\chapter{Einführung}\label{intro_de}
 \nomenclature{\bf Rasterdaten}{\input{glossary-de/glossary-rasterdaten-de}}



 \nomenclature{\bf Vektordaten}{\input{glossary-de/glossary-vektordaten-de}}

 \nomenclature{\bf Hybride Graphik}{\input{glossary-de/glossary-hybridegraphik-de}}
 
 \nomenclature{\bf Sachdaten}{\input{glossary-de/glossary-sachdaten-de}}


\section{Das FreeGIS Projekt}

\underline{von Dr. Jan-Oliver Wagner}
\\
\\
Aus den positiven Erfahrungen, die mit Freier
Software in vielen Bereichen gemacht wurden,
stellt sich die Frage, welche Möglichkeiten
für den GIS-Sektor zur Verfügung stehen.
Das FreeGIS Projekt zielt darauf ab,
eine gute Übersicht und ein Kommunikationsnetzwerk
für Freie GIS Software bereitzustellen.
Der so aufgebaute Software-Baukasten
bietet bereits jetzt interessante Lösungen
für Standard-GIS-Probleme und für die Realisierung
von GIS-Konzepten.

\subsection{Was ist FreeGIS?}

Das FreeGIS Projekt hat vier Angebote aufgebaut:

\begin{itemize}

\item	www.freegis.org:
		Eine moderierte Übersicht zu Softwarepaketen.

\item	FreeGIS Mailing-Liste:
		Ein offenes, englischsprachiges Forum für Neuigkeiten
		und Diskussionen rund um Freie GIS und Freie Geo-Daten.

\item	FreeGIS CD für GNU/Linux:
		Eine Zusammenstellung ausgewählter Pakete mit Dokumentation,
		Starthilfe, Geo-Daten und Beispielen. Die CD enthält ausschliesslich
		Freie Software und Freie Geo-Daten, kann also beliebig
		vervielfältigt und weitergegeben werden. Sie richtet
		sich an den erfahrenen Benutzer von GIS und GNU/Linux Systemen.

\item	Das vorliegende FreeGIS Tutorial:
		Ein Buch mit detaillierten Lösungen zu ausgewählten typischen
		GIS-Aufgaben.
		Verwendet werden ausschliesslich Freie GIS unter verschiedenen
		Betriebsystemen. Das Buch ist analog zu Freier Software lizensiert,
		darf also beispielsweise durch Kopie weitergegeben werden.
\end{itemize}

FreeGIS wurde aus dem Wunsch heraus
gestartet, bei zukünftigen GIS-Projekten zügig
Komponenten zu finden, die ggf. korrigiert
oder angepasst und uneingeschränkt weitergegeben werden können.
Für viele GIS-Lösungen sind das wichtige Faktoren
deren Anforderungen Freie Software gerecht wird.
Zwar war vor FreeGIS bereits umfangreiche Freie GIS Software
verfügbar, doch es fehlte eine Übersicht sowie die Vernetzung
von Entwicklern und Anwendern.
Das Ende 1999 ins Leben gerufene FreeGIS Projekt übernahm
diese Aufgabe als Bindeglied.
\\

Nach über 2 Jahren hat FreeGIS die primären Ziele erreicht
und führt die Arbeit konsequent fort.
Alle Software-Pakete sind in deutsch und englisch
beschrieben, in Kategorien eingeteilt und mit
verschiedenen Methoden durchsuchbar.
Der Status als Freie Software wird für jeden Einzelfall
anhand verfügbarer Informationen überprüft, im Zweifel
werden die Autoren kontaktiert.
Es wird eine weitestgehend vollständige und verlässliche
Informationsquelle zu verfügbarer Technologie geboten.
\\

Mit der Koordination zwischen den verschiedenen
Software-Herstellern hat sich eine kritische
Masse grundlegender Funktionalität gebildet
um elegante grafische Benutzerführung und
letztlich die Realisierung eines GIS für den
Arbeitsplatz voranzutreiben.
Zusammen mit einer weiter
verbesserten Komponenten-Abstimmung kann
diese Entwicklung in den nächsten 4 bis 5 Jahren
stattfinden und schnell ausreifen.
Beschleunigt wird dies durch den Ausbau von
Erfahrungen und Referenzen über 
eine zunehmende Zahl von Anwendern
(Universitäten, Unternehmen, Verwaltungen).
Gleichzeitig sind damit mehr Unternehmen gefragt
die Dienstleistungen ausschliesslich auf Basis
Freier GIS Software anbieten.


\subsection{Was ist Freie Software?}

Um die Erfolge Freier Software besser zu verstehen
ist ein Blick auf deren Grundlage wichtig, die mit
vier Freiheiten formuliert wird:

\begin{itemize}
\item	Unbegrenzte Nutzung für jeden Zweck
\item	Funktionsweise untersuchbar; Anpassungen möglich
\item	Weitergabe durch Kopie
\item	Verbesserung und deren Veröffentlichung
\end{itemize}

Das Gegenteil von Freier Software wird
als proprietäre Software bezeichnet. Sie beschränkt
im Rahmen der jeweiligen Nutzungsvereinbarung eine oder,
wie üblich, mehrere der Freiheiten.
Als kommerziell können Produkte aus beiden Kategorien
angesehen werden, denn es kommt auf die 
Qualität der Software und die Verfügbarkeit
entsprechender Dienstleistungen an.


\subsection{Chance für bessere GIS Dienstleistungen}

Eine oft gestellt Frage ist, wie man Freie Software
analog zu proprietärer Software mit kontrollierbaren Risiken
kommerziell einsetzt, also Garantien, Wartung usw. einkauft.
Meist wird übersehen, dass sich aus dem Konzept Freier Software
bereits direkt ein natürliches und eigenständiges
Dienstleistungskonzept ableitet.
Es wird im folgenden kurz beleuchtet.
\\

Wie zuvor schon in anderen IT-Bereichen, hat auch für
GIS der Wettbewerb Freier Produkte mit proprietärer Software
begonnen. FreeGIS fördert ausdrücklich die Entwicklung von
professionellen Dienstleistungen rund um Freie GIS Software.
Darunter fallen beispielsweise Installation, Anpassung
für vorhandene Daten und Programme, Implementation spezieller
oder zusätzlicher Funktionalität, Schulung und Support.
\\

Die Kundenbindung definiert sich allein über die Qualität der
Dienstleistungen und Software. In Folge werden
sinnvollere Dienstleistungen angeboten und Kunden wählen unabhängig
voneinander Produkt und Dienstleister.
Beides bleibt austauschbar, da die Abhängigkeiten
deutliche geringer sind als beim proprietären Modell.
Es entsteht so ein für den Kunden nützlicher Wettbewerb.
Zudem gewinnt der Kunde die Freiheit, für jedes Problem
zu entscheiden ob ein Diensleister oder eigene Mitarbeiter
mit der Lösung beauftragt werden sollen.
\\

Die Stablität des Dienstleistungskonzeptes auf Basis Freier
Software wird erhöht, wenn die Dienstleister einen
Betrag in ihre Angebote einkalkulieren,
der den entsprechenden Software-Herstellern vergütet wird.
Ein Teil der Vergütung kann auch in Form von eingebrachten
Entwicklungsleistungen seitens der Dienstleister erfolgen.

\newpage 

\section{"Ubersicht zu den bearbeiteten Aufgaben}

{ \parindent0cm

\newcommand{\taskoverview}[4]{
#1 (Kapitel \ref#2, ab Seite \pageref#2) \newline
\hspace*{1cm} Programme: #3 \newline
\hspace*{1cm} Daten: #4 \newline

}

\label{solved_tasks_de}

\taskoverview{Punktdaten einlesen und digitales H"ohenmodell erzeugen}{
	{computing_site_data_de}}{GRASS}{Elsfleth}
\taskoverview{Triangulation in den Punktdaten}{
	{triangulate_site_data_de}}{GRASS}{Elsfleth}
\taskoverview{H"ohenlinien aus einem Punktraster erzeugen}{
	{computing_contur_lines_de}}{GRASS}{USGS Craterlake}
\taskoverview{Digitales H"ohenmodell des United States Geological
	Survey importieren}{{import_usgs_dem_de}}{
	g3DGMV, VTBUILDER, dem3D, GRASS, dlgv32}{USGS Craterlake}
\taskoverview{"Uberflutungssimulation im H"ohenmodell erzeugen}{
	{flood_model_de}}{GRASS, dem3D, dlgv32}{USGS Craterlake}
\taskoverview{Georeferenzierung einer Rasterdatei}{
	{georeferencing_de}}{GRASS}{USGS Craterlake}
\taskoverview{Volumenberechnung aus Rasterdaten}{
	{computing_volumina_de}}{GRASS}{USGS Craterlake}
\taskoverview{Bildschirmdigitalisierung}{
	{sec:Digitalisierung am Bildschirm}}{GRASS}{USGS Craterlake}
\taskoverview{Mosaik aus Luftbildern erstellen}{
	{mosaicking_aerial_images_de}}{GRASS}{Luftbilder "`Rhein-Braun"'}
\taskoverview{Verarbeiten von GPS - Daten}{
	{handling_gps_data_de}}{gpspoint, GPSMan}{vom Nutzer erzeugte Daten}

\newpage

\taskoverview{Differentielle GPS - Messung}{{differential_gps_de}}{
	DGPSIP}{vom Nutzer erzeugte Daten}
\taskoverview{Flug "uber das H"ohenmodell}{{fly_over_dem_de}}{
	VTP Enviro, GRASS}{USGS Craterlake}
\taskoverview{Karten im Netz präsentieren -Web Mapping-}{
	{web_mapping_de}}{MapIt!, MapServer}{Logiball/Teleatlas , USGS Craterlake}
\taskoverview{EDBS Daten verarbeiten}{{computing_edbs_data_de}}{
	GRASS, EDBS\_extra}{Beispieldatei atkis.bsp}
}
%\newpage
\section{"Ubersicht zu den verwendeten Daten}
\label{used_data_de}

\subsection{Elsfleth}

Dieser recht kleine Datensatz ist eine kombinierte Echolot - Tiefenmessung
und GPS - Lageaufnahme im Hafenbecken Elsfleth,
die im Rahmen einer Vorlesungsbegleitenden Veranstaltung an der Fachhochschule
Oldenburg / Ostfriesland / Wilhelmshaven entstanden ist.
\\

\begin{tabular}{ll}
Art:			& Punktdaten \\
Lizenz:			& GPL \\
Heimatseite:	& http://www.freegis.org/freegis\_tutorial/download.de.html \\
\end{tabular}

\subsection{USGS Craterlake}
Das United States Geological Survey (USGS) bietet mit dem
"`Crater Lake Data Clearinghouse"' umfassende Datensätze über
diesen Nationalpark der USA an. Es werden sowohl Digitale H"ohenmodelle,
Vektordaten, Orthophotos, digitale Karten und weitere Metadaten,
Beilspielsweise über Geologie oder Besiedelung an. 
\\

\begin{tabular}{ll}
Art:			& H"ohnmodelle, Vektordaten, Rasterdaten, Metadaten \\
Lizenz:			& Public Domain \\
Heimatseite:	& http://craterlake.wr.usgs.gov/ \\
\end{tabular}

\subsection{Logiball / Tele Atlas}
Die mit Mapit! gelieferten Rasterkarten "`Herne"' wurden hergestellt von
der Logiball GmbH auf Basis von Teleatlas GDF-Daten. Sie sind als Beispieldaten
freigegeben solange man einen Herkunftsvermerk auf LOGIBALL GmbH und 
Tele Atlas N.V. anbringt.   
\\

\begin{tabular}{ll}
Art:			& Rasterdaten \\
%Lizenz:			&  \\
Heimatseite:	& http://www.mapit.de/download.de.html \\

\end{tabular}


\subsection{EDBS-Beispieldatei atkis.bsp}

Ein Mustersatz von EDBS-Daten des Landesvermessungsamtes Schleswig-Holstein.
\\

\begin{tabular}{ll}
Art:			& EDBS-Datens"atze \\
%Lizenz:			&  \\
Heimatseite:	& http://www.schleswig-holstein.de/lverma/atkis\_edbs.zip \\

\end{tabular}


%\begin{center}
%\begin{tabular}{|p{4cm}|p{8cm}|p{1.5cm}|} \hline
%Aufgabe & Daten verf"ugbar unter: & Lizenz\\ \hline\hline
%Punktdaten einlesen und digitales H"ohenmodell erzeugen &
%www.freegis.org/freegis\_tutorial/download.de.html
%FreeGIS Tutorial Begleit-CD
%& GPL\\ \hline
%Triangulation in den Punktdaten &
%http://freegis.org/freegis\_tutorial/download.de.html
%FreeGIS Tutorial Begleit-CD
%& GPL\\ \hline
%Digitales H"ohenmodell des United States Geological Survey (USGS) importieren &
%http://craterlake.wr.usgs.gov/
%5<t_%\newline http://www.reo.gov/reo/data/DEM\_Files/\newline indexes/orequadindex.asp
%\newline FreeGIS Tutorial Begleit-CD
%& Public Domain\\
%\hline Mosaik aus Luftbildern erstellen &
%FreeGIS Tutorial Begleit-CD
%& GPL\\ \hline
%Flug "uber das H"ohenmodell &
%http://craterlake.wr.usgs.gov/\newline
%FreeGIS Tutorial Begleit-CD
%& Public Domain\\ \hline
%Dynamische Karten im WWW (Web Mapping) &
%http://craterlake.wr.usgs.gov/\newline
%%FreeGIS Tutorial Begleit-CD \newline
%http://www.mapit.de/ & Public Domain\\ \hline



%\end{tabular}
%\end{center}
%\newpage
\section{Übersicht zu den verwendeten Programmen}
 \label{used_programms_de}
 \subsection{g3DGMV}

Das Programm g3DGMV (3D Graphical Map Viewer)
wurde als freies Betrachtungsprogramm für DEMs
(Digital Elevation Models) und DLGs (Digital Line Graphs)
entwickelt.
Diese Modelle können von g3DGMV als 3-dimensionales Bild für
definierbare Projektionszentren berechnet werden. Weiter können
Bilddateien (gif, png, jpeg, xpmi) 2-dimensional angezeigt werden.
Verschiedene Werkzeuge können zum Hinzufügen von eigenen
Informationen in die Darstellungen benutzt werden. In der
verwendeten Version sind diese Werkzeuge noch nicht vollständig
implementiert.\\

  \begin{tabular}{p{3cm}p{9cm}}
   Betriebssysteme : & GNU/LINUX und andere Unices, Windows\\
   Heimatseite: & http://g3dgmv.sourceforge.net/index.html\\
   Lizenz: & GPL \\
   Programmiersprache: & C\\
  \end{tabular}
\nomenclature{\bf GIFF}{\input{glossary-de/glossary-giff-de}}
\nomenclature{\bf Digital Elevation Model}{\input{glossary-de/glossary-dem-de}}
\nomenclature{\bf GNU/Linux}{\input{glossary-de/glossary_gnu_linux_de}}
\nomenclature{\bf GPL}{\input{glossary-de/glossary-GPL-de}}
\nomenclature{\bf DLG}{\input{glossary-de/glossary-dlg-de}}
%\nomenclature{XPMI}{leer}

\subsection{GRASS}

GRASS (Geographical Resources Analysis Support System) wurde ab 1982
vom U.S. Army Corps of Engineers für milit"arische Planungszwecke
entwickelt. Seit Ende der 80er Jahre steht der Quelltext der
"Offentlichkeit zur Verfügung. Durch stetige Weiterentwicklung
ist ein vollständiges Geoinformationssystem für die Bearbeitung von 
Rasterdaten, topologischen Vektordaten und Bilddaten entstanden.\\

  \begin{tabular}{p{3cm}p{9cm}}
   Betriebssystem: & GNU/LINUX und andere Unices, Windowsversion in
   Entwicklung\\
   Heimatseite: & http://grass.itc.it/\\
   Lizenz: & GNU General Public License (GPL)\\
   Programmiersprache: & C\\ 
  \end{tabular}

 \subsection{VTP Enviro}

Siehe Abschnitt VTBUILDER.\\
 
 \begin{tabular}{p{3cm}p{9cm}}
   Betriebssystem: & Win32, FreeBSD, GNU/Linux, und Irix\\
   Heimatseite: & http://vterrain.org/\\
   Lizenz: & MIT\\ 
   Programmiersprache: & C++ \\ 
  \end{tabular}

 \subsection{VTBUILDER}

VTBuilder ist ein Teil des VTP (Virtual Terrain Projects). Um eine
möglichst genaue Widergabe der Landschaft im Rechner zu erzeugen,
können nicht nur eine Vielzahl von Höhenmodellen gelesen werden,
unter anderen: DEM, SDTS DEM, DTED, GTOPO30, CDF, Surfer GRD, BT und PGM,
sondern auch Straßendaten im USGS DLG und ESRI SHP Format,
Bauwerkdaten (BCF-Dateien), Vegetationsinformationen z.B. USGS LU/LC 
und ESRI SHP files, sowie Artenlisten und Vegetationszonen aus Textdateien.
Der Import von Bilddaten wird noch nicht unterstützt.   
Die bearbeiteten Daten können direkt mit VTP Enviro angezeigt
werden.\\

  \begin{tabular}{p{3cm}p{9cm}}
   Betriebssystem: & Win32, FreeBSD, GNU/Linux, und Irix\\
   Heimatseite: & http://vterrain.org/\\
   Lizenz: & MIT\\ 
   Programmiersprache: & C++ \\
  \end{tabular}
 
\nomenclature{\bf MIT-Lizenz}{\input{glossary-de/glossary-MIT-license-de}}
\nomenclature{\bf Surfer GRD}{\input{glossary-de/glossary-surfer-de}}
\index{Surfer GRD}



\subsection{DLG Viewer / dlgv32}

Die USGS Software dlgv32 wurde erstellt, um die Vielzahl der vom
USGS bereitgestellten karthographischen Daten
betrachten zu k"onnen. Die urspr"ungliche
Entwicklung beschr"ankte sich auf das SDTS Format. Die Software hat
keine Editierfunktionen und ist keine weitergehende Analyse der Daten.\\

  \begin{tabular}{p{3cm}p{9cm}}
   Betriebssystem: & Windows 95, Windows NT\\
   Heimatseite: & http://mcmcweb.er.usgs.gov/viewers/\\
   Lizenz: & Public Domain\\
   Programmiersprache: & C++ \\
  \end{tabular}
\nomenclature{\bf Public Domain}{\input{glossary-de/glossary-public-domain-de}}


\subsection{dem3D}

Das Programm dem3D ist ein 
Visualisierungswerkzeug für USGS ASCII- und SDTS-DEMs.\\

  \begin{tabular}{p{3cm}p{9cm}}
   Betriebssystem: & Windows 95, Windows NT, Windows 2000\\
   Heimatseite: & http://craterlake.wr.usgs.gov/dem3d.html\\ 
   Lizenz: & Public Domain\\
   Programmiersprache: & C++\\
  \end{tabular}

\nomenclature{\bf USGS ASCII-DEM}{\input{glossary-de/glossary-usgsasciidem-de}}
\nomenclature{\bf USGS SDTS-DEM}{\input{glossary-de/glossary-usgssdtsdem-de}}


\subsection{gpspoint}
 
GPS Point ist ein kommandozeilenorientiertes Programm, um Wegpunkte, Routen 
und Tracks vom PC auf einem Garmin-GPS-Handheld zu verwalten.\\ 
 
  \begin{tabular}{p{3cm}p{9cm}}
   Betriebssystem: & GNU/Linux, MacOS X, BSD\\ 
   Heimatseite: &
   http://scampi.physik.uni-konstanz.de/ \~\ tschank/gpspoint/\\
   Lizenz: & GNU General Public License (GPL)\\
   Programmiersprache: & C++\\ 
  \end{tabular}

\nomenclature{\bf MacOSX}{\input{glossary-de/glossary-macosx-de}}
\nomenclature{\bf BSD}{\input{glossary-de/glossary-BSD-license-de}}


 \subsection{GPSMan}
 
GPS Manager (GPSMan) ist ein grafischer Manager f"ur GPS-Handys.
Mit ihm k"onnen Daten auf den GPS-Handys inspiziert und zu verändert werden.
GPSMan unterstützt Empfänger von Garmin und Lowrance.\\ 
 
  \begin{tabular}{p{3cm}p{9cm}}
   Betriebssystem: & GNU/Linux and other Unices\\ 
   Heimatseite: & http://www.ncc.up.pt/ \~\ mig/gpsman.html\\
   Lizenz: & GNU General Public License (GPL)\\
   Programmiersprache: & Tcl/Tk\\ 
  \end{tabular}
 
  \subsection{DGPSIP}

DGPSIP ist ein Programm um Pseudorange-Korrekturdaten "uber das Internet zu
Empfangen und an einen GPS-Empf"anger zu übermitteln, der die F"ahigkeit
hat entsprechende Korrekturdaten zu verarbeiten.\\

  \begin{tabular}{p{3cm}p{9cm}}
   Betriebssystem: & Windows 95, Windows 98, Windows NT,
   Netbsd/Openbsd/Freebsd, GNU/Linux\\
   Heimatseite: &
   http://www.wsrcc.com/wolfgang/gps/dgps-ip.html\#bulk\\
   Lizenz: & GNU General Public License (GPL)\\
   Programmiersprache: & C\\
  \end{tabular}
  
 \subsection{EDBS\_extra}

EDBS\_extra ist ein ANSI-C-Programm, das EDBS-Auftr"age mit ATKIS-Daten
abarbeitet, und die darin enthaltenen Geometrie-, Topologie- und
Sachinformationen "`lesbar"' abspeichert, wobei die Geometriedaten f"ur
den Import mit der Funktion GENERATE von Arc/Info vorbereitet sind.
Durch Anwendung von UNIX-Shell-Skripten und Batchdateien k"onnen die
konvertierten EDBS-Daten in Arc/Info eingelesen oder anderweitig
genutzt werden. Das GRASS-Modul {\em v.in.edbs} bedient sich dieses
Programmes um EDBS-Daten in GRASS zu importieren.\\

\begin{tabular}{p{3cm}p{9cm}}
   Betriebssystem: & GNU/Linux und andere Unices, Windows\\ 
   Heimatseite: & http://www.rinnners.de/edbs\\
   Lizenz: & GNU General Public License (GPL)\\
   Programmiersprache: & C\\
\end{tabular}

 

 \subsection{MapIt!}

MapIt! ist eine Web-Anwendung die es erlaubt, via Web-Browser auf
Rasterkarten zu navigieren, hinein- und herauszuzoomen sowie 
darzustellende Objekte/Objektklassen auszuwählen und auf der Karte
zu identifizieren.\\ 

  \begin{tabular}{p{3cm}p{9cm}}
   Betriebssystem: & GNU/Linux, Windows 98, NT4, 2K, ME\\
   Heimatseite: & http://www.mapit.de/\\
   Lizenz: & GNU Lesser General Public License (LGPL)\\
   Programmiersprache: & Python\\ 
  \end{tabular}

\nomenclature{\bf Python}{\input{glossary-de/glossary-python-de}}

 \subsection{MapServer}

MapServer ist eine Entwicklungsumgebung, um Internetanwendungen
für die Darstellung von r"aumlichen
Daten zu erstellen. Die Software baut auf einer Vielzahl von
Freie Software Komponenten auf, wie zum
Beispiel Shapelib, FreeType, Proj.4, libTIFF, Perl und anderen. 
MapServer unterst"utzt verbreitete Skriptsprachen, um Zugriff auf die 
Entwicklungsumgebung zu gew"ahren, darunter Perl, Python, Tk/Tcl, Guile
und Java. Dadurch ist es zum Beispiel m"oglich, "uber das Perl
DBI Modul auf Datenbanken wie Oracle, Sybase oder MySQL
zuzugreifen.\\

  \begin{tabular}{p{3cm}p{9cm}}
   Betriebssystem: & GNU/Linux, Win2k, WinNT, Win9x\\
   Heimatseite: & http://mapserver.gis.umn.edu/\\
   Lizenz: & MapServer License\\ 
   Programmiersprache: & C\\ 
  \end{tabular}

\nomenclature{\bf Perl}{\input{glossary-de/glossary-perl-de}}
\nomenclature{\bf Skriptsprache}{\input{glossary-de/glossary-skript-de}}
\nomenclature{\bf Proj.4}{\input{glossary-de/glossary-proj4-de}}

\section{Stilelemente beim Schriftsatz}

Um das Orientieren im Text zu erleichtern wird ein einheitliches Layout
benutzt:

\begin{itemize}
\item Listings sind mit einem Kasten umgeben
\item Befehle die an der Kommandozeile eingegeben werden, sind im 
      Text durch Schreibmaschinentypen hervorgehoben
\item Programmnamen, Schaltfl"achen und "ahnliches sind kursiv gesetzt
\end{itemize}
