Rolle für den Betrieb von GIS: Das Digitalisiertablett ermöglicht die genaue Positionsbestimmung und Nachbildung von Linien, Punkten oder Flächen der zu digitalisierenden Karte mit Hilfe einer Digitalisierlupe. Die so digitalisierten Daten können problemlos in das GIS eingegliedert werden. Im Unterschied dazu funktioniert ein Scanner wie ein Kopiergerät, das die Kartenvorlage mit einem Lichtstrahl abtastet und dann als digitales Bild dem System zur Verfügung stellt.

- Ausgabegeräte

Obwohl oft als selbstverständlich vorausgesetzt, ist der Bildschirm in Zusammenhang mit einer hochauflösenden Grafikkarte eines der wichtigsten Ausgabemedien: Die Darstellung am Bildschirm ist die grundlegende Form der Datenausgabe.^[77] Sämtliche Bearbeitungen der Daten werden interaktiv vom Nutzer am Monitor vorgenommen, das Ergebnis dort begutachtet und anschließend dessen Ausgabe auf ein festes Medium (Papier, Folie etc.) vorbereitet. Für eine Ausgabe auf Papier oder Folie werden Drucker und Plotter eingesetzt, welche ja nach Leistungsmerkmalen in Qualität und Farbe unterschiedliche Ausgaben liefern.^[78] Die wohl professionellste, aber auch kostspieligste Form der Datenausgabe ist die Filmbelichtung. Mit deren Hilfe können nicht nur großformatige Fotos und Dias direkt am Rechner erstellt werden, sondern auch farbige Druckmatrizen, die einen hochqualitativen Druck der auszugebenden Karten und Pläne ermöglichen. Für eine Archivierung der Ergebnisse sind auch hier wieder Bandlaufwerke sowie ein CD-ROM-Brenner vonnöten.^[79]

Eine strukturelle Verbindung einzelner GIS-Arbeitsplätze untereinander in Form einer vernetzten Architektur bietet sich vor allem bei größeren Projekten mit mehreren Beteiligten an. Auf diese Weise lassen sich Daten von einem System auf ein anderes übertragen, Speicherplatz sparen und gemeinsame Ressourcen nutzen.^[80]

4.2.2 Software

Software ist ein Sammelbegriff für „alle immateriellen Teile einer EDV-Anlage, d.h. alle auf einer Datenverarbeitungsanlage einsetzbaren Programme und Daten zusammengefaßt.“^[81]

Mittlerweile existiert auf dem GIS-Markt ein umfangreiches Angebot an Softwareprogrammen.^[82] Bei der Kaufentscheidung sind vor allem die konkreten Bedürfnisse des Nutzers, die Systemkompatibilität der Programme – vor allem bei erwünschtem Datenaustausch mit Partnern – sowie Serviceangebot und Zusatzleistungen des Herstellers zu berücksichtigen.^[83] Im Folgenden soll eine Unterscheidung der GIS-Software in Grundsoftware und Anwendungssoftware vorgenommen werden:

- Grundsoftware

Elementarer Bestandteil der Grundsoftware ist die Systemsoftware.^[84] Sie beinhaltet die „Gesamtheit der Programme, die die Ressourcen des Computers verwalten, Programmabläufe steuern und Befehle der Benutzer ausführen, aber keiner praktischen Anwendung dienen.“^[85] Dazu gehören das für Betrieb und Ausführung der Anlage bzw. Programme erforderliche Betriebssystem, Programmiersprachen für die Erstellung von Programmen und nicht zuletzt die Netzwerkbehandlung, welche das automatische Kommunikationssystem zwischen mehreren autonomen Arbeitsstätten steuert und sicherstellt. Für die problemlose Durchführung grafischer Ein- und Ausgaben über eine Vielzahl von Geräten sind Grafikstandards entwickelt worden, welche Schnittstellen sowohl zum Anwendungsprogramm als auch zu den Geräten bieten und somit einen sicheren Transfer grafischer Daten erlauben. Als Benutzeroberfläche verfügt das GIS über ein Windowssystem (Fensterverwaltungssystem). Wesentlich für den Betrieb von GIS sind schließlich Datenbanksprachen, mit denen sich standardisiert Daten in Datenbanken definieren, abfragen und manipulieren lassen.

- Anwendungssoftware

Im Gegensatz zu der beschriebenen Grundsoftware beschäftigt sich die Anwendungssoftware von GIS mit Verarbeitungsaufgaben raumbezogener Daten und ist somit explizit auf GIS ausgerichtet.^[86] Die Aufzählung jeglicher angebotener Software auf dem Gebiet würde den Rahmen der Arbeit sprengen. Generell sollte eine GIS-Anwendungssoftware jedoch imstande sein, Datenmodelle und deren unterschiedliche Betrachtungen zu definieren (Modelldefinition), Objekte zu erfassen und anzuzeigen, Rasterdaten (z.B. bei Satellitenbildern) zu verarbeiten, Papierausgaben der Daten zu erstellen (Plotting), Daten zu analysieren und eine dreidimensionale Behandlung raumbezogener Daten vorzunehmen. Zusätzlich sollte die Anwendungssoftware über Module zum Datenaustausch mit fremden Systemen verfügen.

4.2.3 Daten

GIS befassen sich mit der Verarbeitung folgender zwei Hauptdatentypen:

- Geometriedaten

Geometriedaten sind räumliche Daten, welche die spezifischen Ausprägungen geografischer Merkmale beschreiben.^[87] Dazu werden konkrete Informationen zur Position des Untersuchungsobjekts benötigt, wie sie z.B. aus Koordinatenangaben hergeleitet werden können.^[88] Neben der Position geben Geometriedaten Aufschluss über die geometrische Form der Objekte (Punkt, Linie, Fläche).^[89] Im Bereich der physischen Geografie spielen kontinuierliche Informationen wie etwa Bodendaten, Geländehöhen oder Niederschlagswerte eine wichtige Rolle.^[90] Dagegen basiert der überwiegende Teil der Daten aus der Kulturgeografie auf statistischen Daten einzelner administrativer Einheiten (Bevölkerungsstruktur, Wirtschaftsdaten) und ist somit diskontinuierlicher Natur.

Zur Darstellung von Geometriedaten in Dateien unterscheidet man grundsätzlich zwei Methoden: Beim Vektordatenmodell werden sämtliche geometrische Erscheinungen auf der Erdoberfläche mit Hilfe der grafischen Grundelemente Punkt und Strecke abgebildet.^[91] Dabei leitet sich der Lagebezug direkt und eindeutig aus Koordinatenangaben ab. In diesem Modell wird das Gesamtbild als eine Summe von Objekte betrachtet, welche untereinander in Nachbarschaftsbeziehungen stehen können.^[92] So lassen sich die Objekte einzeln bearbeiten, ohne dass die Gesamtgrafik verändert werden muss.^[93] Insbesondere bei der Beschreibung von Grenzen oder Versorgungsnetzen, Standorten und Gebietseinheiten, wo überwiegend auf Linien, Punkte und Flächen als Darstellungsform zurückgegriffen wird, bietet sich der Einsatz von Vektordaten an.^[94] Im Rasterdatenmodell gibt es weder eine Unterscheidung nach Punkt, Linie oder Fläche noch bestehen logische Zusammenhänge zwischen den einzelnen grafischen Elementen.^[95] Das grafische Grundelement ist allein das Pixel, dessen Eigenschaften (Helligkeitswerte, Höhen etc.) durch die ihm zugeordneten Werte aus physikalischen Informationen bestimmt werden; die Betrachtungsweise ist rein flächenhaft.^[96] Gravierender Nachteil dieser Methode ist der mangelnde Objektbezug, der bei kleinen Änderungen eine Überarbeitung der gesamten Grafik erforderlich macht. Ferner kommt es bei einer Vergrößerung der Abbildung durch Zoomen zu starken Ungenauigkeiten in der Darstellung (Zackeneffekte), wohingegen das Vektordatenmodell die Abbildung seiner ursprünglichen geometrischen Formen sauber beibehält.^[97] Die Methode des Rasterns ist vor allem bei der bildhaften Darstellung von z.B. traditionellen Landkarten und Satellitenbildern angemessen.^[98]

Folgende Grafik soll die unterschiedliche Darstellungsform eines Kreises in den beiden Modellen verdeutlichen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Darstellung eines Raster- (a) und eines Vektordatenmodells (b)

Quelle: Götze/van den Berg 2003, S. 84

- Sachdaten

Andere Bezeichnungen für Sachdaten sind thematische Daten, Attribute oder beschreibende Daten.^[99] Sie geben Auskunft über die Charakteristika geografischer Merkmale und finden sich in sämtlichen Elementen nichtgeometrischer Natur wieder (Messwerte, Nummern, Namen, Eigenschaften etc.).^[100] Für die Verwendung in GIS ist eine große Anzahl von Attributen denkbar, deren Auswahl und Erfassung stets von den speziellen fachspezifischen Fragestellungen abhängen. In GIS erfahren diese Daten insofern eine besondere Behandlung, als sie in Bezug zu den geometrischen Daten gesetzt werden:^[101] Indem sie den geometrischen Elementen (Punkte, Linien, Flächen) eindeutig zugeordnet werden (z.B. Schadstoffgehalt eines Gewässers, Eigentümer einer Wohneinheit), erfüllen sie die Funktion von „thematischen Identifikatoren“ für diese Figuren. Als Notizen, Akten und Karteien liegen Sachdaten liegen in analoger Form vor; digital sind sie in Datenbanken, Dateien und Tabellen zu finden.^[102]

4.2.4 Anwender

Die Anzahl neuer GIS-Einsatzgebiete steigt kontinuierlich und mit ihr die Vielfalt der Anwendergruppen des Systems.^[103] Gegenwärtig lassen sich drei unterschiedliche Nutzergruppen identifizieren:^[104]

(1) GIS-Fachnutzer

Auch bezeichnet als „professional users“ oder „expert users“ verwendet diese klassische Nutzergruppe für ihre Arbeit hochwertige Geodaten in großen Maßstäben. Durch ihr stark geografiegebundenes Arbeitsgebiet bewegt sie sich sicher in der Fachwelt der GIS. Vertreten ist diese Gruppe der GIS-Nutzer vor allem in den Branchen der Bau- und Versorgungswirtschaft sowie im Bereich der Telekommunikation.

(2) Business Mapper

Diese Gruppe der GIS-Anwender ist in den letzten Jahren beständig gewachsen. Ihr Bedarf besteht in kleinmaßstäbigen Geodaten, die Informationen über Sachdaten liefern und zugleich eine Analyse sowie Visualisierung derer ermöglichen. Häufige Anwendungsfelder sind hierbei Standortanalysen oder die effiziente Steuerung des Vertriebs. Überwiegend tätig in Logistik, Handel, Banken und Versicherungen weisen Business Mapper in der Regel geringe Kenntnisse über den GIS-Markt auf und sind kaum vertraut mit den Fachbegriffen der Systeme.

(3) Nutzer von Geodiensten

Bei den sog. „non-expert users“ stehen nun nicht mehr Geodaten im Mittelpunkt des Interesses, sondern vielmehr räumliche Informationen in greifbarer Form wie Papierkarten, Software oder Internetdienste. Beispiele hierfür sind Navigationssysteme in Fahrzeugen oder Radwanderkarten für die Gestaltung von Freizeitaktivitäten.

In Anbetracht der unterschiedlichen vorgestellten Nutzergruppen tritt besonders der stark interdisziplinäre Charakter von GIS zutage. Gleichzeitig wird deutlich, dass eine exakte Abgrenzung der GIS-Nutzer-Gemeinschaft äußerst schwierig, wenn nicht gar unmöglich ist.^[105] Was sich jedoch aufgrund der jüngsten Entwicklungen mit großer Wahrscheinlichkeit voraussagen lässt, ist ein weiterer starker Anstieg der sich bereits heute in der Mehrheit befindlichen Nutzer in den geografiefremden Tätigkeitsbereichen (Business Mapper und „non-expert users“).^[106] Begünstigt wird diese Entwicklung durch eine seit den vergangenen Jahren zunehmende Vereinfachung, Leistungsfähigkeit und Flexibilität der Systeme und seiner Anwendungen.^[107] Angesichts dieses Trends prophezeien Schilcher/Kaltenbach/Roschlaub für die nahe Zukunft einen Wandel der GIS von der ursprünglichen „’Anwendung für Experten’ zu einem ‚stückzahlorientierten Breitengeschäft für Endbenutzer’“.^[108]

[...]

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^[1] Vgl. Cremer/Richter/Schäfer 2004, S.4; Blaschke 2003, S. 101

^[2] Vgl. Berghoff 1997, S. 1; Schilcher/Kaltenbach/Roschlaub 1996, S. 1

^[3] Vgl. Fritsch/Schilcher 1989, S. 3; Behr 2000, S. 2; Schumann/Schmitt 1997, S. 27

^[4] Vgl. Cremer/Richter/Schäfer 2004, S.4

^[5] Vgl. hierzu und im folgenden Gabriel 2001, S. 243; Nattenberg 2002, S. 41

^[6] Vgl. hierzu und im folgenden Schüssler 2000, S. 1f

^[7] Vgl. Cremer/Richter/Schäfer 2004, S.4; Enichlmair/Staufer-Steinnocher 2002, S. 36

^[8] Aronoff 1993, S. 17

^[9] Bartelme 1995, S. 12

^[10] Behr, F.-J. 2000, S. 1

^[11] Burrough 1986, S. 6

^[12] Chrisman 1999, S. 175

^[13] Christiansen 1998, S. 1

^[14] Cowen 1988, S. 1554

^[15] Cremer/Richter/Schäfer 2004, S. 4

^[16] Fritsch 1991, S. 5

^[17] Gossmann 1989, S. 2

^[18] Grimshaw 1994, S. 26

^[19] Linder 1999, S. 3

^[20] Schumann/Schmitt 1997, S. 27

^[21] Christiansen 1998, S. 1

^[22] Vgl. Linder 1999, S. 6

^[23] Fritsch/Schilcher 1989, S.3

^[24] Aaker 1989, S. 104

^[25] Bradley 1995, S. 339

^[26] Bruhn/Homburg 2001, S. 192

^[27] Bruhn/Meffert/Wehrle 1994, S. 339

^[28] Corsten 1992, S. 217

^[29] Fritz 1995, S. 594

^[30] Hill/Rieser 1990, S. 222

^[31] Schneck 1998, S. 215

^[32] Vgl. Aaker 1989, S. 104; Bradley 1995, S. 339; Bruhn/Meffert/Wehrle 1994, S. 339

^[33] Vgl. hierzu und im folgenden Kappas 2001, S. 10

^[34] Vgl. Linder 1999, S. 3; , S. 5

^[35] Vgl. hierzu und im folgenden Blaschke 2003, S. 96

^[36] Vgl. auch Saurer/Behr 1997, S. 1

^[37] Vgl. Staufer/Steinnocher 2000, S. 18; Schumann/Schmitt 1997, S. 28

^[38] Vgl. hierzu und im folgenden Blaschke 2003, S. 97

^[39] Vgl. Goodchild 1992, S. 31; Dollinger 1992, S. 8

^[40] Vgl. Blaschke 2003, S. 98

^[41] Vgl. Chrisman 1999, S. 181

^[42] Vgl. hierzu und im folgenden Goodchild 1999, S. 329

^[43] Vgl. auch Schilcher, Kaltenbach, Roschlaub 1996, S. 2

^[44] Blaschke 2003, S. 109

^[45] Vgl. Kappas 2001, S. 9

^[46] Vgl. Saurer/Behr 1997, S. 210

^[47] Vgl. Ahlqvist 2000, S. 98; Schuurman 2000, S. 570 f

^[48] Vgl. Blaschke 2003, S. 102; Saurer/Behr 1997, S. 8

^[49] Coppock/Rhind 1991, S. 39

^[50] Vgl. hierzu und im folgenden Peuquet/Marble 1990, S. 5

^[51] Vgl. Steinitz 1993, 21 f

^[52] Vgl. Peuquet/Marble 1990, S. 5

^[53] Vgl. Blaschke 2003, S. 97

^[54] Vgl. Schilcher/Kaltenbach/Roschlaub 1996, S. 2

^[55] Vgl. hierzu und im folgenden Tomlinson 1990, S. 22 f

^[56] Vgl. Cresswell 1995, S. 195

^[57] Vgl. Schüssler 2000, S. 46

^[58] Vgl. hierzu und im folgenden Tomlinson 1990, S. 24

^[59] Vgl. auch Schüssler 2000, S. 46

^[60] Vgl. Schilcher/Kaltenbach/Roschlaub 1996, S. 2

^[61] Vgl. Steinitz 1993, S. 21 f

^[62] Vgl. Tomlinson 1990, S. 25

^[63] Zum Begriff „Objektorientierung“ bei GIS vgl. Bill 1996, S. 330 ff; Saurer/Behr 1997, S. 60 ff

^[64] Blaschke 2003, S. 102

^[65] Vgl. hierzu und im folgenden Schilcher/Kaltenbach/Roschlaub 1996, S. 2

^[66] Vgl. hierzu und im folgenden Schilcher/Kaltenbach/Roschlaub 1996, S. 2

^[67] Vgl. auch Gabriel 2001, S.247

^[68] Vgl. hierzu und im folgenden Kappas 2001, S. 227

^[69] Vgl. Schüssler 2000, S. 48

^[70] Vgl. hierzu und im folgenden Bill 1996, S. 369 f

^[71] Vgl. hierzu und im folgenden Kappas 2001, S. 246

^[72] Vgl. Grimshaw 1994, S. 7; Blaschke 2003, S. 100

^[73] Vgl. Linder 1999, S. 5; Cremer/Richter/Schäfer 2004, S. 5

^[74] Bill/Fritsch 1994, S. 51

^[75] Vgl. hierzu und im folgenden Kappas 2001, S. 53

^[76] Vgl. hierzu und im folgenden Saurer/Behr 1997, S. 44 ff

^[77] Vgl. hierzu und im folgenden Saurer/Behr 1997, S. 47

^[78] Vgl. hierzu und im folgenden Bill/Fritsch 1994, S. 90 ff

^[79] Vgl. Linder 1999, S. 5

^[80] Vgl. Saurer/Behr 1997, S. 35; , S. 82

^[81] Bill/Fritsch 1994, S. 97

^[82] Vgl. Schilcher/Kaltenbach/Roschlaub 1996, S. 11

^[83] Vgl. Linder 1999, S. 6

^[84] Vgl. hierzu und im folgenden Bill/Fritsch 1994, S. 97 ff

^[85] Voets/Hamel 1997, S. 498

^[86] Vgl. hierzu und im folgenden Bill/Fritsch 1994, S. 121; 147 f

^[87] Vgl. Kappas 2001, S. 49

^[88] Vgl. Schilcher/Kaltenbach/Roschlaub 1996, S. 8

^[89] Vgl. Fritsch 1991, S. 359

^[90] Vgl. hierzu und im folgenden Linder 1999, S. 7

^[91] Vgl. hierzu und im folgenden Saurer/Behr 1997, S. 23

^[92] Vgl. Bill/Fritsch 1994, S. 22 f

^[93] Vgl. Götze/van den Berg 2003, S. 95

^[94] Vgl. Schumann/Schmitt 1997, S. 28 f

^[95] Vgl. Bill/Fritsch 1994, S. 25; Linder 1999, S. 10

^[96] Vgl. hierzu und im folgenden Götze/van den Berg 2003, S. 84 f; 95

^[97] Vgl. auch Behr 2000, S. 27 f

^[98] Vgl. Linder 1999, S. 10; Schumann/Schmitt 1997, S. 29

^[99] Vgl. hierzu und im folgenden Bill/Fritsch 1994, S. 29 f

^[100] Vgl. auch Schilcher/Kaltenbach/Roschlaub 1996, S. 8

^[101] Vgl. hierzu und im folgenden Berghoff 1997, S. 11

^[102] Vgl. Bill/Fritsch 1994, S. 30

^[103] Vgl. Medyckyj-Scott/Hearnshaw, S. xvii f

^[104] Vgl. im folgenden Gabriel 1996, S. 252

^[105] Vgl. Goodchild 1995, S. 45; Blaschke 2003, S. 95

^[106] Vgl. Medyckyj-Scott/Hearnshaw, S. xviii; Smith/Mark 2001, S. 596

^[107] Vgl. Smith/Mark 2001, S. 596

^[108] Schilcher/Kaltenbach/Roschlaub 1996, S. 13