Was ist eigentlich Geoinformatik?

Geodaten entstehen täglich in riesigen Mengen und umfassen beispielsweise Schwermetallgehalte in Böden, Pegelstände in Flüssen, Satellitenaufnahmen und geophysikalische Messwerte. Doch kann man so unterschiedliche Daten überhaupt kombinieren? Aufgabe der Geoinformatik ist es, ortsbezogene Daten systematisch zu erfassen, auszuwerten und darzustellen, um Informationen daraus zu extrahieren. Wer Geodaten systematisch bearbeiten will, braucht gute Kenntnisse in den Geowissenschaften und in Informatik.

In Freiberg liegt der Schwerpunkt der Geoinformatik auf dem Gebiet der Geologie und Geophysik. Es werden dreidimensionale Modelle geologischer Körper und digitale Karten erstellt, statistische Verfahren angewendet und dazu benötigte Software entwickelt. Eingesetzt werden die Methoden der Geoinformatiker bei der Lagerstättenerkundung und Abbauplanung, beim Umweltmonitoring und Katastrophenschutz sowie bei der Erkundung erneuerbarer Energien.

 

  • Geo-Software weiterentwickeln

  • Methoden zur Analyse von Geodaten entwickeln

  • Virtuelle Realitäten für die Geowissenschaften herstellen

 

 

Analyse von geometrischen Strukturen an einem 3D Modell
Mathematische Texturanalyse zur Berechnung der Verzugsorientierung von Kristallen

Aufgaben der Geoinformatik

Im Jahre 2008 sorgte die Ortschaft Stauffen am Oberrhein für Schlagzeilen in der Presse. In mehr als 100 Häusern der Stadt hatten sich Risse aufgetan. Was war passiert? Die Schäden wurden durch Erdwärmebohrungen verursacht, welche das Rathaus mit klimafreundlicher Energie versorgen sollten. Die Bohrungen stießen auf das Gestein Anhydrit und einen darunter liegenden Grundwasserleiter. Kommt Anhydrit mit Wasser in Berührung, quillt er. Dadurch hebt sich die Stadt Stauffen um mehrere Zentimeter pro Jahr.  Dieses Beispiel zeigt, dass vor Eingriffen des Menschen in den Untergrund alle zur Verfügung stehenden Daten begutachtet und analysiert werden müssen, um Risiken zu finden und richtig zu bewerten. Das ist das Aufgabengebiet der Geoinformatik.

Zuerst werden alle Daten über ein Arbeitsgebiet gesammelt. Das können geologische, geophysikalische, chemische oder Satellitendaten sein. Sie haben völlig unterschiedliche Formate, aber eine Gemeinsamkeit: Man kennt den Ort, an denen sie gewonnen wurden. Dieser Ortsbezug muss bei der elektronischen Datenverarbeitung erhalten bleiben, denn wir wollen ja wissen, wo ein Deich undicht ist oder wo ein Bodenschatz vorkommt.

Deshalb müssen die Geoinformatiker Wege finden, wie Daten über reale Objekte aus unserer Umwelt im Computer gespeichert werden können. Dafür entwickeln sie spezielle Datenmodelle. Eine bildliche Darstellung der Daten hilft, die Daten zu analysieren und zu interpretieren. Software-Pakete, in denen Geodaten analysiert werden können, nennt man Geografische Informationssysteme. 

Sie werden ständig von Geoinformatikern erweitert und verbessert. Wenn die Geodatenanalyse in Stauffen optimal funktioniert hätte, wäre die Gefahr durch die Erdwärmebohrung erkannt worden.

Danach hätten Behörden und Auftraggeber über die Gefahr unterrichtet und davon überzeugt werden müssen, dass zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen nötig sind. Dazu müssen die Ergebnisse der Datenverarbeitung veranschaulicht und leicht verständlich präsentiert werden. Auch das ist ein Aufgabengebiet der Geoinformatiker. Sie entwickeln virtuelle Umgebungen wie Caves, die der Betrachter betreten kann,  3D-Modelle, die man am Monitor anschauen kann, bis hin zu Internet-Plattformen, wo Geodaten für jeden Internet-Nutzer zugänglich werden. Solche Visualisierungen sind wichtig, um Fachleuten und Behörden Geoinformationen eindringlich und überzeugend vorzuführen und so zum verantwortungsvollen Umgang mit unserer Umwelt beizutragen.

  

Ein geologisches 3D Modell veranschaulicht den Verlauf von Gesteinsgrenzen und Störungszonen.
Eine Cave ist eine virtuelle Realität, die vom Betrachter betreten werden kann.

Wo wird Geoinformatik gebraucht? Ein Beispiel...

  

Die geologische und geografische Landesaufnahme dient dazu, die Ressourcen eines Landes an Wasser, Wäldern, Bodenschätzen und Energie zu ermitteln und nutzbar zu machen. Sie wird von den Landesämtern für Geologie und Umweltschutz der Deutschen Bundesländer durchgeführt. Ursprünglich wurden die Ergebnisse in Spezialkarten dargestellt, z.B. in Karten der Bodenbeschaffenheit oder in Gewässerkarten.

Moderne Computertechnologie brachte eine Wende in der Landesaufnahme: Geoinformationen werden nun online einem großen Nutzerkreis zugänglich gemacht. Aufgabe der Geowissenschaftler und Geoinformatiker  in der digitalen Landeserfassung ist es, bereits vorhandene Geoinformationen zusammenzustellen, neu zu bewerten und 3D-Modelle zu entwickeln, die den Aufbau des geologischen Untergrunds darstellen.

Die Ergebnisse der Arbeit fließen in Geoinformationssysteme wie beispielsweise Halle3D in Sachsen –Anhalt  oder nibis in Niedersachsen.

  

Die geologischen Modelle werden über eine Internet-Plattform für Behörden, Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Privatpersonen zur Verfügung gestellt. Dadurch wird unser Untergrund als Wirtschaftsraum erschlossen und als schützenswertes Gut verwaltet.

Möchtest Du gern wissen, ob es sich lohnt, in Deinem Wohnhaus eine Erdwärmeheizung zu installieren? Es wird nicht mehr lange dauern, bis Du auch darüber Informationen im Internet abrufen kannst.

  

Die 3D geologische Landesaufnahme erfasst und visualisiert die Lage und Geometrie geologischer Körper, die wichtig für die gefahrenfreie Nutzung von Grundwasser, Erdwärme und Rohstoffen sind.