Erstellung von Digitalen Geländemodellen

Ein digitales Geländemodell ist eine modellierte Nachbildung einer realen Geländeoberfläche unter Verwendung bestimmter Vorgaben. Es wird aus einem Stützpunktfeld, vielfältigen Strukturinformationen sowie Regeln, die die Erfassung der Punkte, ihre Verteilung im Raum und die Berechnung von zusätzlichen Punkthöhen aus den Stützpunkten beschreiben, gebildet. In einem digitalen Geländemodell existiert eine eindeutige Zuordnung genau eines Höhenwertes zu jedem Punkt in der Ebene. Da Mehrdeutigkeiten in der Höhe nicht berücksichtigt werden, ist ein DGM eine 2.5-dimensionale Repräsentation des Reliefs eines Gebietes.

Zur Erstellung einer kontinuierlichen Oberfläche (DGM) ist eine Vorschrift erforderlich, mit der für jeden Ort die Geländehöhe berechnet werden kann. Unterschieden wird nach Art und Weise der Datenhaltung eines DGM`s. Unter Berücksichtigung eventuell vorhandener morphologischer Zusatzinformationen können die meist unregelmäßig punktförmig vorliegenden Meßwerte so miteinander verknüpft werden, daß ein regelmäßiges Gitter vorgegebener Rasterweite (Grid) entsteht. Den Vorteilen dieser Oberflächendarstellung wie beispielsweise gute Analysierbarkeit durch einfache geometrische Zugriffsmöglichkeit und einfache Datenstruktur stehen Nachteile wie z.B. höherer Speicherplatzbedarf und schlechtere Geländerepräsentation gegenüber. Eine andere Möglichkeit der Geländemodellierung kann mit Methoden der Dreiecksvermaschung durchgeführt werden. Strukturinformationen des Geländes (z.B. Bruchkanten) können bei dieser Darstellungsform besser als durch eine Rasterdarstellung berücksichtigt werden. Neuere Entwicklungen in der Softwaretechnik machen eine kombinierte Form (hybride Darstellung) aus Gitteraster und einer innerhalb der Gitterzellen an besonderen Geländepunkten eingearbeiteten Dreiecksvermaschung möglich.

Je nach Aufgabenstellung, Dichte des Stützpunktfeldes sowie Güte und Verteilung von Strukturinformationen können verschiedenste Interpolationsalgorithmen verwendet werden. Verläuft die ermittelte Geländeoberfläche nicht exakt durch die Stützpunkte, so spricht man von einer Approximation des Geländes. Die Rechenansätze unterscheiden sich stark in ihrer Genauigkeit der Repräsentation, der Berechnungszeit, der Berücksichtigung von Fehlstellen in den Ausgangsdaten sowie dem Verhalten an Unstetigkeitsstellen des Geländes. Der Erfahrung und dem Vorwissen des Spezialisten obliegt es, die "richtige" Wahl aus der Fülle der möglichen Berechnungsmethoden zu treffen. Ebenso ist die optimal angepaßte Parameterkombination zu ermitteln und zu dokumentieren.

Werden Interpolationen, die aus einer Triangulation entstanden sind, und Interpolationen basierend auf Gittermodellen miteinander verglichen, so kann keinem der beiden Modelltypen der Vorzug gegeben werden. Gittermodelle können häufig einen besseren perspektivischen Eindruck über eine Oberflächensituation geben. In einer Dreiecksvermaschung hingegen sind nur die Punkte enthalten, die im Ausgangspunktfeld vorhanden waren. Es erfolgt eine "unverfälschte" Wiedergabe der Ausgangswerte.
Auf die beiden Modelltypen sind verschiedene Operationen unterschiedlich schnell anwendbar: Die Berechnung eines Differenzmodells und die Projektion von Zeichnungselementen ist beispielsweise für Gitter recht effizient durchführbar. Für Volumenberechnungen und Nachbarschaftsanalysen ist eine Triangulation gut geeignet.

Der Nutzer einer Interpolation sollte immer darauf achten, daß das Modell das reale Gelände gut nachbildet. Wird beispielsweise ein stark bewegtes Gelände nur durch sehr wenige Höhenpunkte beschrieben, kann das erzeugte Modell erheblich von der Geländeoberfläche abweichen. Eine zu detailierte Interpolation kann andererseits eine nichtgegebene Genauigkeit vortäuschen und unnötig Rechenzeit und Speicherplatz verbrauchen.

Beispiel:

Höhenmodell im Küstenbereich (Deichneubau)