Der lange Weg zur modernen Kartografie

Seit Jahrhunderten hilft die Kartografie dabei, unsere sich verändernde Welt zu kartografieren.

Mit der Weiterentwicklung der Technologie steigen auch unsere kartografischen Möglichkeiten. Wir können unsere Stadt, unser Land, unseren Planeten und bis zu einem gewissen Grad sogar unser Universum kartografieren.

Geografische Informationssysteme (GIS), die ultimative Krönung der Kartografie und der modernen Technologie, ermöglichen es uns, unsere Welt wie nie zuvor zu kartografieren: vom Rendern von 3D-Ozean-Grundkarten bis zum Auffinden der nächsten chemischen Reinigung.

Die Technologie selbst ist unbestreitbar beeindruckend und die Kartografie ist ihr Fundament.

Dieser Beitrag behandelt:

I. Definition der Kartographie

II. Eine kurze Geschichte der Kartografie

III. Moderne Kartographie-Werkzeuge

IV. Praktische Anwendungen der modernen Kartografie

Was ist Kartografie?

Kartografie ist die Methode, mit der Karten untersucht, erstellt und gestaltet werden. Als Zusammenfluss von Praxis, Wissenschaft und Kunst leitet die Kartographie die Prinzipien und praktischen Standards, die hinter Karten und Kartenherstellung stehen.

Mit Überschneidungen zwischen Geographie, Geowissenschaft, Topologie und sogar Politik ist die Kartographie eine sehr interdisziplinäre Disziplin. Trotzdem hat sie eine zentrale Idee: den Standort.

Die Kartographie hilft uns, unseren Platz in der Welt zu verstehen, Positionsbeziehungen zu analysieren und über die Auswirkungen der Geographie auf unser tägliches Leben nachzudenken.

Es ist wichtig zu wissen, dass es sich bei der Kartografie um Darstellungen der Welt handelt: Darstellungen, die durch den Zweck der Karte und die Absichten des Kartenmachers geprägt sind.

Karten spiegeln eine Perspektive wider, die nicht unbedingt der Realität entspricht. Perfekte Genauigkeit ist nicht immer das Ziel eines Kartographen.

Im Laufe der Geschichte wurden Karten verwendet, um aktuelle Ereignisse zu reflektieren, Politik und Handel zu manipulieren und sogar religiöse Überzeugungen zu veranschaulichen.

Mit jedem Jahr, das vergeht, iteriert und erweitert sich die Kartographie und hält Einzug in die moderne Zeit in Form von fortschrittlichen geospatialen Technologien. Dennoch begann sie als etwas viel Einfacheres.

Nachfolgend tauchen wir in die frühen Jahre der Kartographie ein und erforschen die Entwicklung durch die Jahrhunderte.

Eine kurze Geschichte der Kartographie

Die Herstellung von Karten reicht Jahrhunderte, sogar Jahrtausende zurück. Die ältesten Karten sind Höhlenmalereien und Steintafeln, und es dauerte Hunderte von Jahren, bis eine navigierbare (wenn auch immer noch verzerrte) Projektion der Welt entstand.

Unabhängig vom Format ist die Geschichte der Karten unserer Welt äußerst faszinierend.

Altkarten

Die älteste bekannte Karte der Welt wird auf das 7. Jahrtausend v. Chr. zurückgeführt.

Diese antike Karte, von der man annimmt, dass sie die Details und die Lage der anatolischen Stadt Çatalhöyük darstellt, wurde auf einer Höhlenwand gefunden. Sie zeigt einen Vulkan und 80 Gebäude, ist drei Meter breit und wird von manchen für einen Stadtplan gehalten.

Es ist anzumerken, dass es unterschiedliche Interpretationen dieser Zeichnungen gibt. Einige glauben, dass der „Berg“ tatsächlich ein Leopardenfell ist und die Quadrate ein kunstvolles geometrisches Design darstellen. Ohne zusätzliche Beweise ist es fast unmöglich, eine harte Behauptung in die eine oder andere Richtung aufzustellen.

So oder so, diese Zeichnung ist ein Beispiel für den Mangel an Klarheit in vielen kartographischen Darstellungen. Selbst wenn es sich um eine Karte handelt, ist die Genauigkeit eindeutig gering.

Das Aufkommen von Karten mit höherer Genauigkeit wird oft den griechischen Akademikern und Philosophen zugeschrieben.

Die Griechen

Der griechische Philosoph Anaximander soll die erste veröffentlichte Weltkarte erstellt haben. Diese Karte ist seit langem verloren, aber es gibt Reproduktionen, die auf Beschreibungen aus Sekundärquellen basieren.

Es ist klar, dass die Genauigkeit dieser Karte begrenzt war. Dennoch war sie einer der ersten bekannten Versuche, die Welt als Ganzes akkurat darzustellen.

Ptolemäus, ein weiterer Grieche, begründete das Gebiet der Geographie völlig zufällig.

Als vielseitiger Gelehrter mit Beiträgen zur Astrologie, Astronomie und Mathematik war Ptolemäus von der Idee besessen, genaue Horoskope zu erstellen. Um dieses Ziel zu erreichen, entwickelte er ein System von Linien – Breiten- und Längengraden – über die er 10.000 Geburtsorte aufzeichnete.

Dieser Versuch legte unbeabsichtigt den Grundstein für die Kartographie, wie wir sie heute kennen.

Das Zeitalter der Entdeckungen

Das Zeitalter der Entdeckungen begann im 15. Jahrhundert, ausgelöst unter anderem durch unglaubliche Erfindungen wie das Fernrohr, den Kompass und den Sextanten.

Dieser Entdeckungsdrang entfachte die Nachfrage nach immer detaillierteren und genaueren Weltkarten.

Das Time Magazine fasst diese Ära perfekt zusammen:

„Mitte des 16. Jahrhunderts brauchte man eine flache Karte, die es den Seefahrern erlaubte, große Entfernungen mit einer geraden Linie zu planen, die die Krümmung der Erdoberfläche berücksichtigte.“

Diese Nachfrage veranlasste die europäischen Kartographen, umfangreiche Landvermessungen durchzuführen, unbekannte Gebiete zu erforschen und die detailliertesten Karten zu erstellen, die es bis dahin gab. In dieser Ära wurde die heute berühmte Mercator-Projektion geschaffen.

Karten in der Neuzeit

Mit dem Aufkommen der Geodaten-Technologie haben sich die Karten deutlich weiterentwickelt: mit der Einführung von Google Earth wurden neue Wege beschritten.

Zhou Qiming, Professor und Direktor des Centre for Geo-Computation Studies an der Hong Kong Baptist University, bringt dieses neue Zeitalter perfekt auf den Punkt:

„Wir… (finden) Wege, georäumliche Orte zu präsentieren, die keine Karten im traditionellen Sinne sind, sondern eher kartenähnliche Visualisierungen. Karten werden intelligenter und zeigen uns die Welt unter anderen Parametern.“

Zu den Werkzeugen der Kartografie gehören Kompasse, Mylarfolien, Planimeter und Teiler – allesamt werden sie zur Erstellung analoger Karten verwendet. Mit der zunehmenden Beliebtheit der digitalen Kartografie haben sich die modernen Kartografie-Werkzeuge stark verändert.

Moderne Kartografie-Werkzeuge

Die heutigen Kartografie-Werkzeuge haben die Kartenerstellung zu neuen Höhen geführt, vor allem in Bezug auf Detailtreue und Genauigkeit, aber manchmal auch im wahrsten Sinne des Wortes.

Bei der Kartenerstellung kann eine große Vielfalt an Methoden und Werkzeugen eingesetzt werden. Hier werden wir einige der gebräuchlichsten Werkzeuge vorstellen: Luftbildfotografie, Sensoren, GPS, Satelliten und GIS.

Luftbildfotografie

Seitdem es Kameras gibt, haben Menschen versucht, sie in den Himmel zu bringen. Zu den frühen Versuchen der Luftbildfotografie gehörten Ballons, Drachen und sogar Raketen.

Das älteste erhaltene Luftbild wurde 1860 von James Wallace Black aufgenommen, der in einem Heißluftballon 2.000 Fuß über Boston gefesselt war.

Lesen Sie hier mehr über die faszinierende Geschichte der Luftbildfotografie.

Die moderne Luftbildfotografie setzt heute auf fortschrittliche Technologien wie Hubschrauber und unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) – umgangssprachlich auch als Drohnen bekannt.

Da Drohnen beeindruckende Höhen erreichen können und per Handfernbedienung gesteuert werden, sind sie ein fantastisches Werkzeug für die Luftbildfotografie. Besonders für GIS-Kartierungen machen großflächige, konsistente visuelle Aufzeichnungen Vermessungen und die Erkennung von Veränderungen zu einem Kinderspiel.

Obwohl Drohnen noch recht teuer sind, ist die Einstiegshürde niedrig genug, dass Organisationen und sogar die meisten Einzelpersonen daran teilnehmen können.

Sensoren

Sensoren erkennen Ereignisse, Veränderungen und physikalische Eigenschaften eines bestimmten Bereichs, indem sie Reize (Schall, Licht, Wärme oder Bewegung) in elektrische Signale umwandeln.

Diese Signale werden gesammelt und dann an ein anderes Gerät, meist einen Computer, übertragen. Vereinfacht gesagt, sammeln Sensoren Daten über die Erdoberfläche.

Beispiele für Sensoren sind:

Seisometer: Messen Bodenbewegungen
LIDAR: 3D-Laser-basierte Luftbildkartierung
Sonar: Erkennen von Objekten unter Wasser durch Schallausbreitung

In der modernen Kartografie tragen Sensoren zum Entwurf und zur Erstellung von detaillierten, originalgetreuen Karten bei.

Da Sensoren regelmäßig große Mengen an genauen Daten erfassen und aufzeichnen können, werden sie häufig in Projekten zur Erkennung von Veränderungen eingesetzt. Im Wesentlichen wird eine Karte eines Gebiets erstellt, eine bestimmte Zeit gewartet, eine weitere erstellt und dann auf Abweichungen verglichen.

GPS

Das Global Positioning System (GPS) ist eine Reihe von über 24 Satelliten, die die Erde regelmäßig umkreisen und jeweils ein eindeutiges Signal aussenden.

GPS-Empfänger fangen diese Signale ab und führen eine Trilateration (Abstandsmessung zwischen verschiedenen Punkten) durch: ein hochpräzises System zur Navigation.

Primär für die Navigation in Flugzeugen, Autos, Booten und Mobiltelefonen eingesetzt, ist GPS auch das primäre Werkzeug für die Landvermessung.

Die digitale Kartographie hat die Allgegenwärtigkeit von GPS-Systemen ermöglicht. Benutzer können GPS einsetzen, um alltägliche Trends wie den Verkehr zu verfolgen, Koordinaten für Landmarken zu markieren, einen Weg von einem Ort zu einem anderen aufzuzeichnen und ihren eigenen Standort innerhalb einer Karte zu finden.

Satelliten

Satelliten dienen einer Vielzahl von Zwecken – vom Ausspionieren ausländischer Gegner über die Verfolgung des Wetters und die Verbesserung des Mobilfunkdienstes oder, wie oben erwähnt, die Bereitstellung des GPS-Netzwerks.

In Bezug auf die Kartenerstellung ermöglichen Satelliten konsistente, großflächige Updates der Erdoberfläche.

Denken Sie an moderne Anwendungen wie Google Earth oder Cloud-GIS-Tools. Sie alle sind auf Satelliten angewiesen, um genaue Geodaten zu erhalten.

Satelliten haben die Geschwindigkeit und Reichweite erhöht, mit der kartierbare Informationen gesammelt werden können. Vermessungen, die früher Monate dauerten, können heute in wenigen Minuten durchgeführt werden.

Durch die kontinuierliche Erfassung von Aufnahmen der Erdoberfläche haben Satelliten die Erstellung von Tausenden, wenn nicht gar Millionen von Karten ermöglicht, die in der Landwirtschaft, bei Versorgungsunternehmen, in der Forstwirtschaft, in den Geowissenschaften, bei globalen Veränderungen und in der Raumplanung eingesetzt werden.

Geographische Informationssysteme (GIS)

Sensoren, GPS und Satelliten sind Methoden, mit denen Daten gesammelt werden können.

Diese Geräte sind recht fortschrittlich. Allerdings fehlt ihnen in der Regel die Fähigkeit, die gesammelten Daten anzuzeigen, zu organisieren und zu verwalten.

GIS bietet die ideale Lösung.

GIS ist eine ortsbezogene Software, die zum Betrachten, Organisieren, Visualisieren und Analysieren von raumbezogenen Daten verwendet wird. GIS hilft Anwendern, ihre Daten zu ordnen und ermöglicht ein besseres Verständnis von ortsbezogenen Mustern und Beziehungen.

Legacy-GIS-Plattformen, die ihren Ursprung in den 1980er Jahren haben, bieten Werkzeuge für wissenschaftliche Analysen und Datenvisualisierung auf hohem Niveau. Diese Programme sind meist desktopbasiert und erfordern eine lokale Installation – obwohl einige auch mobile Anwendungen anbieten.

Im letzten Jahrzehnt haben sich Cloud-GIS-Systeme immer mehr durchgesetzt. Cloud-GIS-Systeme bieten nicht das gleiche Maß an tiefgreifender wissenschaftlicher Analyse, sind aber wesentlich mobiler – und ermöglichen es dem Benutzer, GIS überallhin mitzunehmen.

Praktische Anwendungen der modernen Kartographie

Die meisten Menschen interagieren täglich mit den Produkten der modernen Kartographie.

Betrachten Sie die vielen Apps auf Ihrem Telefon. Wie viele davon basieren auf ortsbezogenen Diensten? Navigations-Apps wie Google Maps und Waze, Fahrdienste wie Uber oder Lyft und Essenslieferdienste wie DoorDash haben alle eine Art von Kartenkomponente.

Das heißt, moderne Kartografie geht weit über das einfache Finden Ihres Standorts auf einer Karte hinaus. Location Intelligence, 3D-Modellierung und Kartenerstellung in Echtzeit basieren alle auf der Anwendung moderner kartografischer Werkzeuge.

Location Intelligence

Location Intelligence, auch bekannt als räumliche Intelligenz, hilft Anwendern, Erkenntnisse abzuleiten und sinnvolle Beziehungen innerhalb von Geodaten zu entdecken.

Location Intelligence entstand aus der Grundlage von GIS und wird verwendet, um Organisationen und Unternehmen dabei zu helfen, Positionsdaten zu verstehen.

Praktische Anwendungen für Location Intelligence umfassen Risikobewertung, Lieferoptimierung, Preisgestaltung und Strategieentwicklung für Akquisitionen oder Expansionen.

3D-Modellierung

LiDAR, eines der oben erwähnten modernen Kartographie-Werkzeuge, ist ein wesentlicher Bestandteil bei der Erstellung von 3D-Karten und Modellen. LiDAR basiert auf Laserlicht, um Entfernungen zu messen.

Ein Laserimpuls wird ausgelöst, wandert nach außen, trifft auf ein Objekt und prallt dann zurück. Ähnlich wie beim Sonar wird die Entfernung anhand der Zeit gemessen, die die Impulse für die Rückkehr benötigen.

Da sich das Licht unglaublich schnell und in alle Richtungen gleichzeitig ausbreitet, erzeugen LiDAR-Scans Punktwolken.

Bestehend aus Millionen von einzelnen Punkten sind Punktwolken im Grunde hochdetaillierte 3D-Karten. Die schiere Anzahl der Datenpunkte bedeutet, dass LiDAR-Scans 3D-Karten von einer belebten Metropole bis hin zum Grand Canyon erstellen können.

Lesen Sie hier mehr über LiDAR in unserem umfassenden Leitfaden zu GIS-Datentypen.

Kartenerstellung in Echtzeit

Die Cloud-Technologie ermöglicht Kartenerstellung in Echtzeit.

Im Gegensatz zu lokal installierter Software kann auf Cloud-basierte GIS-Plattformen über jeden Webbrowser zugegriffen werden. Das bedeutet, dass jedes Gerät, das mit dem Internet verbunden ist, verwendet werden kann, um ein bestimmtes Programm anzuzeigen und mit ihm zu interagieren.

Das digitale Mapping in Echtzeit ermöglicht eine unglaubliche Anzahl von Aktivitäten – von der Verfolgung von Versorgungsinspektionen bis hin zur Beobachtung, wie sich Ihr Uber-Fahrer dem Abholpunkt nähert.

Abgesehen von der unglaublichen Anzahl von Anwendungen ist das Mapping in Echtzeit vielleicht der deutlichste Indikator dafür, wie weit die Kartografie gekommen ist. Von den frühesten Höhlenzeichnungen bis zur Erstellung von Live-Karten für fast jeden Zweck sind die technologischen Fortschritte wirklich erstaunlich.

Zusammenfassung

Kartografie ist ein reiches Thema mit tiefen historischen Wurzeln.

Die moderne Kartografie steht auf einem Fundament, das Jahrtausende zurückreicht, und sie wächst und entwickelt sich mit jedem Jahr weiter.

Mit Daten von Drohnen, Satelliten und Sensoren sowie den robusten Möglichkeiten der GIS-Kartensoftware verspricht die Zukunft der Kartografie rosig zu werden.