Geodaten- und Datenprojekte

Georeferenzierung · Datenmodell · Vektorisierung · 3D-Ableitung

Altkarten als Geodatenquelle: die Festung Mainz

Historische Karten der Mainzer Festungsanlagen als Geodatenquelle erschlossen — von der Retrodigitalisierung über die Georeferenzierung bis zum vektorisierten Datenmodell, aus dem sich 3D-Modelle ableiten lassen.

Das Kartenmaterial. Eine Sammlung aus verschiedenen Archiven, zunächst vollständig gesichtet und nach inhaltlicher Aussagekraft, Bildqualität und Referenzierbarkeit bewertet. Georeferenziert wurde chronologisch, beginnend mit der jüngsten Karte; jede weitere baut auf einer bereits referenzierten auf, sodass die Referenzierungskette lückenlos nachvollziehbar bleibt. Die Passpunkte stammen aus zwei Quellen: aus eigenen Begehungen der Stadt Mainz, bei denen Bauwerke mit bis in die Kartenzeit zurückreichender Substanz erfasst wurden — von der Römermauer über die Zitadelle bis zu den Forts des 19. Jahrhunderts —, und aus amtlichen Orthophoto- und Liegenschaftsdiensten von Rheinland-Pfalz und Hessen.

Das Datenmodell. Die Festung ist in Teilstrukturen gegliedert, bewusst so allgemein geschnitten, dass das Modell auch auf andere Festungswerke gleicher Bauart anwendbar ist. Nur die unterste Ebene führt Geometrie; die darüberliegenden Ebenen beschreiben sie. Vektorisiert sind 527 Objekte: 278 Glacisflächen, 66 Gräben — davon 17 wasserführend —, 71 Abschnitte Escarpe, 74 Abschnitte Contrescarpe und 38 Gebäude innerhalb der Anlage.

Der Schrägblick zeigt Gebäudekörper nur zusammen mit dem Kartenblatt Mainz heute — die historischen Pläne führen keine Bauhöhen.

Auf ein Bauwerk klicken für Teilstruktur, Material und Quellkarte. Die Escarpe ist die innere, die Contrescarpe die äußere Grabenmauer; beide laufen über weite Strecken parallel und sind deshalb farblich getrennt. Das Glacis ist die flach ansteigende Erdböschung davor, die dem Verteidiger freies Schussfeld gab.

Vektorisiert wurde nach dem Plan von 1781. Der Plan von 1735 stammt aus derselben Referenzierungskette und zeigt denselben Ausschnitt 46 Jahre früher. Über Mainz heute lässt sich prüfen, was im Stadtbild geblieben ist: Der Ring der Wälle liegt heute unter Straßenzügen und Grünanlagen. Im Schrägblick werden die heutigen Gebäude als Körper aufgestellt — ihre Höhen stammen aus OpenStreetMap, fehlende Angaben werden mit neun Metern angesetzt.

Quellen. Historische Kartenwerke: Riksarkivet Sweden, Stockholm; Georeferenzierung eigene Arbeit. Das Vektordatenmodell steht unter CC BY 4.0. Heutiger Stadtplan: © OpenStreetMap-Mitwirkende (ODbL).

Fehleranalyse · Reverse Engineering einer Datenpipeline · Geokodierung

Ein Muster, das keines war

In einer publizierten Digitalisierung des „Bomber’s Baedeker“ — eines 1944 erstellten britischen Verzeichnisses deutscher Städte — zeigten die extrahierten Ortskoordinaten ein auffälliges Clustermuster. Die Untersuchung ging der Frage nach, woher dieses Muster stammt.

Der Befund: Das Muster entstand bei der Datenaufbereitung, es ist keine Eigenschaft der historischen Quelle. Die Originalkoordinaten liegen in Grad, Minuten und Sekunden vor. In der Verarbeitung wurde das Gradzeichen als Dezimaltrennzeichen behandelt und das Minutenzeichen verworfen — aus 50° 47′ wurde 50,47. Die nötige Umrechnung von Winkelminuten in Dezimalgrad unterblieb. Da Minuten nur bis 59 laufen, kann so kein Wert zwischen ,60 und ,99 entstehen.

Die Lückenbänder markieren in jeder Gradzelle den Bereich von ,60 bis ,99 Grad. Schalten Sie sie zu den Ausgangsdaten: Kein einziger Punkt liegt dort. Genau das erzeugte den Eindruck von Clustern — sämtliche Punkte sammeln sich im südwestlichen Teil jeder Gradzelle. Nach der Umrechnung verteilen sich dieselben Orte gleichmäßig.

Der Befund in Zahlen

Ausgezählt sind die Zehntelstellen der unkorrigierten Breitengrade aller 515 Ausgangspunkte. 507 davon liegen zwischen ,0 und ,5. Auf ,6 entfällt kein einziger Wert — der Bereich, den Winkelminuten nicht erreichen können.

Die Gegenprobe. Zur Validierung wurden die korrigierten Orte gegen eine unabhängige Geokodierung über OpenStreetMap gestellt. Für 372 Orte ließ sich eine Differenz bilden. Die mittlere Abweichung beträgt 3,3 Kilometer (Median; das arithmetische Mittel liegt bei 6,1 Kilometern und wird von zwanzig Ausreißern bis 86 Kilometer angehoben, in denen die automatische Geokodierung einen falschen Ort traf — einige davon liegen auf anderen Kontinenten). Entscheidend ist die Richtung: Über die acht Himmelsrichtungen verteilen sich die Abweichungen nahezu gleichmäßig, zwischen 38 und 61 Fällen je Achtel. Es bleibt kein systematischer Fehler zurück; die historischen Koordinaten sind für ihren Zweck präzise.

Quellen. Ausgangsdaten aus dem Digitalisierungsprojekt „Bomber’s Baedeker — vom Text zum Bild zur Datenquelle“. Korrektur, Geokodierung und Differenzanalyse sind eigene Arbeit. Grundkarte: Natural Earth.

Ausarbeitung (PDF) Poster (PDF) Quellprojekt

Datenmodellierung · Prozessautomatisierung · Dokumentenverarbeitung

Drei Systeme aus der laufenden Praxis

Anders als die drei Arbeiten davor lassen sich diese Systeme nicht zeigen — sie enthalten Betriebsinterna. Was sich zeigen lässt, ist das Vorgehen. Alle drei folgen demselben Muster: erst ein Modell, das den Gegenstand sauber beschreibt, dann eine Oberfläche darauf, dann die Automatisierung dessen, was sich wiederholt. In dieser Reihenfolge, weil Automatisierung auf einem unklaren Modell nur den Aufwand vervielfacht.

• Ein Fachdatenmodell für Infrastruktur im Raum. Auskünfte unterschiedlicher Träger — in Herkunft, Genauigkeit und Format uneinheitlich — eingeholt, referenziert und in einen gemeinsamen Bestand überführt. Der Wert liegt nicht im Sammeln, sondern darin, Unterschiede in der Aussagekraft im Modell mitzuführen, statt sie einzuebnen. Erst dann trägt der Bestand Entscheidungen über Flächen und Trassen.
• Eine Fachanwendung, die ohne IT auskommt. Auf dem Datenmodell aufsetzend, so geschnitten, dass mehrere Fachbereiche darin gemeinsam arbeiten — jeder sieht seinen Ausschnitt, alle arbeiten auf demselben Stand. Verfahren mit langer Laufzeit bleiben dadurch nachvollziehbar, auch wenn Zuständigkeiten wechseln.
• Automatisierte Dokumentenstrecken. Eingehende Korrespondenz wird erfasst, maschinell ausgelesen und dem zugehörigen Vorgang zugeordnet; KI kommt dort zum Einsatz, wo unstrukturierter Text in strukturierte Felder überführt werden muss. Der Gewinn ist weniger die gesparte Zeit als die lückenlose Dokumentation, die sich nebenbei ergibt.