The process of performing cartographic generalization in an automatic way applied on geographic information is of highly interest in the field of cartography, both in academia and industry. Many research e↵orts have been done to implement di↵erent automatic generalization approaches. Being able to answer the research question on automatic generalization, another interesting question opens up: ”Is it possible to retrieve and visualize geographic information in any arbitrary scale?” This is the question in the field of vario-scale geoinformation. Potential research works should answer this question with solutions which provide valid and efficient representation of geoinformation in any on-demand scale. More brilliant solutions will also provide smooth transitions between these on-demand arbitrary scales. Space-Scale-Cube (Meijers and Van Oosterom 2011) is a reactive tree (Van Oosterom 1991) data structure which shows positive potential for achieving smooth automatic vario-scale generalization of area features. The topic of this research work is investigation of adaptation of this approach on an interesting class of geographic information: road networks datasets. Firstly theoretical background will be introduced and discussed and afterwards, implementing the adaptation would be described. This research work includes development of a hierarchical data structure based on road network datasets and the potential use of this data structure in vario-scale geoinformation retrieval and visualization.

Das Projekt OpenStreetMap als freie Wiki-Weltkarte gewinnt als Quelle von Geodaten für unter-schiedlichste Bedürfnisse innerhalb der Geowissenschaften, des Geomarketings und auch im Alltag immer mehr an Bedeutung. Die kostenlosen, von Freiwilligen einer Community gesammelten geo-graphischen Daten, sogenannte nutzergenerierte Daten, dienen heute vielen Anwendern als Daten-grundlage und stehen in der Konkurrenz zu proprietären Geodaten von kommerziellen Anbietern. Neben Straßendaten sind zahlreiche zusätzliche Daten innerhalb OpenStreetMap verfügbar. Die aktuelle Technologie des Webmapping 2.0 und die dafür zahlreich verfügbaren Open Source GIS Systeme erlauben dem Anwender eine Vielzahl von Möglichkeiten zu Bearbeitung von Geodaten. Die freie Verfügbarkeit von Daten und Software machen die Nutzung und Verarbeitung von Geoda-ten somit auch für kleinere Unternehmen und Privatnutzer bezahlbar. Die vorliegende Studienarbeit stellt ein Verfahren vor, welches es ermöglicht aus OpenStreetMap-Daten Postleitzahlgebiete zu erstellen. Postleitzahlgebiete sind für viele Bereiche der Wirtschaft sehr wichtige Planungsstrukturen. Als Datengrundlage werden OSM-Adressdaten genutzt, aus denen, unter Nutzung von Open Source GIS Software, die Postleitzahlgebiete erzeugt werden. Die Generie-rung ist dabei automatisierbar und ohne die Nutzung grafischer Benutzeroberflächen möglich. Sie liefert als Ergebnis die Postleitzahlgebiete Deutschlands. Diese werden anschließend, unter Berück-sichtigung der ISO-Normen für Geoinformation, mit einem kommerziellen Datensatz verglichen und auf ihre Nutzbarkeit für Geomarketing und andere nützliche Anwendungen hin überprüft. / The OpenStreetMap project as the Free Wiki World Map as a source of gains for a wide variety of geospatial data needs within the geosciences, the geomarketing and in everyday life is becoming increasingly important. The free, a community of volunteers gathered geo-graphical data, so-called user-generated data, now serve many users as basic data and are in competition with proprietary spatial data from commercial providers. In addition to road data within OpenStreetMap numerous additional data is available. The current technology of the Web Mapping 2.0 and the many available Open Source GIS systems provide the user with a variety of options for managing spatial data. The free availability of data and software make the use and processing of geospatial data thus affordable for small businesses and home users. The current work presents a method that allows to create postcode areas from OpenStreetMap data. Postcode areas are very important planning structures for many areas of the economy. The OSM address data are used as data base, out of which the zip code areas are produced by taking advan-tage of Open Source GIS software. The creation is automated and without the use of graphical user interfaces. It provides as result the postal code areas of Germany. Taking into account the ISO stan-dards for geoinformation, the postal code areas are later compared with a commercial data set and their usability for geomarketing and other useful application is tested.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit entstand in Zusammenarbeit des Instituts für Kartographie der Technischen Universität Dresden und Archäologen der Universität Gent in Belgien ein dreidimensionales Landschaftsmodell einer Teilregion des Naturparks „Uch-Enmek“, gelegen in der Republik Altai. Diese Region beinhaltet die wichtigsten und größten bekannten Begräbnisstätten skythischen Ursprungs, für die es gilt, den Bekanntheitsgrad und das Bewusstsein dieses kulturellen Erbes durch diese Arbeit zu steigern. Im Zuge dessen wurden wichtige Geodaten, unter Berücksichtigung der prägenden Geoelemente einer Landschaft, in einem Geoinformationssystem zusammengetragen, um die Ausgrabungsstätten ergänzt und verfeinert und schließlich zu einem digitalen Landschaftsmodell ausgebaut. Die Wandlung zu einem dreidimensionalen Landschaftsmodell durch Hinzunahme von 3D-Objekten, wie Gebäuden oder Bäume, wurde in einer professionellen 3D-Software durchgeführt. Zur Visualisierung des Endproduktes wurden aus dem resultierenden 3D-Modell statische Bilder und eine Animation erstellt. Zukünftig können die Ergebnisse genutzt werden, um einen Internetauftritt des Naturparks zu ermöglichen. / Within the scope of this diploma thesis, a three-dimensional landscape model of a part of a region located in the nature park „Uch-Enmek“ (situated within the Altai Republic), was generated in cooperation with the Institut for Cartography of Dresden University of Technology and archaeologists of the University of Ghent in Belgium. The area of interest contains the most important and well-known burial mounds, that origin back to Scythian history. Aim of the thesis is to increase the degree of popularity and the awareness for this cultural heritage. In this case, important geodata were collected within a geo-informationsystem, with respect to characteristic geoelements of a landscape. The geodata were replenished and improved around the archaeological excavation and built up to a digital landscape model. The conversion to a three-dimensional landscape model by adding three-dimensional objects, like buildings and trees, was executed with the help of a professional 3D-software. To visualize the final product, static images and an animation were generated as results out of the 3D-model. Prospectively, the achievement can be used to establish an internet presentation of the nature park.

In dieser Arbeit werden verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten von Positionssignaturen auf mobilen Geräten untersucht. Vor allem beim Gebrauch von Kartenanwendungen auf mobilen Geräten ist nicht ausreichend Platz um eine Legende mit anzubringen, wodurch alle Kartenzeichen eindeutig erklärt werden können. Hierfür müssen besonders eindeutige und selbsterklärende Zeichen verwendet werden, die in ihrer Gestaltung keine Verwirrung beim Nutzer hervorrufen. Aus diesem Grund wurden folgende Gestaltungsvariablen zur Untersuchung ausgewählt: symbolhaft versus bildhaft, zweidimensional versus dreidimensional und Signaturen mit Rahmen und Hintergrund versus Signaturen ohne Rahmen und Hintergrund. Diese sind zur Untersuchung in verschiedenen Kombinationen gesetzt, werden aber mit Hilfe eines geeigneten Auswerteverfahrens auch einzeln analysiert. Des Weiteren werden diese Gestaltungsvariablen hinsichtlich verschiedener Erkennungsprozesse untersucht. Denn man nimmt an, dass eine Gestaltungsvariable zwar eine große Aufmerksam-keit erregen kann, dennoch aber nicht gut zu interpretieren sein muss. Die erwähnten Prozesse stellen die Lokalisation, Identifikation und Interpretation dar. Diese Erforschung ist insofern wichtig, da verschiedene Gestaltungen je nach Aufgabenspezifik eingesetzt werden können, damit der Nutzer schneller zu einer Lösung findet. Die Untersuchung findet im Rahmen eines Feldtests an einem mobilen Gerät statt, für dessen Durchführung eine Test-Applikation im Android-SDK geschrieben wurde. Hierbei müssen die Probanden Signaturen, zum Teil nach vorher genannten Begriffen, schnellstmöglich entdecken/interpretieren. Ferner wird ein Interview mit den Testkandidaten durchgeführt, von dem die Ergebnisse mit den Daten der Reaktionszeitmessung verglichen werden.

Techn. University, Diss., 2003--Darmstadt.

Die Dissertation beleuchtet das Thema Flächenverbrauch, welcher seit Jahrzehnten eines der dringlichsten Umweltprobleme in Deutschland und Europa darstellt, zumal mit ihm eine Reihe sozialer und wirtschaftlicher, u. a. fiskalischer, Auswirkungen einhergehen. Hauptschwerpunkt der Dissertation bilden retrospektive indikatorengestützte GIS-Analysen urbaner und suburbaner Regionen, für welche Flächennutzungs- und Transportsysteme-Datenbanken von acht europäischen Großstädten – Bilbao, Bratislava, Dresden, Kopenhagen, Lyon, München, Palermo und Porto – aus den EU-Projekten MURBANDY/MOLAND über einen Zeitraum von 50 Jahren anhand von vier Zeitschnitten (Anfang der 1950er bis Ende der 1990er Jahre) untersucht wurden. Dabei wurden Gemeinsamkeiten und Unterschiede in den Entwicklungen der Städte, ansatzweise ebenso mit Blick auf die unterschiedlichen Wirtschaftssysteme, herausgearbeitet. Hauptziel der Dissertation ist es, eine Lücke zwischen theoretischer Analyse des Flächenverbrauchs und der damit oft einhergehenden Zersiedelung, konkret in (sub)urbanen Siedlungsräumen, und der praktischen Vermittlung der Thematik, hauptsächlich mittels geeigneter kartographischer Darstellungsformen, zu schließen. Des Weiteren versucht die Dissertation, einerseits die wissenschaftliche Erforschung des Flächenverbrauchs mit dem politischen Handlungsbedarf zu verbinden und andererseits einen Bogen zur kommunikativen Vermittlung der Thematik an relevante gesellschaftliche Gruppen zu spannen. Für dieses Anliegen wurde die Arbeit um eine Betrachtung des bevölkerungsseitigen Umweltbewusstseins in Deutschland mit dem Fokus auf das Thema Flächenverbrauch sowie tiefergehende Überlegungen hinsichtlich der Vermittlungsformen und -wege, welche als weiteren Schwerpunkt kartographisch-konzeptionelle Betrachtungen beinhalten, erweitert. / The dissertation sheds light on the topic of land consumption, which marks one of the most pressing environmental problems in Germany as well as in Europe since decades, and which is accompanied by several social and economic, e.g. fiscal, effects. Retrospective indicator-aided GIS analyses of urban and suburban regions – using land use data of eight European cities (Bilbao, Bratislava, Dresden, Copenhagen, Lyon, Munich, Palermo and Porto), taken from the EU projects MURBANDY/MOLAND with a time span of about 50 years (beginning of the 1950s until end of the 1990s) – build the main part of the work. Within this, similarities and differences in the developments were worked out, to some degree also including a look on the different economic and political systems at that time. The principal objective of the PhD thesis is to close a gap between the theoretical analysis of land consumption and the often linked urban sprawl, particularly in (sub)urban settlement regions, and the practical communication of the research subject, primarily by means of adequate cartographic presentations. Furthermore, the dissertation aims on the one hand at connecting scientific investigations of land consumption and political need for action, and on the other hand at building a link to the communication to various stakeholders in the society. For this, the dissertation was also broadened by an analysis of the environmental awareness of the German society – focussing on the topic of land consumption – and by deeper considerations regarding forms and ways of communicating the topic in particular by means of cartographic approaches.

Diese Arbeit beschreibt im ersten Kapitel ein Zeitbild des Reisens im 19. und beginnenden 20. Jahrhunderts und erläutert im zweiten Kapitel mittels der Geschichten und kartographischen Produkte der Familiengeschichten Baedeker und Wagner & Debes die Entwicklung der Reiseführerliteratur. Sie ist ab dem dritten Kapitel eine quantitative und qualitative Erforschung der Karten einiger baedeckerscher Reisehandbücher zwischen 1828 und 1945. Diese werden dokumentiert, analysiert und bewertet. Detailliert beschrieben werden die Kartenelemente des Layouts, die topographischen Elemente und die kartographischen Situationen auf den Karten. Dabei wird jeweils unterschieden zwischen groß-, mittel und kleinmaßstäbigen Karten, Stadtplänen, Grundrissen und Panoramen. Im vierten Kapitel finden die Lesenden die Analyse und den Vergleich mit den Karten in vergleichbaren Büchern anderer zeitgenössischer Verlage besonders (Grieben und Meyer) sowie anhand eines Beispiels die Veränderungen eines Bandes in Zeitschnitten. Den Abschluss bilden im fünften Kapitel Vorschläge für Wikipedia-Einträge der großen Kartographen Eduard Wagner, Heinrich Wagner und Ernst Debes; deren Lebenswerk dort bislang noch nicht auf deutsch gewürdigt wird.:Aufgabenstellung Kurzdarstellung Inhaltsverzeichnis Einleitung 1 Eine kurze Kulturgeschichte des Reisens und der Reiseführer 1.1 Die Bedeutung des Reisens in der Geschichte 1.2 Die europäische Aufklärung als Zeit der Welterkundung 1.3 Sehnsucht, Fernweh und Abenteuerlust 1.4 Die Entstehung von Panoramen 1.5 Die Entwicklung und Charakteristik von Reisekarten 2 Die Geschichte der Verlage Baedecker und Wagner & Debes 2.1 Der Verlag Karl Baedeker 2.1.1 Die Gründung des Verlages und die Anfangsgeschichte der Reiseführer 2.1.2 Das Verlagsprogramm von der Gründung bis 1945 2.1.3 Verlag und Verlagsprogramm nach 1949 2.2 Die Verlage Wagner und Wagner & Debes 2.3 Kooperationsbeziehungen der Verlage Baedeker und Wagner & Debes 3 Untersuchung der Kartenelemente in Baedeker's Reisehandbüchern 3.1 Die Kartenelemente des Layouts 3.1.1 Kartentitel und Kartenlegende 3.1.2 Kartenschrift 3.1.3 Kartennetze 3.1.4 Rahmen 3.1.5 Maßstabsangaben 3.2 Topographische Elemente 3.2.1 Reliefdarstellung 3.2.1.1 Reliefdarstellung durch Schraffen a) in kleinmaßstäbigen Karten im Hochgebirge im Maßstab 1 : 500.000 bis 1 : 10.000.000 b) in kleinmaßstäbigen Karten im Mittelgebirge, Gebirgsvorland und Flachland im Maßstab 1 : 500.000 bis 1 : 10.000.000 c) in mittelmaßstäbigen Karten im Hoch- und Mittelgebirge im Maßstab 1 : 50.000 bis 1 : 500.000 d) in großmaßstäbigen Karten und Plänen im Maßstab 1 : 25.000 bis 1 : 50.000 3.2.1.2 Reliefdarstellung durch Höhenlinien 3.2.1.3 Reliefdarstellung durch Reliefschummerung 3.2.1.4 Reliefdarstellung durch Felszeichnung 3.2.1.5 Reliefdarstellung durch Koten (Höhenpunkte) 3.2.2 Hydrographie 3.2.2.1 Küsten- und Uferlinien 3.2.2.2 Gewässerflächen a) in kleinen Maßstäben < 500.000 b) in mittleren Maßstäben zwischen 1 : 50.000 und 1 : 500.000 c) in großen Maßstäben > 1 : 50.000 3.2.2.3 Gewässernetz a) in klein- und mittelmaßstäbigen Karten und Plänen < 1 : 20.000 b) in großmaßstäbigen Karten und Plänen > 1 : 20.000 3.3. Kartographische Situationen 3.3.1 Bodenbedeckung, Bodenbewachsung, Bodenbeschaffenheit 3.3.2 Siedlungen 3.3.3 Verkehrsnetz 3.3.3.1 Straßen a) in Stadtplänen und großmaßstäbigen Karten b) in mittelmaßstäbigen Karten c) in kleinmaßstäbigen Karten 3.3.3.2 Eisenbahnstrecken, Straßenbahnlinien und Schiffslinien 3.3.3.3 Administrative Grenzen 4 Kartenvergleiche 4.1 Erfassung der kartographischen Darstellungen nach Kartentypen 4.1.1 Quantitative Analyse und Erfassung 4.1.2 Qualitative Analyse und Erfassung 4.2 Vergleiche von Karten unterschiedlicher Ausgaben der Schweiz in Zeitschnitten 4.3. Vergleiche zwischen verschiedenen Reiseführern ähnlicher Zeitpunkte 4.3.1 Quantitativer Vergleich 4.3.2 Qualitativer Vergleich a) Länderkarten b) Umgebungskarten c) Regionalkarten d) Stadtpläne e) Panoramen 4.4 Vergleiche von Karten zwischen Baedeker und der Bibliothek des allgemeinen und praktischen Wissens 4.5 Untersuchung der Beziehungen zwischen den Karten und Texten 5 Vorschläge für Wikipedia-Texte 5.1 Baedeker 5.2 Eduard Wagner 5.3 Heinrich Wagner 5.4 Ernst Debes 6 Auswertung Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Erklärung

Although proprietary and free web map applications have become an important part of daily life, individual map styling has been neglected for a fairly long time. With the latest possibilities of custom adjustment provided by many services and some interesting artistic experiments, this is about to change. In the context of artistic cartography and custom map styling, this work explores the possibilities of employing an automated process for the generation of WMTS compatible map tiles with an artistic styling. Web mapping standards and techniques of non-photorealistic rendering (NPR) are considered as well as traditional cartographic representations. Furthermore, existing vector- and raster-based processes are analyzed including an interactive workflow with the open-source image editing software GIMP, which is examined with respect to its drawing capabilities. Based on this, a concept for an automated rendering process is developed and influencing factors along with input parameters are discussed. An experimental automated processing is implemented using GIMP and its Python scripting interface to create single maps and seamless map tiles for the use in a WMTS application. Different drawing techniques of GIMP, such as brushes, dynamics and masks are applied during the rendering process. Geodata is taken from the freely available OpenStreetMap project and it is stored in a geodatabase. Furthermore, the GIS capabilities of the database are used to implement custom query procedures for the creation of seamless tiles, feature simplification and generalization that makes a preprocessing of the data unnecessary. Additionally randomization methods for the estrangement and abstraction of the SVG vector graphics geometry to emulate a hand-drawn appearance are created based on non-photorealistic rendering techniques. As a result, various rendering and abstraction processes are evaluated and discussed regarding their contribution to an artistic appearance. Map tiles are created using these stylings which are WMTS compatible and can be presented in a web mapping application.:Contents Task Description III Abstract V Declaration of authorship VII Acknowledgements IX Table of Contents XIII List of Figures XVI List of Tables XVIII Glossary XX 1 Introduction1 1.1 Motivation 1 1.2 Objectives 1 1.3 Structure of the work 2 2 Cartographic context and NPR 5 2.1 Definitions 5 2.2 Non-photorealistic rendering 7 2.2.1 NPR in computer graphics 7 2.2.2 Hand-drawn rendering 10 2.3 Cartographic communication and visualization 12 2.4 Cartography and art 14 2.5 Web Mapping 17 3 Image editing and web map rendering 19 3.1 Image editing software 19 3.2 Raster image editing with GIMP 20 3.2.1 Interactive editing 20 3.2.2 Plug-ins and scripting 28 3.3 Map rendering 31 3.3.1 Web map rendering techniques 31 3.3.2 Comparison of vector and raster based approaches 33 3.3.3 An interactive workflow with GIMP 36 4 A concept for automated processing 39 4.1 Comparison of influencing factors of a vector and raster based approach 39 4.2 Requirements and goals of automation 41 4.3 Definition of input parameters 43 4.4 Concept for an automated process with GIMP 43 4.5 Technical components 45 4.5.1 JSON 45 4.5.2 OpenStreetMap 46 4.5.3 Database environment 47 4.5.4 SVG as exchange format 47 4.5.5 Web map tile service 49 5 Implementation of an automated process with GIMP 53 5.1 Geodata setup 53 5.1.1 Data acquisition 53 5.1.2 Data import and update 54 5.2 Sketch rendering 56 5.2.1 Displacement and randomization 57 5.2.2 Hand-drawn emulation 60 5.2.3 Hatching 64 5.3 Automated processing 65 5.3.1 Configuration files 66 5.3.2 Script structure 70 5.3.3 Feature Processing 74 5.3.4 Image rendering 78 5.3.5 Output and WMTS 80 6 Processing results and evaluation 83 6.1 Results 83 6.2 Limitations and potential 87 7 Conclusion 93 7.1 Summary 93 7.2 Outlook 94

Autostereoskopische Monitore ermöglichen das spontane dreidimensionale Betrachten des gezeigten Inhaltes, ohne dass zusätzliche Betrachtungshilfen notwendig sind. Eine solche räumliche Wahrnehmung kann auch für die Kartographie vielfaltige neue Visualisierungsmöglichkeiten bieten. Allerdings wurden dafür bisher kaum Gestaltungsregeln formuliert. Gerade das ist aber notwendig, um das Potential dieser 3D-Monitore richtig nutzen zu können. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Gestaltung kartographischer Inhalte auf autostereoskopischen Monitoren und soll damit einen Beitrag leisten, solche Monitore in naher Zukunft optimal für kartographische Zwecke einsetzen zu können. Nach der Beschreibung des Forschungsstandes hinsichtlich 3D-Visualisierungstechniken und Minimaldimensionen kartographischer Inhalte an Monitoren behandelt die vorliegende Arbeit zwei empirische Untersuchungen. Im ersten Teil werden verschiedene graphische Elemente hinsichtlich ihrer Mindestgröße untersucht. Angelehnt an bereits vorhandene Empfehlungen für 2D-Monitore sowie Untersuchungen an gedruckten Lentikulardisplays werden Schrift, Linien und einfache Zeichen verschiedener Größe bzw. Strichstarke bezüglich ihrer Lesbarkeit an einem Lentikularmonitor getestet. Um eine Mindestgröße sinnvoll festzulegen, soll hierbei das Kriterium erfüllt sein, dass 90 % der Befragten die gezeigten Wörter, Linien bzw. Zeichen in mindestens dieser Größe lesen konnten. Neben den Mindestgrößen wird in dieser ersten Studie zudem die Erkennbarkeit und Unterscheidbarkeit von verschiedenen Tiefenebenen untersucht. Anhand von Positionssignaturen, die sich blockweise in unterschiedlichem Abstand zum Betrachter befinden, d.h. in verschiedenen Tiefenebenen liegen, wird ermittelt, ob und wie gut eine Unterscheidung dieser Ebenen möglich ist. Insgesamt werden in dieser ersten Studie neun Hypothesenpaare überprüft. Die zweite empirische Untersuchung, die in dieser Arbeit vorgestellt wird, befasst sich mit der Wahrnehmungsleistung in thematischen Karten an 2D-Monitoren und an 3D-Monitoren. Anhand von einfach gestalteten thematischen Karten werden die Antwortzeit und die Antwortgenauigkeit bei der Lösung einfacher Aufgaben analysiert. Getestet wird an dem gleichen Monitor, der bereits für die Untersuchung zu den Minimaldimensionen genutzt wurde und vergleichend dazu an einem ähnlich großen 2D-Monitor. In dieser zweiten Studie werden zwei Hypothesenpaare überprüft. Darüber hinaus werden die Ergebnisse mit einer parallel am Geografischen Institut der Ruhr-Universität Bochum stattgefundenen Studie verglichen. Die Projektpartner testeten unter sehr ähnlichen Bedingungen einen zweiten Lentikularmonitor. Anhand des Vergleichs beider Studien werden erste Schlussfolgerungen gezogen, die für eine Gestaltung kartographischer Inhalte an Lentikularmonitoren im Allgemeinen gültig sind. Die Ergebnisse der ersten Untersuchung zeigen, dass die Minimaldimensionen von Schrift, Linien und einfachen Zeichen am untersuchten 3D-Monitor weniger stark von den Empfehlungen für normale 2D-Monitore abweichen als im Vorfeld vermutet wurde. Bei der zweiten Studie hingegen lässt sich anhand der untersuchten thematischen Karte hinsichtlich der Wahrnehmungsleistung schlussfolgern, dass eine Visualisierung am 3D-Monitor zwar keine Verbesserung der Antwortgenauigkeit bewirkt, wohl aber eine deutliche Reduzierung der Antwortdauer. In der zweiten empirischen Untersuchung liegen Daten zu weiteren Testkarten vor, die die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse verifizieren konnten. In weiterer Analysearbeit sollen diese Erkenntnisse in naher Zukunft zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus wird empfohlen, die Untersuchungen auf verschiedene 3D-Monitore auszuweiten, um eine Allgemeingültigkeit der ermittelten Erkenntnisse verifizieren zu können bzw. um detailliertere Empfehlungen zur Gestaltung thematischer Inhalte auf 3D-Monitoren geben zu können. / Autostereoscopic monitors allow spontaneous three-dimensional perception of the visualised content without the need of any additional viewing aids. Such a kind of spatial perception can also allow multiple new visualisation options in the field of cartography. So far, there are hardly any rules given for an optimal design of such cartographic visualisations. But, this is essential in order to use the potential of these 3D monitors correctly. Therefore, this work deals with the design of cartographic content on autostereoscopic monitors. Thus, it shall contribute to an optimal use of such a monitor for cartographic purposes in the near future. After describing the state of research regarding 3D visualisation techniques and minimum dimensions of cartographic content on monitors in general, the present work discusses two empirical studies. In the first study, several graphic elements are analysed regarding their minimal legible size. Some lettering, lines and simple symbols are tested regarding their legibility on a monitor which uses the lenticular foil technology. The test patterns are based on existing recommendations for 2D monitors and studies on printed lenticular foil displays. A simple rule was chosen to be able to specify minimum sizes for the tested elements: at least 90 % of the test persons have been able to read the test words, lines or symbols in this size. Furthermore, the first study investigated the ability to differentiate several depth planes. With the help of point symbol blocks which are located in different distances to the viewer, i.e. which are located in different depth planes, it is examined if the participants can differentiate these planes easily. Altogether, nine pairs of hypotheses are analysed during this study. The second empirical study which is presented in this work, deals with the map reading performance in thematic maps visualised on 2D monitors and on 3D monitors. Using thematic maps of simple design the response time and response accuracy are analysed for solving simple map reading tasks. The used 3D monitor was the same as for the first study. Further, the same questions were asked for the thematic maps shown on a normal 2D monitor with nearly the same size as the 3D monitor. In this second study two pairs of hypotheses are analysed. Moreover, the findings are compared with a similar study which was conducted at the Geographic Institute of the Ruhr University Bochum. The project partners tested the thematic maps on a second lenticular monitor under very similar conditions. Based on a comparison of both studies an attempt will be made to draw some conclusions that are generally valid for a design of cartographic content on lenticular monitors. The results of the first study show that for the examined 3D monitor the minimum dimensions of lettering, lines and simple symbols differ less from the recommendations for normal 2D monitors than assumed before the studies. The findings of the second study for map reading efficiency on thematic maps show that the visualisation on a 3D monitor reduces the response time of the questions. However, the correctness of the answers does not improve between the 2D monitor and the 3D monitor. In the second empirical study data of more test maps than used in this work is available. It shall be used in further analyses for trying to verify the results presented here. In addition, it is recommended to extend the studies on different 3D monitors to verify a general applicability of the findings or to give more detailed recommendations for the design of thematic content on 3D monitors.

Die kartographische Generalisierung ist eines der zentralen Themengebiete der Kartographie. Seit den 1960er Jahren vollzieht sich ein Entwicklungsprozess in der Generalisierung vom freien praktischen Generalisieren in Abhängigkeit von den Fähigkeiten des Kartenbearbeiters hin zur regelhaften rechengestützten Automation. Bis heute sind viele Fragen in Bezug auf die vollautomatische Generalisierung offen. Die vorliegende Arbeit widmet sich dieser Thematik und liefert einen Lösungsansatz für die automatische Ableitung der Daten des Städtischen Vermessungsamtes Dresden in 1:25.000 und des ATKIS Basis-DLMs in kleinere Folgemaßstäbe. Dabei werden die einzelnen Generalisierungsprozeduren und -abläufe im Einzelnen sowie in ihrer gesamten Komplexität betrachtet. Elementare Vorgänge beim Generalisieren, wie das Auswählen, Klassifizieren, Zusammenfassen, Überdimensionieren, Verdrängen und Vereinfachen (insbesondere Linienglättung) werden beschrieben und zu einem Gesamtablauf zusammengefügt. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Flächenaggregation benachbarter Flächen unter Wahrung der topologischen Verhältnisse zu linienhaften Objekten. Das Ergebnis der Arbeit ist eine eigenständige Applikation, die zukünftig das Städtische Vermessungsamt Dresden bei der Laufendhaltung seiner Daten unterstützen wird.:Kurzfassung IV Abstract V Inhaltsverzeichnis VI Abbildungsverzeichnis IX Tabellenverzeichnis X Abkürzungsverzeichnis XII 1 Einleitung und Motivation 1 1.1 Allgemeine Einführung 1 1.2 Ziele und Abgrenzung der Arbeit 2 2 Grundlagen der Generalisierung 3 2.1 Generalisierung in der Kartographie 3 2.2 Kartographische Modelltheorie und Modellbildung im digitalen Umfeld 5 2.3 Modell- und kartographische Generalisierung 7 2.4 Rahmenmodelle der digitalen Generalisierung 8 2.4.1 Brassel-Weibel-Modell 9 2.4.2 McMaster-Shea-Modell 10 2.5 Elementare Generalisierungsvorgänge 11 2.5.1 Klassifikation 15 2.5.2 Flächenaggregation 15 2.5.3. Flächenexpansion und -reduktion durch morphologische Operatoren 16 2.5.4 Verdrängung 18 2.5.4.1 Nickerson-Algorithmus 19 2.5.4.2 Linienverdrängung mittels Energieminimierung 22 2.5.5 Geometrietypwechsel 26 2.5.5.1 Dimensionswechsel von Fläche zu Linie 27 Inhaltsverzeichnis 2.5.5.2 Dimensionswechsel von Fläche zu Punkt 29 2.5.6 Linienvereinfachung und Linienglättung 30 2.5.6.1 Douglas-Algorithmus 31 2.5.6.2 McMaster-Algorithmus 32 2.5.7 Generalisierungsoperatoren in ausgewählten kommerziellen GIS 33 3 Datenmodelle der Digitalen Übersichtskarte der Stadt Dresden 35 3.1 Datenmodelle des Städtischen Vermessungsamtes Dresden 35 3.1.1 Erweitertes Straßenknotennetz (ESKN) 35 3.1.2 Erweiterte Blockkarte (EBK) 36 3.2 ATKIS Basis-DLM 38 4 Generalisierungsverfahren und Parametrisierung 40 4.1 Anforderungen an das Generalisierungsergebnis und -verfahren 40 4.2 Gesamtablauf des Generalisierungsverfahren 41 4.3 Algorithmen- und Parameterwahl für die Generalisierungsoperatoren 44 4.3.1 Anpassung der Selektion 44 4.3.2 Anpassung der Klassifikation 47 4.3.3 Anpassung der Zusammenfassung 48 4.3.4 Anpassung der Überzeichnung 51 4.3.5 Anpassung des Geometrietypwechsels 52 4.3.6 Anpassung der Linienglättung und Linienvereinfachung 54 4.3.7 Anpassung der Verdrängung 56 5 Programmtechnische Umsetzung 58 5.1 Weiterentwicklungsmöglichkeiten von GIS-Applikationen durch objektorientiertes Programmieren 58 5.2 ArcObjects und FMEObjects 60 5.3 Programmaufbau 61 5.3.1 Oberflächengestaltung 61 5.3.2 Module 62 5.3.3 Prozeduren 64 5.3.3.1 Button1_Click 64 5.3.3.2 Prozeduren des Modules FMEObj 66 Inhaltsverzeichnis 5.3.3.3 Klassifikationsprozeduren 67 5.3.3.4 Zusammenfassungsprozeduren 70 5.3.3.5 Vergrößerungsprozedur 71 5.3.3.6 Morphologieprozeduren 72 5.3.3.7 Geometrietypwechsel- und Flächenaggregationsprozeduren 73 5.3.3.8 Kantenmodellprozedur 80 5.3.3.9 Punktsignaturenableitungsprozeduren 81 5.3.3.10 Linienglättungs- und Punktneuorientierungsprozeduren 82 5.4 Tabellen der Parameterdatenbank und ihre Strukturen 84 5.5 Handlungsanweisungen für den Nutzer 87 6 Evaluation der Ergebnisse 89 6.1 Evaluierung zur Nachbearbeitung 90 6.2 Numerisch beschreibende Evaluierung 91 6.3 Evaluierung zur Gütebestimmung 94 6.4 Individuelle subjektive Bewertung 96 6.5 Vergleich mit der amtlich-topographischen Karte 98 7 Fehleranalyse und Dokumentation interaktiv zu lösender Konflikte 100 8 Zusammenfassung und Ausblick 102 Literaturverzeichnis 104 Anhangsverzeichnis 110 / Cartographic generalization is one of the most pivotal issues in cartography. From the 1960s on, a development from free practical map generalization depending on the abilities of the mapmaker towards a scale-determined computer assisted automation has taken place. By today, many open questions concerning the entirely automatic generalization are still remaining. This thesis addresses the issue of automatic generalization and provides a solution for the automatic derivation of data from Dresden’s Municipal Survey Office in 1:25.000 and ATKIS Base DLM into smaller scales. The generalization procedures will be considered both in detail and as a whole. Elementary generalization procedures, such as selection, classification, regrouping, amplification, displacement and simplification (particularly line smoothing) will be described and combined to form a complete process. The focus is set on aggregation of adjacent areas, while maintaining the topological relationship to line objects. The result is a stand-alone application being capable of supporting Dresden’s Municipal Survey Office in revising its data.:Kurzfassung IV Abstract V Inhaltsverzeichnis VI Abbildungsverzeichnis IX Tabellenverzeichnis X Abkürzungsverzeichnis XII 1 Einleitung und Motivation 1 1.1 Allgemeine Einführung 1 1.2 Ziele und Abgrenzung der Arbeit 2 2 Grundlagen der Generalisierung 3 2.1 Generalisierung in der Kartographie 3 2.2 Kartographische Modelltheorie und Modellbildung im digitalen Umfeld 5 2.3 Modell- und kartographische Generalisierung 7 2.4 Rahmenmodelle der digitalen Generalisierung 8 2.4.1 Brassel-Weibel-Modell 9 2.4.2 McMaster-Shea-Modell 10 2.5 Elementare Generalisierungsvorgänge 11 2.5.1 Klassifikation 15 2.5.2 Flächenaggregation 15 2.5.3. Flächenexpansion und -reduktion durch morphologische Operatoren 16 2.5.4 Verdrängung 18 2.5.4.1 Nickerson-Algorithmus 19 2.5.4.2 Linienverdrängung mittels Energieminimierung 22 2.5.5 Geometrietypwechsel 26 2.5.5.1 Dimensionswechsel von Fläche zu Linie 27 Inhaltsverzeichnis 2.5.5.2 Dimensionswechsel von Fläche zu Punkt 29 2.5.6 Linienvereinfachung und Linienglättung 30 2.5.6.1 Douglas-Algorithmus 31 2.5.6.2 McMaster-Algorithmus 32 2.5.7 Generalisierungsoperatoren in ausgewählten kommerziellen GIS 33 3 Datenmodelle der Digitalen Übersichtskarte der Stadt Dresden 35 3.1 Datenmodelle des Städtischen Vermessungsamtes Dresden 35 3.1.1 Erweitertes Straßenknotennetz (ESKN) 35 3.1.2 Erweiterte Blockkarte (EBK) 36 3.2 ATKIS Basis-DLM 38 4 Generalisierungsverfahren und Parametrisierung 40 4.1 Anforderungen an das Generalisierungsergebnis und -verfahren 40 4.2 Gesamtablauf des Generalisierungsverfahren 41 4.3 Algorithmen- und Parameterwahl für die Generalisierungsoperatoren 44 4.3.1 Anpassung der Selektion 44 4.3.2 Anpassung der Klassifikation 47 4.3.3 Anpassung der Zusammenfassung 48 4.3.4 Anpassung der Überzeichnung 51 4.3.5 Anpassung des Geometrietypwechsels 52 4.3.6 Anpassung der Linienglättung und Linienvereinfachung 54 4.3.7 Anpassung der Verdrängung 56 5 Programmtechnische Umsetzung 58 5.1 Weiterentwicklungsmöglichkeiten von GIS-Applikationen durch objektorientiertes Programmieren 58 5.2 ArcObjects und FMEObjects 60 5.3 Programmaufbau 61 5.3.1 Oberflächengestaltung 61 5.3.2 Module 62 5.3.3 Prozeduren 64 5.3.3.1 Button1_Click 64 5.3.3.2 Prozeduren des Modules FMEObj 66 Inhaltsverzeichnis 5.3.3.3 Klassifikationsprozeduren 67 5.3.3.4 Zusammenfassungsprozeduren 70 5.3.3.5 Vergrößerungsprozedur 71 5.3.3.6 Morphologieprozeduren 72 5.3.3.7 Geometrietypwechsel- und Flächenaggregationsprozeduren 73 5.3.3.8 Kantenmodellprozedur 80 5.3.3.9 Punktsignaturenableitungsprozeduren 81 5.3.3.10 Linienglättungs- und Punktneuorientierungsprozeduren 82 5.4 Tabellen der Parameterdatenbank und ihre Strukturen 84 5.5 Handlungsanweisungen für den Nutzer 87 6 Evaluation der Ergebnisse 89 6.1 Evaluierung zur Nachbearbeitung 90 6.2 Numerisch beschreibende Evaluierung 91 6.3 Evaluierung zur Gütebestimmung 94 6.4 Individuelle subjektive Bewertung 96 6.5 Vergleich mit der amtlich-topographischen Karte 98 7 Fehleranalyse und Dokumentation interaktiv zu lösender Konflikte 100 8 Zusammenfassung und Ausblick 102 Literaturverzeichnis 104 Anhangsverzeichnis 110