Basismodelle der Geoinformatik (eBook)

Strukturen, Algorithmen und Programmierbeispiele in Java

Albert Zimmermann (Autor)

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2012 | 1. Auflage
306 Seiten
Carl Hanser Fachbuchverlag
978-3-446-42953-6 (ISBN)

Infos

Ob Marketing, Umweltforschung, Kartographie, Archäologie oder Katastrophenschutz - in all diesen Bereichen kommen Geoinformationssysteme (GIS) zum Einsatz. Und immer häufiger wird Geo-Software in andere Anwendungen integriert. Damit werden raumbezogene Konzepte für einen wachsenden Kreis von Softwareentwicklern interessant.
Dieses Buch vermittelt die Grundlagen für die Entwicklung von Geosoftware. Es behandelt verschiedene geometrische Ansätze, topologische Modelle, Fragen der Speicherung in Datenbanksystemen sowie Algorithmen zur Bearbeitung und Analyse von Geodaten.
Mittlerweile steht Entwicklern zwar eine Reihe von Open-Source-Produkten zur Verfügung, diese sind aber nicht 'schlüsselfertig', sondern müssen je nach Bedarf angepasst werden. Das Buch stellt diese Open-Source-GIS-Bibliotheken vor und zeigt ihre Anpassung an individuelle Anforderungen. Leser finden außerdem zahlreiche Übungsaufgaben, Beispiele in Java und Anregungen für weiterführende Programmierprojekte.

Autor

Prof. Dr.-Ing. Albert Zimmermann lehrt an der Hochschule Bochum. Dort hat er den Studiengang Geoinformatik mit aufgebaut.

Inhalt

Vorwort 6
Inhalt 8
1 Einführung 12
1.1 Geoinformationssysteme und Geoinformatik 12
1.2 Modelle 16
1.2.1 Softwaretechnik 16
1.2.2 GI-Modelle 20
1.2.3 Dimensionen 23
1.3 GI-Standards 25
1.3.1 Unterscheidungsmerkmale 26
1.3.2 OGC- und ISO-Standards 26
1.4 Zusammenfassung 28
2 Grundlagen 30
2.1 Der objektorientierte Ansatz 30
2.1.1 Das objektorientierte Softwaremodell 30
2.1.2 UML-Klassenmodelle 33
2.1.3 Java 36
2.2 Vektorgeometrie 40
2.2.1 Euklidische Koordinatensysteme 40
2.2.2 Vektoren 43
2.2.3 Punkte, Geraden und Ebenen 49
2.2.4 Allgemeine Kurven und Oberflächen 54
2.2.5 Matrizen 58
2.3 Topologie 63
2.3.1 Grundbegriffe 63
2.3.2 Allgemeine Graphen 65
2.3.3 Ebene Graphen 69
2.4 Relationen und SQL 73
2.4.1 Relationen 73
2.4.2 Operatoren und Funktionen 77
2.4.3 Datenmanipulation 82
2.4.4 Datendefinition 83
2.5 Zusammenfassung und Ausblick 85
3 Computergraphik 86
3.1 Java 2D Graphics API 86
3.1.1 Graphische Elemente 89
3.1.2 Zusammengesetzte Geometrien 95
3.1.3 Punkte 97
3.1.4 Graphische Gestaltungsmittel 99
3.2 Kurven 103
3.2.1 Eigenschaften von Bézier-Kurven 103
3.2.2 Intererpolation von Freiformkurven 109
3.3 Transformationen 118
3.3.1 Der Abbildungsprozess 118
3.3.2 Zweidimensionale Transformationen 120
3.3.3 Dreidimensionale Transformationen 134
3.4 Zusammenfassung 142
4 Geometrische Modelle 144
4.1 Zweidimensionale Modelle 144
4.1.1 Graphische Primitive 144
4.1.2 Grundlegender Modellansatz 147
4.2 Simple-Feature-Modell 149
4.2.1 Klassenmodell 150
4.2.2 Implementierung in Java 161
4.3 Ebene geometrische Algorithmen 165
4.3.1 Laufzeitverhalten 165
4.3.2 Sweep-Verfahren 167
4.3.3 Divide-And-Conquer-Verfahren 177
4.3.4 Verschneidung geometrischer Objekte 180
4.3.5 Puffer und Abstände 184
4.4 Zweieinhalbdimensionale Modelle 187
4.4.1 Modellvarianten 188
4.4.2 Ergänzungen des Simple-Feature-Modells 190
4.4.3 Geometrische Interpolationsverfahren 193
4.5 Dreidimensionale Modelle – ein Überblick 201
4.6 Zusammenfassung 204
5 Topologische Modelle 206
5.1 Topologische Eigenschaften 206
5.2 Graphenmodelle 210
5.2.1 Allgemeine Datenstrukturen für Graphen 211
5.2.2 Allgemeines Modell für Maschennetze 214
5.2.3 Netzwerkmodell der Java Topology Suite 218
5.3 Topologische Algorithmen und Operatoren 220
5.3.1 Grundlegende Graphenalgorithmen 220
5.3.2 Topologische Operatoren 228
5.4 Topologische Klassen im Spatial-Schema-Modell 234
5.5 Zusammenfassung 236
6 Modelle der Realwelt 238
6.1 Realweltobjekte 238
6.1.1 Objektorientierter Modellansatz 239
6.1.2 General-Feature-Modell 240
6.1.3 Einfaches Realweltmodell von GeoTools 242
6.2 Geodatenbanken 250
6.2.1 Objektrelationale Datenbanken 250
6.2.2 Abbildung nach ISO 19125-2 251
6.2.3 PostGIS 255
6.2.4 Datenbankanbindung mit JDBC 260
6.2.5 Datenbank-Kommunikation mit GeoTools 264
6.3 Räumliche Indexstrukturen 267
6.3.1 Eindimensionale Indexstrukturen 268
6.3.2 Quadtrees 272
6.3.3 Weitere räumliche Indexstrukturen 277
6.4 Zusammenfassung 278
7 Ausblick 280
Literatur 284
Index 290

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 1.3.2012
• Verlagsort: München
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Mathematik / Informatik ► Informatik
• Schlagworte: Algorithmus • Geoinformationssystem • Geosoftware • GIS • Java • Topologie
• ISBN-10: 3-446-42953-0 / 3446429530
• ISBN-13: 978-3-446-42953-6 / 9783446429536