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Lexikon der Geowissenschaften: Generalisierung

Generalisierung, kartographische Methoden und Verfahren sowie Vorgang zur Reduzierung und Verallgemeinerung von kartographischen Informationen. Die Reduzierung ist erforderlich, weil aufgrund der maßstäblichen Verkleinerung der georäumlichen Realität in der Karte vor allem die grundrißbezogenen Merkmale in ihren richtigen Relationen abgebildet werden müssen. Darüber hinaus hat die Reduzierung das Ziel, daß Informationen aus Karten schnell und richtig übermittelt und abgeleitet sowie das daraus resultierende Wissen, ausgerichtet auf allgemeine kognitive Fähigkeiten und bestimmte Fragestellungen, gedanklich adäquat repräsentiert und weiterverarbeitet werden kann. Bei der kartographischen Generalisierung werden prinzipiell aus einer Informationsmenge, die in der Realität angeboten ist oder in Form von Daten oder Kartenzeichen vorliegt, entweder eine bestimmte Teilmenge zur Abbildung ausgewählt oder invariante Merkmale bestimmt, die zur Bildung übergeordneter Einheiten zusammengefaßt bzw. durch allgemeine Merkmale ersetzt werden.

Die kartographische Generalisierung ist ursprünglich im Zusammenhang mit den Maßstabsreihen der amtlichen topographischen Kartenwerke systematisch untersucht und entwickelt worden. Dabei werden aus Karten in einem relativ größeren Maßstab (Ausgangsmaßstab) Abbildungsstrukturen für Karten mit kleinerem Maßstab (Folgemaßstab) abgeleitet. Zur Zeit wird die kartographische Generalisierung vor allem im Zusammenhang mit der Nutzung von digitalen Karten und graphischen Karten am Bildschirm im Rahmen von Informationssystemen untersucht und weiterentwickelt.

Bei der kartographischen Generalisierung werden ähnliche Transformationen vorgenommen, wie sie auch in Sprach-, Kodierungs- oder generell gedanklichen Erkenntnisprozessen eine Rolle spielen. Generalisierung ist dabei ein wichtiger Aspekt von Abstraktionsprozessen, mit deren Hilfe aus wahrgenommenen situations- oder objektbezogenen Wissensstrukturen allgemeine Begriffsstrukturen abgeleitet werden (kartographische Abstraktion). Auf vier grundlegende Ziele sind Generalisierungsmaßnahmen ausgerichtet: Erstes und grundlegendes Ziel ist die Angleichung von Informations- und Graphikstrukturen an die maßstabsbedingte Dimension von Objektgrundrissen, da bei kleiner werdendem Maßstab graphisch repräsentierte Objekte größenproportional nur bis zu einer bestimmten Grenze verkleinert werden können (Minimaldimension) und sie danach aus technischen und visuellen Gründen relativ vergrößert werden müssen. Die daraus entstehende Ungleichheit von Relationen geometrischer und substantieller Objektmerkmale wird durch Generalisierungsmaßnahmen ausgeglichen oder zumindest maßstabsbezogen vergleichbar gemacht. Zweites Generalisierungsziel ist die Ausrichtung von Informationsstrukturen auf bestimmte Ziele der visuellen Kartenpräsentation (kartographische Präsentation). Betroffen von dieser Ausrichtung ist u.a. die graphische Dimension von Kartenzeichen und -mustern. So werden zur raschen Unterrichtung oder zur Vermittlung von einfachen Sachverhalten Zeichen und Zeichenmuster z.B. relativ vergröbert, d.h. grundrißlich vergrößert dargestellt, was gegenüber "feineren" Zeichenstrukturen weitergehende Generalsierungsmaßnahmen erforderlich macht. Drittes Generalisierungsziel ist die Ausrichtung von Informationen auf ein bestimmtes Aggregationsniveau oder einen vorgegebenen Komplexitätsgrad von abzubildendem Wissen. So sind beispielsweise bei der Generalisierung von Bodenkarten flächenbezogene Aggregationsniveaus und bei Planungskarten den Planungsebenen zugeordnete Objektstrukturen unabhängig vom Kartenmaßstab zu erhalten. Viertes Generalisierungsziel führt zur Angleichung von Informationen und Kartenzeichen an eine fragestellungs- und themenspezifische Ausrichtung von Karten. Dabei wird eine fachspezifische Ungleichheit in der Repräsentation von Informationen angestrebt, indem z.B. fachlich relevante Informationen graphisch und informationell herausgestellt und fachlich irrelevante Informationen vernachlässigt werden.

Kartographische Generalisierung bestimmt den gesamten Bereich der kartographischen Informationsverarbeitung, von der Datenerfassung über die Kartenherstellung und -nutzung bis hin zur gedanklichen Verarbeitung aufgenommenen georäumlichen Wissens. So werden im Rahmen der Erfassungsgeneralisierung als erster Bereich bei der topographischen Geländeaufnahme oder bei der fachwissenschaftlichen Kartierung und Messung vom Angebot der georäumlichen Realität nur Teilmengen von Objekten und von denen nur ausgewählte Merkmale und grundrißbezogene Stützpunkte bzw. Teilaspekte des Georaumes erfaßt. Im zweiten Bereich, der Datengenerealisierung, werden z.B. Rohdaten für bestimmte Aufgabenfelder statistisch komprimiert und mit allgemeinen Bedeutungen belegt. Bei der Generalisierung von kartographischen Modelldaten, wie z.B. von ATKIS-Daten des Digitalen Landschaftsmodells (DLM25), werden für die sog. Fachdatenintegration fachlich relevante Objektklassen ausgewählt oder zur Abbildung in kleineren Maßstäben u.a. klassenlogische Zusammenfassung durchgeführt (Modellgeneralisierung). Der dritte Bereich Kartengeneralisierung umfaßt die Reduzierung und Vereinfachung graphischer Elemente in Karten in Verbindung mit den repräsentierten Daten und Informationen. Im Vordergrund stehen die Beziehungen zwischen georäumlichen Grundrißformen und -relationen sowie die zugeordneten Graphikmuster, die bei kleiner werdendem Maßstab überproportional vergrößert werden müssen. Als vierter Bereich wirken die visuell-kognitiven Prozesse der Informationsverarbeitung quasi als gedankliche Generalisierung durch den Kartennutzer. Sowohl die visuelle Informationsentnahme aus Karten als auch die kognitive Weiterverarbeitung führt zu einschneidenden Selektionen und begrifflichen Transformationen. So werden die relativ genauen Grundrißrelationen in der Karte u.a. aufgrund eingeschränkter Wahrnehmungs- und Gedächtnismöglichkeiten auf einfach euklidische oder fachlich Merkmale reduziert.

Die konkreten Methoden und Verfahren der Generalisierung lassen sich im wesentlichen auf allgemeine Vorgänge der Vereinfachung, Vergrößerung, Zusammenfassung, Auswahl, Klassifikation und Bewertung rückführen. Hinzu kommen die Vorgänge der Visualisierung als Verbindung zwischen Information und Zeichen sowie die Vorgänge der Induktion als Erkennen von ganzheitlichen Strukturen. Die Methoden und Verfahren sind überwiegend auf die verschiedenen Grundriß- und Inhaltskategorien von Karten ausgerichtet. So stehen bei der geometrischen Generalisierung grundrißbezogene Vereinfachungen, Zusammenfassungen sowie georäumliche Verdrängungen im Vordergrund. Verfahren zur Vereinfachung bzw. Glättung von Linien reichen von systematischen Stützpunktselektionen, z.B. bei Fluß- oder Straßennetzen, über die Berechnung von Distanzen und Winkeln zwischen Nachbarsegmenten bis zu statitischen Verfahren, nach denen der Informationsgehalt von Stützpunkten berechnet und dadurch über deren Elimination entschieden wird (Liniengeneralisierung). Bei der Zusammenfassung und Vereinfachung von Flächen, wie z.B. Landnutzungsflächen, muß neben der Umrißlinie die Gesamtform betrachtet werden (Flächengeneralisierung). Dies wird häufig mit Hilfe von Rastermethoden versucht, wobei z.B. Kleinstflächen oder Korridore durch Verdickungen und Verdünnungen systematisch bearbeitet werden. Geländeoberflächen in Form von Höhenlinien, Schummerungen oder auf der Basis von digitalen Geländemodellen werden mit Hilfe von Glättungsalgorithmen unter Berücksichtigung von benachbarten Linien vereinfacht (Geländegeneralisierung). Oder es kommen integrierte Filterprozesse und heuristische Verfahren zur Anwendung, bei denen Kammlinien und Tallinien vereinfacht und daraus neue Oberflächen abgeleitet werden. Ein weiterer Bereich sind die Methoden und Verfahren der Siedlungsgeneralisierung. Diese umfassen vor allem die Vereinfachung von Häusergrundrissen und die Zusammenfassung von sog. Einzelhäusern. Für die geometrische Generalisierung hat sich das Problem der Verdrängung von Objekten, z.B. als Folge der graphischen Verbreiterung von Straßen, als besonders komplexe Aufgabe herausgestellt. Dazu sind Spezialverfahren entwickelt worden, die allerdings in der praktischen Anwendung noch nicht genutzt werden.

Insgesamt zielt die Forschung und Entwicklung in der Generalisierung auf den Einsatz von integrierten Verfahren und Systemen. Mit deren Hilfe sollen verschiedene Kartenelemente im Zusammenhang generalisiert werden. Dazu existieren Ablaufschemata und System-Prototypen, in denen einzelne Phasen der Generalisierung wie etwa die Analyse der Ausgangsinformationen, der Aufbau topologischer Strukturen, die Festlegung von Maßnahmenprioritäten oder die Auswahl von Prozeduren festgelegt werden. Ein zusätzliches Problem der geometrischen Generalisierung ist dabei, neben den geometrischen Merkmalen die semantisch-begrifflichen Bedeutungen von Grundrissen zu berücksichtigen.

Bei der Generalisierung von inhaltlich-substantiellen Informationen, z.B. in thematischen Karten, wird zum einen auf die Methoden und Verfahren der geometrischen Generalisierung zurückgegriffen und zum anderen Aggregationsmethoden bzw. Verfahren der Begriffsgeneralisierung (semantische Genaralisierung) angewendet. Neben der Reduzierung von Klassenabstufungen, verbunden mit Objektreduzierungen und -vereinfachungen, werden graphische Zeichenüberdeckungen u.a. durch die Optimierung der Zeichenplatzierung nivelliert.

Die kartographische Generalisierung ist ein zentrales Forschungs- und Anwendungsgebiet der Kartographie. Die notwendige Weiterentwicklung von Methoden und Verfahren muß in methodologischer und technologischer Hinsicht in zweierlei Hinsicht betrachtet werden. Historisch gesehen besteht Generalisierung darin, daß im Kartenherstellungsprozeß von einem Kartenbearbeiter aufgrund seiner individuellen Fähigkeiten und Fertigkeiten konzeptionell vorbereitete Generalisierungsmaßnahmen unmittelbar durchgeführt werden. Früher manuell, heute am Bildschirm mit Hilfe von DDP- oder CAD-Systemen, wird z.B. als typischer Generalisierungsvorgang eine maßstabsbedingte Überlagerung von Kartenzeichen interaktiv durch Verdrängungsoperationen nivelliert (Interaktive Generalisierung).

Parallel zur praktischen Generalisierung haben sich zuerst Generalisierungsgrundsätze und praktische Regeln und danach ein eigener Methoden- und Verfahrensbereich entwickelt. Aufgrund der Komplexität der zu lösenden Aufgaben wird diskutiert, inwieweit es realistisch ist, vollautomatische Generalisierungsprozeduren zu entwickeln. Mit dieser Frage hängen mehrere grundsätzliche Probleme der Funktion, Wirkung und des Modellcharakters von Karten zusammen. So muß in der Zukunft davon ausgegangen werden, daß die Herstellung von Karten zum größten Teil von regelbasierten Systemen vollautomatisch übernommen wird, was bei fehlenden automatischen Generalisierungsverfahren dazu führt, daß Karten mit Hilfe interaktiver Eingriffe z.B. nachbearbeitet werden müßten. Der Modellcharakter von Karten ist allerdings nur dann gegeben (Kartenmodell), wenn der individuelle und prinzipiell nicht nachvollziehbare Eingriff durch einen Kartenbearbeiter so gering wie möglich gehalten wird. Insofern verbirgt sich hinter den Bemühungen zur vollautomatischen Generalisierung ein grundsätzliches methodologisches Problem der Kartographie, daß sowohl aus wissenschaftstheoretischer Sicht als auch aus Sicht der Kartenanwendung diskutiert und gelöst werden muß. [JB]

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