Verschneidung

Das Prinzip der Verschneidung („overlay“) räumlicher Daten kann am Beispiel der Kartenherstellung einfach veranschaulicht werden. Beim Druck einer Karte werden mehrere Ebenen räumlicher Information nacheinander auf ein zunächst weisses Papier gedruckt. Mit jeder Farbe kommt neue Information aufs Papier: etwa in Grün die Vegetation, in Blau das Gewässernetz und in Rot die Siedlungssignaturen. Alle Farben zusammen ergeben ein sehr detailliertes Modell der Realität, die Karte. Bei der Verschneidung in einem GIS geschieht eigentlich nichts anderes: Zunächst werden zwei oder mehr thematische Informationsebenen desselben Raumausschnittes einfach überlagert. Anschliessend wird die Topologie des neuen Layers nachgeführt: Liegt ein Punkt neu innerhalb eines Polygons, erhält er diese Information als neues Attribut. Schneiden sich zwei Linien („arcs“), so wird an ihrem Schnittpunkt ein neuer Knoten eingeführt. Schneiden sich zwei Polygone, erhält die Schnittmenge eine eigene Identifikationsnummer usw. So ergab letztlich die Verschneidung einen Informationsgewinn. Damit diese Integration überhaupt einen Sinn ergibt, müssen alle Eingangsebenen dasselbe Bezugssystem und denselben Massstab haben. Es entsteht ja auch nur dann eine lesbare Karte, wenn die einzelnen Ebenen genau aufeinander passen und denselben Massstab haben. Obwohl der deutsche Begriff „Verschneidung“ für Overlay eher an Polygone denken lässt, ist das Verfahren an sich unabhängig davon, ob ein Vektor- oder Rastermodell verwendet wird. Beim Rastermodell entspricht eine Overlay-Operation allerdings vielmehr einer „Überlagerung“ als einer „Verschneidung“. Die Integration von Informationen aus verschiedenen Quellen durch Verschneidung ist eine der bedeutendsten Funktionen eines GIS.

Die folgenden drei Arten der Verschneidung sind unabhängig davon, ob ein Vektor- oder ein Rastermodell verwendet wird.

Point-in-Polygon: Im Vektormodell ermittelt diese Verschneidung Punkte, die innerhalb eines bestimmten Polygons liegen. Im Beispiel sind alle Hotels gesucht, die sich im Siedlungsgebiet befinden. In der Resultatebene tragen die Punkte nach der Verschneidung die zusätzliche Information, ob sie im Siedlungspolygon liegen oder nicht. Im Rastermodell werden die gesuchten Punkte durch die Addition der beiden Eingangsebenen sichtbar.

Line-in-Polygon: Bereits etwas komplizierter ist die Verschneidung von Linien mit Polygonen. Das Beispiel zeigt die Ermittlung der Strassenabschnitte, die sich im Siedlungsgebiet befinden. Im Vektormodell ändert sich hier nun die Topologie: Die ursprüngliche Linie wird durch die neuen Schnittpunkte in kleinere Segmente unterteilt. Für jedes neue Segment muss nun angegeben werden, ob es sich innerhalb oder ausserhalb des Siedlungspolygons befindet. Im Rastermodell identifiziert auch hier eine einfache Addition die gesuchten Punkte.

Polygon-on-Polygon: Die Verschneidung von Polygonen im Vektormodell ist weitaus am kompliziertesten. Es entsteht eine Datenebene mit völlig neuer Topologie: Durch die Verschneidung von Umrisslinien entsteht eine Vielzahl neuer Schnittpunkte und Polygone, für die nun die Attribute neu zugeordnet werden müssen. Ausserdem muss für nicht geschnittene Flächen geprüft werden, ob sie Flächen einer anderen Informationsebene enthalten, mit anderen Worten, ob Inselpolygone entstanden sind. Raster-Overlay von Polygonen ist hingegen denkbar einfach. Wiederum gilt es nur, die Zellenwerte der Eingangsebenen zu addieren.