Dasymetrische Modellierung der Verteilung von Populationen Dipl Ing

Dasymetrische Modellierung der Verteilung von Populationen Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte Ausgewählte Kapitel der Kartographie Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz TFH Berlin 2008

Dasymetric Mapping Gliederung § Einleitung § Dasymetric § § § Begriff Was ist das? Vergangenheit und Gegenwart Der Prozess der Herstellung Nachteile § Methoden § Modifying Areal Weighting Methode § Beispiele § Quellen Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 2

Dasymetric Mapping Einleitung § Darstellung von Populationen hat grundsätzlich zwei Aufgaben: 1. Darstellung von Dichte und Ausbreitung 2. Herleiten einer quantitativen Schätzung der Dichte § Traditionelle Darstellung: Choroplethenkarten (BIELECKA 2004) z. B. Populationsdichte (Individuen pro km²) aggregiert in statistischen Einheiten Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 3

Dasymetric Mapping Einleitung Die Lösung: Das Problem: § Daten sind auf willkürlich geformte Daten Zähleinheiten aggregiert Disaggregation der statistischen kein Zusammenhang zurräumliche realen Verteilung genauere/realistischere Verteilung der Population § menschlichen Populationen konzentrieren sich in relativ kleinen Räumen (Dörfer, Städte etc. ) § Choroplethenkarten unterscheiden nicht zwischen bewohnbaren und unbewohnbaren Gebieten suggerieren homogene Verteilung innerhalb der Zähleinheit ? Dasymetrische Darstellung der Verteilung Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 4

Dasymetric Mapping Dasymetric – Der Begriff § „Dasymetrie“ oder „dasymetrisch“ existiert nicht im Deutschen § Sprachliche Verwendung sehr selten - 22 Ergebnisse für „dasymetrische“ bei Google im November 2007 § Bekannter ist das „Dasymeter“, die Luftwaage (Gerät zur Demonstration des Auftriebs in der Luft) die 1650 von Otto von Guericke erfunden wurde § „Dasymetrie“ wurde frei aus dem Englischen übertragen und bezieht sich auf „Dasymetric“ bzw. „Dasymetric Mapping“ § „Dasymetric“ wurde abgeleitet von „dasýs“, griechisch für Dichte, lateinisch auch „dénsus“ Englisch „density“ Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 5

Dasymetric Mapping Dasymetric – Was ist das? Definition nach DENT 1999: § Methode der Thematischen Kartographie § Form der quantitativen Karten, ähnlich der Choroplethenkarte § eine statistische Oberfläche wird als Konstrukt aus Zonen mit einheitlichen Werten dargestellt, bei der die Abgrenzung der Zonen auf Basis der Wertunterschiede erfolgt § Wird meist in Verbindung mit Populationsdarstellungen verwendet, hauptsächliche der Dichte § Modellierung einer genaueren räumlichen Verteilung von Populationen als bei Choroplethenkarte Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 6

Dasymetric Mapping Dasymetric – Vergangenheit und Gegenwart § Entwickelt von P. P. Semenov-Tyan-Shansky (1827 -1914) § John Kirtland Wright (1891– 1969) prägte den Namen Choroplethenkarte warnte aber vor deren Verwendung und gab der Dasymetrie den Vorzug § in den letzten dreißig Jahren nicht oft angewendet § Heute wieder verstärkt im GIS eingesetzt da seine Funktionsweise der Verwendung von Layern als Filter entspricht § häufig eingesetzt wo Wissen über genaue Populationsverteilung wichtige Grundlage für Planungszwecke ist: § Geomarketing, Katastrophenmanagement, Critical GIS, Risikoanalyse (Ermittlung der betroffenen Population) etc. Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 7

Dasymetric Mapping Dasymetric – Der Prozess • administrativen Zähleinheiten werden in kleinere, mehr Karten relevante Einheiten aufgespalten (BIELECKA 2004) • dazu werden die aggregierten Bevölkerungsdichtedaten mit Zusatzinformationen wie Landnutzungsdaten verschnitten • die dasymetrische Oberfläche bzw. Zonen entstehen mittels Innererdifferenzierung • Das wichtigste im Dasymetrichen Prozess ist die verwendete Methode der Zusammenführung der Daten (MCCLEARY 1969) Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 8

Dasymetric Mapping Dasymetric – Der Prozess Flächennutzung (Siedlungsfläche ja/nein – Binär) Verschneidung Choroplethenkarte Methode Dasymetrische Oberfläche / Zonen Dasymetrische Darstellung Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 9

Dasymetric Mapping Dasymetric – Nachteile § Ergebnis hängt ab von: § Absicht des Kartographen § Durchführung und Qualität bei der Erzeugung der Zonen § Methode der Verteilung der Daten auf die Zonen (DENT 1999) § Festlegung der Grenzen der Zähleinheit § Maßstab der Datenaggregation MAPU “modifiable areal unit problem” (OPENSHAW 1983) § intensive Arbeit bei der Produktion (DENT 1999): § viele Datenquellen nötig § ausgewählte, im Zusammenhang stehende Vergleichskarten § Stellt Annäherung aber nicht absolute Realität dar Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 10

Dasymetric Mapping Methoden § Mathematische Formel nach der den Zonen die statistischen Daten zugeordnet werden § Modifying Areal Weighting Methode (GALLEGO/PEEDELL 2001) Gallego Algorithmus § Binary Methode (LANGFORD/UNWIN (1994), EICHER/BREWER 2001) § Intelligent Dasymetric Mapping (MENNIS 2006) Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 11

Dasymetric Mapping Methoden (Modifying Areal Weighting) § Bevölkerungsdichte aus: – Choroplethenkarte • Bevölkerungsdichte auf Gemeindeebene – Landnutzung • CORINE Land Cover (CLC) Datenbank von Landsat TM, MSS und SPOT Interpretationen – Modifying Areal Weighting Methode • Algorithmus von Gallego (2001) Dasymetrische Karte Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 12

Dasymetric Mapping Methoden (Modifying Areal Weighting) Quelle: Dr. Annegret Thieken - Geo. Forschungs. Zentrum Potsdam 2007 Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 13

Dasymetric Mapping Methoden (Modifying Areal Weighting) Xm = Gesamtpopulation in statistischer Einheit m Uc = iterativ ermittelte mittlere Populationsdichte in Landnutzungsklasse c Wm = Korrekturfaktor in statistischer Einheit m Scm = Fläche der Landnutzungsklasse c in Einheit m Ycm = Populationsdichte in Landnutzungsklasse c in der statistischen Einheit m Quelle: Bennet Schulte 2008 Xm * Uc(Urban) = Yc(Urban)m (Sc(Acker)m * Uc(Acker)) + (Sc(Urban)m * Uc(Urban)) + (Sc(Wasser)m * Uc(Wasser)) 200 Einheit B * 50 Urban (1 Acker Einheit B * 3 Acker ) + (9 Urban Einheit B * 50 Urban ) + (0 Wasser Einheit B * 0 Wasser) = 22, 07 Urban Einheit B Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 14

Dasymetric Mapping Beispiele § Risikokartierung § Vulnerabilitäts- und Expositionskarten § Bevölkerungsdichte in Deutschland als dasymetrische Karte § Quelle: CEDIM Center for Disaster Management and Risk Reduction Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 15

Dasymetric Mapping Beispiele Wojewodschaft Podlachien (Polen) Binary Bevölkerungsdichte Dasymetric Methode Modifying Landnutzung Areal Weighting Quelle: BIELECKA 2004 Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 16

Dasymetric Mapping Beispiele § Einheitswohnvermögen in Deutschland § A Choroplethenkarte auf Gemeindeebene aggregierter Daten § B Dasymetrische Karte mit Landnutzungsdaten disaggregierte Daten Quelle: Geoforschungszentrum Potsdam 2006 Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 17

Dasymetric Mapping Beispiele § Bevölkerungsdichte in Berlin und Brandenburg Quelle: Bennet Schulte 2008 Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 18

Dasymetric Mapping Quellen • BIELECKA, ELZBIETA (2004): A dasymetric population density map of poland. Institut der Geodäsie und Karotgraphie, Warschau. • CHEN, KEPING ET AL. (2004): Defining area at risk and its effect in catastrophe loss estimation a dasymetric mapping approach. Applied Geography 24 , S. 101. • DENT, BORDEN D. (1999): Cartography: Thematic Map Design. 5. Auflage, Mc. Graw-Hill Publishing. • EICHER, COREY L. ; BREWER, CYNTHIA A. (2001): Dasymetric mapping and areal interpolation: implementation and evaluation. Cartography and Geographic Information Science 28, S. 125 -38. • GALLEGO, JAVIER; PEEDELL, STEVE (2001): Using CORINE Land cover to map population density. Towards agri-environmental indicators. EEA Topic report 6, S. 94 -105. • LANGFORD, MITCHEL; UNWIN DAVID J. (1994): Generating and mapping population density surface within a geographical information system. The Cartographic Journal 31, S. 21 -26. • MCCLEARY, GEORGE F. JR. (1969): The Dasymetric Method in Thematic Cartography. Unveröffentlichte Dissertation, Universität von Wisconsin. • MENNIS, JEREMY (2002): Using geographic information systems to create and analyse statistical surface of population and risk for environmental justice analysis. Social Science Quarterly, S. 83. • MENNIS, JEREMY (2003): Generating surface models of population using dasymetric mapping. The Professional Geographer 55, S. 31 -42. • OPENSHAW STAN (1983): The modifiable areal unit problem. Concepts and Techniques in Modern Geography vol. 38. • THIEKEN ET AL. (2006): Risikokarten für Deutschland: erste Ergebnisse vom CEDIM. Zweijahresbericht 2004/2005, Geo. Forschungs. Zentrum Potsdam, S. 141 -152. • THIEKEN, ANNEGRET (2007): Risikokartierung. GS Magazin Nr. 165, S. 50. Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 19

Dasymetric Mapping VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT FRAGEN ? ? ? Dipl. -Ing. (FH) B. Schulte – Ausgewählte Kapitel der Kartographie (Prof. Dr. J. Schweikart / Dipl. -Geogr. R. Poppschötz) TFH Berlin 2008 20