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Praxis

Geoinformationssysteme

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Eine neue Schule für viele Kinder in einer ländlichen Region bauen, den Zustand der Amazonas-Regenwälder überwachen oder sichere Straßen in einem Katastrophengebiet markieren – durch Geoinformationssysteme, kurz GIS, sind solche Herausforderungen leichter zu bewältigen.

In GIS werden raumbezogene Daten digital erfasst, mit Informationen angereichert und verknüpft, organisiert, analysiert und anschaulich präsentiert. Der beste Ort für die genannte Schule lässt sich beispielsweise finden, indem eine digitale Karte mit demografischen Daten verknüpft wird. Wie aber sammelt bzw. gelangt man an diese Daten, um eine solche Karte zu erstellen? Und welche Hindernisse können sich dabei ergeben? Die folgenden drei Schritte erleichtern den Einstieg:

1. STARTER-KIT GIS: RESSOURCEN KENNEN UND EINSCHÄTZEN

Bevor GIS-Aktivitäten begonnen werden, sollten die vorhandenen Projektressourcen geprüft werden. Hierzu zählen:

  • Hardware: Von der Datenerfassung über die Datenanalyse bis hin zur Visualisierung – ohne die richtige Rechen- und Speicherleistung der Computer sind GIS-Aktivitäten nicht möglich. Vorab sollte auch bedacht (und im Projektbudget eingeplant) werden, ob zum Beispiel Scanner benötigt werden, um analoge Daten zu digitalisieren, oder GPS-Geräte, um Daten gegebenenfalls selber zu sammeln.
  • Software: GIS-Software kann kostenlos als Open Source oder kostenpflichtig mit einer Lizenz erworben werden. Innerhalb der Software wird eine Datenbank zum Speichern und Verwalten der Geodaten angelegt. Auf diese wird zugegriffen, um die projektbezogenen Informationen zu analysieren, auszuwerten, zu verknüpfen und zu visualisieren. Eine Alternative ist WebGIS. Hier liegen Software und Daten auf einem Server, auf den über das Internet zugegriffen werden kann – eine Installation ist nicht nötig. Voraussetzung ist jedoch eine stabile Interverbindung. Unter anderem eignen sich folgende GIS- Programme:
    • Open Source: QGIS, Open Street Maps
    • Proprietär: ArcGis, Manifold System WebGIS: Carto, Mangomap
  • Daten: Daten und die zugehörige Datenbank sind das Herz des Geoinformationssystems. Erst durch die richtige Verknüpfung der Daten entfalten GIS ihr Informationspotenzial für das Projekt. Dabei wird zwischen zwei Arten von Geodaten unterschieden: Vektor- und Rasterdaten. Rasterdaten sind zellenbasierte Daten, etwa Luftbilder. Sie sind vergleichbar mit Landkarten in Papierform. Vektordaten dagegen sind Raumdaten, die als Punkte, Linien und Polygone dargestellt werden und mehrdimensionale Ebenen abbilden können. Welche Geodaten benötigt werden, hängt vom Projektziel ab und sollte vorher festgelegt werden. GIS-Expertinnen und -Experten können dabei helfen.
  • Fachpersonal: Viele GIS-Programme enthalten umfangreiche Tutorials und Leitfäden und bieten somit auch Einsteigern die Möglichkeit, GIS-Auswertungen durchzuführen. Je nach Anwendung ist jedoch fachliches, methodisches und technisches Wissen bis hin zu Programmierkenntnissen nötig. Deshalb sollte vorab geklärt werden, wie umfangreich GIS im Projekt verwendet werden: Und: Reichen die Kompetenzen dafür aus oder müssen sie angepasst werden?

2. WEISSE FLECKEN AUF DER LANDKARTE: WIE BEKOMME ICH DIE RICHTIGEN DATEN?

Ohne Daten keine Karten: Erst die Daten erwecken die digitalen Karten zum Leben und machen sie nutzbar. Es gibt verschiedene Wege, an Daten zu gelangen. Dabei ist es wichtig, vor Projektbeginn zu klären, welche Daten für das Projekt benötigt werden. Neben Geodaten (Raster- und/oder Vektordaten) können dies auch Meta-Daten sein – etwa, ob Gebäude einen Wasseranschluss haben. Bei einem Infrastrukturprojekt kann dies für die spätere Analyse wichtig sein. Woher man solche Daten bekommt, wird im Folgenden aufgezeigt:

  • Digitalisierung analoger Karten: Landkarten und Stadtpläne aus Papier helfen, Entwicklungen sichtbar zu machen – zum Beispiel die Ausbreitung eines Stadtgebiets. Deshalb kann es nützlich sein, analoge Karten zu digitalisieren. Hierfür hilft es, mit offiziellen Stellen, Forschungs- und Partnerinstitutionen zusammenzuarbeiten, um zum Beispiel Zugriff auf Archive zu bekommen.
  • Georeferenzierung anderer Daten: Dabei erhält ein Datensatz (etwa ein eingescannter Bauplan, Zensusdaten etc.) einen Raumbezug. Auch hierfür bietet es sich an, mit Forschungsinstituten sowie offiziellen Stellen zusammenzuarbeiten, um an die Datensätze zu gelangen, die für das Projekt wichtig sind.
  • Geodaten generiert aus Fernerkundung: Unter Fernerkundung versteht man das “berührungsfreie” Erkunden oder Vermessen entfernter Objekte. Folglich zählen hierzu Satellitenbilder, Luftbilder von Flugzeugen, aber auch Bilder von  Drohnen. Geodaten aus Fernerkundung haben ein großes Potenzial für viele Fragestellungen der Entwicklungszusammenarbeit. GIS und Geodaten werden in der Entwicklungszusammenarbeit vorrangig im Ressourcenmanagement, im Umweltmonitoring und in der integrierten ländlichen Regionalentwicklung eingesetzt.
  • Messung im Feld mittels GPS-Daten: Das Global Positioning System, kurz GPS, ist ein weltumspannendes Satellitensystem zur Positionsbestimmung. Um GPS-Daten für ein Geoinformationssystem zu sammeln, werden spezielle GPS-Geräte genutzt. Auch viele Smartphones sind GPS-fähig. Mit einer entsprechenden App und einer stabilen Internetverbindung (Zugang) reichen Smartphones oftmals als Ausrüstung. So können beispielsweise zur Katastrophenvorsorge Fluchtrouten durch GPS-Markierungen gekennzeichnet und im Katastrophenfall schnell Nothilfekorridore erschlossen werden. GPS-Messungen sind jedoch sehr zeitintensiv und benötigen eine genaue Planung.
  • Crowdsourcing: Hierdurch kann über einen öffentlichen Aufruf das Wissen einer großen Menschengruppe gebündelt werden. Bei GIS-Aktivitäten bietet sich dies zum Beispiel an, um Verkehrsknotenpunkte in einer Stadt zu ermitteln. Hierfür übermitteln die Teilnehmenden ihr alltägliches Bewegungsprofil über GPS an das Projekt. Werden diese Datensätze per GIS-Software mit einer Stadtkarte verknüpft, ergibt sich ein Gesamtbild des Stadtverkehrs. Oft braucht es hier jedoch den guten Willen der “Crowd”, bei dem Aufruf mitzumachen. Anreize lassen sich durch Gamification schaffen.
  • Das Rad nicht neu erfinden: Viele Datensätze wurden schon im Rahmen anderer Projekte erstellt. Eine ausführliche Recherche und eine Abstimmung mit Partnern oder Regierungsstellen kann daher nützlich sein und Arbeit ersparen.

3. HÜRDEN UND HERAUSFORDERUNGEN

Nachhaltigkeit: Für proprietäre Software muss oftmals die Lizenz nach Ablauf erneuert werden. Unterbleibt dies, können Fortschritte, Datensätze und somit Ergebnisse verloren gehen. Um die Nachhaltigkeit des Projekts zu garantieren, sollte deshalb eine mögliche Übernahme und Weiterführung geklärt sein. Bei Open-Source-Lösungen besteht die Gefahr, dass die Software selbst nicht weiterentwickelt wird. Um die GIS-Software QGIS hat sich jedoch eine große Community gebildet, die bei Problemen hilft und nützliche Plug-Ins und Add-Ons weiterentwickelt.

Kompatibilität und Standardisierung: Es gibt viele verschiedene GIS-Dateifor-mate. Damit die Kompatibilität sichergestellt ist, sollten die Dateiformate für die verwendete Software geprüft und von allen Projektpartnern auf gleiche Weise genutzt werden. Gerade bei größeren Projekten, wie der Vermessung verschiedener Städte, sollte vorab ein Dateiformat als Standard festgelegt werden, um langfristig die Kompatibilität zu gewährleisten. Eine Möglichkeit ist die einfache Verwendung von Excel-Tabellen, die von allen GIS-Programmen eingelesen werden können.

Visualisierung: Es kann vorkommen, dass der Datenschatz durch die verwendete Software nicht anschaulich visualisiert werden kann. Ziehen Sie dafür Grafik-Designer und -Designerinnen zurate, die eine ansprechende Präsentation Ihrer Arbeit sicherstellen.

Datenschutz: Drohnen- und Satellitenbilder, aber auch GPS-Daten und damit verbundene Bewegungsprofile ermöglichen bisher nie dagewesene Einblicke in die Privatsphäre der Menschen. Deshalb muss der Schutz personenbezogener Daten durch frühzeitige technische und organisatorische Maßnahmen schon im Entwicklungsstadium von GIS-Aktivitäten gewährleistet sein.