Gottfried Konecny ist ein Studienkollege,
mit dem ich mich im September 2013 in Stuttgart wiedertraf. Über unsere
gemeinsame Studienzeit und die getrennten Lebenswege hatte ich in diesem Blog berichtet. Wir hatten einstmals beide auf dem
Gebiet der gravimetrischen Erdmessung gearbeitet. In einem Beitrag über meinen Studienaufenthalt in Ohio hatte ich
drüber berichtet. Soeben schickte mir Friedel (wie er aufgrund seines Rufnamens
bei mir heißt) Unterlagen über ein Kartografie-Projekt, das er für die UNO
durchführte. Das veranlasste mich, ihn um ein Interview zu allgemein
interessierenden Fragen aus seinem Fachgebiet zu bitten.
Bertal Dresen (BD): Lieber Friedel, uns verbinden die Themen Erdmessung und Kartografie schon
seit fast 60 Jahren. In moderner Sprechweise geht es dabei im weitesten Sinne
auch um Geoinformatik. Darunter versteht man die
Lehre vom Wesen und der Funktion raumbezogener Informationen (Geoinformation)
sowie ihrer Erfassung, Speicherung, Analyse, Visualisierung, Interpretation und
Verbreitung. Da Du auf diesem Gebiet selbst im Alter von über 80 Jahren noch
aktiv bist, geniere ich mich nicht, Dir einige Fragen zu stellen. Die Leser
dieses Blogs kommen zum großen Teil aus der (Kern-) Informatik. Beide Fächer
leisten signifikante Beiträge zur modernen Welt und haben durchaus
Berührungspunkte. Siehst Du das auch so?
Gottfried
Konecny (GK):
Als wir beide nach 1950 mit dem Studium des Vermessungswesens an einer
deutschen Hochschule begannen (Du an der Uni Bonn und ich an der TH München),
galt für das deutsche Vermessungswesen die Geodäsie als grundlegende
Wissenschaft. Friedrich Helmert (1843-1917), der
Begründer des Preußischen Geodätischen Instituts in Potsdam (1872) und der
Begründer der Internationalen Erdmessungskommission (1886) hatte die Geodäsie
definiert als Lehre von der Ausmessung und Abbildung der Erdoberfläche. Es war
schon damals klar, daß neue Vermessungsmethoden (z. B. die elektronische
Streckenmessung) die klassische Winkelmessung ersetzen oder zumindest ergänzen
würden. Dazu zählte aber auch der Einsatz elektronischer Rechner, der um 1955
in der Geodäsie begann. Dieser rasanten Computerentwicklung ist es zu
verdanken, dass aus der Bezeichnung "Vermessungswesen" heute
"Geoinformatik" oder "Geomatik" geworden ist. Die
Geoinformatik ist natürlich nur ein kleiner Teilbereich der Informatik, von der
wir im Vermessungswesen enorm profitieren, weil sie uns erstmals eine
Teilautomatisierung unserer Arbeitsprozesse ermöglicht.
BD: Seit Daniel Kehlmanns
Bestseller ‚Die Vermessung der
Welt‘
wissen viele Menschen, wer Carl Friedrich Gauß (1777-1856) war. Der
zweite Held des Buches, Alexander von
Humboldt,
war der Nicht-Fachwelt schon eher bekannt. Kannst Du ̶ so
dass Laien dies verstehen ̶ kurz skizzieren, welche Beiträge Gauß zur
praktischen Erdmessung (oder angewandten Geodäsie) leistete. Welche Beziehung
hat die Erdmessung zur Kartografie?
GK: Daniel Kehlmanns Buch ist zwar eine
historische Fiktion, doch sie hat in der Tat Aufmerksamkeit für die von beiden
Helden vertretenen Wissenschaften geweckt. Immerhin hat Alexander von Humboldt
Gauß im Jahre 1826 in Göttingen besucht und 1828 war Gauß Gast bei Alexander
von Humboldt in Berlin. Berühmte Naturforscher und Mathematiker hatten offenbar
gemeinsame Interessen. Carl Friedrich Gauß war ein Universalgenie in der
Mathematik, aber er war durchaus bemüht die Mathematik in praktischen
Problemlösungen einzusetzen. In der Astronomie gelang ihm durch Berechnung einer
elliptischen Umlaufbahn den Zwergplaneten Ceres zwischen Jupiter und Mars im
Jahre 1801 wiederzufinden.
Im
Jahre 1799 wurde er vom preußischen Oberstleutnant Lecoq angesprochen, ihn bei
der trigonometrischen Aufnahme von Westfalen zu beraten. Aber seine wichtigen geodätischen
Aktivitäten fanden ab 1818 statt, als er das Triangulationsnetz des Königreichs
Hannover bei Lüneburg und Altona an die dänische Triangulation anschloss.
Zwischen 1821 bis 1825 folgte die Hannoversche Gradmessung mit Anschluss an das
holländische Netz und zwischen 1825 und 1845 die Hannoversche Landesvermessung,
bei der Gauß 2600 geodätische Festpunkte neu berechnete. Die von Gauß
angewandte Methodik basierte auf der Berücksichtigung von Messfehlern nach der
Gaußschen Fehlerwahrscheinlichkeitskurve und deren Ausgleichung nach der
Methode der kleinsten Quadrate, die wie schon bei der Auffindung von Ceres auch
in der Geodäsie zu genaueren Resultaten führte. Seither gilt die Ausgleichung
nach der Methode der kleinsten Quadrate zum Standard aller geodätischen
Berechnungsmethoden.
BD: Du hast mir gerade eine
Studie [1] geschickt, in der die Kartenabdeckung der Erde behandelt wird.
Welche Rolle spielen zuverlässige Karten für die heutige Wirtschaft? Welche
Kartentypen sind am wichtigsten?
GK: Topografische
Karten, erstellt durch die Landesvermessungsbehörden der Staaten und Länder
sind die Basisinformation zur geometrischen Erfassung der Objekte der
Erdoberfläche. Dabei werden etablierte Genauigkeitsstandards eingehalten, die
international normiert sind. Dies betrifft die Erfassungsgenauigkeit und den
Raumbezug des geodätischen terrestrischen Referenzsystems, bis hin zum
astronomischen Referenzsystem. Die Rolle und der Wert einer Karte ist
offensichtlich eine Maßstabsfrage. Je größer der Maßstab desto aufwendiger ist
die Erfassung der topographischen Detailobjekte (Häuser, Wege, Straßen,
Objektsignaturen, Namen). Eine Karte ist ein Modell der Realität, welches eine
verlässliche Grundlage für die Wirtschaft darstellen muss. Auf der Basis der
geometrisch definierten Detailobjekte lassen sich thematische Attribute
erfassen. Datenbanken, welche diese Informationen enthalten, ermöglichen die
Ableitung einer Fülle thematischer Karten, welche für die Planung und die
Verwaltung unentbehrlich sind.
BD: Schon seit unserer
gemeinsamen Studienzeit war die Luftbildmessung (auch Photogrammetrie genannt)
das vorherrschende Verfahren, um an die Basisdaten für die Kartenerstellung zu
gelangen. Wie arbeitet die Digitale Photogrammetrie? Welchen
Anteil haben heute Satellitenaufnahmen? Was sind heute deren Möglichkeiten und
Grenzen? Wie erfolgt die Aktualisierung von Kartenwerken (auch Updates
genannt)?
GK: Die Luftbildmessung gibt es seit dem 1.
Weltkrieg, als 1915 ein Reihenmessbildner eingesetzt wurde. Im 2. Weltkrieg
wurden die Karten für weite Teile der Erde (Europa, Asien) von kriegführenden Mächten
mehrfach und unabhängig erstellt. Dies war nur durch Einsatz der
Photogrammetrie möglich. In der Nachkriegszeit wurden auch viele
Entwicklungsländer durch die Photogrammetrie kartiert. Seit etwa 25 Jahren
werden die analogen Luftbildkammern mit Luftbildfilm durch leistungsstarke
digitale Kameras ersetzt. Zudem gibt es seit etwa 15 Jahren hochauflösende
Satellitenaufnahmesysteme, welche zusätzliche Kapazitäten bieten. Diese
Möglichkeiten können eingesetzt werden, wenn die Staaten der Erde die Mittel
für die Kartenherstellung und Nachführung der Karten besitzen und einsetzen
wollen, wobei feststeht, dass eine Flächendeckung mit Karten einige Jahre
braucht. Unsere Studie zeigt, dass eine ideale Situation für die Nachführung
von Karten 1:25 000 etwa alle drei Jahre, nur in wenigen Ländern der Erde
möglich ist.
Derzeitige
Abdeckung der Erde im Maßstab 1:25 000 [1]
BD: Wieweit spielen staatliche
Behörden (noch) die Hauptrolle bei Vermessung und Kartografie? Welchen Anteil
haben private Unternehmen oder Einzelpersonen (Stichwort: Crowd Sourcing)?
GK: Es gibt keine echte Alternative für
öffentliche Vermessungsbehörden, da es auf amtliche, also verlässliche
Datenerfassung und Datenverwaltung ankommt. Ansonsten ist eine
Raumdatenverwaltung oder ‚national
spatial data infrastructure‘ (NSDI) nicht realisierbar. Nur wenige Länder
beziehen Crowd Sourcing in die Datenerfassung ein. Falls sie es tun, muss die
Qualitätskontrolle durch eine unabhängige öffentliche Institution oder Behörde erfolgen.
Das Verfahren ist dann ähnlich wie bei Ländern, wo die gesamte Datenerfassung
durch Ausschreibung an internationale Firmen erfolgt, wie z.B. in Saudi
Arabien. Die Regierung führt die Ausschreibung, die Qualitätskontrolle und die
Datenverwaltung durch.
BD: Das Militär hat ja immer ein besonderes
Interesse an
genauen Karten. Es ist daher kein Wunder. dass unsere Navigationssysteme das
vom amerikanischen Militär entwickelte Global
Position Sensing (GPS) nutzen. Auch das Internet hat seinen Ursprung in
militärischer Forschung. Wie siehst Du diesen Zusammenhang? Überwiegen die
Nachteile oder die Vorteile?
GK: Geodätische Genauigkeit, wie sie das GPS liefert.
ist natürlich für den Abschuss und die Zielgenauigkeit von Raketen sehr
wichtig, ebenso wie die Orientierung am Boden. Das Militär war schon in unserer
Studienzeit ein "Driver". Schließlich ist unser Studienort an Ohio
State eine Initiative des US-Militärs gewesen. Auch heute ist die schnelle
Bereitstellung topografischer Karten in Krisengebieten der Erde, das militärisch
bestimmte Geospatial Mapping (MGCP),
eine zwar geheime aber effektive Maßnahme. Mehrere Firmen, wie etwa Eastview Geospatial
in Minneapolis, MN, ermöglichen es Unternehmen und Privatleuten, geheime
militärische Karten in großen Maßstäben von Indien, Pakistan, Russland oder Nordkorea
zu kaufen.
BD: Bei den Darstellungen
in Deinem Bericht zeigt es sich, dass die aktuelle Abdeckung der Welt mit
Karten sehr unterschiedlich ist. Dass Afrika zurückhängt, überrascht mich
nicht. Dass Sibirien voll erschlossen ist, wundert mich. Ist der Bedarf
unterschiedlich oder scheitert die vollständige Abdeckung an den Kosten und den
lokalen Fähigkeiten? Wo greifen internationale (zivile) Gremien wie die UNO ein?
GK: Das liegt einzig allein an den Prioritäten
der Länder und ihrer Geldgeber. In Russland hat seinerzeit Lenin die Weichen
gestellt, indem er sagte, Kartografie ist wichtig. In den Entwicklungsländern
hat die technische internationale Zusammenarbeit bei der kartografischen
Datenerfassung mitgeholfen den Stand der Datenerfassung zu verbessern.
Insbesondere Frankreich und Japan haben sich sehr stark bilateral beteiligt.
Deutschland hat sich bei der Zusammenarbeit mit Entwicklungsländern mehr
multilateral engagiert, aber im allgemeinen vermieden die Geodateninfrastruktur
rein technisch zu fördern.
BD: Ein spezielles Thema
sind Katasterdaten und Katasterkarten. Dass Griechenland hier zurückhängt, ist
bekannt. Aber auch Albanien, Serbien, Portugal, ja selbst die USA, Kanada und
Brasilien haben nicht das Niveau, das wir gewohnt sind. Woran liegt das? Haben
diese Länder Alternativen entwickelt? Ohne Grenzsteine kommt man in England und
Irland aus. Hatten unsere deutschen Kollegen hier des Guten zu viel getan?
GK: Kaiser Josef II. von Österreich und Napoleon
Bonaparte in Frankreich haben das Liegenschaftskataster im 18. und 19.
Jahrhundert zur Besteuerung eingerichtet. Seit dem 20. Jahrhundert weiß man,
dass das Liegenschaftskataster eine gute Basis darstellt, um auch
topografische Daten nachzuführen. Topografische
Daten, z.B. Gebäude, waren für die Verwaltung von
Landflächen ebenso wichtig, wie die Flurstücksgrenzen. In England und Irland wurde der entgegengesetzte Weg gewählt. Dort lag das Hauptinteresse auf der Topografie, die
Flurstücksgrenzen waren Nebensache. Die Entwicklungen in Mitteleuropa hatten
Auswirkungen auf Osteuropa und die in England auf die Länder des ehemaligen
Britischen Weltreichs, einschließlich der USA. Dort hat man die Fragen der
Liegenschaftsverwaltung den Juristen und nicht den Geodäten überlassen.
Der
peruanische Wirtschaftswissenschaftler Hernando de Soto (*1941) hat von den
schweren Nachteilen eines solchen Systems gesprochen, denn Land, bei welchem
die rechtlichen Verhältnisse nicht geklärt sind, ist totes Kapital. [De Sotos Buch 'Freiheit für das Kapital' hatte ich im September 2011 in diesem Blog besprochen]. Deshalb hat
die Weltbank in den Transformationsländern der ehemaligen Sowjetunion ein
mustergültiges Liegenschaftskataster in kürzester Zeit eingeführt. Diesem
Beispiel folgend schlägt die Weltbank ein ähnliches Programm für die Länder
Afrikas und Asiens vor mit der Bezeichnung Fit for Purpose, bei dem die neuen technischen Möglichkeiten
unter Neufestlegung der Spezifikationen rasch und kostengünstig zum Einsatz
kommen können. Die Internationale Föderation der Vermessungsingenieure (FIG)
hat die wesentlichen Anforderungen für die Einrichtung eines
Liegenschaftskatasters im Jahre 1989 unter dem Namen Kataster 2014 zusammengefasst. Leider haben erst etwa 40 bis
50 der 193 UNO-Mitgliedsländer solche Systeme.
BD: Dass Google bei elektronischen Karten die
Nummer 1 ist, weiß jedes Kind. Wie weit erstellt Google die Karten selbst? Basieren
Googles Karten auf offiziellen Daten? Wie verlässlich sind sie? Wie sieht es
mit Microsoft (Bing Maps), Nokia und TomTom aus? Ging Google mit Street View zu
weit?
GK: Google scheint die Anstrengungen der
Vermessungsverwaltungen der Staaten und Länder überholt zu haben, aber nur
scheinbar, denn eine Umsetzung der kartografischen Objektstruktur der Daten,
einschließlich der Namen wäre ohne Einbeziehung gekaufter offizieller kartografischer
Daten eine fast nicht zu bewältigende
Aufgabe gewesen. Wo gute kartografische Daten verfügbar sind, praktiziert
Google das Ground-Truth-Modell, welches hilft, die Google-Maps-Karten durch Informationen aus Luft- und
Satellitenbildern zu verbessern. Allerdings gelingt das nur mit begrenzter geometrischer Genauigkeit vom etwa 1 m bei Luftbildern und von 10 bis 100 m bei schräg aufgenommenen Satellitenbildern. Wo sie offiziell nicht nachgeführt
sind, hilft Google Street View die Daten zu aktualisieren. Google Street View wird von Google übrigens auch
dann für eigene Zwecke verwendet, wo die rechtliche Möglichkeit eines Street-View-Einsatzes nicht gegeben ist. Die Zukunft von Bing Maps ist derzeit
nicht übersehbar, da Microsoft diese Projekt an Uber weitergegeben hat. Bei den Navigationssystemen Here (von Nokia) und TomTom stehen die Verkehrswege
mit ihren Verkehrsbeschränkungen eindeutig im Vordergrund und nicht die
Kartografie.
Herkunft
des Kartenmaterials bei Google [2]
BD: Bei meiner Informatik-Vorlesung
Ende der 1990er Jahre für Geodäten an der TU München war der Frauenanteil unter
den Hörern rund 30%. Das war in meiner Studienzeit anders. Wird die Geodäsie
ein Frauenberuf und warum?
GK: Der mühevolle Außendienst des
Vermessungsingenieurs in den Zeiten von Gauß ist durch die technischen
Erneuerungen leichter geworden, die Büroarbeit überwiegt jetzt. Die ist auch
für Frauen leichter zu bewältigen. Deshalb ist der Beruf nun auch für Frauen interessant.
BD: Mir wurde damals
gesagt, dass es auch die zunehmenden Aufgaben in der Umwelt- und Landschaftspflege
seien, die Frauen besonders anzögen. Du machst ̶ wie
ich sehe ̶ über
20 Jahre nach Deiner Emeritierung noch allerlei auf fachlichem Gebiet. Ist das
Deine Methode, um geistig fit zu bleiben?
GK: Ich schätze mich glücklich meine Laufbahn im
akademischen Sektor eingeschlagen zu haben, so wird man geistig nie arbeitslos.
Auch das Internet ist eine gute Quelle, um die Fortschritte unseres
Berufsstandes zu verfolgen, an Konferenzen teilzunehmen und einen
gelegentlichen Beitrag zu leisten.
BD: Vielen Dank,
Friedel. Wie Du weißt, habe ich meine berufliche Erfüllung außerhalb der
Geodäsie gefunden. Umso mehr freut es mich, mal einen fachlichen Update zu
bekommen über all das, was mir entgangen ist.
Referenzen:
1. Konecny, G., Breitkopf, U., Radtke, A., Lee, K.:
The Status of Topographic Mapping in the World, a UNGGIM-ISPRS Project 2012 –
2014. Institute of Photogrammetry and GeoInformation, Leibniz University
Hannover, Germany, and Eastview Geospatial, Minneapolis, MN, USA.
2,
Google Maps basieren auf drei Arten von Daten (a) Offiziellen Karten (Ground
Truth) in Nordamerika, Europa und Australien, (b) Auf vertraglich erworbenen
privaten Daten (Map Maker) in Afrika, Mittlerem Osten und Indien und (c) auf
Gegenleistungen zu Googles Bilddaten (Video Rental) in Russland und China.
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