Sam Behrend

Visualisierung von GPS-Daten als 3D-Geländemodell

einfache Anleitung zum Erstellen eines 3D-Geländemodells aus GPS-Daten mit Hilfe einer Internetseite
maplorer www.maplorer.com

Didaktische Hinweise

GPS-Daten können auf vielfältige Weise visualisiert werden. Die Komplexität der verwendeten Darstellung orientiert sich hierbei in erster Linie an der Klassenstufe sowie der angestrebten Kompetenzentwicklung. Die im Folgenden aufgezeigte Variante eines dreidimensionalen digitalen Geländemodells findet besonders in der gymnasialen Oberstufe Anwendung und knüpft an die stetige Entwicklung der Orientierungs- und Methodenkompetenz, wie sie in den prozessbezogenen Kompetenzen des Bildungsplans BW 2016 erläutert ist, an.
Sowohl die Erstellung eines digitalen Geländemodells selbst, als auch die anschließende Verwendung, kann in die unterrichtliche Konzeption eingebunden werden. Dies kann auf unterschiedlichen Ebenen erfolgen:
  1. Zur Erarbeitung von primär methodischen Fragestellungen, wie beispielsweise „Wie funktioniert ein GPS-Empfänger?“ oder „Wie kommt der Berg in die Karte?“ steht der Prozess der Modellerstellung im Vordergrund.
  2. Zur Erarbeitung von primär inhaltsbezogenen Kompetenzen, wie beispielsweise der Unterscheidung verschiedener Talformen (Prall- und Gleithang) oder der Charakterisierung von Schichtstufen und Zeugenbergen. Dabei rückt die Weiterverwendung des erstellten Modells in den Fokus.
Die Anleitung zeigt Schritt für Schritt auf, wie aus GPS-Daten mit nur wenigen Aktionen ein digitales Geländemodell erstellt werden kann. Die benötigten GPX-Dateien können hierbei entweder zusammen mit den Schülerinnen und Schülern im Vorfeld selbst erhoben oder aber aus einer der zahlreichen Möglichkeiten „virtueller Wanderungen“ aus dem Internet exportiert werden.
Die aufgeführte Arbeitsweise hat zusätzlich den Vorteil, dass die erhobenen Daten vor Ort – beispielsweise im Rahmen einer Exkursion – sofort im Gelände über mobile Endgeräte visualisiert werden können und keine hochspezialisierten Programme benötigt werden.
Die verwendete Internetseite kann neben deutscher Sprache auch in Englisch oder Französisch angezeigt werden (Bilinguales Profil) und bietet durch Anlegen eines Benutzerprofils die Möglichkeit, erstellte Datensätze und Modelle entsprechend online zu hinterlegen. Eine Anmeldung ist für die reine Nutzung des Programms jedoch nicht notwendig.
Zu beachten ist, dass die gewählte Darstellungsweise nicht darauf abzielt, ein professionelles interpoliertes (geglättetes) Geländemodell mittels CAD oder GIS zu ersetzen. Vielmehr bietet die leichte Umsetzung einen einfachen und schnellen Zugang zu dreidimensionalen Darstellungen von GPS-Daten.

Ausblick: Alternative („professionellere“) Wege der 3D-Visualisierung:
Es hat sich gezeigt, dass die Visualisierung über geographische Informationssysteme nicht nur einen hohen zeitlichen Aufwand erfordert, sondern auch den eigentlich Zweck der meisten GIS-Programme – nämlich die Erstellung von Kartenmaterial – verfehlt, bzw. deren Einsatzmöglichkeiten teilweise überschreitet.
Gerade im Rahmen einer Verwendung in Kooperation mit dem NwT-Unterricht (zukünftig evtl. auch im IMP-Profil), bietet sich eine Verarbeitung über CAD-Programme an. Das so gestaltete Modell lässt sich, sofern die schulischen Rahmenbedingungen dies ermöglichen, auf diese Weise sogar später mittels 3D-Drucker haptisch zugänglich machen.

Schritt-für-Schritt zum eigenen 3D-Geländemodell

Hinweis: Alle aufgezeigten Arbeitsschritte lassen sich sowohl mit einem Computer, als auch mit mobilen Endgeräten, wie Smartphones oder Tablets realisieren. Für mobile Endgeräte können die nebenstehenden QR-Codes alternativ zur manuellen Eingabe der Internetseiten genutzt werden. Sofern mehrere Geräte (bspw. von mehreren Schülergruppen) für die Aufzeichnung der GPS-Routen verwendet wurden, müssen die einzelnen Teilergebnisse zunächst auf einem einzelnen Gerät gesammelt werden, um die Daten weiterverarbeiten zu können.
I Zusammenfügen mehrerer GPS-Datensätze zu einer GPX-Datei
Die Schritte 1-3 sind nur dann notwendig, wenn die GPS-Daten nicht im GPX-Format vorliegen oder mehrere GPS-Datensätze für ein möglichst umfassendes Modell zusammengefügt werden sollen.


2. Stellen Sie sicher, dass GPX als output format aktiviert ist. Laden Sie die einzelnen Datensätze über Dateien auswählen hoch. Über show more file boxes können Sie die Anzahl der Datensätze bei Bedarf erweitern. Weitere Einstellungen müssen nicht getätigt werden und können gemäß dem bereits vordefinierten Standard übernommen werden.
Klicken Sie auf convert und laden Sie anschließend den generierten Datensatz herunter.
II Darstellung einer GPX-Datei als 3D-Geländemodell


2. Wählen Sie die entsprechende GPX-Datei aus und bestimmen sie das gewünschte Logo zur Routenanzeige.
3. Durch Klick auf view profile wird das Modell erstellt und anschließend automatisch angezeigt.


III Darstellungsoptionen innerhalb des Modells auf drei Ebenen
Ihre GPS-Aufzeichnungen werden zunächst in einer senkrechten Projektion dargestellt. Das Programm bietet die Möglichkeit, das Modell im virtuellen dreidimensionalen Raum auf drei Ebenen zu bewegen.
1. Durch Klicken der nebenstehenden Buttons lässt sich das Modell kippen, drehen und schwenken.
2. Setzen Sie den Haken bei turn, um das Modell selbstständig auf allen drei Ebenen bewegen zu lassen.


Anleitung zum Download