Was sind Geodaten (raumbezogene Daten)?
Geodaten sind zeitbasierte Daten, die sich auf einen bestimmten Ort auf der Erdoberfläche beziehen. Sie können Einblicke in die Beziehungen zwischen Variablen geben und Muster und Trends aufzeigen.
Sehen Sie, wie Geodaten Wildtiere und Unternehmen schützen
Space background. 3D render
Definition von Geodaten

Geodaten sind Informationen, die Objekte, Ereignisse oder andere Merkmale beschreiben, die sich auf oder nahe der Erdoberfläche befinden. Geodaten kombinieren in der Regel Standortinformationen (in der Regel Koordinaten auf der Erde) und Attributinformationen (die Merkmale des betreffenden Objekts, Ereignisses oder Phänomens) mit zeitlichen Informationen (die Zeit oder Lebensspanne, in der der Standort und die Attribute existieren). Der angegebene Ort kann kurzfristig statisch sein (z. B. der Standort eines Geräts, ein Erdbeben, in Armut lebende Kinder) oder dynamisch (z. B. ein sich bewegendes Fahrzeug oder ein Fußgänger, die Ausbreitung einer Infektionskrankheit).

Bei Geodaten handelt es sich in der Regel um große Mengen räumlicher Daten, die aus vielen verschiedenen Quellen in unterschiedlichen Formaten stammen und Informationen wie Volkszählungsdaten, Satellitenbilder, Wetterdaten, Handydaten, gezeichnete Bilder und Daten aus sozialen Medien enthalten können. Geodaten sind am nützlichsten, wenn sie entdeckt, gemeinsam genutzt, analysiert und in Kombination mit herkömmlichen Geschäftsdaten verwendet werden können.

Geodaten-Analyse wird verwendet, um herkömmlichen Datentypen Zeit- und Ortsangaben hinzuzufügen und Datenvisualisierungen zu erstellen. Diese Visualisierungen können Karten, Diagramme, Statistiken und Kartogramme umfassen, die historische Veränderungen und aktuelle Verschiebungen zeigen. Dieser zusätzliche Kontext ermöglicht es, ein vollständigeres Bild der Ereignisse zu erhalten. Einblicke, die in einer umfangreichen Tabelle übersehen werden könnten, werden in leicht erkennbaren visuellen Mustern und Bildern offenbart. Dies kann die Vorhersagen schneller, einfacher und genauer machen.

Geografische Informationssysteme (GIS) beziehen sich speziell auf die physische Abbildung von Daten innerhalb einer visuellen Darstellung. Wenn zum Beispiel eine Hurrikan-Karte (die Ort und Zeit anzeigt) mit einer anderen Ebene überlagert wird, die potenzielle Gebiete für Blitzeinschläge anzeigt, sehen Sie GIS in Aktion.

Siehe Akademiesitzung: Nutzung von Geodatenanalysen zur Verringerung von Geschäftsrisiken
Arten und Beispiele von Geodaten

Arten von Geodaten
Bei Geodaten handelt es sich um Informationen, die in Verbindung mit einem geografischen Indikator irgendeiner Art erfasst werden. Es gibt zwei Hauptformen von Geodaten: Vektordaten und Rasterdaten.

Vektordaten sind Daten, in denen Punkte, Linien und Polygone Merkmale wie Grundstücke, Städte, Straßen, Berge und Gewässer darstellen. Eine visuelle Darstellung mit Vektordaten könnte zum Beispiel Häuser in Form von Punkten, Straßen in Form von Linien und ganze Städte in Form von Polygonen enthalten.

Bei Rasterdaten handelt es sich um gepixelte oder gerasterte Zellen, die nach Zeilen und Spalten gekennzeichnet sind. Mit Rasterdaten lassen sich wesentlich komplexere Bilder erstellen, z. B. Fotos und Satellitenbilder.

 

Beispiele für Geodaten
Beispiele für Geodaten sind:

  • Vektoren und Attribute:  Beschreibende Informationen über einen Ort wie Punkte, Linien und Polygone
  • Punktwolken:  Eine Sammlung kartografisch erfasster Punkte, die als 3D-Modelle rekontexturiert werden können
  • Raster- und Satellitenbilder:  Hochauflösende Bilder unserer Welt, die von oben aufgenommen wurden
  • Volkszählungsdaten:  Freigegebene Volkszählungsdaten, die an bestimmte geografische Gebiete gebunden sind, zur Untersuchung von Gemeinschaftstrends
  • Handy-Daten: Über Satellit geführte Anrufe, die auf GPS-Standortkoordinaten basieren
  • Gezeichnete Bilder: CAD-Bilder von Gebäuden oder anderen Strukturen, die sowohl geografische Informationen als auch architektonische Daten liefern
  • Soziale Mediendaten:  Beiträge in sozialen Medien, die Datenwissenschaftler untersuchen können, um neue Trends zu erkennen
Weitere Beispiele für Anwendungen von Geodaten

Geospatiale Technologie
Unter Geospatialer Technologie versteht man die gesamte Technologie, die für das Sammeln, Speichern und Organisieren von geografischen Informationen erforderlich ist. Dazu gehört die Satellitentechnologie, die die geografische Kartierung und Analyse der Erde ermöglicht. Die Geospatial Technology umfasst mehrere verwandte Technologien, wie z. B. Geographische Informationssysteme (GIS), Global Positioning Systems (GPS), Geofencing und Fernerkundung.

 

Geodaten Technologie und Python
Die populäre Programmiersprache Python eignet sich gut für die Arbeit mit Geodaten und ist in der Lage, sowohl Vektor- als auch Rasterdaten zu verarbeiten, also die beiden Arten, in denen Geodaten normalerweise dargestellt werden. Vektordaten können mit Programmen wie Fiona und GeoPandas bearbeitet werden. Mit Rasterdaten kann man mit einem Programm wie xarray arbeiten.

Herausforderungen im Bereich der großen Geodaten

Der Umgang mit großen Geodatensätzen bringt viele Herausforderungen mit sich. Aus diesem Grund fällt es vielen Organisationen schwer, die Vorteile von Geodaten voll auszuschöpfen.

Zunächst einmal ist da die schiere Menge an Geodaten. So werden beispielsweise täglich schätzungsweise 100 TB an wetterbezogenen Daten erzeugt. Allein dies stellt die meisten Unternehmen vor erhebliche Speicher- und Zugriffsprobleme. Geodaten werden auch in vielen verschiedenen Dateien gespeichert, was es schwierig macht, die Dateien zu finden, die die zur Lösung Ihres spezifischen Problems benötigten Daten enthalten.

Darüber hinaus werden Geodaten in vielen verschiedenen Formaten gespeichert und nach unterschiedlichen Standards kalibriert. Jeder Versuch, Daten zu vergleichen, zu kombinieren oder abzubilden, erfordert zunächst eine umfangreiche Bereinigung und Neuformatierung der Daten.

Schließlich erfordert die Arbeit mit Georaum-Rohdaten spezielle Kenntnisse und die Anwendung fortgeschrittener Mathematik, um die notwendigen Aufgaben wie die räumliche Ausrichtung von Datenebenen durchzuführen. Wenn Analysten diese Arbeit nicht beherrschen und erfahren sind, können sie keinen Nutzen aus den Daten ziehen und keine Fortschritte im Hinblick auf die Geschäftsziele ihres Unternehmens erzielen.

Erfassung und Verwaltung von Geodaten

Erhebung von Geodaten
Da die schiere Menge an Geodaten, die von Unternehmen routinemäßig benötigt wird, unerschwinglich groß ist, nutzen viele Organisationen einen Dienst, um kuratierte Geodaten zu erhalten.

Unabhängig davon, woher Sie Ihre Geodaten beziehen, muss die Datenqualität stets gewährleistet sein. Unzureichende Daten führen zu Modellen, die wenig oder gar nicht brauchbar sind. (Der mahnende Satz "Schlechte Daten rein – schlechte Erkenntnisse raus" erweist sich als brutal wahr.) Es liegt auf der Hand, dass Unternehmen erheblich von einer Lösung profitieren können, die Daten kuratiert und prüft, so dass jeglicher Datenmüll ordnungsgemäß erfasst werden kann.

 

Geodatenverwaltung
Angesichts der Fülle an Daten kommt der Verwaltung dieser Daten eine große Bedeutung zu. Viele Unternehmen werden von Daten überflutet und wenden sich an ihre internen Datenwissenschaftler, um sie bei der Verwaltung der Daten zu unterstützen. Schätzungen zufolge verbringen Datenwissenschaftler bis zu 90 % ihrer Zeit mit der Datenpflege, einschließlich der Organisation, Bereinigung und Umformatierung von Daten. Damit bleiben diesen Datenwissenschaftlern nur 10 % ihres Arbeitstages für die Analyse von Datentrends und die Nutzung dieser Erkenntnisse für die Gestaltung der Geschäftspolitik.

Wenn ein Unternehmen die Datenerfassung und -verwaltung an eine Lösung wie IBM Environmental Intelligence Suite überträgt, können sowohl die Datenerfassung als auch die Datenverwaltung effizienter durchgeführt werden. Die Lösung ist skalierbar, Cloud-basiert und kann verschiedene Dateiformate verarbeiten. Durch die Verwendung einer kuratierten Datenbank mit optimierten Informationen haben Datenwissenschaftler mehr Zeit, sich darauf zu konzentrieren, wie sie analytische Erkenntnisse nutzen und in organisatorische Fortschritte und geschäftliche Auswirkungen umsetzen können. 

Vorteile der Nutzung von Geodaten
Vorabwarnungen

Anhand von Datenanomalien können Geodaten Unternehmen vor anstehenden Veränderungen warnen, die sich auf ihr Unternehmen auswirken werden.

Tieferes Verständnis

Die Verwendung von Geodaten kann Unternehmen Aufschluss darüber geben, warum und wie einige Analyselösungen gut funktionieren und andere nicht.

Verbesserte Effizienz

Organisationen können die numerische Präzision von Geodaten nutzen, um die Gesamteffizienz der Unternehmensabläufe zu verbessern.

Geodatenanalyse und Analytik

Obwohl die raumbezogene Analyse, wie sie durch GIS ermöglicht wird, ursprünglich in Verbindung mit Biowissenschaften wie Geologie, Ökologie und Epidemiologie verwendet wurde, hat sich ihr Einsatz inzwischen in den meisten Branchen durchgesetzt. Ihre Anwendungen betreffen inzwischen so unterschiedliche Branchen wie Verteidigung und Sozialwissenschaften. Und die Erkenntnisse, die durch die Geodatenanalyse gewonnen werden, wirken sich auf so wichtige Bereiche wie die Verwaltung natürlicher Ressourcen und die nationale Aufklärung aus.

Die räumliche Analyse eignet sich für die Untersuchung vieler Dinge auf einmal, wobei Hunderte oder sogar Tausende von Ereignissen überwacht und relevante Daten gesammelt werden. Dies bietet Unternehmen jeder Größe die Möglichkeit, Daten zu nutzen, um fundiertere Geschäftsentscheidungen zu treffen:

  • Versorgungsunternehmen können die Leistung von Hunderttausenden von Kilometern an Stromleitungen analysieren.
  • Restaurantketten können Geodaten-Analysetechniken nutzen, um eingehende Lieferungen von Lebensmittellieferanten zu verfolgen.
  • Wind- und Solaranlagen können die Umgebungsbedingungen analysieren, indem sie lokale Anlagen aufspüren.

Die Bemühungen um die Analyse großer Datenmengen sind in den letzten Jahren aufgrund der relativen Explosion des Internets (IoT) immer schwieriger geworden. Objekte und Geräte aller Art und für alle Zwecke werden heute so konstruiert, dass sie Daten übermitteln können, die für die Leistung oder die Protokolle des Geräts relevant sind. Das ist eine gute Nachricht für Geodatenanalyse, die eine Fülle von Daten erfordert, um wertvolle Erkenntnisse zu gewinnen.

 

Geodatenanalyse
Wenn die Sammlung von Daten, die durch eine raumbezogene Analyse erreicht wird, mit einem verstärkten visuellen Ansatz kombiniert wird, der die Wirkung der Daten maximiert, indem er sie nach Zeit und Raum ordnet, dann ist das raumbezogene Analyse.

Wenn Daten auf diese Weise visuell aufbereitet werden, ist es für diejenigen, die sie untersuchen, einfacher, Hinweise auf mögliche Trends abzuleiten. Die Geodatenanalyse ist in der Lage, die Form und die Energie einer sich verändernden Situation effektiv zu vermitteln. Und je mehr Daten über dieses Szenario gesammelt werden, desto einfacher wird es, noch feinere Nuancen in dieser Situation zu erkennen.

Markt und Industrie für Geodatenanalyse

Der Markt für Geodatenanalyse erfährt derzeit ein beträchtliches und stetiges Wachstum; es wird erwartet, dass der Wert des Marktes bis 2025 auf 96,3 Mrd. USD ansteigt, was einem jährlichen Umsatzwachstum von 12,9 % während des betrachteten Fünfjahreszeitraums entspricht.¹

 

Geodaten Anwendungen nach Branchen
Hier erfahren Sie, wie verschiedene Branchen die Geodatenanalyse nutzen:

  • Die Regierungen können Erkenntnisse über Gesundheit, Krankheiten und Wetter nutzen, um die Öffentlichkeit bei Naturkatastrophen oder gesundheitlichen Notfällen besser zu informieren.
  • Stromversorgungsunternehmen können Daten nutzen, um mögliche Versorgungsunterbrechungen vorherzusagen und Wartungs- und Einsatzpläne zu optimieren.
  • Die Versicherer können Risiken genauer prognostizieren und die Versicherten vor möglichen Problemen warnen, die auf sie zukommen könnten.
  • Kreditgeber in der Landwirtschaft können ihre Methodik zur Bewertung des Kreditrisikos verbessern und die Zahl der uneinbringlichen Kredite verringern.
COVID-19-Kartierung

Die COVID-19-Kartierung erfolgt mit Hilfe Geodatenanalysemodelle, die auf Bevölkerungsdaten, Livestreaming-Videos, Karten und Wetterdaten basieren.

Erfahren Sie mehr über Geodatenanalyse und COVID-19
IBM Vegetation Management

Mithilfe von benutzerdefinierten Funktionen (UDFs) ermöglicht die Geodatenanalyse den an der Bewirtschaftung der Vegetation Beteiligten, den Wasser- und Feuchtigkeitsgehalt zu beurteilen.

Erfahren Sie mehr über Vegetation Management (Vegetationsmanagement)
Tornadoverfolgung

Benutzerdefinierte Funktionen sind auch nützlich, um Meteorologen bei der Arbeit mit eingehenden Daten zu unterstützen und den Weg von Tornados, die sich durch ein Gebiet bewegen könnten, aufzuzeichnen.

Erfahren Sie mehr über die Verfolgung von Unwettern
Kartierung von Waldbränden

Die Verfügbarkeit relevanter Daten – wie z. B. Satellitenbilder, Volkszählungsdaten und Windvorhersagen – auf einer einzigen Plattform ermöglicht es den Einsatzleitern, das Wachstum und die Ausbreitung von Bränden zu verfolgen.

Erfahren Sie mehr über Berichte über Waldbrände
Zukunft der Geodaten

Die meisten Experten gehen davon aus, dass die Geodaten-Technologie immer ausgefeilter wird, vor allem, wenn sie mit maschinellem Lernen und KI in Berührung kommt. 

Es ist zu erwarten, dass die KI im Bereich der Geoinformatik ebenfalls an Bedeutung gewinnen wird und das maschinelle Lernen um ein geografisches Element erweitert. Experten prognostizieren auch das Aufkommen von Kartierung als Service, bei dem kundenspezifische Karten mit bemerkenswert hoher Auflösung auf der Grundlage von Verbraucher- oder Industriebedarf zur Miete hergestellt werden können.

In der Entwicklung befinden sich auch neue Fahrzeugtypen, die sich ausdrücklich auf die Geospatialtechnologie stützen. Sie werden immer häufiger zum Einsatz kommen – sei es, dass sie Pakete durch den Himmel tragen (Drohnen) oder sich selbst durch die Straßen bewegen (autonome Fahrzeuge). Es werden auch neue Anwendungen für diese Technologien gefunden, wie z. B. der Einsatz von Drohnen für die Luftbildvermessung.

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Lernen Sie die Plattform kennen, die für raum-zeitliche Daten entwickelt wurde, mit über 6 PB Datensätzen, die eine große Bandbreite an Kategorien repräsentieren.

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Ressourcen Einführung in Geodaten mit Python

Beherrschen Sie die Grundlagen von Geodaten für Python, einschließlich des Unterschieds zwischen Vektor- und Rasterdaten, der Arbeit mit Koordinatensystemen und Geodaten-Proben.

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Quellen

¹ Markt für Geodatenanalyse (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), Markets and Markets, August 2020.