Kartographie & Fotografie

Höhenlinien mit Gewässern und Schummerung abgeleitet von einen generalisierten Geländemodell

Höhenlinien: Generalisierung und Gestaltung

Das Einsatzgebiet der Höhenlinien für die Reliefdarstellung liegt bei großmaßstäbigen Karten, dabei handelt es sich um eine quantitative Darstellung des Geländes. Das Ergebnis ist nur Vorwissen und Erfahrung wirklich gut zu nutzen. Für eine bessere Verständlichkeit erfolgt oft die Kombination mit einer Schummerung (Schattendarstellung), um einen besseren Reliefeindruck zu erzeugen. Höhenlinien verbinden in einer Karte Punkte gleicher Höhe – eine  Schnittlinie zwischen einer gedachten horizontalen Ebene und der Erdoberfläche. Eine Höhenlinie alleine hat nur eine bedingte Aussagekraft. Erst die Kombination einer Vielzahl solcher Schnittlinien liefert eine Grundrissdarstellung von Reliefformen, in der ihre Ausdehnung, die Höhe und die Gestalt des Geländes ablesbar ist. Verstärkt wird dieser Effekt durch die Ansammlungen an Höhenlinien, die dann meist Scharungen bilden. Je enger die Höhenlinien zusammen liegen, desto steiler ist das Gelände.

Im folgenden Beitrag möchte ich einen Einblick in die Erzeugung und Generalisierung von Höhenlinien basierend auf digitalen Geländemodellen geben. Für ästhetisch ansprechende und gut lesbare Höhenlinien empfiehlt es sich, zunächst das Geländemodell etwas zu bearbeiten. Natürlich leidet dafür die Genauigkeit! Aber eine Karte kann nie die Realität abbilden, dieses ist wesentlich komplexer! Eine Karte ist ein vereinfachtes Model, um einen Eindruck von der Landschaft zu geben.

Generalisierung des Geländemodells

Digitale Geländemodell gibt es heute für fast alle Regionen der Welt. Die SRTM-Daten helfen viel weiter, oder OpenData gibt noch wesentlich detailliertere Blicke aus unsere Erde. Egal, welches Modell man verwendet, eine Generalisierung ist notwendig. Die beiden folgenden Karten zeigen das Problem recht deutlich. Vor allem in flachen Regionen werden die Höhenlinien sehr kleinteilig und damit schlecht lesbar. Die untere Karte zieht wie es besser geht, auch in verschiedenen Gestaltungsfragen. Nur wie kommt man nun dahin?

Höhenlinen direkt aus dem Geländemodell generiert.

Höhenlinien direkt aus dem Geländemodell generiert.

Höhenlinien mit Gewässern und Schummerung abgeleitet von einen generalisierten Geländemodell

Höhenlinien mit Gewässern und Schummerung abgeleitet von einem generalisierten Geländemodell

Mir persönlich gefällt der Ansatz aus der folgenden Publikation:

Kettunen, C. Koski, and J. Oksanen, “A design of contour generation for topographic maps with adaptive DEM smoothing,” International Journal of Cartography, vol. 3, no. 1, pp. 19–30, Jun. 2017. DOI: 10.1080/23729333.2017.1300998

Er ist nicht zu komplex und lässt auch gut implementieren. Das ist nur meine ganze persönliche Meinung! Die Idee ist, dass ebenen Regionen stärker geglättet werden als Regionen mit mehr Reliefenergie. Dafür wird anhand des Topographischen Positions Index zwischen diesen beiden Regionen unterschieden, eine Glättung durchgeführt und anschließend das Geländemodell wieder zusammengeführt. Ich habe mir die Mühe gemacht und es ganz unabhängig vom GIS nur mit GDAL implementiert und auf GitHub veröffentlicht. Wer mag, kann es gerne nutzen!

Übersicht über die Generalisierung nach Kettunen und Oksanen (2017)

Übersicht über die Generalisierung nach Kettunen und Oksanen (2017)

Höhenlinien und der Maßstab

In welchem vertikalen Abstand Höhenlinien in einer Karte zu sehen sein sollten, ist vom Gelände und dem Maßstab abhängig. Man spricht dabei von der „Äquidistanz“. Dabei beschränkt der Maßstab den zur Verfügung stehenden Platz. Je kleiner der Maßstab, desto abstrakter muss die Darstellung werden, weil die Fläche in der Karte für die gleiche Fläche in der Natur kleiner wird. Der Abstand zwischen den Höhenlinien muss also mit kleinerem Maßstab größer werden. Im Gegensatz dazu steht das Gelände – im Flachland sollte die Äquidistanz kleiner sein als in einem Gebirge. Die Ausnutzung der vorhandenen Kartenfläche ist dabei weniger das Ziel als die Relevanz der Information (kleine Höhenunterschiede sind im Flachland potenziell wichtiger) sowie die Erzeugung eines Reliefeindrucks; dafür dürfen die einzelnen Höhenlinien nicht zu weit auseinander liegen. Hier kommen dann ggf. sogenannte Hilfshöhenlinien zum Einsatz.

„Ideelle Äquidistanzen“ in Metern für Höhenlinien nach IMHOF (Imhof, Eduard: Kartographische Geländedarstellung. Berlin; New York: De Gruyter, 1965.)
MaßstabHochgebirgeMittelgebirgeFlachland
1:1.00010,50,25
1:2.000210,5
1:5.000521
1:10.0001052
1:25.00020102,5
1:50.00020105
1:100.000502510
1:250.0001005010
1:500.00020010020
1:1.000.00020010020

Die oben stehende Tabelle stellt die üblichen Standardwerte dar und garantieren eine gute Reliefdarstellung. Wer interessiert ist, kann mehr dazu und der Herleitung der Werte im noch immer gültigen Standardwerk von Imhof nachlesen, aus dem diese Tabelle übernommen wurde:

Imhof, Eduard. Kartographische Geländedarstellung. Berlin: de Gruyter, 1965.

Wie wählt man nun die Höhenlinien zum Beispiel QGIS aus? Mit dem Ausdruck

„ELEV” % 100 = 0“

werden nur die Höhenlinien ausgewählt, die durch 100 ohne Rest teilbar sind. Also die Höhenlinien 100, 200, 300 usw. Der Operator Modulo „%“ gibt jeweils den Rest einer Division zurück, welcher dann mit null verglichen wird und „ELEV“ steht dabei für die Spalte in der Attributtablle mit den Höhenwerten der jeweiligen Linien.  Möchte man alle 20 m eine Höhenlinie haben, so muss man die 100 durch 20 ersetzen. Der Ausdruck ganz nützlich, um die sogenannte Zähllinie anders zu gestalten als die Höhenlinie. Damit ist es Zeit für ein paar Zeilen zur Gestaltung von Höhenlinien.

Gestaltung von Höhenlinien

Ganz grundsätzlich gibt es drei Arten von Höhenlinien:

  • Höhenlinie oder Haupthöhenlinie: die ganz „Normale“ – durchgezogenen Linie, 0,1 mm breit. Vertikaler Abstand richtet sich nach Gelände und Maßstab.
  • Zähllinie: eine verstärkte Linie, die das Ablesen der Höhe erleichtern soll – typischerweise 100er Linien, immer mit der Höhe beschriftet, dicker als die Höhenlinie
  • Hilfshöhenlinie: eine Linie zwischen den Höhenlinien – verwendet die halbe Äquidistanz und ist eine gestrichelte Linie. Findet man oft im Flachland.

Die Farbe der Höhenlinie ist meist Braun, wobei auch gelegentlich ein dunkler Grauton verwendet wird. Es ist üblich, die Farbe der Höhenlinie nach dem Untergrund anzupassen: Blau für Eis, Schnee oder Gletscher (oder bei Tiefenlinien im Gewässer) oder Grau für Fels bzw. Geröll. Auf diese art und weise liefert die Höhenlinie noch eine Information zur Landbedeckung.

Was für die Höhenliniefarbe gilt, lässt sich natürlich in Sachen der Farbe auch auf die Beschriftung übertragen. Meistens wird die gleiche Farbe für Höhenlinie und Beschriftung verwendet. Es gibt auch den Ansatz, die Zahl dunkler zu gestalten für eine bessere Lesbarkeit. Die Ausrichtung der Höhenlinienzahl kann noch eine Information codieren: in Deutschland ist es üblich, die Zahl so zu platzieren, dass diese immer von „Unten“ im Gelände zu lesen ist. Das Ergebnis ist, dass in der Karte zum Teil Zahlen auf dem Kopf stehen. In der Schweiz ist nicht üblich, die Höhenlinienzahlen so auf den Kopf zu stellen. Es ergibt sich also daraus keine Information über das Oben und Unten.

Damit die Zahlen im Liniengewirr immer lesbar ist, sollten die Zahlen freigestellt werden. Mangel anderer Möglichkeiten hat sich leider in den letzten Jahren die Verwendung eines weißen Puffers etabliert, welcher schon seinen Zweck erfüllt, aber eher unschön aussieht. QGIS bietet hier mit seiner Maskenfunktion die Lösung: Die Höhenlinien werden unterbrochen und die Zahlen sind gut lesbar.

Höhenlinien im Kontext

Zu guter Letzt noch ein paar Worte zur Kartengestaltung: Höhenlinien alleine sind keine gute Reliefdarstellung. Eine Kombination mit einer Schummerung ist heute ein muss! Das erleichtert es dem Kartennutzer, das Gelände zu verstehen. Genauso sollten immer noch „Koten“, also Höhenpunkte verwendet werden. Das meint nicht nur Gipfel, sondern auch weitere Höhenpunkte im Gelände, um den Kartenleser an wichtigen Punkten (Siedlungen, Brücken, …) über die Höhen zu informieren. Des Weiteren gehört das Gewässernetz zu jedem Höhenlinienbild! Es zeigt, wo die Täler sind und erleichtert damit die Interpretation des Kartenbildes. Natürlich sollten die Höhenlinien und die Gewässer aufeinander abgestimmt sein. Also der Fluss die Höhenlinie auch da schneiden, wo es sich aus den Höhenlinien ergibt. Aber das sicherzustellen, ist schon wieder ein Thema für sich…

Zurück

QGIS-Plugin zur Auswahl von Punkten

  1. Und schon wieder ein neuer Gröbe im Netz, einwandfrei.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Diese Website verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahre mehr darüber, wie deine Kommentardaten verarbeitet werden.

Präsentiert von WordPress & Theme erstellt von Anders Norén