1 Vorbemerkung
Sowohl im Sommersemester 1996 wie auch im Sommersemester 1997 wurde am Institut für Geographische Wissenschaften der FU Berlin in Lehrveranstaltungen zur plattformübergreifenden Computerkartographie an einem Kartenserver für das World Wide Web gearbeitet. Dabei konzipierten die Studierenden der Geographie und Kartographie eigene thematische Karten und ergänzende Informationen zu verschiedenen geographischen Fragestellungen aus Berlin und Brandenburg, um sie im Netz zu einem kartographischen Informationssystem zusammenzufügen ( http://www.geog.fu-berlin.de/bb/ ).
Inhaltlich kann das entstandene Informationssystem keinen Anspruch auf Vollständigkeit erheben; doch zeigen die bisher beim Aufbau des Kartenservers gemachten technischen Erfahrungen, wie ohne den Einsatz teurer kommerzieller Graphiksoftware ein kartenorientiertes Informationsangebot im WWW einzurichten ist, und welche Probleme dabei zu lösen sind.
Über das World Wide Web und die Bedeutung des Internet für die Kartographie im Allgemeinen informierten bereits vorausgegangene KN-Artikel (Gartner, G. 1996, Dickmann, F. 1997). Dort finden sich auch Verweise auf internationale Kartenserver.
Die Vorteile der Verbreitung von Karten über das World Wide Web liegen
in der Plattformunabhängigkeit; jeder an das Internet angeschlossene
Benutzer kann die angebotene Information abrufen und bekommt sie in
annähernd gleicher Form präsentiert, unabhängig vom verwendeten
Betriebssystem. Bereits die geringen Abweichungen bei der
Bildschirmpräsentation, bedingt durch Monitorgrößen und
-auflösungen sowie die unterschiedliche Farbtiefe der Nutzerrechner
(clients), können allerdings für WWW-Kartographie Probleme
bereiten, die hier beschrieben werden.
Dadurch, daß dem Benutzer keine technischen Hürden gesetzt sind,
die als Pixelgraphik angebotenen Karten abzuspeichern, zu verändern und -
nach lizenzrechtlicher Klärung - selber wieder anzubieten, ergibt sich,
daß für kartographische Informationssysteme nur Karten geeignet
sind, die nicht gleichzeitig auch kommerziell vertrieben werden sollen. Doch
auch in einem solchem Fall ist eine Web-Präsentation denkbar, da die
Bildschirmkarten im Rasterformat ohnehin nicht die Auflösung von
Papierkarten haben werden, genau so wenig, wie sie die Verwendungsvielfalt von
Vektordateien besitzen.
Für den Informationsanbieter liegt die Chance der WWW-Kartographie
darin, für seine in Karten umgesetzten Daten eine relativ große
Öffentlichkeit zu schaffen, indem er am Computer hergestellte Karten auf
einem Kartenserver versammeln und um hypermediale Funktionalitäten
bereichern kann - auch ohne spezielle kommerzielle Software. Um die Karten mit
anderen Ausschnitten, Text-, Tabellen- oder Bildinformationen zu
verknüpfen, braucht man also kein Multimedia-Autorensystem, sondern kann -
in bislang noch etwas eingeschränkter Form - das Karteninformationssystem
auch in der WWW-Sprache HTML, der Hypertext Markup Language, zusammen
mit Java- oder JavaScript-Einbindungen realisieren. Weitere Möglichkeiten
eröffnen sich mit der Erstellung individueller thematischer Karten durch
den Benutzer mit Hilfe von CGI-Skripten (maps on demand).
Im folgenden soll zunächst auf die Präsentation bereits
vorgefertigter thematischer Karten eingegangen werden, bei der allein schon
konzeptionelle wie technische Hürden zu überwinden sind.
Gemäß der Kategorisierung von elektronischen Atlanten geht es hier
also um Kartenserver mit view-only-maps.
Was die Einrichtung eines Karteninformationssystems im WWW von einer
multimedialen Zusammenstellung von Karten auf CD-ROM unterscheidet, ist eine
trotz der Plattformunabhängigkeit verbleibende Uneinheitlichkeit der
graphischen Wiedergabe beim Client. HTML als Seitenauszeichnungssprache ist
für ein flexibles Layout geschaffen, das - je nach verwendetem Browser,
darin vorgenommenen Benutzereinstellungen und Monitorauflösungen -
letztlich immer etwas anders aussehen kann. Die schnelle Weiterentwicklung des
Sprachstandards und der Browsersoftware erschwert eine Verständigung auf
allgemein akzeptierte HTML-Elemente. Hinzu kommt bei einem mapserver
eine je nach Netzanbindung und eingesetzter Hardware unterschiedlich schnelle
und originalnahe Wiedergabe der großen Pixelgraphiken, als die Karten im
WWW-Kontext betrachtet werden können.
Wer wird auf Karten im WWW zurückgreifen? Das hängt
natürlich in erster Linie von der Bekanntmachung des kartographischen
Angebots in themenbezogenen Verzeichnissen, Newsgroups, Suchmaschinen etc. ab.
Eine Analyse der Zugriffsprotokolle zeigte bei den bisherigen Angeboten,
daß die Benutzerzahlen deutlich anstiegen, sobald die Webadresse (URL)
von den großen Suchmaschinen des WWW als Antwort auf die Eingabe
regionaler, thematischer oder kartographischer Suchbegriffe geliefert werden
konnte. Über die Motive der "Surfer", sich spezielle Karten näher
anzusehen, kann bisher nur spekuliert werden. Auffällig ist jedoch,
daß die "Zugriffs-Hitliste" der HTML-Seiten unseres Kartenservers von den
Webseiten mit Java-Anwendungen angeführt wird. So kann man vermuten,
daß es nicht unbedingt das geographische Interesse ist, welches die
Surfer in diese Ecke des WWW verschlägt, sondern oft der generell
festzustellende technische "Spieltrieb" der Netzgemeinde.
Weiter bietet die Log-Datei Hinweise darauf, daß die einzelnen Karten
im Durchschnitt kürzer betrachtet werden, als es die kartographische
Forschung von gedruckten Atlaskarten bisher annimmt. Vor allem der über
einen Netz-Provider angeschlossene WWW-Surfer wird auf der Suche nach
Attraktionen von den sich erhöhenden Kosten der Verbindung ständig
weitergetrieben. Deshalb ist es für die Kartenanbieter auch so wichtig,
sich um eine kurze Ladezeit ihrer Karten zu bemühen.
Die thematischen Karten des Informationssystems zu Berlin und Brandenburg
wurden auf zwei Rechnerplattformen erstellt, zum einen unter dem
UNIX-Betriebssystem HP-UX mit dem Kartenkonstruktionsprogramm THEMAK2, für
das Kartengeometriedaten des Landes Brandenburg vorlagen, zum anderen mit der
low-cost GIS-Software MAPTITUDE auf WINDOWS-PCs. Beide Programmpakete
konstruieren die thematische Darstellung halbautomatisch aufgrund eingelesener
Sachdaten, die sich räumlich auf Objekte der Kartengeometrie beziehen und
mit diesen über identische Schlüssel verknüpft sind. Als
graphische Ausgabe erhält man programmspezifische Vektorgraphiken; das
Ausdrucken in PostScript-Dateien ist ebenfalls möglich. Bei MAPTITUDE kann
die Karte auch direkt als bitmap abgespeichert werden.
Das ist von Vorteil, denn für das Einspeisen ins World Wide Web ist es
bislang unabdingbar, die Vektorgraphik der Karten in ein Pixelgraphikformat zu
überführen. Für die Vektor-Raster-Konvertierung bieten sich
zahlreiche Möglichkeiten an. Diese reichen von der Auswahl eines
rasterorientierten Gerätetreibers im Kartenkonstruktionsprogramm über
die Konvertierung mit Hilfe eines Zeichen- bzw. Graphikkonvertierungsprogramms
bis hin zum screenshot, dem "Einfrieren" eines Teils des Bildschirms.
Letztere Methode stellte sich als am komfortabelsten heraus, vor allem, weil es
möglich ist, Größe und Auflösung der Bildschirmkarte
beizubehalten, so daß schon während der Kartenkonstruktion
Rücksicht auf die spätere Erkennbarkeit von feinen Linien und Schrift
gelegt werden konnte.
Die Beschriftung bereits im Kartenkonstruktionsprogramm vorzunehmen, erwies
sich dennoch als problematisch. Ihre Qualität konnte im Pixelformat nicht
erhalten werden. Zu besseren Ergebnissen führte die nachträgliche
Beschriftung der Karten in einem pixelorientierten Zeichenprogramm mit
Zugriffsmöglichkeit auf kleine, für die Bildschirmdarstellung
optimierte Schriftfonts. Das nachträgliche Einsetzen von Schriften ist
komfortabel nur bei aufwendigeren Raster- oder Hybrid-Graphikprogrammen
möglich, die mehrere Ebenen verwalten können. Die meisten als
public domain erhältlichen simplen Malprogramme erlauben nur
einfache Lösungen.
Die aus der Vektor-Raster-Konvertierung hervorgehenden WWW-Pixelgraphiken
brauchen von der Qualität nicht schlechter zu sein als die
Bildschirmdarstellung der unvergrößerten Karten bei der
Konstruktionssoftware. Gegenüber hochauflösenden Ausdrucken der
Originalkarten sind allerdings Abstriche zu machen. Probleme ergeben sich vor
allem bei kleinen Signaturen und Schriften (s. Abb. 1); eine Pixelretusche kann
hier erforderlich werden.
6 Anforderungen an Bilddateigrößen, Möglichkeiten der
Datenreduzierung
Die Wahl des Dateiformats für die so hergestellte Pixeldarstellung der
Karte wird durch das im World Wide Web grundsätzliche Streben nach
maximaler Datenreduzierung bestimmt. Jedes zusätzliche Byte verzögert
den Bildschirmaufbau. Gleichzeitig soll der Qualitätsverlust der Graphik
durch Kompression nicht größer sein, als es durch den Sprung vom
Vektor- in das Rasterformat unvermeidlich ist. Die geläufigen Browser
können nur zwei Arten von Bilddateien direkt in HTML-Seiten eingebunden
darstellen: die GIF- und die JPEG-Pixelgraphiken. Graphiken in anderen
Dateiformaten werden gegebenenfalls durch ein angebundenes Hilfsprogramm in
einem separaten Fenster dargestellt oder nur ungesehen zum Abspeichern
angeboten.
Das JPEG-Format wurde zur Wiedergabe halbtonreicher Fotos entwickelt, wobei
die Kompressionsrate eingestellt werden kann. Eine zunehmende Datenreduzierung
führt allerdings zu immer größeren Qualitätsverlusten. Bei
der Kompression von Strichzeichnungen und Graphiken mit aneinandergrenzenden
Volltonflächen - beides typisch bei thematischen Karten - erweist sich
JPEG als wenig geeignet. Die Qualitätseinbußen fallen schon dann
auf, wenn die Kompressionsrate noch unter der von vergleichbaren GIF-Dateien
liegt. Für die thematische WWW-Kartographie spielt das JPEG-Format daher
nur bei der Wiedergabe gescannter halbtonreicher Papierkarten und bei der
Einbindung von Luft- oder Satellitenbildern in die Karten eine Rolle.
Das GIF-Format, ursprünglich für den Online-Dienst
CompuServe entwickelt, bietet durch Lauflängencodierung bereits
eine große Datenreduzierung gegenüber den geläufigen TIFF- oder
BMP-Graphiken. Jedoch ist die Dateigröße stark abhängig von der
Farbtiefe, die von 1 bis 8 Bit variieren kann. Das ist gleichbedeutend mit
einer Auswahlmöglichkeit zwischen 2 und 256 Farben für die Graphik.
Thematische Bildschirmkarten können fast immer so konzipiert werden,
daß nur eine ein- bis zweistellige Zahl von Farben benötigt wird, da
nur selten komplexere Halbtondarstellungen eingebunden werden müssen.
Insofern eignet sich das GIF-Format für die Internetkartographie am
besten.
In kommerziellen Rastergraphikprogrammen (z.B. Photoshop) erreicht
man eine deutliche Größenreduktion durch das Verringern der
Farbtiefe bei gleichzeitiger Abstimmung der verbleibenden Farben aufeinander.
In einfachen Graphik-Werkzeugen und public domain-Programmen ist die
Einstellung der Farbtiefe beim Abspeichern ins GIF-Format oft jedoch nicht
möglich; oder die angebotene Farbreduktion ermöglicht noch nicht die
gewünschte Verkleinerung der Bilddatei. In diesem Fall besteht die
Möglichkeit, die GIF-Datei zum Online-Graphikprogramm GIF Wizard zu
schicken (
http://www.gifwizard.com
, Basisfunktionen kostenlos
benutzbar
Eine derart bearbeitete GIF-Karte sollte nicht größer als 25
Kilobyte sein, für textorientierte "Internet-Puristen" ist das noch immer
erschreckend groß (Ladezeit mit 28.8-Modem: 6 Sek. bis > 1 Min., je
nach Verbindung), aber immerhin ist die Datei um ein Vielfaches kleiner als
eine unkomprimierte Pixelgraphik.
Die vertikale und horizontale Ausdehnung der Graphik wirkt sich
selbstverständlich ebenfalls auf die Dateigröße und damit auf
die Ladezeiten aus. Eine Inanspruchnahme des gesamten Browserfensters durch die
Karte ist dem Benutzer (bei günstigen Farbtiefen und Dateiformaten) aber
gewiß zuzumuten. Nur "briefmarkengroße" Karten von 100 - 200 Pixeln
Kantenlänge laden zwar schnell, zwingen aber zu maximaler Generalisierung.
Ausschlaggebend für die Wahl der Graphikproportionen und damit des
Kartenmaßstabs sollten die geringeren Bildschirmauflösungen sein, so
daß PC-Clients auch bei kleinen Monitoren die Karte ohne vertikales und
vor allem horizontales Scrollen betrachten können. Am günstigsten ist
eine maximale Breite von 620 Pixeln, was bei kleinen Monitoren bereits die
Vergrößerung des Browserfensters auf Vollbildgröße
nötig macht. Selbst bei Verzicht auf optimale Darstellung mit gering
auflösenden Graphikkarten sollten 800 Pixel in der Breite nicht
überschritten werden. Am günstigsten ist es, wenn die Karten gleich
in der durch die WWW-Präsentation vorgegebenen Größe erstellt
werden, denn eine nachträgliche Verkleinerung der GIFs schadet der
Darstellung feiner Linien und Schriften.
Neben dem Bestreben nach schnell ladenden Graphikdateien stehen die
Bemühungen um einheitliche Farbwiedergabe auf den unterschiedlichen
Computersystemen. Zwar werden High- oder True-Color-Systeme mit
ihren 65536 bzw. 16,7 Mio. verfügbaren Farben die Kartengraphik in der
beabsichtigten Farbgebung anzeigen, anders ist dies jedoch bei dem noch immer
weit verbreiteten 256-Farben-Standard. Hat die HTML-Seite insgesamt mehr
Farben, als auf solchen Systemen zur Verfügung stehen, werden je nach
Graphikkarte des Clients entweder ähnliche Werte aus einer
Standardfarbpalette eingesetzt, oder die nicht mehr darzustellende
Originalfarbe wird durch Ditherung in mehrere andere bereits verwendete
Mischfarben aufgerastert. Beides führt meistens zu vom Kartenproduzent
nicht gewünschten Brüchen innerhalb seiner Farbreihen.
Eine Möglichkeit, zumindest für den Browser von Netscape eine
unverfälschte Farbwiedergabe zu erreichen, besteht in der Verwendung der
Browser Safe Color Palette. Entweder werden die dort definierten Farben
gleich bei der Kartenherstellung benutzt, oder man gleicht nachträglich
die originalen GIF-Farbwerte an diese von Netscape intern verwendete Palette
an.
Ersteres ist nicht ganz unkompliziert, denn in den geläufigen
Kartenkonstruktions- und auch Malprogrammen werden Farben entweder im RGB-,
CMY- oder HLS-Modus gemischt, nicht aber in hexadezimalen Codes
verschlüsselt, wie es in HTML der Fall ist. Die Umrechnung der durch
Netscape optimal interpretierten hexadezimalen Farbwerte (alle drei Anteile
entweder 00, 33, 66, 99, CC oder FF) in den RGB-Modus führt zu der
Faustregel, daß R(ot), G(rün) und B(lau)-Anteile jeweils durch 51
dividierbar sein sollten, also nur die Werte 0, 51, 102, 153, 204 oder 255
annehmen sollten, was zu einer Gesamtanzahl von 63 , also 216
"ungefährlichen" Farben führt (in hexadezimalem sowie RGB-Code
dargestellt unter
http://www.lynda.com/hex.html
).
2 WWW-Kartographie als einfache Version von Multimediakartographie
3 WWW: ein uneinheitliches Präsentationsmedium
4 Nutzungsbedingungen von WWW-Karten, Interessen der "Surfer"
5 Der Weg vom Kartenkonstruktionsprogramm ins Netz
Abb. 1: Auswirkungen der Vektor-Raster-Konvertierung auf kleine Signaturen und Schriften
7 Probleme bei der Erstellung von Farbreihen
