GIS-Dateiformate – Häufig gestellte Fragen

Bei der Arbeit mit Geodaten ist das Verständnis von Dateiformaten unerlässlich, um Informationen effektiv zu verwalten, auszutauschen und zu visualisieren. Von Rasterbildern und Vektordaten bis hin zu 3D-Modellen und Punktwolken kann jeder Dateityp eine wichtige Rolle in GIS-Workflows spielen.

In diesem Artikel beantworten wir einige der häufigsten Fragen zu Dateiformaten und deren Handhabung in Global Mapper®.

Eine Rasterdatei ist ein regelmäßig angeordnetes Raster aus Pixeln, von denen jedes einzelne Informationen wie Farbe, Temperatur oder Höhe darstellen kann. Beispiele hierfür sind Luft- oder Satellitenbilder, Wärmekarten oder Geländeraster.

Eine Vektordatei besteht aus einzelnen Punkten, Linien oder geschlossenen Polygonen, die Elemente wie Straßen, Grundstücksgrenzen oder Gebäude definieren.

Global Mapper unterstützt mehr als 350 verschiedene Dateiformate für den Import, darunter gängige Formate wie Shapefile, CAD und Geodatabase.

Einige proprietäre Formate können jedoch nicht direkt in GIS-Software geöffnet werden – beispielsweise Rohdaten aus einem Lidar-Scanner einer DJI-Drohne. In diesen Fällen müssen Sie die Daten mit der Software des Herstellers in ein Standardformat wie LAS konvertieren.

Nicht alle Dateiformate speichern Informationen zum Koordinatenreferenzsystem (Coordinate Reference System, kurz CRS). Formate wie GeoTIFF, GeoJSON und JPEG2000 (JP2) können diese Geodaten in ihren Datei-Headern speichern, während andere, wie beispielsweise ASCII-Raster, dies nicht können.

Wenn CRS-Daten nicht in der Datei gespeichert sind, können sie in einer separaten „Sidecar“-Datei (z. B. einer .prj-Datei) gespeichert werden. Mit Global Mapper können Benutzer auch manuell ein CRS zuweisen oder Korrekturwerkzeuge (Georeferenzierung) verwenden. Bei 3D-Formaten wie OBJ, STL oder PLY müssen Benutzer in der Regel das Koordinatensystem definieren oder angeben, um das Modell korrekt auf einer Karte zu positionieren.

Die Möglichkeit, mehrere Ebenen in einer Datei zu speichern, hängt vom Format ab. Einige Formate, wie Shapefile, speichern nur eine einzige Ebene, während andere, wie GeoPackage oder File Geodatabase, mehrere Ebenen in einer Datei speichern können.

In Global Mapper können Benutzer Daten in eine Global Mapper Package (.gmp)-Datei exportieren, in der alle geladenen Daten – Raster-, Vektor- und Punktwolkenebenen – zusammen mit den Arbeitsbereichseinstellungen gespeichert werden. Dies bietet eine bequeme und flexible Möglichkeit, komplette Projekte zwischen Global Mapper-Benutzern auszutauschen.

GeoTIFF wird häufig für die Speicherung von Höhendaten empfohlen. Es kombiniert die Flexibilität eines Rastergitters mit eingebetteten geografischen Informationen und ist dadurch genau, effizient und leicht zu teilen. Wenn die Höhendaten in Form einer Punktwolke vorliegen, werden LAS und LAZ (= komprimierte LAS-Datei) empfohlen.

Ähnlich wie bei Höhendaten eignen sich GeoTIFF und Cloud Optimized GeoTIFF (COG) ideal für die Speicherung von Satellitenbildern. Diese gerasterten Formate speichern Pixelwerte zusammen mit eingebetteten geografischen Informationen und gewährleisten so sowohl räumliche Genauigkeit als auch umfassende Kompatibilität.

LAS und LAZ sind Standardformate für die Speicherung von Punktwolkendaten, die von der American Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ASPRS) entwickelt wurden.

Eine PDF-Datei kann entweder vektorbasiert oder rasterbasiert sein, was in der Regel davon abhängt, wie sie erstellt wurde. Mit Programmen wie Adobe Illustrator erstellte PDF-Dateien sind (sofern sie nur Vektordaten enthalten) vektorbasiert, während solche aus Programmen wie Photoshop rasterbasiert sind.

Eine schnelle Methode, um den Unterschied festzustellen, ist das Vergrößern der PDF-Datei. Wenn Linien und Text scharf bleiben, handelt es sich um Vektorgrafiken; wenn sie pixelig werden, handelt es sich um Rastergrafiken. Global Mapper kann sowohl Raster- als auch Vektor-PDFs importieren und exportieren.

Ein Shapefile ist ein von Esri entwickeltes Vektordatenformat, in dem Geodaten und deren Attribute gespeichert werden. Dieses Format besteht aus mehreren Dateien, die zum Austausch und zur Speicherung in einer ZIP-Datei zusammengefasst sind:

• .shp – Speichert die Geometrie (Punkte, Linien oder Polygone)
• .dbf – Speichert Attribute im DBase-Format
• .shx – Ein Index, der Geometrie und Attribute miteinander verknüpft
• .prj – Definiert die Projektion und das Koordinatensystem

Sowohl Shapefiles als auch GeoPackages sind Vektordatenformate, unterscheiden sich jedoch in ihrer Flexibilität und Kapazität:

• Eine Shapefile besteht aus mehreren Dateien und kann nur eine Datenebene speichern. Außerdem unterliegt sie Beschränkungen hinsichtlich Größe und Feldnamen.
• Ein GeoPackage (.gpkg) ist eine einzelne SQLite-basierte Datei, die mehrere Ebenen, größere Datensätze und eine größere Bandbreite an Geometrie- und Attributtypen speichern kann.

GeoPackage ist im Allgemeinen die bevorzugte moderne Alternative für die Speicherung mehrschichtiger Vektordaten.

Mit Global Mapper lassen sich Dateiformate wie Google Earth KML, Shapefile und GeoJSON ganz einfach konvertieren. Laden Sie die Datei in Global Mapper und exportieren Sie sie dann in das gewünschte Format. Um mehrere Dateien gleichzeitig zu konvertieren, navigieren Sie zum Menü „Datei“ > „Stapelkonvertierung/Neu projizieren“.

Um eine KML-Datei in Global Mapper in KMZ zu konvertieren, öffnen Sie die KML-Datei, klicken Sie auf „Exportieren“ (als KMZ) und aktivieren Sie im Exportdialogfeld die Option „Komprimierte KMZ-Datei erstellen“.

Sowohl TIFF als auch IMG sind Rasterformate. IMG ist ein proprietäres Format, das von ERDAS entwickelt wurde und für die effiziente Verarbeitung großer Datensätze bekannt ist. Global Mapper unterstützt das IMG-Format, aufgrund seiner proprietären Natur ist die Kompatibilität außerhalb von ERDAS-Umgebungen jedoch eingeschränkt. TIFF (und GeoTIFF) ist ein offenes, weit verbreitetes Format, das räumliche Referenzinformationen einbettet. Obwohl TIFF-Dateien sehr groß sein können und in den meisten Browsern nicht direkt angezeigt werden können, sind sie über GIS-Plattformen hinweg in hohem Maße interoperabel.

CAD-Formate werden häufig von Architekten, Ingenieuren und Vermessungsingenieuren verwendet, um hochpräzise Zeichnungen und Messungen zu erstellen. Diese 2D- oder 3D-Modelle dienen oft als digitale Blaupause für Design und Konstruktion, von Bauplänen bis hin zu mechanischen Teilen. Zu den gängigen Formaten gehören DWG und DXF.

GIS-Dateien dienen dazu, die reale Welt zu modellieren, indem sie verschiedene Geodaten für Kartierung, Visualisierung und räumliche Analysen speichern.

Die Konvertierung zwischen CAD- und GIS-Formaten ist gängige Praxis. Mit Global Mapper lässt sich beispielsweise eine DWG-Datei ganz einfach in eine Shapefile (SHP)-Datei konvertieren – und umgekehrt.

Einfach ausgedrückt bestehen 2D-Daten aus (x,y)-Koordinaten, während 3D-Daten zusätzlich einen (z)-Wert enthalten, der die Höhe oder Elevation angibt.

3D-Modelle gehen noch einen Schritt weiter und beschreiben die vollständige Geometrie, einschließlich interner oder struktureller Details – beispielsweise das Innere eines Rohrs.

Raster-Höhenangaben (wie ein Geländeraster DEM) können zwar in 3D angezeigt werden, technisch gesehen handelt es sich jedoch - trotz der enthaltenen Z-Komponente - um eine 2D-Datenstruktur, da sie komplexe Geometrien wie Überhänge, Höhlen oder den Raum unter einem Baumdach nicht darstellen können.

OBJ, STL, GLB und PLY sind gängige 3D-Modellformate:

• OBJ (Object File Format) – Ein polygonbasiertes Netzformat, das häufig in der Computergrafik verwendet wird. Es ist textbasiert, wodurch es leicht zu lesen und zu bearbeiten ist und gleichzeitig eine breite Kompatibilität aufweist. Es speichert Attribute wie Textur und Schattierung (jedoch keine Animationen), was zu großen Dateigrößen führt.
• STL (Standard Tessellation Language) – Stellt Oberflächen als verbundene Dreiecke dar und wird häufig für den 3D-Druck verwendet. Dieses Format speichert keine Metadaten wie Farbe und Textur und hat daher eine geringere Dateigröße, kann jedoch schwierig zu bearbeiten sein.
• GLB (GL Transmission Format Binary) – Ein modernes 3D-Format, das von der Khronos Group entwickelt wurde und für die effiziente Übertragung und Darstellung im Internet konzipiert ist. GLB-Dateien speichern Geometrie, Materialien, Texturen und Animationen in einer einzigen kompakten Binärdatei und eignen sich daher ideal für webbasierte 3D-Visualisierungen und AR/VR-Anwendungen.
• PLY (Polygon File Format) – Erstellt eine Oberfläche aus einem Netzwerk von Dreiecken. Es unterstützt ASCII- und Binärdarstellungen und kann Attribute wie Farbe und Textur speichern. Es wird von vielen 3D-Modellierungs- und Scan-Softwareprogrammen unterstützt, ist jedoch nicht so universell kompatibel wie OBJ oder STL.

Global Mapper unterstützt nicht nur gängige 3D-Dateiformate wie OBJ, STL und PLY, sondern ermöglicht es Benutzern auch, zwischen verschiedenen Datenformaten zu konvertieren.

Um ein 3D-Modell in GIS-Objekte zu konvertieren, navigieren Sie zu Ebenen > Create 3D Areas from 3D Models (Ebenen > 3D-Flächen aus 3D-Modellen erstellen). Bei diesem Vorgang werden aus der Geometrie des Modells 3D-Vektorelemente generiert, wobei jedoch keine Texturinformationen beibehalten werden.

Ein 3D-Netz kann auch aus Lidar erstellt werden, indem Sie in der Lidar-Symbolleiste zum Werkzeug 2D-Modell aus ausgewählten Lidar-Punkten erstellen navigieren oder mit der rechten Maustaste auf Erweiterte Optionen zur Erstellung von Elementen > 3D-Modell aus ausgewählten Lidar-Punkten erstellen klicken.

Unabhängig von Ihrer Branche oder Anwendung ist die Beherrschung von Dateiformaten ein wichtiger Schritt, um das Beste aus Ihren Geodaten und -werkzeugen herauszuholen. Global Mapper optimiert diese Aufgaben durch die Unterstützung von Hunderten von Dateitypen und erleichtert so das Importieren, Konvertieren, Visualisieren und Exportieren Ihrer Daten – egal, ob Sie mit Lidar-Punktwolken, CAD-Zeichnungen oder hochauflösenden Bildern arbeiten.

Referenzen

3D-Modell-Credits: „Paris“ (https://skfb.ly/oHU8O) von TerraMesh ist unter Creative Commons Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) lizenziert.