Aufbau des Geographischen Informationssystems (GIS)

1. Einführung


Die Schweiz besitzt im Verhältnis zu ihrer Bevölkerung relativ wenig nutzbaren Grund und Boden. Durch geeignete Massnahmen müssen deshalb die verfügbaren Flächen zweckmässig verwendet werden. In der amtlichen Vermessung wurde erkannt, dass für die optimale Verwaltung unseres Bodens in naher Zukunft die genauen Datengrundlagen in digitaler Form zu Planungs- und Projektierungszwecken benötigt werden. Dies führte zum neuen Eidgenössischen Vermessungskonzept amtliche Vermessung 93 (AV93) mit dem Ziel, die Daten der amtlichen Vermessung für zukünftige LIS ( L and i nformations s ysteme) - oder GIS - ( G eographische I nformations s ysteme) möglichst rasch in geeigneter Form zur Verfügung zu stellen.

1.1 Was heisst LIS?
Begrifflich stand in der Schweiz seit 1970 zuerst das Grundstücks-Informationssystem im Vordergrund, welches mit einem einfachen Rechtskataster identisch war. Die Akkumulierung weiterer raumbezogener Informationen verstärkt durch die neuen Möglichkeiten der grafischen Datenverarbeitung (CAD) führte zur Suche nach neuen Umschreibungen, was schliesslich 1981 zur weltweit anerkannten LIS-Definition durch die FIG (Fédération International des Géometres) führte:
"Ein Landinformationssystem (LIS) beinhaltet die systematische Erfassung, Speicherung, Verarbeitung und Darstellung aller auf Grund und Boden bezogenen und ihn kennzeichnenden wissenswerten Daten als Grundlage für Recht, Verwaltung und Wirtschaft und als Hilfe für Planungs- und Entwicklungsmassnahmen zur Erhaltung und Verbesserung der Lebensverhältnisse"
Nach 1981 blieb die Begriffssuche allerdings nicht stehen. Nicht nur die Geodäten begannen sich mit der Materie zu befassen, sondern auch die Geographen, die Geologen und andere Wissenschafter. Als globaler Oberbegriff setzt sich seit einiger Zeit die Bezeichnung "Geographisches Informationsystem" (GIS) durch. GIS und LIS werden häufig synonym oder sogar in Kombination verwendet. Allgemein versteht man aber unter geografischen Daten (GIS) eher stärker generalisierte, grossräumigere Informationen, während die Daten eines LIS überwiegend (aber nicht ausschliesslich) der Informationsdichte von kartographischen Darstellungen im Massstabsbereich von 1:500 bis 1:10000 entsprechen. LIS sind seitens des Vermessungswesens entwickelt worden und beziehen sich hauptsächlich auf die exakte geometrische Erfassung und Aktualisierung des Grund und Bodens sowie hiermit verknüpfter Sachdaten, vergleichbar mit einem traditionellen Liegenschaftskataster.

In der Schweiz zeichnen sich Differenzierungen ab. Die Geodäten (Vermesser) sprechen in der Regel von LIS. Die Schweizerische Informatikkonferenz (SIK) hingegen, welche sich aus den in den Kantonen mit der Informatik befassten Verwaltungsstellen zusammensetzt, hat ebenfalls zu den zukunftsträchtigen raumbezogenen Informationssystemen Stellung genommen und dazu 1992 eine Empfehlung verfasst. In ihrer "Anregung für den Aufbau von geographischen Informationssystemen" spricht sie von GIS. Ihre Definition von GIS umfasst dabei Informationen folgender Bereiche:
- Atmosphäre
- Erdoberfläche
- Boden (Lithosphäre), der sich darin/darauf befindlichen
- technischen und administrativen Einrichtungen und
- ökonomischen/ökologischen Gegebenheiten.

Mit dem Begriff GIS steht auch ein Funktionsmerkmal im Vordergrund:
GIS ist ein System um räumliche Zusammenhänge von Daten unterschiedlicher thematischer Herkunft zu visualiseren und mit ihrem räumlichen Bezug zu analysieren.
Hierbei ist es sehr wichtig, dass es sich um Daten unterschiedlicher thematischer Herkunft handelt, die so mit geringem Aufwand in ihren räumlichen Zusammenhang gestellt werden können, ohne dass zuerst Karten in unterschiedlichen Massstäben aus anderen Amtsstellen gesucht werden müssen: z.B. Neubauquartiere und die Distanz zur nächsten ÖV-Haltestelle, Schule oder Laden, oder die Lage einer Altlastverdachtsfläche und ihr Bezug zur nächsten Grundwasserfassung oder zum nächsten Naturschutzgebiet.
Zur Zeit sind in der Schweiz in den meisten Kantonen GIS-Projekte und Aktivitäten im Gange.

1.2 Was ist ein Geographisches Informationssystem?
Bund, Kantone, Städte und Gemeinden sowie Betreiber von Ver- und Entsorgungswerken (Wasser, Gas, Elektrizität, Fernwärme Kabelfernsehen, Leitungskataster) bauen heute ihre EDV-gestützten Informationssysteme auf: z.B. für Liegenschaften, Grundbuch, Verkehrsanlagen, Leitungen, Raumplanung , Umweltschutz, Zivilschutz.
Ueber 70% aller Daten dieser Informationssysteme haben einen sogenannten "räumlichen Bezug", d.h. einen Bezug zur Erde (Geo=Erde). Sie benötigen als Referenzgrundlage Angaben über die Erde in Form von digitalen Karten und Plänen. Geografische Informationssysteme basieren in der Regel auf Landeskarten und Landinformationssysteme auf grossmassstäblichen Plänen ( = Pläne der Grundbuchvermessung).
Die Datenverwaltung erfolgt in einem streng nach Kategorien gegliederten Ebenensystem. Dadurch können thematisch beliebig kombinierbare Datensätze und Karten/Pläne erstellt werden.
Grosse Datenbanken, rasche Verknüpfung der Daten sowie die exakte räumliche Zuordnung auf die Datenbasis der amtlichen Vermessung sind die Merkmale dieser computergestützten Informationssysteme. Damit können grosse Datenmengen schneller erfasst, verwaltet, bearbeitet, überarbeitet, aktualisiert, ausgegeben, direkt an andere Stellen übermittelt, und mit anderen Benutzern ausgetauscht werden. Was früher in Büchern, Karteien, Registern und Plänen registriert war, wird heute mit Hilfe der Informatik erhoben, bearbeitet, verwaltet und ausgegeben.
Zahlreiche Amtsstellen haben für einzelne Aufgaben bereits computergestützte Inventare und Kataster erstellt oder bauen solche auf. In vielen Fällen handelt es sich dabei aber um sogenannte "Insellösungen". Ziel eines GIS ist jedoch der Aufbau von interdisziplinären/departementsübergreifenden Informationsystemen. Insellösungen sind deshalb kostspielig und uneffizient, weil sie mit anderen Geo-Lösungen in der Regel nicht koordiniert sind und Mehrfachbearbeitungen von gleichen Datensätzen verursachen (z.B. jede Stelle erfasst die Grundstücke selber).

1.3 Ziele des Geographischen Informationssystems GIS BL
Mit einem Informationssystem über die Raumdaten ("Grund und Boden") werden die folgenden Ziele in öffentlichen Verwaltungen angestrebt:
1. Oberstes und zugleich wichtigstes Ziel ist es, die über viele Dienststellen gestreut vorhandenen raumbezogenen Informationen über "Grund und Boden" mit Hilfe eines Informationssystems auf einen einheitlichen Nenner zu bringen und die so erfassten Daten mittels informatiktechnischer und organisatorischer Massnahmen möglichst vielen interessierten Benutzern zugänglich zu machen.
2. Mit der Realisierung des Systems soll ein nachhaltiger Rationalisierungseffekt in der Verwaltung (Kanton und Gemeinden) bewirkt werden. Als Stichworte hierzu seien die Eliminierung von Mehrfachtätigkeiten (gleiche Arbeiten in verschiedenen Dienststellen, Gemeinden), die Minimierung der Redundanzen (mehrfache Datenspeicherung und -pflege), die Erhöhung der Flexibilität bei der Zurverfügungstellung der Daten hinsichtlich Form und rascher Abgabe sowie bezüglich Datenintegrität und -aktualität genannt.
3. Das GIS, als Sachbereich "Raum", muss in einem zukünftigen Verwaltungsinformationssystem mit anderen Sachdaten, u.a. zu "Personen" und "Finanzen" verknüpfbar sein.

1.4 Grundlagedaten von GIS/LIS
Damit die Grundlagedaten, welche alle benötigen, nur einmal erhoben und nur an einer Stelle auf dem aktuellen Stand gehalten werden können, müssen die Inhalte der Karten und Pläne computergerecht aufgearbeitet werden. Diese Grundlagedaten liefern die Uebersichtspläne und die Grundbuchpläne der amtlichen Vermessung sowie die Landeskarten des Bundesamtes für Landestopographie. Ziel ist, dass alle Geo-Informationen auf dem Computer verwaltet und bearbeitet werden können, sodass der (berechtigte) Benützer jederzeit entsprechende aktuelle Abfragen in Plan- und Registerform vornehmen kann.
Für grossmassstäbliche Pläne eignen sich die Pläne der amtlichen Vermessung (Grundbuchpläne, Uebersichtspläne), deren Inhalt vielerorts teilweise bereits digital vorliegt (z.B. Grundstücksgrenzen). Im Rahmen der AV93 (neue amtliche Vermessung, basierend auf den 1993 ergänzten Rechtsgrundlagen des Bundes und der Kantone) - in den letzten Jahren wurde das Projekt unter dem Namen "Reform der amtlichen Vermessung" (RAV) bekannt - , wird in den nächsten Jahren eine rasche Zunahme dieser digitalen Informationen erfolgen. Im Kanton Basel-Landschaft ist im Rahmen der Realisierung der AV93 das entsprechende Projekt unter dem Namen "provisorische Numerisierung AV93, 1. Etappe 1996-2000" bald abgeschlossen. Ziel ist die kantonsweit flächendeckende computergerechte Erfassung aller Grundbuchpläne bis ins Jahr 2000. Im Unterschied zu den Landeskarten werden die Daten der amtlichen Vermessung in der sog. "Vektorform" erfasst. Der Vorteil von Vektordaten gegenüber Rasterdaten aus gescannten Karten und Plänen besteht darin, dass die Vektordaten selektiv mit Benützerdaten verknüpft werden können. Dies ermöglicht die Anlage von Datenbanken und die thematische Auswertung gespeicherter Informationen (=Informationssystem).
Die digitalen Datensätze des Bundesamtes für Landestopographie sind in sog. Rasterdatenform für die Landeskarten 1: 25`000/50`000 und und 1:100`000 weitgehend vorhanden und können bezogen werden. Zusammen mit den digitalisierten Höhenangaben (Höhenkurven) können in sog. Höhenmodellen (DHM) dreidimensionale Landschaftsmodelle erstellt werden. Allerdings ist die Rasterdatenform (Pixelspeicherung) nur eine Uebergangslösung für GIS/LIS, weil ihre Informationen nicht nach dem Ebenenprinzip erfasst sind. Diese Daten können deshalb nur als Hintergrundinformation (Hintergrundkarte) verwendet werden.

1.5 Organisation eines GIS
Nebst der Bewältigung der komplexen informatiktechnischen Probleme ist der Aufbau und der Betrieb eines GIS vor allem eine Organisations- und Koordinationsaufgabe. So hat der Bundesrat in der Verordnung über die amtliche Vermessung von 1993 (VAV) die Koordination von LIS der amtlichen Vermessung zugewiesen, weil diese die Grundlagedaten für LIS/GIS bearbeitet. Die Daten der amtlichen Vermessung sind zudem jederzeit nachgeführt und enthalten bezüglich Grundstücksgrenzen den rechtskräftigen Zustand (Grundbuchplan = Bestandteil des Grundbuchs). Mittels bundesweit definierten Datenschnittstellen sollen die Daten der amtlichen Vermessung direkt an Datenbeziehende überspielt werden. Die Grundlagendaten der Informationsysteme können so mit vertretbarem Aufwand aktuell gehalten werden.
Voraussetzungen für die Austauschbarkeit, die gegenseitige Nutzung und die Abfrage von Informationen sind grundsätzliche Festlegungen (Standards) in einem Informationssystem. Solche sind z.B. kompatible Soft- und Hardware, Definition von Datenschnittstellen und -strukturen, Applikationsschnittstellen, Regelung der Zugriffs-und Veränderungsberechtigung (Datenbesitzerin, Datennutzer), Netzwerk, Datenverwaltung und Datensicherung.


Fortsetzung


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