1

2007- 01- 24 Jarosch 1

GIS-Einsatz in der Lehre

„GIS gibt es wie Sand am Meer“ …aber wie sieht das Angebot wirklich aus?

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Monika Jarosch

DWA- TagungGIS in der WasserwirtschaftDWA- Impulse im Geodatennetzwerk der WasserwirtschaftKassel, 24./25. Januar 2007

2007- 01- 24 Jarosch 2

… vor dem Hintergrund realer Randbedingungen!

Wie kann das Angebot aussehen?

Wie sollte das Angebot aussehen?

Ihr feedback ist gefragt!

Status quo: GIS-Angebot+ Einordnung!

Status quo: Randbedingungen+ Beurteilung

Auswege + VorschlägeAusblick …

2007- 01- 24 Jarosch 3

Google zu:GIS in der Wasserwirtschaft

Stand 2006-12-29

2007- 01- 24 Jarosch 4

2007- 01- 24 Jarosch 5

??? Typen von Einträgen

2007- 01- 24 Jarosch 6

Applikationen!

2

2007- 01- 24 Jarosch 7

Theorie?!

Ausbildung?

2007- 01- 24 Jarosch 8

Ausbildung!

dh?

2007- 01- 24 Jarosch 9

Klassifikation der Themenbereiche 2006- 12- 29

118 39 700 GIS&Lehre&Wasserwirtschaft

973 (alle)253 (ab 2000)

188 000GIS&Wasserwirtschaft

12301 390 000GIS&E-Learning

1490422 000GIS&Lehre

1700400 000GIS&Ausbildung

641 00065 800 000GIS

Google ScholarAnzahl der Einträge

GoogleAnzahl der Einträge

Thema

2007- 01- 24 Jarosch 10

Eulen nach Athen ?! …www.uni-siegen.de/dept/fb10/verm

Beitrag 2001

Vortrag:WorkshopForschungs-Institut fürWasser undUmwelt

fwuUni Siegen

2007- 01- 24 Jarosch 11

Aussagen 2001:

• Einsatzbereiche

• Ansprüche

• Hydrologische Modellierung

• Simulation

• Visualisierung

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Ausblick auf „unsere“ Generation

3

2007- 01- 24 Jarosch 13

Realisierung der Vision?

2007- 01- 24 Jarosch 14

Fazit

Vom potenziellen Werkzeug zum Standardinstrument!

2007- 01- 24 Jarosch 15

Einordnung der Lehre: „GIS-Raum“

Wasserwirtschaft

Themenbereiche

GIS-Raum Han

dlun

gseb

enen

Lehr

e

?

Theo

rieAn

wen

dung

„Weißes Loch“vs. thematischeAuslegung der Lehre!

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Einordnung der Lehre: Themen

Wasserwirtschaft

Themenbereiche

GIS-Raum Han

dlun

gseb

enen

Lehr

e

?

Theo

rieAn

wen

dung

BauingenieurwesenHistorikerStadtplaner

… … …Geotechnik

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Einordnung der Lehre: Geoinformatik

Wasserwirtschaft

Themenbereiche

GIS-Raum Han

dlun

gseb

enen

Lehr

e

?

Theo

rieAn

wen

dung

BauingenieurwesenHistorikerStadtplaner

… … …Geotechnik

Geoinformatik

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Fiktion oder Realität?

Wasserwirtschaft

Themenbereiche

GIS-Raum Han

dlun

gseb

enen

Lehr

e

?

Theo

rieAn

wen

dung

BauingenieurwesenHistorikerStadtplaner

… … …Geotechnik

Geoinformatik

4

2007- 01- 24 Jarosch 19

Übertragbarkeit?

Wasserwirtschaft

Themenbereiche

GIS-Raum Han

dlun

gseb

enen

Lehr

e

?

Theo

rieAn

wen

dung

BauingenieurwesenHistorikerStadtplaner

… … …Geotechnik

Geoinformatik

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Typische Repräsentanten der Lehre

Umgeschwenkte VermesserIPI, Hannover u.v.a.m.Reinrassige „Geoinformatiker“ikg, Hannover – Karlsruhe u.v.a.mBauingenieure …Siegen!

2007- 01- 24 Jarosch 21

Typische Repräsentanten der Lehre

Umgeschwenkte VermesserIPI, Hannover u.v.a.m.Reinrassige „Geoinformatiker“ikg, Hannover – Karlsruhe u.v.a.mBauingenieure …Siegen!

2007- 01- 24 Jarosch 22

Umgeschwenkte „Vermesser“Prof. Christian Heipke + Jun.Prof. Uwe Sörgel

http://www.ipi.uni-hannover.de/

Photogrammetrie(Prof. Ebner)

+ Radar-fernerkundung

2007- 01- 24 Jarosch 23 2007- 01- 24 Jarosch 24

Probe aufs Exempel … IPI, Hannover

Aktivitäten des Instituts Lehre:

Digitale Bildverarbeitung Grundlagen der PhotogrammetrieAutomatische Bildinterpretation Satelliten-Fernerkundung Photogrammetrie und GIS

Forschung:Sensorfusion und topographische Bildauswertung Thematische Bildauswertung und Geo-Information Automatische Bildanalyse und Geo-Information Nahbereichsphotogrammetrie

Weitere Informationen entnehmen Sie bitte unseren Webseiten:

http://www.ipi.uni-hannover.de

5

2007- 01- 24 Jarosch 25

IPI-Spektrum

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Schwerpunkt

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Ausgeblendet ?! …

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Vermutung? Nein, Praxis …

FerGI

GITTASchweiz

Literatur:arcaktuell 3‘2005, p.22

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FerGI-Partner „Umgeschwenkte“ +„Reinrassige“

Schlägt sich das in den Inhalten nieder?

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FerGI-Module

6

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FerGI-Module: umgeschwenkt!

?

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Typische Repräsentanten der Lehre

Umgeschwenkte VermesserIPI, Hannover u.v.a.m.Reinrassige „Geoinformatiker“ikg, Hannover – Karlsruhe u.v.a.mBauingenieure …Siegen!

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ikg, Hannover Prof. Dr.-Ing. habil. Monika Sester

Institutfür KartographieUndGeoinformatik

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GIS & Bauingenieure!

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Reich sind, die überhaupt ansetzen zu …

2007- 01- 24 Jarosch 36

Umsetzung?

7

2007- 01- 24 Jarosch 37

Typische Repräsentanten der Lehre

Umgeschwenkte VermesserIPI, Hannover u.v.a.m.Reinrassige „Geoinformatiker“IKG, Hannover – Karlsruhe u.v.a.mBauingenieure …Siegen!

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Chronologie: FB10 Bauingenieurwesen„Vermessung“

1995 Übernahme des Fachgebietes Vermessung an der Universität-Gesamthochschule; Widmung zu „Praktische Geodäsie“ und Ausrichtung zu Geoinformation!2002 Evaluation des Fachbereiches und Übergang zur Universität!2003 Akkreditierung des Fachbereiches2005 Anerkennung A-Profil + Widmung zum Lehrstuhl für Praktische Geodäsie und Geoinformation

2007- 01- 24 Jarosch 39

Können wir mithalten?

Fachliche KompetenzÜberlassener Raum …

GrundstudiumVertiefungsstudium

2007- 01- 24 Jarosch 40

Realität! … Ansprüche vermutet bei …

Wasserwirtschaft

Themenbereiche

GIS-RaumH

andl

ungs

eben

enLe

hre

Theo

rieAn

wen

dung

BauingenieurwesenHistorikerStadtplaner

… … …Geotechnik

Geoinformatik

Planer …

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Der Weg ist das Ziel!

Erstes Angebot im Grundstudium … „jeder muss“

WPF im 7. Semester:Ansprüche bestätigt!

2007- 01- 24 Jarosch 42

Der Weg ist das Ziel!

Erstes Angebot im Grundstudium … „jeder muss“Stadtmodell Siegen

WPF „GIS-Anwendungen“im 7. Semester: Ansprüche bestätigt!Autopilot + Volumenberechnung

8

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GIS - anteilig am GesamtstudiumBauingenieurwesen Universität Siegen

Grundstudium – Pflicht – alle! ( BA/FH/ Diplom )

alle Stunden ingesamt 71 Stunden, davon

3 h Vermessung ( = 4, 2 % ) –WS – 1. Semester4 h GIS ( = 5,6 % ) –SS – 2. Semester

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GIS - anteilig am GesamtstudiumBauingenieurwesen Universität Siegen – BA/FH

Grundstudium ( BA/FH/ Diplom ) alle Stunden ingesamt 71 Stunden

d.h. davon 3h Vermessung ( = 4, 2 % ) und 4h GIS ( = 5,6 % ).

mit Hauptstudium - Pflicht ( BA/FH)ingesamt ( 71 + 58 ) = 129 Stundend.h. davon 3h Vermessung ( = 2,3 % ) und 4h GIS ( = 3,1 % )

und mit Wahlpflicht ( BA)ingesamt ( 71 + 58 + 16 ) = 145 Stundend.h. davon 3h Vermessung ( = 2,1 % ) und ggf.8h GIS ( = 5,5 % )

oder mit Wahlpflicht ( FH )ingesamt ( 71 + 58 + 24 ) = 161 Stundend.h. davon 3h Vermessung ( = 1,8 % ) und ggf. 8h GIS ( = 4,9 % )

2007- 01- 24 Jarosch 45

GIS - anteilig am GesamtstudiumBauingenieurwesen Universität Siegen – Diplom

Grundstudium ( BA/FH/ Diplom ) alle Stunden ingesamt 71 Stunden

d.h. davon 3h Vermessung ( = 4, 2 % ) und 4h GIS ( = 5,6 % ).

mit Hauptstudium - Pflicht ( Diplom )ingesamt ( 71 + 66 ) = 137 Stundend.h. 3h Vermessung ( = 2,2 % ) und 4h GIS ( = 2,9 % )

und mit Wahlpflicht ( Diplom ) ingesamt ( 71 + 66 + 12 + 24 + 16 ) = 193 Stundend.h. 3h Vermesssung ( = 1,55 % ) und ggf. 8h GIS ( = 4,1 % )

2007- 01- 24 Jarosch 46

GIS - anteilig am GesamtstudiumBauingenieurwesen Universität Siegen – Master

MAPflicht 36 Std. + Wahlpflicht 54 Std. = 90 Stunden

d.h. ggf. 4h GIS ( = 4,4 % )

2007- 01- 24 Jarosch 47

… und anteilig an Kollegen??!

FB10 Bauingenieurwesen: insgesamt 16 Kollegen!

Rein rechnerisch entfallen damit auf „Praktische Geodäsie und Geoinformation“

6,3% …

2007- 01- 24 Jarosch 48

Anspruch formuliert!

B7 Diplom = 20B7 FH = 23Master = 15 ( nur Gesamtzahl möglich )

BA FB 9 = 73

9

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Fazit zum Grad der Realisierung von 6,3%

Grundstudium ( BA/FH/ Diplom ) alle Stunden ingesamt 71 Stundend.h. davon 3h Vermessung ( = 4, 2 % ) und 4h GIS ( = 5,6 %) → Summe: 9,8%

mit Hauptstudium - Pflicht ( BA/FH)ingesamt ( 71 + 58 ) = 129 Stundend.h. davon 3h Vermessung ( = 2,3 % ) und 4h GIS ( = 3,1 %) → Summe: 5,4%

und mit Wahlpflicht ( BA)ingesamt ( 71 + 58 + 16 ) = 145 Stundend.h. davon 3h Vermessung ( = 2,1 %) und ggf. 8h GIS ( = 5,5 % ) → Summe: 7,6%

oder mit Wahlpflicht ( FH )ingesamt ( 71 + 58 + 24 ) = 161 Stundend.h. davon 3h Vermessung ( = 1,8 % ) und ggf. 8h GIS ( = 4,9 % ) → Summe: 6,7%

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Grundstudium ( BA/FH/ Diplom ) alle Stunden ingesamt 71 Stundend.h. davon 3h Vermessung ( = 4, 2 % ) und 4h GIS ( = 5,6 % ) → Summe: 9,8%

mit Hauptstudium - Pflicht ( Diplom )ingesamt ( 71 + 66 ) = 137 Stundend.h. 3h Vermessung ( = 2,2 % ) und 4h GIS ( = 2,9 % ) → Summe: 5,1%

und mit Wahlpflicht ( Diplom ) ingesamt ( 71 + 66 + 12 + 24 + 16 ) = 193 Stundend.h. 3h Vermesssung ( = 1,55 % ) und ggf. 8h GIS ( = 4,1 % ) → Summe: 5,6%

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------MAPflicht 36 Std. + Wahlpflicht 54 Std. = 90 Stundend.h. ggf. 4h GIS ( = 4,4 % ) → Summe: 4,4%

„mehr ist nicht drin“

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Zielsetzung: GIS-Einsatz in der Lehre!

Ansprüche wecken!Verständnis entwickeln für Datenstrukturen!Verständnis entwickeln für Organisationsformen!

→ um später Forderungen stellen zu können!

! Graue Theorie + „learning by doing“ …allerdings keine (!) Instrumentenschulung.

2007- 01- 24 Jarosch 51

Stadtmodell

multimedia

Integrationof

information

presentationof

information

information

Multimedia –where do we go from here?Berlin, 09‘2005

• local dependency• free decision• communication• understanding• stimulation of interest

2007- 01- 24 Jarosch 52

Here we aredefinition of action-space

Action Space

Sensor

Dimension2D/ 3D/ 4D

ActionTheodolite

Laserscanner

Standard mapping

3D-city modelling„Time-machine“

Different types of „action“

• animation without influence - passive• activation after own decision - active

ILRIS3D – Firma TOPSCAN

2007- 01- 24 Jarosch 53

Stadtplan??? Stadtmodell!

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Tasks!Where should we start activities??

use, what is already possible in principle

identify problemswhere to get data?how to store in an information system?how to activate in order to use?

and finally find solutions …

Definition of Student‘s Project

10

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data & tool already given …

DGK5Deutsche Grundkarte M 1: 5000

Raster of 10m * 10m with terrain heightsout of airborne laserscanning

Computation of 1 resulting TIN (tringular irregular network) modelling terrain

using a standard GIS …

First Steps in Student‘s Project

2007- 01- 24 Jarosch 56

3042501425

3040511401

3038511407

3036511413

3242501426

3240511402

3238511408

3236511414

2842501330

2840511306

2838511312

2836511318

Standard Geoinformation System

2007- 01- 24 Jarosch 57 2007- 01- 24 Jarosch 58

2007- 01- 24 Jarosch 59 2007- 01- 24 Jarosch 60

Rosterberg Winchenbach

Mülldeponie Siegen

Bürbach

Seelbachtal

NiedersetzenDillnhütten

AB-Anschluß Siegen

Achenbach

11

2007- 01- 24 Jarosch 61

Buildings on Siegberg of 1842by superposition of a historical map of the city

2007- 01- 24 Jarosch 62

Analysis … new – fragments – missing – DGK5

2007- 01- 24 Jarosch 63

Documentation …

2007- 01- 24 Jarosch 64

Wall-Information-System

2007- 01- 24 Jarosch 65

2*40401Punkte

mitgegebener

Höhe!

=80802 Punkte

2007- 01- 24 Jarosch 66

12

2007- 01- 24 Jarosch 67 2007- 01- 24 Jarosch 68

Betrachtung in 3 Dimensionen:

2007- 01- 24 Jarosch 69

… exemplarisch für 2 DGK5 des Stadtgebietes:

2007- 01- 24 Jarosch 70

Betrachtung des gesamten Stadtgebietes in 3 Dimensionen:

12*40401Punkte

mitgegebener

Höhe!=

484812 Punkte

2007- 01- 24 Jarosch 71

7 Berge von Siegen …

2007- 01- 24 Jarosch 72

Wellersberg

Giersberg

Lindenberg

Fischbacherberg

Heidenberg

Häusling

Rosterberg

Haardterberg

13

2007- 01- 24 Jarosch 73

Concept of Project – „what“ next?Integration of buildings (2D and 3D)

Revival of the Upper Town

DTM

of S

iege

n

Impo

rt: b

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ings

of S

iege

n –

IS

Impo

rt: h

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Upp

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high

light

s

Rea

lVis

iting

high

light

sStatistics of Project – Logistics

number of students involved: 80number of objects modelled: 83number of courses: 3number pf PCs in a course: 15students per PC: 2Hardware background: low level(Pentium4-2,4Ghz-512MB RAM-Matrox Millenium G550, 32MB RAM)

2007- 01- 24 Jarosch 74

points interpretation: location for pictures, objects (trees …)

lines not used

polygons interpretation: ground figur of a complex with givenheight relative to ground leveland fixed thickness

Standard Elements of GISystem

figuron ground level2D:

2007- 01- 24 Jarosch 75

Standard Elements of GISystem

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Picture Organisation

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Activation of Hyperlinks

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Virtual „walking around“

14

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Unterschiedliche Standpunkte mit unterschiedlichen Sichten …

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Helps to organize information(which pictures belongs to which point of observation?)

Helps to activate information(hyperlinks)

Helps to understand static 2D-maps

and fulfills the general „part“ of an G (!) IS: with „G“= „geo“ or „graphical“

Conclusions … as to GIS2D-city modelling

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ArcGlobeArcScene

Going on withStandard Elements of GISystem

figuron ground level2D: 3D:

ButBut… … whatwhat aboutabout realisationrealisation in 3D?in 3D?

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Going on 2D?

2007- 01- 24 Jarosch 83

3D-block-modelling

2007- 01- 24 Jarosch 84

Animation

Sophienheim DRK-Kinderklinik

Marienkrankenhaus

15

2007- 01- 24 Jarosch 85

REAL ArcScene

=

P12-2

St. Marienkrankenhaus

2007- 01- 24 Jarosch 86

Hölderlinstrasse

2007- 01- 24 Jarosch 87

Beispiel:

Haardter Kirche

P07-1

lod2

2007- 01- 24 Jarosch 88

Löhrtor

2007- 01- 24 Jarosch 89

Neues Kino

2007- 01- 24 Jarosch 90

Wohin führt der Weg?

ArcGIS HydroSichtvon ESRI

SichteinesStudenten!

16

2007- 01- 24 Jarosch 91

Thesen …

+ GIS verstehen als Einheit von SW+HW+Daten+Mensch!

+ Spielen!+ Lust auf mehr …

- Spezielles Instrument- Spezielle Aktion- Detaillierte Anforderung

2007- 01- 24 Jarosch 92

Lichtblick: „GIS macht Schule“

ESRIhttp://ESRI- Germany.de/schule/

Bayern1996 in 11.Jahrgangsstufe zur Strukturanalyse einer Gemeinde + Aufnahme in Lehrpläne …

http://alp.dillingen.de/projekte/gis/

Literatur:arcaktuell ESRI 2‘2006 p.39→ internationaleProjekte

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Web-Mapping Dienste mit BildungscharakterUnterricht „multimedial“

http://www.webgis- schule.de(ESRI arcaktuell 3/2005: Bildung bestimmt unsere Zukunft, p. 17)

Diercke web-GIS http://www.diercke.de/webgis/webgis.htmlSachsen: http://gis.sn.schule.de

NASA Connexthttp://connect.larc.nasa.gov/programs/2003-2004/virtual_earth/activity.html

UNEP Geodatabase http://geodata.grid.unep.chUnited Nations Environment Program

ESRI GeographyNetwork http://geographynetwork.comNational Geographic MapMachine

http://plasma.nationalgeographic.com/mapmachine/Geodatenportal von Europa http://eu-geoportal.jrc.itNational Atlas der USA

http://nationalatlas.gov/natlas/natlasstart.asp

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Web-Mapping Dienste mit Bildungscharakter… und noch viel mehr …

New Training Option: (ESRI)Virtual Classroom(ArcUser January- March 2006, p.56)

Blick vom Mond zur Erdehttp://www.fourmilab.to/cgi- bin/uncgi/Earth/action?opt=- m

Google Earthhttp://earth.google.com

Ausgelernt? Gibt‘s nicht …Sinkende Halbwertszeit von Wissen!

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The end

Mit Dank für Ihre Aufmerksamkeit… und Ihre Geduld!

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Lust auf mehr?

17

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GITTA-Partner

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Fortbildungsseminare

Runder Tisch GIS e.V.TUM Technische Universität München12. Münchner Fortbildungsseminar Geoinformationssysteme 14.- 16.03.2007

5 Jahre: EG-WRRLEuropäische Wasserrahmenrichtlinie.Berufsbegleitender Fernstudienkurs – Zentrum für Fernstudien und universitäre Weiterbildung – Universität Koblenz- Landau: aktueller Stand der Umsetzung und wissenschaftliche Diskussion. VDV 3‘2006p.218

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Alternative Konzepte: Strategischer Plan, Studenten an GIS-Technologie heranzuführen! ArcUser „The GeoWeb“ Jan- March 2006, p.60ff.

Secrets to develop a GIS-Skilled Workforce:Innovative approach to teaching GIS at the United States Air Force Academy USAFA

Teamwork … unser Projekt!Sharing acquired capabilities … Schwerpunktthemen!Multidisciplinary curriculum … unsere Situation!!

„Why would a student ever want to take a GIS-Class“?1. secret: compelling answers to the question: why GIS!

2. secret: no individual university department has a monopoly on GIS information, expertise, and experience … you can choose to compete withone another or cooperate – we chose to cooperate!

Ziel im weiteren …

2007- 01- 24 Jarosch 100

Developing a GIS CurriculumArcUser Jul- Sep 2006 „Preparing the Geospatial Workforce“, p.10ff

NCGIANational Center for Geographic Information and Analysis

Core Curriculum, funded by the NSF National Science Fuondation

UCGISUniversity Consortium for Geographic Information Science

Model Curricula Project + Body of Knowledge BoK(BoK-document summer 2006)

Strawman Report 2003:BoK for definition of GI S&T domain (Geographic Information Science and Technology) , divided into 12 (10) Knowledge Areas(10) KAs → units (79) → topics (350)

2007- 01- 24 Jarosch 101

Developing a GIS CurriculumArcUser Jul- Sep 2006 „Preparing the Geospatial Workforce“, p.9

2007- 01- 24 Jarosch 102

Dateninfrastruktur

RHEINGIS (Geosystems)für geopgraphische Analysen und hydrologische Modellierung

rasterbasierter GIS-Datensatz, räumliche Auflösung von 500m, für 190000m² großes Einzugsgebiet des Rheins

18

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Geoportale

FORUM 4‘2006 p.497-499ÖBVI und GIS in Kommunen –Zur Mitwirkung von ÖbVI und Beratenden Ingenieuren beim Aufbau von Geoportalen, G.Kruse.→ Veredelung = Zusammenführung von Fachinformationen mit Geobasisinformationen→ heterogene Geofachdaten bearbeiten und vielen Anwendern nutzbar machen→ Geodatenserver der Wirtschaft – gefüllt mit Geofachdaten (Content-Providing) – vernetzt mit anderen Geodatenservern … als verteilte Daten und Dienste aus Wirtschaft und Verwaltung

2007- 01- 24 Jarosch 104

Die Welt im Umbruch

ZfV 5‘2006, p.292-298.Zum Wandel in der Zielsetzung geodätischer Forschung, H.Drewes.→ physikalische Modelle rücken in den Vordergrund→ Signale des Systems Erde mit geophysikalischer Ursache