Disaster Mapping 2.0 blog

von Sabine Meurer, Alicia Rehberger, Kristina Waschkowski

Bei der Benutzung von „Volunteered Geographic Information“ (VGI) müssen auch die Limitierungen dieser Art von Informationen betrachtet werden. Eine ist die GPS-Genauigkeit, d.h. die räumliche Präzision. Diese stellt nach wie vor eine große Herausforderung in der aktuellen Forschung dar, da Ungenauigkeiten zu falschen Schlussfolgerungen führen können. Gleichzeitig gibt es jedoch in diesem Bereich noch ungenügend Ergebnisse, um konkrete Aussagen über die Standortgenauigkeit von Punkten und Ähnlichem in VGI zu treffen. Ein Versuch wurde bereits von HAKLEY unternommen, der die Positionsgenauigkeit von OSM mit kommerziellen Daten (OS Meridian 2) für Großbritannien verglich. Weitere Forschungsprojekte untersuchten die räumliche Genauigkeit mit OSM oder auch die Vollständigkeit dieses Systems mit Tele Atlas. Oft wird mit der Gi-Statistik gearbeitet, um Gebiete mit hohen und niedrigen Genauigkeiten festzustellen. Räumliche Heterogenität spielt eine Rolle und generell hat sich OSM als passende Alternative erwiesen, jedoch müssen noch mehr Fallbeispiele (wie diese) folgen, um mit Überzeugung OSM als gleichgestelltes Datennetz anzuerkennen (HELBICH et al. 2010).

Datenaufbereitung

Zunächst müssen die Daten aus der KoBoCollect und VespucciApp in ein GIS eingepflegt werden. Die Rohdaten werden anschließend mit Hilfe einer Hintergrundkarte korrigiert (hier: OSM). Dieser Schritt ist nötig, da die GPS-Genauigkeit bei der Aufnahme der Daten stark schwanken kann. Bei den hier verwendeten Apps wurden null Meter als geringste Abweichung realisiert. Höhere Werte können bis zu über 30 Meter Ungenauigkeit variieren. Die Korrektur selbst wird per Hand und unter Zuhilfenahme der Fieldpapers vorgenommen. Die Fieldpapers wurden vorab im Untersuchungsgeiet (Eberbach) erstellt. Dabei wird per Hand der Standort eines Punktes in eine Karte eingetragen. Im Rahmen des Geländepraktikums „Katastrophenmanagement – Disaster Risk Mapping und Risikobewusstsein“ wurde die kritische Infrastruktur (z.B. durch Hochwasser gefährdete Gebäude/Einrichtungen wie Kindergärten), Hochwassermarken von vergangenen Hochwasserereignissen und Schutzmaßnahmen getaggt. Zu den Schutzmaßnahmen zählen unter anderem höher gebaute Eingänge, wasserdicht verschließbare Tore vor Einfahrten und einiges mehr. Nachdem die Punkte an ihre reale Stelle verschoben wurden, konnte mit diesen ein neuer Datensatz angelegt werden (korrigierte Daten). Anschließend wurden die Rohdaten sowie die korrigierten Daten in eine Karte eingetragen. Hierbei werden diese jeweils in das Koordinatensystem ETRS 1989 UTM 32 N projiziert. Dieser Schritt ist nötig um in der Distanzanalyse Ergebnisse im metrischen System zu generieren. Die Analyse erfolgt anschließend mit den Rohdaten und den korrigierten Punkten.

Datenanalyse & Ergebnisauswertung

Um die Analyseschritte schneller bearbeiten zu können, wird ein „Workflow“ (Abb. 1) erstellt. Zu Beginn werden die Rohdaten und die korrigierten Shape-Dateien (Kritische Infrastruktur, Schutzeinrichtungen, Hochwassermarken) mit einem „Join“ verbunden. Im nächsten Schritt der Analyse wird die Distanz der einzelnen korrigierten Punkte zu ihren Rohdaten gemessen. Als Ergebnis liegt die durchschnittliche Abweichung der Schutzvorrichtungen bei 10,25 m, der Hochwassermarken bei 11,44 m und der Kritischen Infrastruktur bei 9,38 m (siehe Tab. 1). Dies zeigt, dass die GPS-Genauigkeit der OSM-Daten nicht mit der Realität übereinstimmt. Im Falle einer Gefahrensituation jedoch kann dies zu Problemen z.B. bei der Evakuierung führen. Des Weiteren gibt die Tabelle darüber Aufschluss, dass auch Daten mit deutlich höheren Abweichungen aufgenommen wurden (bis 108,39 Meter). Dieser Ausschlag ist jedoch ein Einzelfall und kann daher vernachlässigt werden. Werte in dem Bereich zwischen 30 m und 35 m treten häufiger auf. Hierbei wird vermutet, dass die Präzision mit dem Zeitaufwand zusammenhängt. Diese These wird dadurch gestützt, dass die GPS-Genauigkeit verbessert werden kann, umso häufiger das Tagging an einem Ort durchgeführt wird.

Abbildung 1: Workflow Distanzanalyse ArcGis

Tabelle 1: Auswertung der Distanzberechnungen

Die analysierten Daten wurden im letzten Schritt in die Online-Karte „uMap“ eingeladen. Hierfür müssen sie in dem Datenformat .geojosn, sowie dem Koordinatensystem WGS 1984 vorliegen. In der webbasierten Karte können nun die Distanzabweichungen der korrigierten Daten zu den Rohdaten in Meter abgelesen werden. Des Weiteren werden die jeweils zugehörigen Fotos und Namen angezeigt. Die erstellte Online-Karte ist unter dem Link zu finden.

Auswertung der Fragebögen über die KoBoCollect-App

KoBoCollect ist eine App, die Funktionen bereitstellt, mit welchen digitale Daten gesammelt und Umfragen erstellt werden können. Im Rahmen des Geländepraktikums wurde die App verwendet, um Befragungen bei der Bevölkerung im Untersuchungsgebiet durchzuführen und Hochwassermarken und Schutzvorrichtungen zu taggen. Bei den Befragungen ging es unter anderem um das historische Hochwasserereignis 1993 am Neckar in Eberbach, dessen Auswirkungen auf Gebäude und die Reaktionen der Bevölkerung.

Um Vor- bzw. Nachteile der Nutzung herauszufiltern, wurde ein Fragebogen erstellt (siehe Abb. 2). Im Folgenden werden die Resultate dargestellt.

Abbildung 2: Fragebogen zur Evaluierung von KoBoCollect

In der Summe wurden acht Fragebögen ausgefüllt. Sechs davon befanden, dass die Nutzung der App auch ohne Vorwissen möglich sei. Die verständliche Bedienung von KoBoCollect wurde unter anderem mit Kommentaren wie „selbsterklärend“ oder „gewöhnlicher Fragebogen nur mit digitalen Eingabefunktionen, prinzipiell nichts Neues“ beschrieben. Für die Untersuchung der Hochwassergebiete ist die App für ¾ der Befragten ausreichend. Weitere wünschenswerte Funktionen sind, dass mehr Informationen erfasst werden können und dass es eine größere Auswahl von zusätzlichen Antwortmöglichkeiten gibt. Dies könnte mit einer ausführlicheren Befragung eventuell gelöst werden. Zur Frage, ob ein schriftlicher Fragebogen der App vorgezogen wird, gibt es keine eindeutige Antwort (50% der Befragten präferieren einen schriftlichen Fragebogen, 50% die App). Argumente für einen schriftlichen Fragebogen sind die erleichterte Kommunikation mit den Befragten, da nicht jede Antwort mühsam eingetippt werden muss. Außerdem müsste nicht zwischen Tablet und Papier gewechselt werden, sobald etwas in die Karte eingezeichnet wird oder Notizen protokolliert werden. In der Nachbereitung der Daten hat der digitale Fragebogen klare Vorteile, da die Daten direkt in das System eingeladen werden können. Zusätzliche Funktionen, wie die GPS-Ortung und die Foto-Option, können die Daten um ein weiteres aussagekräftiger machen. Ein Nachteil der App liegt in der Vorarbeit aufgrund der Komplexität bei der Erstellung des Fragebogens. Abschließend wird die App von 7 Befragten mit der Note 2 (gut) und einmal mit der Note 3 (befriedigend) bewertet (Bewertungsmaßstab Noten 1-6).

Literatur:

M. HELBICH, C. AMELUNXEN, P. NEIS, A. ZIPF (2010): Investigations on Locational Accuracy of Volunteered Geographic Information Using OpenStreetMap Data. Online unter: http://web.ornl.gov/sci/gist/workshops/2010/papers/Helbich.pdf (zuletzt abgerufen am 02.12.14)