Konstruktion von Choroplethenkarten

Anwendung der graphischen Variable Helligkeit
Farb- und Helligkeitsreihen mit COLORRANGE
Helligkeitsreihen mit Flächenmustern
Anwendung der graphischen Variable Korn


Ordinalskalierte und relative klassifizierte Daten werden in Choroplethenkarten mit der graphischen Variable Helligkeit oder Korn dargestellt. Die metrischskalierten relativen Daten sollten dabei möglichst einen direkten Flächenbezug haben, wie z.B. beim Attribut Einwohnerdichte. Besteht dieser Flächenbezug nicht, wie z.B. beim Ausländeranteil, sollte der absolute Bezugswert, hier also die Gesamteinwohnerzahl, zusätzlich dargestellt bzw. mit dem Relativwert kombiniert abgebildet werden. Der Grund dafür ist, dass bei der Darstellung von relativen Attributwerten ohne unmittelbaren Bezug zur Fläche mittels Flächenfüllung die Flächengrößen zu falschen Eindrücken beim Kartenleser führen können. Große Flächen fallen gegenüber kleineren Flächen stärker ins Gewicht.

Für den Kartentyp der Choroplethenkarte eignet sich vor allem die graphische Variable Helligkeit, welche beim Nutzer intuitiv eine Rangfolge erkennen lässt. Diese Wirkung lässt sich auch mit der graphischen Variable Korn erzielen, jedoch ist sie weniger stark.

Im UMN MapServer werden die Variationen der jeweiligen Variablen bestimmten Klassen im LAYER der Map-Datei zugewiesen. Die Helligkeit wird über den Parameter COLOR, welcher auch die Farbe bestimmt, definiert. Die graphische Variable Korn lässt sich ohne größeren Aufwand nur mit dem Symboltyp HATCH über unterschiedliche Linienabstände und -breiten der Schraffur anwenden.


Anwendung der graphischen Variable Helligkeit

Der Grad der Helligkeit wird über Schwarz- und Weißanteile (Grautöne) definiert und ist unabhängig von einem Farbton. Unterschiedliche Helligkeiten können nicht nur durch das Mischen einer Farbe mit Weiß oder Schwarz erzeugt werden, sondern auch mit verschiedenen Punkt- oder Linienrastern. Durch eine Abstufung der Helligkeit erkennt der Kartennutzer eine Rangfolge von hell nach dunkel.

Es ist darauf zu achten, dass sich die verschiedenen Helligkeiten erkennbar unterscheiden und dass die Helligkeitsunterschiede möglichst auch den Wertunterschieden der einzelnen Klassen entsprechen. Wenn also zwei benachbarte Klassen von den Werten her weiter auseinander liegen als zwei andere Klassen, so sollten im Idealfall auch die Helligkeitsunterschiede dementsprechend unterschiedlich groß sein.

Bei der Verwendung der Farbhelligkeit ändert sich in der Regel der Farbton nicht. Häufig werden aber auch die beiden graphischen Variablen Farbe und Helligkeit miteinander kombiniert, um die Unterschiede deutlich sichtbarer zu machen bzw. zu verstärken (Redundanz). Es besteht dabei aber die Gefahr einer zusätzlichen Kartenbelastung und der Möglichkeit für weitergehende Interpretationen des Nutzers. Diese Kombination sollte daher mit Vorsicht verwendet werden. Eine Variablenkombination eignet sich z.B. gut für bipolar bzw. divergierend verlaufende Daten, z.B. für Temperaturänderungen in positiver (rote Helligkeitsreihe) und negativer Richtung (blaue Helligkeitsreihe). Hierbei ist auch auf Farbassoziationen zu achten.

Bei der Erstellung der Helligkeitsreihen können zusätzliche Programme verwendet werden, bei denen man die Helligkeit bei gleichbleibendem Farbton ändern kann. Der ColorBrewer bietet dem Anwender verschiedene Helligkeitsreihen mit unterschiedlicher Anzahl von Klassen an (vgl. Bsp. in Abb. 22 und 23). Für eine nur in eine Richtung zunehmende bzw. abnehmende Wertereihe sind die selektiven Farbreihen des ColorBrewers zu verwenden. Sie enthalten Helligkeitsreihen mit mehreren Farbtönen (wie z.B. in Abb. 23) und weitere mit nur einem Farbton (Bsp in Abb. 22). In der Mehrzahl werden Zeichenreihen mit einer Kombination der Farbe und Helligkeit angeboten, da diese schwerer zu erstellen sind. Einfache Helligkeitsreihen mit einem gleichbleibenden Farbton sind leichter eigenständig zu erzeugen.


Abb. 22: Einfache Helligkeitsreihe für Choroplethenkartenkarten (Farben nach www.colorbrewer.org)


Abb. 23: Kombinierte Farb- und Helligkeitsreihe für Choroplethenkarten (Farben nach www.colorbrewer.org)

In Abb. 24 ist die Einwohnerdichte in den Ortsteilen Berlins mit einer kombinierten Farb- und Helligkeitsreihe aus Abb. 23 mit 6 Klassen dargestellt.


Abb. 24: Beispiel für eine Choroplethenkarte (Daten: Statistisches Landesamt Berlin 2005, Farben nach www.colorbrewer.org)
Anzeige des dazugehörigen LAYERs


Farb- und Helligkeitsreihen mit COLORRANGE

Ab der UMN MapServer Version 4.6 existiert eine weitere aber noch experimentelle Möglichkeit kontinuierliche Farb- bzw. Helligkeitsreihen innerhalb einer STYLE-Sektion zu erzeugen. Diese Funktionalität ist noch nicht offiziell dokumentiert und wird für die nächsten Versionen noch weiterentwickelt und verändert (voraussichtlich offiziell implementiert ab Version 5.0).

Es handelt sich dabei um eine Funktionalität, die es dem Nutzer erlaubt anhand bestimmter Vorgaben automatisch kontinuierliche (fließende) Farbreihen basierend auf einer unklassifizierten Wertereihe eines Attributs zu erzeugen.

In der STYLE-Sektion einer Klasse wird beim jetzigen Entwicklungsstand über RANGEITEM das zu verwendende Attribut aus der Attributtabelle angesprochen. DATARANGE legt die zu verwendende Wertespanne vom Minimal- zum Maximalwert fest. Über COLORRANGE werden die Farben, die zu Beginn und am Ende des Farbverlaufes benutzt werden, definiert. Alle anderen Farben dazwischen werden vom UMN MapServer linear interpoliert, so dass also jedem Attributwert automatisch eine andere Farbe zugeordnet wird. Zu dieser Funktionalität wird momentan noch keine Legende automatisch generiert.

Folgendes Beispiel enthält wieder die Einwohnerdichtewerte in den Ortsteilen Berlins mit denselben Sachdaten und denselben Farbwerten für die Anfangs- und Endfarbe aus Abb. 24. Die daraus entstehende Karte in Abb. 25 wird jedoch mit abweichenden Farben dargestellt.

LAYER
  NAME ewdichte6_orte
  TYPE POLYGON
  DATA ortsteile_f
  STATUS ON
  CLASS
    STYLE
      RANGEITEM "EW_QKM2004"
      DATARANGE 140 15987
      COLORRANGE 255 255 178 189 0 38
      OUTLINECOLOR 0 0 0
    END
  END
END

Abb. 25: Beispiel für eine Choroplethenkarte mit COLORRANGE (Daten: Statistisches Landesamt Berlin 2005)


Helligkeitsreihen mit Flächenmustern

Helligkeitsunterschiede lassen sich nicht nur über Farben, sondern auch mit Flächenmustern erzeugen. Hierbei sollten die anderen graphischen Variablen wie Richtung und Form nicht verändert werden. Mit dem Symboltyp HATCH lässt sich relativ einfach eine kontinuierliche Helligkeitsreihe von hell nach dunkel erstellen. Dafür sind vor allem die beiden Parameter SIZE und WIDTH in den STYLE-Sektionen der jeweiligen Klassen im LAYER zuständig. Der Parameter SIZE für den Linienabstand kann z.B. unverändert bleiben, während der Parameter WIDTH für die Linienbreite gleichmäßig um zwei Pixel von Klasse zu Klasse zunimmt.

Auschnitt aus der LAYER-Sektion in der die Ausländeranteile dargestellt werden:

LAYER
  NAME alanteil_orte
  TYPE POLYGON
  DATA ortsteile_f
  STATUS ON
  CLASS
    NAME "0,75-6,22"
    EXPRESSION ([ALANTEIL04]>=0.75 and [ALANTEIL04]<=6.22)
    STYLE
      SYMBOL schraffur # Zeichenelement vom Typ HATCH
      SIZE 12
      WIDTH 1
      ANGLE 45
      COLOR 0 0 0
      OUTLINECOLOR 0 0 0
    END
  END
  CLASS
  ...
  END
  ...
END

Folgende Abb. enthält zwei verschiedene Helligkeitsreihen mit dem Symboltyp HATCH. Die erste wurde mit einem gleichbleibenden Parameter WIDTH und einer Abnahme der SIZE-Angabe erstellt. Bei der zweiten Reihe ist SIZE gleichbleibend und die WIDTH-Angabe nimmt zu.


Abb. 26: Helligkeitsreihen mit dem Symboltyp HATCH
Anzeige der dazugehörigen LAYER

Die Linienabstände (SIZE), die man für eine Helligkeitsreihe verwenden kann, sind auch abhängig von den Flächengrößen bzw. -ausdehnungen in der Karte. Bei kleinen Flächen kann eine Linienschraffur mit großen Linienabständen eventuell nicht mehr erkannt werden. In der Karte in Abb. 27 wurden deshalb folgende Werte benutzt:

  1. Klasse: SIZE 6, WIDTH 1
  2. Klasse: SIZE 6, WIDTH 2
  3. Klasse: SIZE 7, WIDTH 3
  4. Klasse: SIZE 7, WIDTH 4
  5. Klasse: SIZE 8, WIDTH 5

Die SIZE-Angabe nimmt hier auch geringfügig zu, um eventuell darunterliegende Kartenschichten noch zwischen den Linien der Schraffur erkennen zu können.


Abb. 27: Beispiel für eine Choroplethenkarte mit einer Schraffur (Daten: Statistisches Landesamt Berlin 2005)
Anzeige des dazugehörigen LAYERs


Anwendung der graphischen Variable Korn

Die graphische Variable Korn bezeichnet eine Variation der Rasterweite, also der Zahl der Zeichenelemente pro Längeneinheit. Bei gleichbleibender Helligkeit wird das Korn gröber, wenn die Zahl der Zeichenelemente abnimmt. Die Variation von feinem zu grobem Korn hat eine ordnende Wirkung, die aber schwächer ist als die der Helligkeit. Außerdem ist die Variation des Korns auch abhängig von den Flächengrößen. Sehr grobes Korn ist eventuell nicht mehr als Flächenfüllung bzw. Flächenraster erkennbar, da die Abstände der einzelnen Zeichenelemente zueinander zu groß sind und nur noch einzeln wahrgenommen werden.

Im UMN MapServer lässt sich die graphische Variable Korn ohne großen Aufwand nur über Linienschraffuren mit dem Symboltyp HATCH realisieren. Dabei werden die Linienabstände (SIZE) und die Linienbreiten (WIDTH) von Klasse zu Klasse gleichermaßen verändert. Die Abstände zwischen den Linien bleiben konstant. Im folgenden Beispiel sind die SIZE- und WIDTH-Angaben für eine Zeichenreihe von einem feinen zu einem groben Korn aufgelistet (vgl. auch Abb. 28). Der Abstand zwischen den Linien beträgt konstant fünf Pixel.

  1. Klasse: SIZE 6, WIDTH 1
  2. Klasse: SIZE 8, WIDTH 3
  3. Klasse: SIZE 10, WIDTH 5
  4. Klasse: SIZE 12, WIDTH 7
  5. Klasse: SIZE 14, WIDTH 9


Abb. 28: Beispiel für eine Choroplethenkarte mit Korn (Daten: Statistisches Landesamt Berlin 2005)

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Zuletzt geändert am 13.12.2005
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