Geodaten sind digitale Daten und Umweltdaten, denen auf der Erdoberfläche eine bestimmte räumliche Lage zugewiesen werden kann (Georeferenz). Mithilfe dieser geographischen Verortung lässt sich die Erdoberfläche und Phänomene, die darauf stattfinden modellhaft nachbilden und untersuchen. Meistens, aber nicht immer, geschieht diese Verortung mit Koordinaten. Geodaten sind die konkrete, zeichenkodierte Ausgestaltung von Geoinformationen, ein Begriff der etwas weniger scharf definiert ist. Geodaten sind nicht nur das Ausgangsmaterial für Karten, sondern auch für umfangreiche räumliche Analysen und Evaluierungen in Geoinformationssystemen (GIS) und weiteren Anwendungen innerhalb der Geoinformatik oder Data Science.

Allgemeines Einteilung von Geodaten in Vektor- und Rasterdaten Geodaten können zunächst grob in zwei verschiedene Hauptgruppen geteilt werden, nämlich Vektordaten und Rasterdaten. Beide Datentypen werden in unterschiedlichen Anwendungsfällen eingesetzt: mini|Unterschied zwischen Rasterdaten und Vektordaten. Die Landnutzung kann wie in diesem Beispiel durch beide Datenmodelle abgebildet werden.Vektordaten bestehen aus einzelnen oder aneinandergereihten Punkten (Vertices). Diese Punkte sind mit Koordinaten versehen und bilden mit ihren Koordinatenangaben gerichtete Strecken in einem Koordinatensystem. In einem ebenen zweidimensionalen System sind die Punkte mit zwei Richtungsangaben (x- und y-Wert) versehen. Die Punkte können dann wiederum Linien und Flächen (Polygone) bilden. Rasterdaten hingegen sind wie digitale Fotos aus vielen unterschiedlichen Pixeln (auch Rasterzellen genannt) aufgebaut. Sie verfolgen einen feldbasierten Ansatz und teilen mit dem Raster die Fläche in homogene Teilflächen. So haben z. B. in digitalen Höhenmodellen alle Rasterzellen, die Flächen auf gleicher Meereshöhe repräsentieren, den gleichen Wert. Beide Modelle besitzen Vor- und Nachteile. Das Vektormodell ist datensparsamer als Rastermodellierungen. Das Rastermodell auf der anderen Seite lässt flächendeckend einfachere und schnellere Analysen zu, dafür kann es im Gegensatz zum Vektormodell nur ein Wert (eine Sachinformation) pro Rasterzelle speichern.

Raumbezug und Sachinformationen bzw. Attribute Die wichtigste Eigenschaft von Geodaten ist der Raumbezug (geographische Verortung). Dieser wird in der Regel durch Koordinaten angegeben – als Bezugsgröße dient dann ein Koordinatensystem (in der Geoinformatik ist es ein Koordinatenreferenzsystem). Der Raumbezug kann aber auch durch weniger genaue Angaben wie Adressen oder Ortsnamen angegeben werden. Spätestens aber wenn Geodaten mit indirektem Raumbezug (wie eine Liste von Adressen) modelliert und geographisch weiter ausgewertet werden sollen, werden sie mit Koordinaten versehen (Geocodierung). mini|Vergleich Darstellung einer Polygonfläche mit Raster- und Vektormodell. Im Vektormodell besitzt jeder Punkt des Polygons Koordinatenangaben, im Rastermodell werden die Koordinatenangaben für das gesamten Raster angegeben (etwa in einem World-File). Neben den Informationen zum Raumbezug sind Geodaten meist mit weiteren Sachinformationen in Form von Attributen versehen, die zusätzliche semantische Informationen wie den Namen des Objekts, eine Identifikationsnummer oder eine Objektklasse enthalten. Eine weit verbreitete Objektmodellierung in Geoinformationssystemen besteht daher darin, die Objekte (bei Vektordaten als Features bezeichnet) innerhalb der Geodaten einerseits mit ihrer geometrischen Form (engl. shape), andererseits mit den zugehörigen Attributen zu speichern. Obwohl die Darstellung meist zweidimensional in der Ebene stattfindet, gibt es theoretisch keine Beschränkung in der Dimension der geometrischen Form. Häufig wird auch die Zeit als Dimension verwendet, etwa bei Messreihen oder Fernerkundungs­daten verschiedener Zeitpunkte. In der nachfolgenden Tabelle wird der Aufbau eines Geodatensatzes mit Raumbezug und Sachinformationen anhand eines einfachen vektorbasierten Beispieldatensatzes gezeigt: +ID-NummerNameSehenswürdigkeitsklasseGeographische BreiteGeographische Länge01EiffelturmTurm48° 51′ 29″ N2° 17′ 40″ E02Notre-DameKirche48° 51′ 10″ N2° 21′ 0″ E03Sacré-CœurKirche48° 53′ 12″ N2° 20′ 34″ E04LouvreMuseum48° 51′ 45″ N2° 20′ 11″ E Diese Daten können anschließend als Punktdaten modelliert (siehe dazu auch Abschnitt Modellierung unten) und kartographisch dargestellt werden (in diesem Beispiel mit GeoJSON). Die Koordinaten (geographische Länge und Breite) dienen der Verortung, die anderen drei Attribute liefern weitere semantische Informationen: { "type": "FeatureCollection", "features": [

"type": "Feature", "properties": { "title": "Eiffelturm", "marker-symbol": "communications-tower", "marker-color": "#e23a08" }, "geometry": { "coordinates": [ 2.2945, 48.858222 ], "type": "Point"

},

"type": "Feature", "properties": { "title": "Notre-Dame", "marker-symbol": "religious-christian", "marker-color": "#e23a08" }, "geometry": { "coordinates": [ 2.349908680414245, 48.85297351849968 ], "type": "Point"

},

"type": "Feature", "properties": { "title": "Louvre", "marker-symbol": "museum", "marker-color": "#e23a08" }, "geometry": { "coordinates": [ 2.336389, 48.8625 ], "type": "Point"

},

"type": "Feature", "properties": { "title": "Sacré-Cœur", "marker-symbol": "religious-christian", "marker-color": "#e23a08" }, "geometry": { "coordinates": [ 2.3430198819587247, 48.88677087937583 ], "type": "Point"

] } Bereitstellung von Geodaten Die Daten werden entweder von amtlichen Stellen erstellt und vertrieben (mittlerweile oft frei und unentgeltlich, auch Open Government Data genannt), von kommerziellen Unternehmen (z. B. TomTom oder Here) oder in offenen Gemeinschaftsprojekten als Volunteered Geographic Information erstellt und frei zur Verfügung gestellt. Für letzteres ist insbesondere das OpenStreetMap-Projekt zu nennen. Von amtlicher Seite gibt es eigene Vermessungsämter oder Behörden auf Bundesebene (in Deutschland das BKG, in Österreich das BEV, in der Schweiz swisstopo) und noch zusätzliche Ämter oder Abteilungen in den Ländern und Gemeinden. mini|Erfassung von Geodaten mit GNSS-Gerät und händischen Aufzeichnungen für OpenStreetMap. Geodaten können unmittelbar gewonnene Primärdaten oder weiter bearbeitete Sekundärdaten sein. Die Primärdaten werden durch geodätische Vermessungen (vor allem mit Theodolit oder GNSS-Gerät), Fernerkundungsaufnahmen (Photogrammetrische Daten, Laserscannerdaten, Radardaten) oder durch Felderkundungen und Aufzeichnungen vor Ort (z. B. mit Smartphone-Apps wie das im Falle von OpenStreetMap häufig geschieht oder mit mobilen GIS-Lösungen auf Tablets oder Smartphones). Primärdaten sind noch wesentlich unaufbereitet, Sekundärdaten andererseits leiten sich von Primärdaten ab. Hier sind die Ableitung und Weiterverarbeitung von vorhandenen Geodatensätzen oder die Digitalisierung von Luftbildern („Nachzeichnen“) bzw. alten analogen Karten zu nennen. Von besonderer Bedeutung für Geodaten sind auch Metadaten, die die eigentlichen raumbezogenen Daten beschreiben (z. B. hinsichtlich eines Zeitbezugs oder der Herkunft) und bei der Erfassung entstehen.

Besonders im behördlichen Umfeld lassen sich Geodaten in Raumbezug herstellende Geodaten (in Deutschland als „Geobasisdaten“, in der Schweiz als „Georeferenzdaten“ bezeichnet) und in Geofachdaten gliedern. Geobasisdaten werden in der Regel von Vermessungsverwaltungen flächendeckend bereitgestellt und bilden wie topographische Karten möglichst neutral den Raum ab, Fachdaten stammen hingegen aus unterschiedlichen raumbezogenen Fachdatenbanken. Sie werden in einem Geoinformationssystem verwaltet und bearbeitet, das bei internetbasierten Systemen durch einen Geobrowser erschlossen werden kann.

Historische Entwicklung Die historische Entwicklung von Geodaten ist eng mit der Geschichte der Kartographie verbunden, denn Geodaten sind in der Regel das Ausgangsmaterial, mit denen Karten erstellt werden. Vor Beginn der digitalen Ära (vor 1970) wurden Geodaten analog festgehalten: auf Kartenzeichnungen und -skizzen, in Notizen und später auf Karteikarten, und vor der Zeit des Kartendrucks (Linoldruck 15. Jahrhundert) in handgemalten Einzelkarten. Erst in den 70er Jahren wurden digitale Geodaten erstmals von Behörden in ihren Verwaltungsprozessen genutzt und ab den 80er Jahren von kommerziellen Unternehmen angeboten. War die Verbreitung und Verarbeitung von Geodaten in den Anfangsjahren noch sehr aufwändig und teuer, sind Geodaten mit dem Siegeszug des Internets, Open Government Data und Volunteered Geographic Information wie OpenStreetMap heute vergleichsweise niederschwellig zugänglich.

Modellierung von Geodaten Als Modellierung von Geodaten bezeichnet man die Nachbildung und Wiedergabe von Objekten der realen Welt in abstrakter, vereinfachter und digitaler Form. Dadurch lässt sich die reale Welt besser verstehen und analysieren.mini|Fiktive Flüsse, modelliert mit dem iD-Editor. Das erste Feature besitzt nur eine Punktgeometrie (und modelliert strenggenommen nur die Flussquelle), zweites eine Liniengeometrie, das dritte und vierte eine flächenhafte Geometrie (einfaches Polygon bzw. Donut-Polygon mit Flussinsel). Will man etwa ein Flussnetz mit Geodaten modellieren, müssen Überlegungen angestellt werden, wie das geschehen soll. So können Flüsse in geometrischer Hinsicht flächenhaft oder linienhaft (geometrische Modellierung) modelliert werden, nur als planare Ebene oder als bathymetrisches 2,5D-Model inklusive Flussbett und Flusstiefe (Dimension). Die semantischen Sachinformationen (also die Attribute) sollten einer vorher ausgedachten Ordnung entsprechen und konsistent sein, etwa in dem stets der deutsche Name des Flusses und der englische Name in je einem Attribut gespeichert wird. Auch topologische Anforderungen werden meist festgelegt, damit die räumlichen Beziehungen zwischen den Objekten konsistent sind. Im Falle des Flussbeispiels ist es etwa wichtig, darauf zu achten, dass die Flusslinie oder Flussfläche vom Anfang (Flussquelle) bis zum Ende (Flussmündung) nicht unterbrochen ist und Flüsse sich nicht kreuzen, weil das auch in der Natur nicht möglich ist.

Seit dem ausgehenden 20. Jahrhundert wird angestrebt, Geodaten nach internationalen Normen und Standards zu modellieren. Im Normenwerk ISO 191xx der Internationalen Organisation für Normung gibt es die Norm ISO 19107 Geographic Information – Spatial Schema, die genau diesen Bereich normt.

Geometrische Modellierung Hinsichtlich der geometrischen Modellierung werden die geometrischen Elementartypen Punkt, Linie und Fläche unterschieden. Flächen werden häufig als einfaches Polygon modelliert. In anspruchsvollen Anwendungen reicht dies aber nicht; hier sind auch krummlinige Flächenbegrenzungen notwendig und Flächen mit Löchern (Enklaven, modelliert als Donut-Polygon) wie auch Flächen mit räumlich getrennten Teilen (Exklaven, modelliert als Multipolygon) können vorkommen.

Dimension mini|400px|Datendimensionen von Geodaten. Zwar haben Punkt und Linie null- und eindimensionale Formen, aber auch diese werden in einem GIS mindestens in die Ebene (2D) mit zwei Koordinaten abgebildet.Zwar werden Geodaten und Karten zweidimensional als Ebene modelliert, aber ihnen liegen mehrdimensionale reale Objekte zugrunde. Neben der zweidimensionalen Modellierung und Darstellung gibt es Möglichkeiten, weitere Dimensionen mit einzubeziehen. zweidimensional 2D Jeder Punkt hat eine x- und eine y-Koordinate. Linienverbindungen oder Flächen, die auf die Punkte aufbauen, liegen also in einer Ebene (xy-Ebene) vor. Dies entspricht der normalen Kartendarstellung und der Datenhaltung im Kataster.

zwei-plus-eins-dimensional 2+1D Jedes Objekt hat zusätzlich eine attributive Information über die Höhe (zum Beispiel eine Gebäudehöhe am Gebäude). Diese Form findet sich in einigen Katasterdaten wieder.

zweieinhalbdimensional 2,5D