Formale semantische Modellierung von geomorphologischen Objekten und Prozessen des Hochgebirges zur Repräsentation in einem Geoinformationssystem (GIS)
Die vorliegende Arbeit ist im Graduiertenkolleg "Das Relief - eine strukturierte und veränderliche Grenzfläche" an der Universität Bonn entstanden. Sie befasst sich mit der formalen semantischen Modellierung und geometrischen Repräsentation von Wänden und steilen Hangbereichen aus der Sicht der Geoinformation. Im Fokus stehen die Fragen, wie geomorphologisches Fachwissen auf Grundlage internationaler Standards formalisiert und die im Rasterformat nicht zu fassenden Geometrien dieser z. T. überhängenden Formen repräsentiert werden können. Dabei muss der diskursive Formalisierungsgrad innerhalb der Geomorphologie dem Formalisierungsanspruch der Geoinformation angepasst werden. Wände und steile Hangbereiche stellen ein bedeutendes Naturgefahrenpotential für alpine Gebiete der gesamten Welt dar. Mit Felswänden verbundene Prozesse, wie Felsstürze oder Steinschlag, bedrohen Siedlungen und Tourismus. Die Erforschung dieser Landformen ist Aufgabe der Geomorphologie und nimmt dort wegen ihrer schnell ablaufenden Prozesse eine besondere Stellung ein. Eine auf Rasterdaten basierende Repräsentation ermöglicht allerdings keine ausreichende Analyse dieser Bereiche des Georeliefs, z. T. überhängende Wände sind mit klassischen Luftbildern nicht zu erfassen. Methoden zur terrestrischen Erhebung, etwa mittels Photogrammetrie, sind in der Geomorphologie wenig verbreitet. Auch liegen keine weiterreichenden formalen semantischen Modellierungen der betrachteten Objekte, ihrer funktionalen Beziehungen und anderer, grundlegender Konzepte der Fachwissenschaft vor. Eine geeignete geometrische Repräsentation und eine formale Semantik auf Grundlage internationaler Standards sind aber Voraussetzung für den weltweiten Austausch von Informationen innerhalb der Geomorphologie. Hier wird eine formale semantische Modellierung der grundlegenden Konzepte der Geomorphologie, insbesondere aber von Wänden und steilen Hangbereichen vorgelegt. Dafür wurde das geomorphologische Wissen gesichtet und in die formale Sprache UML überführt, die eine Implementierung des Modells in ein Datenbankmanagementsystem ermöglicht. Als geometrische Repräsentationsform, die einen Austausch von Daten garantiert, wurde der ISO 19107 "Spatial Schema" gewählt. Eine semantische Modellierung geomorphologischer Konzepte auf Grundlage internationale Standards ist durchführbar und weist weitreichende Vorteile auf. Diese sind vor allem die Repräsentation von 3D-Geometrien.
Weiter können auf Klassenkonzepte basierende semantische Modellierungen in DBMS überführt und die modellierten Phänomene damit informationstechnisch verarbeitet werden.
