Das Digitale Geländemodell (DGM): Deutschlands amtliche Höhendaten erklärt

Das Wichtigste in Kürze:

• Das Digitale Geländemodell (DGM) ist Deutschlands amtliches Gelände: ein regelmäßiges Raster von Bodenhöhen, erzeugt von den Landesvermessungen aus luftgestütztem Laserscanning
• Ein DGM rechnet Gebäude und Vegetation heraus; ein Digitales Oberflächenmodell (DOM) lässt sie drin. Hochwasser- und Erdbauarbeiten brauchen den nackten Boden, nicht die Oberfläche mit allem, was darauf steht
• Alle 16 Bundesländer veröffentlichen ein DGM, aber jede Landesvermessung betreibt ihr eigenes Laserscanning-Programm. Rasterweite und Befliegungsstand variieren deshalb je Bundesland, mitunter auch innerhalb eines Landes
• Das DGM ist der Standard-Geländeinput für Entwässerungs- und Hochwassermodellierung, Erdbauschätzungen und Sichtachsenanalysen, und es ist die Oberfläche, auf die Sie LOD2-Gebäudemodelle für den 3D-Kontext legen
• Sechzehn Landesmodelle zu einem konsistenten Raster zusammenzuführen ist echte Arbeit, weshalb die meisten Teams Gelände noch immer Land für Land anfordern, statt ein ganzes Portfolio dagegen zu screenen

Sobald Wasser, Sichtachsen oder Erdbewegung in eine Analyse eingehen, brauchen Sie irgendwann eine Antwort auf eine einfache Frage: Wie sieht der Boden eigentlich aus, ohne Gebäude und Bäume darauf? Genau dafür gibt es das Digitale Geländemodell (DGM): Deutschlands amtliches Modell des nackten Bodens, veröffentlicht von den Landesvermessungen und überwiegend aus luftgestütztem Laserscanning erzeugt. Dieser Leitfaden erklärt, was ein DGM tatsächlich enthält, wie es sich von einem Oberflächenmodell unterscheidet, und was sich ändert, wenn Gelände nicht mehr sechzehn einzelne Länderdownloads ist, sondern eine harmonisierte Ebene.

Was ist ein Digitales Geländemodell (DGM)?

Ein Digitales Geländemodell ist ein digitales Modell der Erdoberfläche: ein regelmäßiges Raster von Geländehöhen, das den nackten Boden beschreibt, Gebäude und Vegetation herausgerechnet. In Deutschland erzeugen die Landesvermessungen das DGM vor allem aus Laserscan-Befliegungen, die das Gelände abtasten und alles, was darauf steht, während der Aufbereitung entfernen. Das macht es zu amtlichen Geodaten, amtlich in der Herkunft und strukturell gleich, unabhängig davon, welches Bundesland es veröffentlicht hat.

Sobald Wasser, Sichtachsen oder Erdbewegung in eine Analyse eingehen, ist das DGM die Oberfläche, gegen die alles andere gerechnet wird. Regenwasser läuft dem DGM entsprechend bergab. Eine Sichtachse von einem geplanten Mast aus ist nach dem DGM frei oder verdeckt. Eine Massenermittlung für eine Baugrube wird gegen das DGM gemessen. Ist das Gelände falsch, erbt jede Rechnung darauf den Fehler.

Was enthält ein DGM tatsächlich?

Ohne Marketingsprache ist ein DGM ein recht einfaches Produkt, nur eines, das konsistent aufzubereiten anspruchsvoll ist:

• Geländehöhen: Höhen des nackten Bodens im amtlichen deutschen Höhenbezugssystem, Gebäude und Vegetation herausgerechnet
• Ein regelmäßiges Raster: Höhen auf regelmäßigem Raster, direkt nutzbar für Rasteranalysen in jedem GIS, von Neigung und Exposition bis zu Einzugsgebieten und Sichtfeldern
• Rasterweite: die Gitterweite des veröffentlichten Modells. Die Auflösung variiert je Bundesland, weil jede Landesvermessung ihr eigenes Programm betreibt. Statt eine schmeichelhafte bundesweite Zahl zu nennen, ist der ehrliche Weg, die Auflösung je Lieferung für die Fläche auszuweisen, die Sie tatsächlich interessiert
• Befliegungsstand: Metadaten dazu, wann die zugrunde liegende Laserscan-Befliegung stattfand, was ebenfalls je Bundesland und je Region innerhalb eines Landes variiert

Gerade diese beiden Punkte wiegen mehr, als sie zunächst klingen. Ein Geländemodell, das vor fünf Jahren in einem Gebiet mit aktiven Erdarbeiten beflogen wurde, ist ein anderes Produkt als eines vom letzten Jahr, auch wenn beide sich "das DGM" nennen.

Wie unterscheidet sich ein DGM von einem DOM?

Das ist die Unterscheidung, an der die meisten hängen bleiben, und sie lohnt Präzision. Ein Digitales Geländemodell beschreibt den nackten Boden: nur den Grund, Gebäude und Vegetation aufbereitungsbedingt entfernt. Ein Digitales Oberflächenmodell (DOM), das Oberflächenmodell, beschreibt alles, was auf diesem Boden steht: Dächer, Baumkronen, was auch immer der erste Rückstreuwert des Laserscanners getroffen hat.

Welches Sie brauchen, hängt ganz von der Frage ab. Hochwasser- und Entwässerungsmodellierung will das DGM, denn Wasser fragt nicht nach dem Dach der Lagerhalle, durch die es gleich läuft. Erdbauschätzungen wollen das DGM, denn Sie messen den Boden, den Sie tatsächlich ausheben würden. Wollen Sie dagegen eine Näherung für Gebäude- oder Kronenhöhen, entspricht die Differenz zwischen DOM und DGM am selben Punkt ungefähr dieser Objekthöhe, weshalb beide Modelle oft zusammen genutzt werden statt als Alternativen.

Brauchen Sie die Gebäude selbst als strukturierte Geometrie statt als Höhendifferenz, ist das ein eigener Datensatz: Kombinieren Sie das DGM mit einer LOD2-Gebäudemodell-Ebene, und Sie erhalten nackten Boden und Baukörper als zwei Ebenen, die Sie unabhängig voneinander betrachten und für eine vollständige 3D-Szene wieder übereinanderlegen können.

Warum variieren Geländedaten so stark je Bundesland?

Jedes der 16 Bundesländer veröffentlicht ein DGM. Das Gelände gehört zu den Datensätzen, die jede Landesvermessung führt, was den Eindruck erweckt, das müsste die Ebene sein, die bundesweit am leichtesten stimmt. Meist stimmt das nicht, aus einem strukturellen Grund: Jede Landesvermessung betreibt ihr eigenes Laserscanning-Programm, nach eigenem Zeitplan, nach eigener Spezifikation.

In der Praxis heißt das: Rasterweite und Befliegungsstand unterscheiden sich von Bundesland zu Bundesland, gelegentlich auch von Region zu Region innerhalb desselben Landes. Das Modell eines Landes kann feiner aufgelöst sein als das seines Nachbarn; die Befliegung einer Region kann mehrere Jahre älter sein als die der Nachbarregion. Keines davon macht das DGM eines einzelnen Landes falsch. Es ist genau das, was man von sechzehn Vermessungsbehörden erwarten würde, die jeweils ihre amtliche Arbeit gut machen. Es bedeutet aber auch: Ein Datensatz, der sich "das DGM für Deutschland" nennt, ohne zu sagen, welche Auflösung und welcher Befliegungsstand wo gilt, verlangt still zu vertrauen auf einen Durchschnitt, den es am Boden nirgendwo gibt.

Die DGM-Ebene von Mapular harmonisiert die Länderauszüge zu einer konsistenten Rasterstruktur über alle 16 Bundesländer und weist Auflösung und Befliegungsstand je Lieferung aus, statt die Unterschiede mit einer einzigen bundesweiten Zahl zu übermalen. Was Sie erhalten, ist ehrlich über seine Herkunft, und das zählt, wenn das Gelände in einen Hochwasserbericht oder einen Bauantrag einfließt, den jemand anderes unterschreiben muss.

Was können Sie mit einem DGM tatsächlich tun?

In der Praxis verdient sich das DGM seinen Platz in vier Arten von Arbeit:

• Entwässerungs- und Hochwassermodellierung: die amtliche Geländeoberfläche ist der Standardinput, um zu verstehen, wohin Wasser fließt, und der Kontext für jede Hochwasseranalyse, die eine echte Geländeoberfläche braucht statt einer Schätzung
• Erdbau- und Massenermittlung (Auf- und Abtrag): Standortentwicklung, die wissen muss, wie viel Material bewegt werden muss, misst das gegen das DGM, nicht gegen eine Oberfläche, auf der schon Gebäude stehen
• Sichtachsen- und Sichtfeldanalysen: Infrastruktur- und Planungsarbeit, die fragt, was von einem bestimmten Punkt aus sichtbar ist oder diesen sieht (ein Mast, eine Windturbine, ein Aussichtspunkt), rechnet das gegen das nackte Gelände
• Eignungs-Screening im Portfoliomaßstab: Neigung, Exposition und Höhe sind die grundlegenden Filter, um ein Portfolio von Standorten zu screenen, und sie bedeuten nur etwas, wenn das Rastergelände dahinter von Standort zu Standort konsistent ist

Nichts davon braucht exotische Werkzeuge. Es braucht ein Geländeraster, dem Sie vertrauen und gegen das Sie überall gleich rechnen können, und genau das garantiert Ihnen das DGM eines einzelnen Landes nicht mehr, sobald Ihre Standorte eine Landesgrenze überschreiten.

Warum ist eine bundesweite DGM-Ebene besser als sechzehn Downloads?

Die ehrliche Version der Zersplitterungsgeschichte ist diese: Das DGM ist keine verborgene Daten. Jede Landesvermessung veröffentlicht es als amtliche Geodaten, über ihr eigenes Geoportal, in ihrem eigenen Format und Kachelschema. Nichts daran ist geheim. Es ist nur über sechzehn getrennte veröffentlichende Stellen verteilt, jede mit eigenem Zugangsprozess, und diese sechzehn Auszüge zu einem konsistent abfragbaren Raster zusammenzuführen ist echte Arbeit, die mit dem Gelände selbst nichts zu tun hat.

Genau diese Lücke schließt eine harmonisierte Ebene. Sobald Gelände nicht mehr sechzehn Downloads ist, sondern ein Datensatz, wird aus "screene jeden Standort über 400 Meter Höhe und unter 8 Prozent Neigung in unseren Zielregionen" ein Filter statt einer Datenwrangling-Übung über mehrere Länder hinweg. Das gesamte Angebot deutscher Geodaten, das Mapular führt, Gelände eingeschlossen, mit exakter Abdeckung je Bundesland, finden Sie im Geodatenkatalog.

Wie geht es weiter?

Wenn Ihr Team Gelände noch immer Land für Land anfordert und Rasterformate abgleicht, bevor die eigentliche Analyse überhaupt beginnen kann, lohnt ein Blick auf die Seite zum Digitalen Geländemodell: Dort steht, was die Ebene enthält, wie Auflösung und Befliegungsstand je Lieferung ausgewiesen werden, und wie Sie Beispieldaten für Ihr Interessengebiet anfordern, bevor Sie sich auf mehr festlegen.