Georeferenzierung – Verknüpfung historischer Karten mit einem aktuellen Kartenbild

von Beate Zink (Sächsisches Oberbergamt)

Archivunterlagen lassen sich vielfältig nutzen. In diesem Beitrag geht es um eine Visualisierung historischer Karten. Diese Karten liegen mittlerweile immer häufiger digital vor, sind aber nicht immer leicht zu nutzen, da sie zum Beispiel nicht in ein aktuelles Koordinatensystem eingebunden sind. Um die Informationen aus den historischen Karten sinnvoll verwenden zu können, hilft die Georeferenzierung.

Bislang sind bereits in großer Zahl historische Risse und Karten aus dem Bestand des Bergarchivs Freiberg durch das Sächsische Oberbergamt georeferenziert worden. Sie unterstützen damit die Aufgabenwahrnehmung im Oberbergamt, vor allem in den Bereichen Altbergbau (Gefahrenabwehr) und Erkundung.

Mit Hilfe der Georeferenzierung werden Ortsinformationen auf der Erde (beispielsweise Koordinaten) mit einer Karte in Verbindung gebracht, in unserem Fall mit einer historischen Karte. Man stellt also eine Beziehung her zwischen geometrischen Sachverhalten ohne Raumbezug (hier die analoge historische Karte) mit Sachverhalten, die in einem bekannten Referenzsystem vorliegen (eine amtliche topografische Karte). Das geschieht über sogenannte Passpunkte, die identisch in beiden Karten vorliegen müssen. Das können Gebäudeecken, Straßenkreuzungen, Grenzpunkte des Liegenschaftskatasters oder andere markante Punkte sein. Eine Georeferenzierung kann mit Hilfe eines Geoinformationssystems durchgeführt werden.

Man kann auch sagen, über identische Punkte müssen die beiden Bilder zur Deckung gebracht werden. Mathematisch spricht man von einer Transformation.

Grundsätzlich kann man zwischen folgenden Gründen der Georeferenzierung unterscheiden:

• zwei unterschiedlich orientierte und skalierte Bilder anpassen,
• Bilder mit echten Koordinaten versehen,
• geometrische Verzerrungen in Bilddaten eliminieren.

Geoinformationssysteme

Um räumliche Daten und Informationen (Geodaten) zu bearbeiten, zu verwalten und zu organisieren, werden sogenannte Geoinformationssysteme oder Geografische Informationssysteme (GIS) eingesetzt. So können zum Beispiel historische Abbildungen auf einfache Weise in Verbindung mit topografischen Karten im Computer eingetragen und weiterverarbeitet werden. Ein GIS bringt somit Rauminformationen mit Sachdaten in Verbindung.

Mit Hilfe der offenen Geodaten, die in Sachsen vom Landesamt für Geobasisinformation (GeoSN) oder vom Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) zur Verfügung gestellt werden, können verschiedene Fachthemen wie Natur- und Gewässerschutz oder historische Luftbilder als Hintergrund eingestellt werden. Weitere offene Geodaten von Städten und Gemeinden sind auch im Open Data Portal zu finden.

Passpunkte und Transformation – was gilt es zu beachten?

Passpunkte (englisch: ground control points, GCP) sollen gleichmäßig über das Bild verteilt werden. Optimal sind die Eckpunkte im Bild. Ganz allgemein gilt, je mehr Passpunkte es gibt, umso genauer wird die Transformation. Es fallen dann nämlich große Fehler bei einzelnen Passpunkten nicht mehr so stark ins Gewicht. Weiter hängt die Güte der Transformation ab von

• dem sorgfältigen Anwählen der Passunkte,
• der Auflösung der gescannten historischen Karte,
• der Beschaffenheit des Geländes in der historischen Karte.

Die meisten GIS unterstützen mehrere Arten der Transformation, wobei die sogenannte „affine Transformation“ meist ausreichend ist. Dies ist eine lineare Abbildungsmethode und sie wird typischerweise verwendet, um geometrische Verzerrungen (Translation, Rotation, unterschiedliche Skalierung) zu korrigieren.

Bei jeder Transformation treten Fehler auf, die transformierten Punkte stimmen nicht genau mit den Ausgangskoordinaten überein. Das Maß für die Genauigkeit wird über den quadratischen Mittelwert ausgegeben. Dieser gibt die mittlere Lagegenauigkeit der einzelnen Passpunkte an.

Historische Karten sind nicht nur für Historikerinnen und Historiker interessant. Durch die Georeferenzierung lassen sich die in der Karte vorhandenen Informationen auch in einer modernen Karte nutzen. Bergarchiv Freiberg und Sächsisches Oberbergamt arbeiten auf diesem Gebiet bereits seit vielen Jahren zusammen.

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